Brevet FR2518935A1 — publié le 19830701

- La présente invention concerne une suspension struc- turalement simple et compacte pour les roues d'un véhicule, qui peut emmagasiner une grande énergie potentielle élastique et qui est pourvue d'autres propriétés favorables pouvant contribuer à améliorer sensiblement la tenue de route et le confort en marche du véhicule. Comme cela est bien connu, des suspensions de type classique comprennent normalement des ensembles de ressorts de différents types, tels que les types semi-elliptique, cylindrique, hélicoïdal ou à barre de torsion, avec lesquels on utilise habituellement des systèmes de leviers associés qui sont reliés différemment entre eux et qui agissent de manière à supporter l'arbre de la roue et à permettre à celle-ci de se déplacer d'une manière prédéterminée par rapport au châssis du véhicule. Les suspensions classiques des types indiqués présen- tent de nombreux inconvénients. En premier lieu, elles sont d'une construction assez complexe qui résulte à la fois des types de ressorts dont elles sont pourvus et du procédé utilisé pour leur incorporation à la suspension, mais également et surtout à cause de la présen- ce desdits systèmes de leviers qui, en particulier dans le * cas des roues directrices du véhicule, constituent la timone- rie qui est manoeuvrable pour guider les déplacements de l'arbre de roue de la manière la plus correcte possible par rapport au châssis. En outre, de telles suspensions sont assez volumineu- ses à cause des dimensions des ressorts et de certaines parties des systèmes de leviers mentionnés ci-dessus et elles posent par conséquent des problèmes importants pour leur logement En outre, dans de nombreux cas, l'énergie poten- tielle élastique pouvant être emmagasinée dans les ressorts de la suspension n'est pas très grande et il en résulte un faible confort en marche Enfin, à chaque fois qu'il est nécessaire de régler la position des roues par rapport au châssis du véhicule, par exemple pour ajuster la distance des axes de roues par rapport au châssis proprement dit, 251-8935 il est nécessaire d'effectuer des réglages appropriés sur lesdits systèmes de leviers et il en résulte également une modification de la géométrie des roues Il est en fait bien connu qu'un réglage effectué pour faire varier l'espacement d'une roue par rapport au châssis peut modifier les valeurs des angles de chasse et dé pincement de la roue par rapport aux valeurs existant avant le réglage. L'invention a en conséquence pour but de fournir une suspension pour les roues d'un véhicule, qui soit structurale- ment simple et compacté et qui ne présente pas les inconve- nients mentionnés ci-dessus. La suspension selon l'invention comprend au moins un élément élastiquement déformable qui comporte une poutre élastiquement déformable pouvant être agencée de manière que son axe soit orienté transversalement par rapport au châssis du véhicule, deux secondes poutres élastiquement défor-mables, qui font chacune saillie d'une extrémité correspondante de la première poutre et dont l'axe fait avec l'axe de cette dernière un angle supérieur ou égal à 900, et qui peuvent supporter à une extrémité l'arbre d'une roue, ledit élément élastiquement déformable étant relié au châssis du véhicule essentiellement au moyen d'un accouplement fixe entre ledit châssis et une zone centrale de la première poutre et essen- tiellement à l'aide de pivots disposés entre ledit châssis et au moins une paire de zones extrêmes de ladite première poutre, un élément de liaison agissant mécaniquement pour relier deux zones correspondantes desdites secondes poutres ou bien les extrémités de ladite-première poutre, ledit élément de liaison comprenant essentiellement une troisième poutre dont l'axe est essentiellement parallèle à celle de la première poutre de façon qu'une charge appliquée à l'arbre d'une desdites roues provoque une déformation essentiellement par flexion de la seconde poutre associée et une déformation essentiellement par torsion de la section de la première poutre qui est placée entre la seconde poutre et ladite zone centrale de la première poutre, et de façon que ledit élément de liaison ait tendance essentielle- ment à transmettre à l'autre seconde poutre la même déforma- tion de flexion que celle affectant la seconde poutre sollicitée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence,dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig 1 est une vue en plan schématique de la suspension selon l'invention,correspondant à un premier mode de réalisation, la fig 2 est une coupe de la suspension de la fig 1, faite suivant la ligne II-II et montrant différentes configurations. la fig 3 est une coupe de la suspension de la fig 1, faite suivant la ligne III-III, la fig 4 est une vue en plan d'une partie d'un second mode de réalisation de 3 lasuspension selon l'invention, la fig 5 est une vue en plan d'un détail de cons- truction de la suspension, la fig 6 est une coupe du détail de la fig 5, faite suivant la ligne VI-VI, la fig 7 est une vue latérale et en coupe partielle d'une partie de la suspension selon l'invention, utilisée pour supporter une roue directrice. La suspension selon l'invention comprend au moins un élément élastiquement déformable, désigné dans son ensemble par 1 et qui est essentiellement constitué par une première poutre 2 dont l'axe longitudinal est orienté essentiellement transversalement par rapport au véhicule, c'est-à-dire dans une direction orthogonale à celle suivant laquelle le véhicule proprement dit se déplace; cet élément est en outre constitué par une paire de secondes poutres 3 faisant chacune saillie d'une extrémité correspondante de la première poutre 2 et dont l'axe qui fait un angle supé- rieur ou égal à 90 avec l'axe de la première poutre, comme le montre clairement la fig 1 qui est une vue en plan dudit élément déformable De préférence, comme cela a été 2518 '935 4- indiqué sur cette figure, l'axe de chaque poutre 3 fait un angle d'environ 1350 avec celui de la poutre 1 Chacune desdites poutres 2, 3 a une section essentiellement rectan- gulaire et cet élément est en réalité constitué par'un ensemble de trois plaques disposées de manière à former un U; la largeur, en vue en plan, de chaque poutre 3 peut diminuer graduellement depuis la zone de fixation avec la poutre 2 vers son extrémité libre 4 avec laquelle peut être relié, de toutes manières appropriées, le tourillon d'arbre 5 d'une roue. L'élément élastiquement déformable 1 est relié au châssis du véhicule par l'intermédiaire d'un accouplement fixe entre la zone centrale 6 de la première poutre 2 et- une zone de fixation appropriée 7 (fig 3) du châssis propre- ment dit Cette liaison fixe peut être établie de toutes manières appropriées, par exemple à l'aide d'un support 8 du type visible sur les fig 1, 3 et 4 et comprenant deux petites plaques 9 et 10 entre lesquelles est bloquée la zone centrale 6 de la première poutre 2 à l'aide de boulons captifs 13 (fig 3), qui assurent simultanément le maintien en position des petites plaques sur la zone de fixation 7 du châssis. Dans un but qui sera précisé par la suite, 'le support 8 estavantageusement pourvu de moyens permettant le réglage de la distance séparant le support proprement dit du châssis qui, dans le mode de réalisation représenté, comprend deux sièges de butée 14, et 15 formés dans la petite plaque 10, le premier siège pouvant tourner autour d'un axe parallèle à celui de la poutre 2 (perpendiculaire au plan de la fig 3) et le second pouvant etre écarté de la zone de fixation de façon appropriée, par exemple par l'intermédiaire d'entre- toises de réglage 16 Avantageusement, pour un-positionne- ment correct entre l'élément élastiquement déformable et le support, on peut prévoir une fiche ou broche de positionne- ment 17. L'élément élastiquement déformable est en outre relié au châssis par l'intermédiaire de deux pivots qui peuvent être du type sphérique, comme indiqué pour le mode de réalisation des fig 1,2,4 et 7, ou cylindrique, comme indiqué pour le mode de réalisation des fig 5 et 6 Dans le premier cas, chacun des pivots, désigné par 18, sert à relier une extrémité de la première poutre 2 du châssis; comme le montre clairement la fig 2 il peut être constitué par deux coussinets élastiques 19, 20 formés d'un matériau déformable comme par exemple du caoutchouc et ayant chacun une surface sphérique 23 Le coussinet 19 est pourvu d'une saill ie annulaire 24 qui peut être insérée dans un trou correspondant de la première poutre 2 et un boulon captif (goujon) 25 bloque les coussinets sur une zone 26 (fig 2) du châssis, en formant de cette manière un joint à rotule pour la première poutre 2. Dans le second cas, c'est-à-dire lorsque les pivots sont cylindriques, chacun d'eux comprend un support 27 (fig 5 et 6) fixé sur le châssis et définissant pratique- ment un siège dans lequel est introduite une saillie axiale 28 (fig 5) dela première poutre 2; entre cette dernière et le siège il est prévu un remplissage 29 (fig 6) constitué d'un matériau élastiquement déformable comme par exemple du caoutchouc. La suspension comprend en outre un élément de liaison, 31 qui sert à relier mécaniquement ensemble deux zones correspondantes 32 (fig 1) des secondes poutres 3, ou bien les deux extrémités de la première poutre 2, et qui sert à transmettre, à un certain degré et d'une manière qui sera décrite dans la suite, la déformation produite dans une - desdites zones (ou extrémités) à l'autre Cet élément de liaison 31 comprend essentiellement une troisième poutre 33 (fig 1 et 3) et deux bras 34 qui font chacun saillie d'une extrémité de la poutre proprement dite Comme le montrent clairement les fig 1 et 3, les sections de la troisième poutre 33 et des bras associés 34 sont de préférence rectan- gulaires et on choisit leur forme et leur dimension de telle sorte que l'élément de liaison ainsi défini ait également une forme de U et que lesdits bras puissent être pratiquement superposés, en vue en plan, sur les secondes poutres 3 corres- pondantes. Chaque bras 34 de l'élément de liaison 31 est relié rigidement, d'une manière appropriée, avec une zone d'une seconde poutre 3 correspondante; dans le mode de réalisation représenté, l'extrémité de chaque bras/(fig 3) est reliée à l'extrémité libre d'une seconde poutre 3 correspondante par l'intermédiaire d'un manchon 35 formé de la même plaque dont sont constitués à la fois l'élément élastiquement déforma- ble 1 et l'élément de liaison 31 et qui sont réalisés dans ce casa dpartir d'un seul plan-de tôle ìéta-llique; le manchon peut avantageusement être utilisé, par interposition d'un coussinet 36 en matière déformable (fig 1) pour supporter l'extrémité d'un arbre 37 munie de tourillons 5 pour les roues. Dans une telle structure, il est prévu entre les secondes poutres 3 et les bras associés 34 un tampon 38 de matière déformable dont les surfaces supérieure et inférieure 42, 42 sont reliées d'une manière appropriée avec les surfaces correspondantes des poutres et les bras; si le matériau constituant ces tampons est du caoutchouc, ladite liaison peut être établie par vulcanisation. La liaison entre les poutres 3 et les bras 34 peut être réalisée d'une manière différente de celle qu'on vient de décrire; par exemple, dans le mode de-réalisation des fig. 4 à 7, l'élément élastiquement déformable 1 et l'élément de liaison 31 sont formés à partir de deux flans différents. Dans cette structure, qui convient particulièrement pour supporter des roues directrices d'un véhicule, il est prévu entre chaque seconde poutre 3 et le bras associé 34 (fig 4 et 7) une autre poutre 44 qui est fixée sur les poutres précitées, par exemple à l'aide de rivets 45. Dans ce cas, une partie en saillie 46 (fig 7) de la poutre 44 sert à fixer un joint à rotule 47 relié à une extrémité d'un amortisseur 48 dont l'autre extrémité est accouplée, avec interposition de rondelles élastiques 49, au châssis; le tourillon 50 d'une roue est relié rigidement à l'amortisseur. Le comportement de la suspension en marche est le suivant. Lorsqu'aucune charge n'est appliquée à l'élément élas- tiquement déformable 1, on peut supposer qu'il prend la configuration indiquée en:A sur la fig 2, c'est-à-dire que chaque seconde poutre 3 présente une déformation initiale pir flexion, la position angulaire de chaque poutre 2 ayant été réglée par rapport au châssis (par ajustement des entre- toises de réglage 16) de manière à amener l'axe O du tourillon de la roue dans une position limite inférieure (désignée par A) par rapport à celle quiil prend quand le poids du véhicule agit sur la suspension En conséquence, lorsque seul ledit poids agit sur la suspension, ce poids, en s'exerçant sur l'extrémité de chaque seconde poutre 3 la déforme par flexion et engendÈe simultanément un moment de torsion (égal au produit de la force exercée par le poids par la distance d'éloignement de cette force par rapport à l'axe longitudinal de la première poutre 2) sur chaque section de la poutre 2 qui est située entre l'extrémité de la poutre proprement dite et le support 8, en engendrant une rotation de ladite extrémité par rapport au support qui constitue un appui fixe pour la poutre. Dans ces conditions, l'élément élastiquement déformable 1 prend une configuration désignée par B sur la fig 2, c'est-à-dire une configuration dans laquelle l'axe O du tourillon de roue s'élève jusque dans une position prédéter- minée au-dessus de la précédente. La force s'exerçant en service sur l'extrémité libre de chaque poutre 3 augmente les déformations par flexion et par torsion des poutres 3 et 2, en donnant lieu à la déforma- tion indiquée en C sur la fig 2 o ledit axe est placé dans une position encore plus haute. Bien que chaque poutre 3 soit soumise -à une grande déformation par flexion sous l'action de la force exercée sur l'extrémité libre, il est évident que, dans chaque section de ladite poutre, un moment de torsion agit de telle sorte que cette poutre se déforme également sous l'action d'une telle contrainte; cette dernière, et par conséquent la déformation associée, est d'autant 'plus grande que l'angle formé par l'axe de chaque poutre 3 avec l'axe longitudinal de la poutre 2 est plus grand. Il est évident que les articulations sphériques 18, ou les articulations cylindriques 21, n'exercent aucun effet de limitation sur la torsion de la poutre 2; cela est mis en évidence sur les fig 2 et 6; la libre rotation des extrémités de la poutre 2 entre lesdites surfaces est autori- sée par les surfaces sphériques 23 des coussinets 19 et 20 (fig 2), ou-bien, la rotation desdites extrémités à l'inté- rieur du support 27 est autorisée par la déformabilité du remplissage 29 (fig 6). Pendant ladite déformation de l'élément élastiquement déformable 1, l'élément de liaison 31 remplit une fonction qui, dans une suspension normale, est assurée par ce qu'on appelle une "barre de torsion" qui, comme cela est bien connu, a pour but de transmettre aux éléments porteurs d'une roue au moins une partie du déplacement vertical qui est effectuée par l'autre En fait, la troisième poutre 33, qui relie les zones 32 des poutres 3, peut remplir ladite fonction du fait que cette poutre se comporte essentiellement comme une'traverse rigide (ou légèrement élastique) pour transmettre à la fois les déplacements d'une poutre 3 à l'autre et les forces de réaction avec le châssis par-l'intermédiaire des pivots 18. Dans le mode de réalisation de suspension des fig 1, 2 et 5, le bras correspondant 34 de l'élément de liaison 31, qui se déforme également par flexion, peut évidemment contri- buer à absorber les charges-agissant sur chaque poutre 3; lez tampon de caoutchouc 38 lui-même intervient également dans la déformation puisque, comme le montre la condition de déformation C de la fig 2, des forces de sens opposés (orien- tées dans les directions des flèches de la fig 2) agissent dans le plan des faces principales de ce tampon, lesdites forces exerçant une contrainte de cisaillement et produisant une déformation Ce tampon a par conséquent tendance à pousser chaque poutre 3 en direction de la configuration initiale s indiquée sur la fig 2. Un comportement entièrement semblable à ce qui vient d'être décrit se manifeste dans la suspension de la fig 7, qui est calculée pour supporter des roues directrices; dans ce cas, o il est prévu une structure essentiellement conforme à l'agencement Mac Pherson, il se produit des déplacements de l'extrémité 46 de chaque poutre 44-et par conséquent des déplacements correspondants des joints à rotule 47 des amor- tisseurs 48. Lorsqu'on désire faire varier l'assiette des roues par rapport au châssis, par exemple en augmentant la distance d'espacement des roues par rapport au châssis pour satisfaire à différents impératifs en fonction des conditions de marche, il suffit de modifier le réglage du support 8 Dans ce but, après avoir desserré les goujons 13, il n'y a qu'à faire tourner la plaque 10 autour de l'axe du siège de butée 14 et faire varier la hauteur des entretoises de réglage 16; on voit que, par un pré-agencement de différents moyens de réglage appropriés, entrainés éventuellement par un servo- mécanisme, une telle opération peut être effectuée avec une grande simplicité et une grande rapidité, ou bien d'une manière entièrement automatique. Il est important de noter que le réglage de l'assiette qui peut être obtenu avec la suspension selon l'invention ne donne pas lieu aux variations indésirables de la géométrie des roues (comme des variations de la chasse ou du pincement) qui se produisent à chaque fois qu'on modifie même légèrement la configuration destringleries normales de support de roues associées à des suspensions de type classique La variation d'assiette décrite produit seulement de légers déplacements, dans le même sens, des axes avant et arrière des roues dans le sens de déplacement du véhicule, ce qui n'a évidemment aucune influence sur ladite géométrie. La suspension selon l'invention qui a été décrite ci-dessus offre par conséquent de nombreux avantages par comparaison aux suspensions classiques En premier lieu, sa grande simplicité de construction, qui permet de la fabriquer 4 & 251893-5 essentiellement à partir d'une seule tôle d'acier (celle de la fig 1) dans laquelle toutes les fonctions fondamentales de la suspension sont incorporées (élément élastique, "barre de torsion", fixation des roues) En outre, la très grande capacité d'emmagasinage d'une énergie potentielle élastique, du fait de l'exploitation rationnelle, du point de vue de l'élasticité, des différentes parties dont elle est consti- tuée; en fait une énergie potentielle élastique est emmaga- sinée non seulement par déformation par flexion de certaines de ses parties, comme les poutres 3, mais également par une déformation par torsion de parties (la poutre 2) disposées transversalement par rapport au châssis du véhicule En- outre la possibilité de modifier la hauteur des roues par rapport au châssis d'une manière simple et rapide, sans affecter la géométrie des roues proprement dites,apporte un autre avantage. Il est évident que, parmi d'autres variantes évidentes, la suspension décrite peut également comporter plusieurs éléments déformables 1 superposés de façon à former un empilage. il RÉPUBLIQUE FRAN AISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS BREVET D'INVENTION CERTIFICAT D'UTILITE' CERTIFICAT D'ADDITION 2 518 936 Aucun titre n'est publié sous ce numéro REVENDICATIONS 1 Suspension pour les roues d'dn véhicule, caracté- risée en ce qu'elle comprend au moins un élément ( 1) élasti- quement déformable qui comporte une poutre ( 2) élastiquement déformable pouvant être agencée de manière que son axe soit orienté transversalement par rapport au châssis du véhicule, deux secondes poutres ( 3) élastiquement déformables, qui font chacune saillie d'une extrémité correspondante de la première poutre et dont l'axe fait avec l'axe de cette - dernière un angle supérieur ou égal à 90 , et qui peuvent supporter à une extrémité l'arbre d'une roue, ledit élément élastiquement déformable étant relié au châssis du véhicule essentiellement au moyen d'un accouplement fixe entre ledit châssis et une zone centrale ( 6) de la première poutre et de pivots ( 18,28) diposés entre ledit châssis et au moins une paire de zones extrêmes de ladite première poutre; un élément de liaison ( 31) agissant mécaniquement pour relier deux zones correspondantes ( 32) desdites secondes poutres ( 3) ou bien les extrémités de ladite première poutre 0), ledit élément de liaison comprenant essentiellement une troisième poutre ( 33) dont l'axe est essentiellement parallèle à celui de la première poutre ( 2) de façon qu'une charge appliquée à l'arbre d'une desdites roues provoque une déforma- tion essentiellement par flexion de la, seconde poutre ( 3) associée et une déformation essentiellement par torsion de la section de la première poutre ( 2) qui est placée entre la seconde poutre et ladite zone centrale ( 6) de la première poutre, et de façon que ledit élément de liaison ait tendance essentiellement à transmettre à l'autre seconde poutre-( 3)- la même déformation de flexion que celle affectant la seconde poutre sollicitée. 2 Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première poutre ( 2) et chacune des secondes poutres ( 3) de l'élément élastiquement déformable ( 1) sont constituées par une plaque ayant une section essentiellement rectangulaire. 3 Suspension selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit élément de liaison ( 31) comprend deux bras( 34) qui font chacun saillie d'une extrémité de la troisième poutre ( 33) et dont l'axe fait un angle égal ou supérieur à 900 avec l'axe de la troisième poutre. 4 Suspension selon la revendication 3, caractérisée en ce que la troisième poutre ( 33) et chacun desdits bras ( 34) de l'élément de liaison sont constitués par une plaque ayant une section essentiellement rectangulaire. Suspension selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que ladite liaison fixe existant entre le châssis et ladite zone centrale de la première poutre est formée au moyen d'un élément porteur ( 10) pourvu de moyens ( 14, 15) de réglage de la distance entre l'élément porteur proprement dit et le châssis de telle sorte qu'il soit possible de faire varier la hauteur des roues par rapport au châssis par-ajustement de ladite distan- ce. 6 Suspension selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit support comprend deux petites-plaques ( 9,10) fixées ensemble et entre lesquelles la première poutre est disposée, au moins une desdites petites plaques étant pourvue de deux sièges de butée sur le châssis, ledit réglage étant effectué en faisant tourner ladite 'plaque par rapport à l'un desdits sièges ( 14) et en modifiant la distance séparant l'autre siège ( 15) du châssis proprement dit. 7 Suspension selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que lesdits moyens de réglage sont action- nés par un servomécanisme. 8 Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chacune desdites secondes poutres ( 3) de l'élément élastiquement déformable est reliée à un bras correspondant ( 34) dudit élément de liaison. 9 Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les dimensions de l'élément élastiquement déformable ( 1) et de l'élément de liaison ( 31) sont telles que lesdites secondes poutres peuvent essentiel- lement être superposées sur lesdits bras. Suspension selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 9, caractérisée en ce que ledit élément élastique- ment déformable ( 1) et ledit élément de liaison ( 31) sont formés à partir d'un seul flan de tôle métallique et en ce que les deux éléments précité sont reliés à l'extrémité de chacune desdites secondes poutres et à chacun desdits bras. 11 Suspension selon la revendication 10, caractéri- sée en ce qu'il est prévu un tampon de matière déformable ( 38) entre lesdites secondes poutres ( 3) et lesdits bras ( 34). 12 Suspension selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 11, caractérisée en ce que lesdits pivots servant à relier la première poutre au châssis comprennent deux Joints à rotules ( 18). 13 Suspension selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 11, caractérisée en ce que lesdits pivots servant à relier la première poutre au châssis comprennent deux pivots cylindriques ( 27, 28) dont l'axe coïncide essentielle- ment avec l'axe de la première poutre.