Brevet FR2516455A1 — publié le 19830520

L'invention concerne une suspension de véhicule automobile par lame élastique, ladite lame étant fixée sur le chtssis du véhicule et portant à son extrémité libre le support de roue. La diminution de la consommation des véhicules automobiles passe par la diminution du poids mort; en conséquence, la recherche s'est orientée à la fois vers la mise au point de moteurs ayant un meilleur rendement et vers l'allégement tant du moteur que de la carrosserie et des organes de suspension Une suspension avant du type Mac Pherson classique comporte un amortisseur, associé à un ressort de suspension, fixé sur un élément de car- rosserie et un triangle pour la reprise par le ch Assis des efforts de traînée Ces suspensions sont équipées, en outre, d'une barre transversale qui réagit en cas de déplacement différentiel des roues vis-à-vis de la caisse. Cette barre est appelée indifféremment barre anti-roulis, barre antidévers ou barre stabilisatrice Dans ce cas, le triangle est parfois remplacé par une biellette. Dans les suspensions arrière, les ressorts sont fré- quemment remplacés par des barres de torsion qui portent les bras des roues Les constructeurs ont cherché à remplacer ou à supprimer certains éléments de la sus- pension C'est ainsi que le brevet français 1 079 423 décrit une suspension avant dans laquelle la biellette ou le triangle a été remplacé par une lame flexible * fixée entre le ch 9 ssis et la rotule du pivot de fusée. Cette lame, présentant dans son plan une forme triangu- laire, supporte le châssis par l'intermédiaire d'une surface de courbure déterminée qui lui donne une élasti- cité variable. Le but de cette modification n'est pas un allé- gement de la suspension, mais une diminution des efforts latéraux supportés par les pièces de guidage, et du nombre d'articulations nécessaire. Le brevet français 1 597 358 présente une solution dans laquelle le ressort amortisseur est supprimé et remplacé par un ressort à lames transversal fixé en deux points de la carrosserie symétriques par rapport à son axe longitudinal L'extrémité des ressorts supporte les roues et un étrier relie le support de roue à la carrosserie Cette réalisation vise à diminuer le nombre des articulations nécessaires entre le support de roue et la carrosserie et, par la suppression du ressort héli- coîdal de suspension, à réduire l'encombrement. La suspension, objet de l'invention, a pour but une diminution de poids obtenue entre autres par la suppression du ressort hélicoïdal de suspension, du triangle ou de la biellette et, par au moins un allége- ment de la barre anti-dévers Ces différents éléments sont remplacés par une lame élastique en matériau com- posite présentant dans son plan de symétrie vertical une hauteur croissante de son point de fixation au chtssis à l'extrémité supportant la roue. Les explications et figures, données ci-après à titre d'exemple, permettront de comprendre comment l'in- vention peut 9 tre réalisée. La figure 1 représente en coupe un demi-train avant classique d'un véhicule. La figure 2 représente un demi-train arrière classique d'un véhicule. Les figures 3 et 4 montrent un exemple de réalisation d'une lame élastique selon l'invention. La figure 5 est une vue en coupe d'un demi- train avant équipé d'une lame selon l'invention. La figure 6 est une vue en coupe de la liaison lame-pivot. La figure 7 est une vue en coupe de la liaison lame-caisse. La suspension avant 1 (figure 1) du type Mac Pherson comprend un élément pivot-amortisseur 2. Entre l'extrémité 3 du corps d'amortisseur et l'extré- mité 4 de sa tige est fixé le ressort hélicoïdal 5 de suspension L'extrémité 4 de la tige est fixée A une partie renforcée de la caisse 6 L'autre extrémité ?'7 du corps du pivot-amortisseur est fixée au support 8 du moyeu de roue et porte en bout une rotule 9 qui coopère avec le sommet d'un triangle ou avec l'extrémité d'une biellette 10 fixée au chassis 11. Le ressort hélicoïdal 5 peut etre remplacé par une barre de torsion fixée sur le triangle ou biellette à une extrémité et sur le chassis Il a l'autre extrémité. Les triangles ou biellettes 10 droite et gauche peuvent être réunis par une barre stabilisatrice 12. La suspension arrière (Figure 2) est à roulles ind$nendantes et chaaue roue est supportée par un bras relié à la caisse par un amortisseur 14 et au chassis, par une articulation 15 dont le mouvement de rotation est contrôlé, par exemple, par une barre de torsion 16. Cette barre est dans certaines réalisations remplacée par un ressort hélicoïdal comme pour la suspension avant. Les éléments droit et gauche peuvent Ctre également 0 réunis par une barre stabilisatrice. Chaque élément de la suspension a un rôle bien défini rappelé ci-après. Le ressort hélicoïdal ou la barre de torsion assure le rappel vertical du véhicule à sa position d'équilibre statique Sa raideur conditionne l'écrase- ment sous charge. La biellette ou le triangle transmet les efforts de traction ou de freinage de la roue au chassis et assure le positionnement géométrique d'un point particu- lier de la suspension, par exemple du pivot de roue avant. Le guidage précis de la roue et la transmission des efforts de traînée nécessitent deux points de reprise sur le châssis, réalisés soit par le triangle, soit par la combinaison b ellette barre anti-dévers. La barre stabilisatrice limite l'inclinaison du véhicule dans le cas, par exemple, de virage sur une rouiz plate Cette barre assure le rappel en roulis du véhicule en association avec les ressorts, mais n'intervient pas dans les débattements symétriques des roues droite et gauche vis-à-vis du chtssis appelés "pilonnement". La suspension, selon l'invention, se compose d'une lame élastique en un matériau composite présentant dans son plan de symétrie vertical une épaisseur crois- sante vers la ou les extrémités supportant la roue, et dans son plan horizontal, une largeur importante au niveau des appuis. Les caractéristiques d'une telle lame permettent de supprimer les ressorts de suspension ou barres de torsion, ainsi que le triangle ou la biellette Selon les-cas, la barre stabilisatrice peut 9 tre supprimée ou allégée. Les figures 3 et 4 montrent une forme de réalisa- tion d'une lame 17, selon l'invention, plus particulière- ment destinée à équiper un train avant. La lame, vue de dessus (Figure 5), présente une partie centrale 18 de forme rectangulaire et de faible épaisseur (Figure 4) terminée par deux parties trapézoî- dales 19 et 20, qui vont en s'épaississant à leur extrémité Selon les caractéristiques demandées à la lame, la partie centrale 18 est plus ou moins longue pour assurer une flexibilité maximale dans cette zone Lorsque la lame n'est pas sous contrainte ou charge, elle est courbée dans son plan vertical. La lame peut également ne présenter qu'une extré- mité trapézoïdale, l'usage de telles lames sera précisé ultérieurement. La figure 5 montre un demi-train avant pourvu d'une lame 17 transversale Cette lame est maintenue au chassis 21 par deux points de liaison (un seul de ces points 22 est représenté) équidistants de l'axe longitu- dinal du véhicule Les extrémités de la lame supportent les roues par l'intermédiaire des pivots de fusée 23. Les liaisons de la lame au chgssis et à la rotule seront ultérieurement décrites. Dans ce type de suspension, la lame transversale supportant les deux roues, présente un effet anti-dévers partiel ou total qui permet soit d'alléger la barre stabilisatrice classique, soit de la supprimer. Selon un autre type de suspension avant ou arrière, les lames transversales ou longitudinales n'ont qu'une extrémité trapézoïdale et ne supportent qu'une seule roue Dans ce cas, il n'y a pas d'effet anti-dévers et il est nécessaire de prévoir des barres stabilisatrices. L'utilisation de lames élastiques pour la sus- pension arrière permet de supprimer les bras et les élé- ments ressorts (ressort hélicoïdal ou barre de torsion). Les suspensions à lames transversales supportant une seule roue sont réalisées à partir de deux lames, à une seule extrémité trapézoïdale dont les parties de plus faible épaisseur s'étendent côte à côte sous toute la largeur du chtssis. Les suspensions à lames longitudinales sont réa- lisées à partir de lames à une seule extrémité trapézol- dale et dont la longueur totale est fonction entre autres de l'élasticité désirée. La liaison du support de roue à la lame de sus- pension comporte, selon une forme de réalisation repré- sentée figure 6, un insert tubulaire métallique 24 fixé dans l'extrémité épaisse de la lame de suspension 25. Cet insert présente à sa surface intérieure un bourrelet 26 formant un siège pour l'extrémité sphérique 27 du pivot de fusée 28 L'extrémité sphérique 27 est maintenue appuyée sur le siège par l'intermédiaire d'une coupelle sphérique 29 portée par un ressort de compression 30. Le bourrelet 26 est prévu de manière qu'en fonction du diamètre de la partie sphérique 27 du pivot de fusée, le centre 0 de la partie sphérique soit sur la fibre neutre de la lame élastique Le pivot de fusée est fixé à la fusée de roue 31 et à une extrémité de la jambe d'amor- tisseur 32 par des moyens connus Un soufflet d'étan- chéité 33 est fixé entre la jambe d'amortisseur 32 et l'extrémité de l'irsert tubulaire 24 pour éviter la pénétration des poussières dans l'articulation. La liaison du support de roue à le lame de sus- pension est réalisée d'une manière conventionnelle soit par une rotule dans le cas d'une suspension avant avec pivot telle que précédemment décrit E, soit par un élément de liaison pour une suspension arrière Le centre du point de liaison, rotule ou pièce d'adapta- tion, est fixé dans le plan de la lame pour éviter toute torsion à celle-ci. Selon une autre forme de liaison non représentée, l'extrémité de la lame est enserrée et fixée dans un logement d'une pièce métallique comportant un alésage dans lequel pénètre l'extrémité sphérique du pivot de fusée o il est maintenu, par exemple, par des moyens semblables à ceux décrits dans la forme de réalisation précédente. La figure 7 montre un exemple de liaison souple entre le chtssis et la lame de suspension Dans cette représentation, la lame est transversale, mais une liaison semblable est utilisable pour une lame longitudinale. La lame 34 est enserrée dans une cage 35 dans laquelle elle est maintenue par tout moyen connu, tel que collage, fixation par broches, etc La paroi supé- rieure 36 de la cage porte un bloc d'élastomère 37 sur lequel est fixée, par exemple par vulcanisation, une plaque de fixation 38. La plaque de fixation est, par exemple, boulonnée sur le longeron 39. Le bloc d'élastomère 37 présente une capacité de déformation différente dans le sens transversal et dans le sens longitudinal du véhicule Sa déformation est faible dans le sens longitudinal, afin de trans- mettre les efforts de traction et de freinage, et impor- tante dans le sens transversal, afin d'absorber les variations de longueur de la lame résultant de se défor- mation dans le plan vertical. D'autres systèmes commercialement disponibles peuvent etre utilisés pour assurer la liaison entre le châssis et la lame C'est ainsi que l'on peut prévoir, lors de la fabrication de la lame, une ouverture suscep- tible de recevoir un plot élastique fixé directement ou indirectement au chtssis ou aux longerons. Selon différents modes de réalisation de la suspension: lorsque la lame est transversale et supporte deux roues, on prévoit deux liaisons souples au cb Assis disposées symétriquement par rapport à l'axe du véhicule; lorsque la lame est transversale et supporte une seule roue, on prévoit deux liaisons souples au ch Assis, comme dans l'exemple précédent; lorsque la lame est transversale ou longitudi- nale et supporte une seule roue, on prévoit une liaison souple et une liaison rigide, l'une ou l'autre de ces liaisons pouvant être du c 8 té de la roue supportée. L'utilisation de lames de suspension conformes à l'invention permet un allégement important de la sus- pension Le gain global sur la suspension avant et arrière est d'environ 1/3 sur le poids d'une suspension classique à ressort de suspension, triangle ou biellette, et barre stabilisatrice. La lame de suspension peut 9 tre réalisée soit par découpage d'un profil stratifié à fibres longitudi- nale de verre/résine époxy, soit selon une méthode pré- férée par moulage, le nombre de fibres restant constant d'un bout à l'autre de la lame, c'est-à-dire les fibres s'étendant sans coupure (hors usinage) d'un bout à l'autre de la lame et la section restant constante tout le long de la lame. Cette dernière réalisation permet d'obtenir des lames présentant une très bonne tenue à la fatigue. Les fibres de verre-de ltexemple précédent peuvent 9 tre remplacées par d'autres fibres minérales ou organiques naturelles ou synthétiques liées par un liant approprié. REVENDICATIONS 1 Suspension de véhicule automobile par lame élastique, ladite lame étant fixée sur le chtssis du véhicule et supportant à son extrémité libre le support de roue et l'amortisseur, caractérisée en ce que ladite lame ( 17) est en matériau composite et présente sa flexibilité maximale dans la zone entre appuis. 2 Suspension selon la revendication 1, carac- térisée en ce que ladite lame présente dans son plan de symétrie vertical et sur au moins une partie de sa longueur une épaisseur croissante vers la ou les extrémités supportant le support de roue ( 23). 3 Suspension selon la revendication 2, carac- térisée en ce que la lame présente une partie d'épais- seur constante prolongée par au moins une partie d'épaisseur croissante vers la ou les extrémités supportant le support de roue. 4 Suspension selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la section transversale de la lame est constante d'une extrémité à l'autre. Suspension selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la lame est constituée de fibres, s'étendant sans coupure longitudinalement d'une extré- mité à l'autre, noyéesdans un liant approprié. 6 Suspension selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la lame élastique ( 17) s'étend transversalement à l'axe longitudinal du véhicule et est fixée au chtssis par deux liaisons souples ( 22) symétriques dudit axe. 7 Suspension selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte deux lames, s'étendant côte à c 8 te transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, chaque lame supportant à son extrémité libre une roue. 8 Suspension selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une liaison souple est prévue entre la ou les lames et le chtssis.