Brevet FR2541943A1 — publié le 19840907

La présente invention concerne une suspension de roue pour véhicules auto Qobiles, comportant au moins un organe de guidage de roue, un système de suspension élastique de roue comportant un ressort hélicoldal et au moins une partie structurale de véhi- cule disposée dans une zone environnant le ressort hélicoldal. Dans des suspensions de roues de ce type, sont fréquemment imposées des contraintes de place très étroites Pour des raisons fonctionnelles, il est cependant souhaitable d'avoir dans la plupart des cas un agencement bien déterminé des différentes parties de la suspension de roue. En relation avec les autres particularités de construction conditionnées par la conception du véhicule, cela nécessite fréquemment des compromis. Ainsi par exemple le brevet français 1 573 273 a pour objet une suspension de roue ayant des particula- rités définies dans le premier paragraphe ci-dessus et dans laquelle le ressort hélicoïdal croise l'arbre d'essieu et est supporté pour cette raison, par l'intermédiaire d'un appui particulier chevauchant l'arbred'essieu, sur l'organe de guidage de roue. Cette construction nécessite par conséquent un organe de chevauchement spécial dont la fabrication et le montage créent des frais supplémentaires. Dans une autre suspension de roue connue (demande de brevet allemand DEOS 24 3 i 675), le ressort hélico Idal de la jambe élastique doit prendre appui par son amortisseur au-dessus de la roue du véhicule. Cette construction nécessite obligatoirement une grande hauteur de la jambe élastique, qui s'oppose par exemple, pour des essieux avant, à la tendance consistant à abaisser de plus en plus les contours du capot du moteur. 254194 - On en est arrivé ainsi à de nombreux compromis, et ceci aussi bien du point de vue de la construction que du point de vue fonctionnel (par exemple en ce qui concerne la souplesse des ressorts), dans lesquels précisément en relation avec la disposition de ressorts hélicoïdaux, il se pose des problèmes en rapport avec le grand volume nécessaire pour ces ressorts. Naturellement on rencontre ainsi des difficultés particulières dans le cas o on doit convertir un véhi- cule déjà conçu par exemple d'un entraînement par les roues arrière à un entraînement par les roues avant ou par toutes les roues ou bien lorsqu'on doit l'équiper de ressorts hélicoldaux d'une autre taille pour les parcours routiers et tous terrains. L'invention a en conséquence pour but de créer une suspension de roue du type défini ci-dessus, qui permette une construction adaptable d'une façon parti- culièrement favorable aux impératifs les plus diffé- rents. Ce problème est résolu en ce que la partie structurale de véhicule @ar exemple arbre d'essieu ou partie supérieure de roue), traversant la surface d'enveloppe du ressort hélicoïdal pénètre entre deux parties d'une spire de ressort présentant un pas plus grand que le pas régulier du ressort hélicoidal ou, en d'autres termes, une pente plus grande que la pente régulière du ressort. Dans la suspension de roue conforme à l'in- vention, le ressort hélicoidal, à l'endroit o il croi- serait précisément une partie structurale de véhicule prévue dans son environnement, est élargi dans la zone d'une spire de manière que la partie structurale de véhicule pénètre par une partie (cas de la partie supérieure de roue) ou la totalité (cas de l'arbre d'essieu) de sa section dans cet élargissement du ressort, transversalement par rapport à ce dernier, ou bien puisse également traverser complètement-le ressort hélicoïdal, auquel cas il est favorable dans la dernière variante que la partie structurale de véhicule coupe l'axe du ressort hélicoïdal. La cote de l'élargissement de ressort doit être choisie dans ce cas de manière que bs parties, entourant la partie structurale de véhicule correspon- dante, de la spire de ressort pourvue d'un pas supérieur au pas réguliers soient situées à une distance latérale de la partie structurale de véhicule qui fasse en sorte que, pour la course maximale possible du ressort, un contact entre les parties de spire de ressort et la ou les parties structurales du véhicule soit exclu Le ressort hélicoldal peut alors être disposé verticale- ment ou horizontalement. L'expression "pas régulier du ressort hélicoïdal" ou "pente régulière du ressort hélicoïdal" indiquée ci-dessus doit signifier que soit toutes les spires du ressort hélicoïdal sont espacées l'une de l'autre de la même distance d'une spire à l'autre sur toute la longueur du ressort, soit également que le pas change dans une certaine proportion entre différents groupes de spires sur la longueur du ressort hélicoïdal En outre le'ressort hélicoïdal peut avoir une forme cylin- drique circulaire, une forme tronconique, une forme en barillet ou une forme en diabolo. La "partie structurale de véhicule" peut être dans ce cas toute partie à placer dans la zone d'une suspension de roue et ainsi par exemple une pièce de guidage de roue, par exemple un levier ou un bras oscillant, un ou plusieurs tuyaux, par exemple des tu- yaux d'échappement, un arbre d'essieu, une partie de carrosserie ou une roue. En outre différentes parties structurales du véhicule peuvent s'engager simultanément dans l'élargisse- ment du ressort ou bien traverser celui-ci complètement. j 254 '1943 Le ressort hélicoïdal peut être agencé de manière que, des deux côtés, la spire du ressort présen- tant le pas plus grand ae raccorde à au moins une autre spire du ressort, et présente ainsi par exemple à une extrémité de la spire de pas plus grand une seule spire alors qu'à l'autre extrémité de celle-ci il présente un grand nombre de spires de ressort On peut également prévoir des deux côtés de l'élargissement du ressort des spires intervenant en nombres identiques ou en nombres différents On peut ainsi choisir librement la zone dans laquelle l'élargissement doit être placé dans le ressort hélicoïdal Cela est fonction de la relation spatiale entre le ressort hélicoïdal et la partie structurale du véhicule - Cet agencement du ressort hélicoldal offre un avantage important en particulier lorsque les surfaces d'appui du ressort doivent prendre une obliquité relative lors d'un allongement ou d'une compression du ressort hélicoïdal On est alors assuré que le ressort ne puisse plus se déformer (se bomber) à un degré intolérable perpendiculairement à son axe longitudinal. A cet égard il peut également être avantageux d'agencer le ressort de manière que la souplesse de flexion soit différente pour les spires du ressort qui se raccordent à la spire possédant le pas plus grand de part et d'autre de celle-ci. Un autre agencement avantageux de l'invention consiste en ce que les diamètres des spires se raccordant à la spire présentant le pas plus grand de part et d'autre de celle-ci ont des grandeurs différentes. Cet agencement du ressort est avantageux lorsque par exemple le volume disponible pour le montage du ressort est limité en correspondance et que l'on doit cependant encore faire en sorte que le ressort ne puisse pas se déformer à un degré inadmissible perpendiculairement à son axe longitudinal. 2544 1943 En outre il est avantageux en ce qui concerne cet objectif que le diamètre de fil des spires du ressort qui se raccordent à la spire possédant le pas plus grand, de part et d'autre de celle-ci, soit choisi à une valeur différente et/ou que pour au moins l'une des parties du ressort se raccordant à l'élargissement, le diamètre des différentes spires diminue d'une spire à l'autre dans le sens d'un rapprochement vis- à-vis de la surface d'appui de cette partie de ressort. D'autres caractéristiques et avantages 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 figure 1 est une vue d'arrière d'an premier exemple de réalisation d'une suspension de roue agencée par exemple sous la forme d'une suspension de roue indépendante, la roue étant représentée en coupe, la figure 2 est une coupe faite suivant la ligne I-I-1 de la figure 1, les figures 3 à 5 sont des représentations de suspensions de roues similaires à celles de la figure 1 et qui se différencient simplement l'une de l'autre par l'agencement de leur ressort hélicoïdal, la figure 6 est une vue d'arrière d'une suspension de roue indépendante équipée d'une jambe élastique. La suspension de roue indépendante représentée sur la figure 1 sert par exemple à supporter et à guider une roue arrière motrice 10 d'un véhicule automobile, qui est guidée sur la superstructure du véhicule, désignée dans son ensemble par 12, d'une manière connue par exemple au moyen d'un bras transversal oscillant inférieur 14 et d'une jambe d'amortissement 16 de type connu. Dans ce but, un support de roue 13 portant la roue arrière 10 est maintenu sans possibilité de rotation relative, d'une manière connue, à l'extrémité infé- rieure d'un tube extérieur 20 de la jambe d'amortisse- ment 16, dont la tige de piston 22 s'appuie élastique- ment contre la superstructure 12 du véhicule. Le bras transversal oscillant 14 est d'unrcôté monté à pivotement, de préférence avec interposition de caoutchouc, dans une articulation 24 prévue sur la superstructure 12 du véhicule et de l'autre côté il est articulé sur le support de roue 18 au moyen d'une articulation à rotule 26. L'entraînement de la roue arrière 10 est effectué par l'intermédiaire d'un arbre d'essieu 28. disposé au-dessus du bras transversal oscillant 14 et s'étendant transversalement à l'axe longitudinal du véhicule, cet arbre comportant d'une manière connue aussi bien du côté de la roue qu'également du côté de la transmission une articulation 30 ou 32. On a désigné dans son ensemble par 34 un ressort hélicoidal disposé approximativement verticale- ment et qui, vu suivant la direction longitudinale du véhicule, est placé entre la jambe d'amortissement 16 et l'articulation 24, côté superstructure, du bras -. transversal oscillant 14 d'une manière telle que en vue en plan de dessusi il recouvre l'arbre d'essieu 28 Il s'appuie par son extrémité inférieure, formant un appui 35 ayant une forme au moins partiellement annulaire, sur l'organe de guidage de roue constitué par le bras transversal oscillant 14 et par son extré- mité supérieure sur la superstructure 12 du véhicule, sur laquelle il est prévu à cet effet par exemple un organe d'appui 36 monté de préférence de façon articulée et agencé en forme de cuvette de ressort Sur le bras transversal oscillant 14, l'extrémité inférieure du ressort hélicoîdal peut être maintenue dans une direction radiale par exemple dans un évidement 38 en forme de coupelle Le ressort hélicoïdal 34 peut cependant s'appuyer également en haut'directement sur la superstructure du véhicule L'arbre d'essieu 28 traverse ainsi la surface enveloppe, désignée par 37, du ressort hélicoldal. La disposition décrite du ressort hélicoidal 34 nécessite une mesure permettant d'assurer son appui inférieur sur le bras transversal oscillant 14 en tenant compte d'un composant du véhicule croisant ce ressort hélicoïdal, et se présentant par exemple dans ce cas sous la forme de l'arbre d'essieu 28, de préférence sans moyen auxiliaire additionnel Dans ce but, dans la zone de passage de l'arbre d'essieu 28 à travers le ressort hélicoïdal 34, le pas de l'hélice de ce dernier est augmenté de façon qu'une spire 40 contourne par ses parties 40 ' et 40 ", avec un espace- ment radial de dimension correspondante, l'arbre d'essieu 28 On est ainsi assuré que, entre les limites de la course d'oscillation de suspension de la roue arrière 10, -il ne puisse se produire aucun contact entre les parties 40 ' et 40 " de la spire de ressort et l'arbre-d'essieu 28. Comme le montre la figure 2, la disposition relative du ressort hélicoldal 34 et de l'arbre d'essieu 28 est avantageusement conçue de manière que leurs axes se coupent Une telle disposition spatiale est également considérée comme optimale dans le cas o, pour soutenir élastiquement la superstructure 12 du véhicule, la suspension de roue doit être pourvue de deux ressorts hélicoïdaux disposés coaxialement l'un dans l'autre, auquel cas il va'de soi que l'on pourvoit les deux ressorts hélicoldaux d'une spire de plus grand pas dans la zone de passage de l'arbre d'essieu. Les ressorts hélicoïdaux peuvent dans ce cas être dispo- sés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les t 54 i 943 spires présentant le pas plus grand s'enroulent autour de l'arbre d'essieu 28 dans des sens inverses. Dans l'exemple de réalisation représenté, of l'arbre d'essieu 28 est disposé au-dessus et à proximité du bras transversal oscillant 14, il peut être suffisant, comme indiqué, que la spire 40 de pas plus grand s'appuie directement par sa partie inférieure contre le bras transversal oscillant 14 Cela est notamment valable lorscue la course maximale possible du ressort ne doit pas être trop grande, comme cela est le cas pour des voitures de sport ou de course. Les suspensions de roues représentées sur les figures 3 à 5 se différencient de la suspension de roue décrite ci-dessus simplement par l'agencement de leur ressort hélicoïdal 34. Ces agencements différents du ressort conviennent par exemple avantageusement pour des suspensions de roues dont le bras transversal oscillant 14 doit pivoter d'un angle assez grand lors du mouvement alternatif de suspension de la roue arrière Ces agencements de ressort empêchent-que la partie de ressort comportant un grand nombre de spires 50 présentant le même pas et succédant vers le haut à la spire 40 de pas plus grand puisse se bomber à un degré qui ne soit plus tolérable perpendiculaire- ment à l'axe longitudinal du véhicule. Pour obtenir ce résultat, il est prévu dans l'exemple de réalisation de la figure 3 que la spire de pas plus grand se prolonge vers le bas par une partie de ressort qui comporte par exemple deux spires 52 et qui s'appuie sur le bras transversal oscillant 14 Le pas de ces spires 52 du ressort corres- pond par exemple à celui des spires supérieures 50. Cela s'applique également aux diamètres du fil de ressort et des spires de ressort. Cette partie inférieure de ressort pourrait 254 1943 naturellement comporter également seulement une ou bien plus de deux spires, selon la valeur que l'on veut donner, en fonction de la rigidité à la flexion du fil de ressort et d'autres paramètres du-ressort, à la souplesse de flexion et la rigidité du ressort hélicoïdal dans la zone de transition entre la partie inférieure de ressort et la spire 40, la souplesse de flexion d'au moins une spire inférieure du ressort devant toujours être supérieure à celle de la spire 40 de pas plus grand. Dans le cas de la suspension de roue de la figure 4, la partie inférieure du ressort 34 s'appuyant sur le bras transversal oscillant 14 est constituée par exemple également par deux spires 54, lesquelles ont un diamètre supérieur à celui des spires 50 de la partie supérieure du ressort. Un tel agencement de ressort est notamment recommandé lorsque le volume de montage existant entre l'arbre d'essieu 28 et le bras transversal oscillant 14 est étroit. Au lieu d'augmenter le diamètre des spires inférieures 54 du ressort, on peut également réduire dans celle-ci le diamètre du fil de ressort par compa- raison au diamètre du fil dans les spires supérieures 50 du ressort. Dans le cas de la suspension de roue de la figure 5, la partie inférieure du ressort 34, s'appuyant sur le bras transversal oscillant 14 et comportant plusieurs spires 56, est agencée en bas en forme de tronc de cône, de sorte qu'on peut également obtenir la souplesse nécessaire de flexion du ressort hélicoldal 34 entre d'une part le bras transversal oscillaht-14 ou bien entre sa base d'appui de ressort et d'autre part la spire 40 de pas plus grand. En partant des suspensions de roues des figures 254 i 943 3 à 5, il est également possible de prévoir dans le cadre de l'invention une variante avantageuse de cons- truction dans laquelle la spire 40 de pas plus grand s'appuie par son extrémité supérieure directement contre une partie de la carrosserie ou contre r'organe d'appui 36 tandis qu'elle est suivie par une ou plusieurs spires seulement à son extrémité inférieure dirigé vers l'organe de guidage de roue ou le bras transversal oscillant 14. Il est également possible que, à la place de l'arbre d'essieu 28, le ressort hélicoïdal 34 soit traversé par un ou également plusieurs autres composants dans la zone d'une spire de ressort, qui doit alors être élargie de façon correspondante. La suspension de roue indépendante de la figure 6 comporte comme organes de guidage de roue en bas par exemple un bras transversal oscillant 14 et en haut une jambe élastique 64 formée par un amortisseur 60 et un ressort hélicoïdal 62 et sur le tube d'amortisseur 66 de laquelle est fixé rigidement, en bas, le support de roue 68. La jambe élastique 64 est appuyée à proximité de la roue 10 et elle s'étend par exemple en oblique vers le bas et vers l'extérieur à partir de son point supérieur d-appui 70 Le ressort hélicoldal 62 entoure le tube d'amortisseur 66 sensiblement sur toute sa longueur et il s'appuie en bas sur une collerette 72 du tube d'amortisseur 66 tandis qu'il s'appuie par son extrémité supérieure contre une collerette 76 maintenue sur la tige de piston 74. Ainsi le ressort hélicoïdal 62 est incliné plus fortement que l'amortisseur par rapport au plan moyen de roue m-m de sorte que son extrémité inférieure est fixée avec une excentricité correspondante par rapport au tube d'amortisseur 66 et pénètre profondément, en la considérant à partir du côté arrière de la roue, dans le volume intérieur de roue 78. Un tel agencement de ressort n'est possible que par le fait que le ressort hlélicoldal 62 comporte, dans la zone o est située la partie supérieure de roue 10 ', une spire 80 élargie en correspondance et dont les parties 80 ', 80 " entourent cette partie de roue 10 ' de manière que la partie inférieure de spire 80 ' soit plus rapprochée par sa zone de départ 82 du plan moyen de roue m-m que l'extrémité 84 de la partie supérieure-de spire 80 '" rejoignant la partie supérieure du ressort. L'invention permet ainsi, dans le cas de jambes d'amortissement, une disposition nouvelle et particu- lièrement avar 4-+euse du ressort car il est possible, grâce à l'élargissement du ressort, que la partie supérieure de roue 10 ' puisse traverser par une portion de sa section la surface cylindrique circulaire d'enveloppe de ressort 86 et puisse pénétrer dans le ressort hélicoidal 62. Cette structure permet entre autres de réduire considérablement le dépassement de la-jambe d'amortissement 64 au-dessus de la roue 10. Naturellement la jambe élastique 64 pourrait également être associée à la roue 10 de manière que la surface d'enveloppe de ressort 86 soit orientée sensiblement parallèlement au plan moyen de roue m-m. Enfin l'invention permet de réaliser une sus- pension de roue avec janbe d'amortissement dans la- quelle, d'une manière analogue à la structure de la demande de brevet allemand DE-OS 27 30 323, le ressort hélicoidal est disposé, en considérant le sens de marche, en avant ou en arrière de la jambe d'amortissement et notamment s'appuie en bas sur le supprot de roue à l'inté- rieur du volume intérieur de roue, au moins sur une partie de sa section. REVENDICATIONS 1 o Suspension de roue pour véhicules automobi- les, comportant au moins un organe de guidage de roue, un système de suspension élastique de roue comportant un res- sort hélicoïdal et au moins une partie structurale de véhi- cule disposée dans une zone environnant le ressort hélicol- dal, caractérisée en ce que la partie structurale de véhi- cule (arbre d'essieu 28; partie supérieure de roue 10 "), traversant la surface ( 37; 86) dlenveloppe du ressort héli- coldal ( 34; 62) pénètre entre deux parties ( 40,40 "'; 80 g,80 ") d'une spire de ressort ( 40; 80) preésentant un pas plus grand par rapport au pas régulier du ressort hélicoïdal ( 34; 62). 2. Suspension de roue selon la revendication 1 l caractérisée en ce que la partie structurale de véhicule (partie supérieure de roue 10) est engagée seulement par- tiellement transversalement à l'axe du ressort hélicoïdal, entre lesdites parties ( 80 ',80 '") de la spire de pas plus grand ( 80) du ressort. 3. Suspension de roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie structurale de véhicule (arbre d'essieu 28) s'étend transversalement au travers du ressort hél Uco Idal ( 34). 4. Suspension de roue selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie structurale de véhicule (arbre d'essieu 28) coupe l'axe du ressort hélicoïdal ( 34). 5 Suspension de roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que, respectivement, au moins une autre spire ( 50,52) du ressort se raccorde à la spire de pas plus grand ( 40; 80) de part et d'autre de celle-ci. 6. Suspension de roue selon la revendication 5, caractérisée en ce que les souplesses de flexion des spi- res ( 50 et 52) du ressort se raccordant à la spire de plus grande pente ( 40; 80) respectivement de part et d'autre de celle-ci ont des grandeurs différentes. 2 541943. 7. Suspension de roue selon l'une des revendi- cations 5 et 6, caractérisée en ce que les diamètres des spires ( 50; 54) du ressort se raccordant à la spire de plus grande pente ( 40; 80) respectivement de part et d'autre de celle-ci ont des grandeurs différentes. 8. Suspension de roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la spire de pas plus grand ( 40) du ressort hélicoïdal constitue par une de ses extrémités un appui de ressort ( 35) de forme au moins partiellement annu- laire. 9. Suspension de roue selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'appui de ressort ( 35) sur un or- gane de guidage de roue (bras transversal oscillant 14) est fixe au moins dans une direction radiale (évidement 38). 10 o Suspension de roue selon la revendication 1 caractérisée en ce que la partie structurale de véhicule est constituée par un arbre d'essieu { 28)o 11. Suspension de roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie structurale de véhicule est constituée par une partie de carrosserie. 12. Suspension de roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie structurale de véhicule est une partie du guidage de roue. 13. Suspension de roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie structurale de véhicule est constituée par une roue ( 10) du véhicule. 14. Suspension de roue selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'une partie du ressort hélicoidal ( 62) est placée à l'intérieur de la cuvette de roue.