Brevet FR2594782A2 — publié le 19870828

FR 2594782 A2 19870828 FR 8602394 A 19860221 DISPOSITIF DE SUSPENSION ET DE COMMANDE DE DIRECTION POUR MOTOCYCLE La présente invention s'applique à un dispositif à bras unilatéral de suspension avant, de support et de direction d'une roue et à son dispositif de commande de direction, notamment pour une roue avant de motocycle portée par au moins un bras support relié à son extrémité supérieure à un bloc de suspension et/ou d'amortissement dont la tige mobile extérieure s'articule à son extrémité sur un bec avant du châssis du motocycle, selon la demande de brevet principale N 85 19 306 et le brevet auquel elle donnera éventuellement lieu. On a déjà propose de réaliser une suspension avant de motocycle comportant un bras support unique de la roue avant qui est montée en porte à faux sur ce bras et dans laquelle un ressort de suspension est interposé entre un bec avant du chassis du motocycle et le bras support, grâce à l'articulation d'une tige mobile d'un bras de suspension sur ce bec. Ces suspensions de motocycle du type Mac Pherson présentent une difficulté pour assurer la liaison entre le guidon de commande de la direction et le bras de support unique de la roue avant. Pour assurer la liaison entre le bras support unique et le guidon, on a proposé d'utiliser une transmission à cardan par biellettes qui s'est révélée relativement onéreuse et compliquée à construire, tout en transmettant néanmoins des réactions brutales au guidon au cours du débattement de la suspension. Une autre solution consiste à relier au moins en translation l'extrémité de la tige mobile au guidon et à relier en rotation par une liaison glissante cette tige au corps du bloc télescopique de suspension, ce corps étant fixé rigidement au bras unique de suspension. Cette solution séduisante en pratique s'avère très difficile à réaliser car il n'existe pas de bloc télescopique de suspen- sion et d'amortissement dont la tige est reliée en rotation au corps du bloc, une telle disposition exigeant qu'un manchon solidaire de la tige entoure le corps du bloc et lui soit relié en rotation par des canne- lures, afin de ne pas perturber les étanchéités hydrauliques de l'amor- tisseur. La présente invention a notamment pour but de proposer un dispo- sitif à bras unilatéral de suspension et une commande de direction adaptée à cette suspension du type Mac Pherson et qui soit de conception simple, ne transmette pas de réactions parasites au guidon tout en permettant d'utiliser pour le bloc de suspension et d'amortissement des éléments du commerce dont la fiabilité et l'économie d'emploi et d'usage sont bien établies. A cet effet, le ressort du bloc de suspension et/ou d'amortis- sement est un ressort hélicoîdal dont au moins l'un des plans d'appui des extrémités comporte une butée à faible frottement autorisant la libre rotation du ressort autour de son axe longitudinal au cours de son débattement et la commande de direction est constituée d'un guidon ou volant monté rotatif sur un axe vertical dudit bec et articulé à rota- tion autour d'un axe sensiblement perpendiculaire au plan médian de la roue avant, c'est-à-dire au plan de direction, à l'extrémité supérieure d'au moins une biellette haute inclinée vers l'avant du motocycle partir de son extrémité supérieure et dont l'extrémité inférieure est également articulée à rotation au bras unilatéral ou bras support autour d'un axe sensiblement perpendiculaire audit plan de direction à l'extré- mité supérieure d'au moins une biellette basse inclinée vers l'avant du motocycle à partir de son extrémité inférieure qui est reliée à rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire audit plan de direction, de manière que les biellettes haute et basse reliés en rotation respecti- vement au guidon et au bras support s'articulent en ciseaux entre elles au cours du débattement de la suspension avant du motocycle. Selon le mode de réalisation le plus courant, la biellette haute et la biellette basse présentent sensiblement la même longueur et leurs lignes moyennes respectives forment, en position d'extension maximale du bloc de suspension, un angle d'environ 30 avec l'axe longitudinal de ce bloc de suspension. La biellette haute et la biellette basse peuvent présenter des longueurs nettement différentes et leurs lignes moyennes respectives forment alors, en position d'extension maximale du bloc de suspension, un angle inférieur à 30 avec l'axe longitudinal de ce bloc de suspen- sion. La biellette haute peut aussi présenter une longueur nettement inférieure à celle de la biellette basse de manière à éloigner de la roue avant l'axe d'articulation entre les deux biellettes. L'axe d'articulation de la biellette haute est de préférence sensiblement coaxial à l'axe d'articulation de la tige mobile extérieure du bloc de suspension et d'amortissement sur le bec avant du chassis du motocycle. Selon un autre mode de réalisation très compact de l'invention, la biellette haute présente, à sa partie supérieure, une fourche à deux branches dont chacune est reliéeà rotation à un bossage d'un bras du guidon et respectivement, à sa partie inférieure, un palier central unique qui est traversé par un boulon ou tige d'assemblage et est dispose entre deux paliers qui sont également traverses par le boulon d'assemblage et qui sont ménagés à chacune des extrémités des deux branches d'une fourche de la biellette basse qui se prolonge par deux branches inférieures reliées chacune à rotation à un bossage correspon- dant ménagé sur le bras support. Les biellettes haute et basse présen- tent la forme générale d'un trapèze dont la grande base est articulée respectivement au guidon et au bras support de roue avant et dont les petites bases sont accolées l'une à l'autre dans la zone traversée par le boulon d'assemblage et articulées entre elles. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la liaison à rotation de l'extrémité supérieure de la bielle haute et celle de l'extrémité inférieure de la biellette basse sont situées au-delà des plans d'appui des extrémités d'un ressort hélicoidal constituant le ressort de suspension du bloc de suspension. Les biellettes de direction constituent ainsi un moyen supplémentaire de guidage du bloc de suspen- sion au cours de son débattement. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o0: - la figure 1 est une vue de côté du dispositif de suspension et de commande de direction selon l'invention représenté relié au bras support de roue dans ses deux positions extrêmes d'extension et de compression, la roue du motocycle étant pour la plus grande part arrachée pour diminuer l'encombrement du dessin; - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan II-II de la figure 1, représentant le dispositif de commande de direction vu vers l'avant selon un plan de coupe traversant l'articulation entre les deux biellettes et un autre plan de coupe traversant la roue transver- salement via son axe et hors de l'étrier de frein A disque; - la figure 3 est une vue de c6té, carénages enlevés, d'un moto- cycle utilisant un dispositif de suspension et de commande de direction selon l'invention mais légère- ment modifié par rapport à celui des figures 1 et 2. Si l'on se rapporte aux figures 1 et 2, on voit que la roue avant 1 du motocycle est rendue solidaire d'un arbre de roue 2 qui est porté par un bras support unique 3 par l'intermédiaire de paliers à roulements 4 et 5. Le bras support 3 qui présente transversalement une forme arquée entourant latéralement la partie périphérique de la roue 1 et du bandage pneumatique 6 de cette roue, est relié à un bec avant 7 du chassis du motocycle par l'intermédiaire d'un bloc 8 de suspension et d'amortissement constitué d'un corps d'amortisseur 9 à tige extérieu- re 10, entouré par un ressort hélicoïdal de suspension 11. La tige extérieure 10 est articulée au bec avant 7 par une articulation 3 deux paliers à roulements 12 (qui pourraient être remplacés dans une réalisa- tion moins élaborée par une liaison en élastomère du type "silent bloc") autorisant les variations d'inclinaison du bras support 3. La tige 10 est solidaire à une extrémité et à l'intérieur du cylindre du corps d'amortisseur 9 d'un piston d'amortisseur non représente et, a son autre extrémité, d'un manchon 13 qui porte les paliers A roulements 12 et sur lequel vient en appui par l'intermédiaire d'une butée 3 faible frotte- ment 14 (par exemple à aiguilles), et d'une coupelle 15, l'extrémité supérieure du ressort hélicoïdal de suspension 11. Le corps d'amortis- seur 9 est fixé, par serrage à sa partie inférieure, à l'aide d'une bride 16 à la partie supérieure du bras support 3 et est entouré par une coupelle 17 d'appui de l'extrémité inférieure du ressort 11 sur le bras 3, cette coupelle 17 pouvant également comporter une butée à faible frottement. De façon classique, le bras support 3 porte un étrier de frein à disque 18 traversé au niveau des garnitures de friction 18a par un disque de frein 19 solidaire simultanément de la roue 1 et de l'arbre 2 de la roue avant, et ce bras 3 est relié par un bras de guidage bas 20 au bloc moteur du motocycle. Pour des raisons d'esthétique et de protec- tion contre les agressions extérieures, le ressort de suspension 11 peut être logé entièrement à l'intérieur du corps d'amortisseur 9, à la manière du montage classique des fourches télescopiques de motocycle. La présente invention a notamment pour but de relier un guidon de commande à deux bras 21 au bras support 3, de manière à faire tourner ce bras support 3 en synchronisme avec le guidon 21 quels que soient la position de la tige 10 et l'écrasement du ressort de suspension avant 11 du motocycle. On prévoit pour cela une biellette haute 22 articulée à son extrémité supérieure en 23 par des paliers à roulement 23a et 23b, à des bossages 24a et 24b d'une couronne de réception 25 des tubes droit et gauche du guidon 21. La couronne de réception 25 est articulée t rotation par des paliers à roulement 25a verticalement sur le bec 7. La biellette 21 présente une fourche supérieure à deux branches 22a et 22b et une liaison inférieure à palier unique 26 traversé par un boulon d'assemblage 27 et disposé entre deux paliers 28a, 28b d'une biellette basse 29. La biellette haute 22 est inclinée vers l'avant du motocycle à partir de son extrémité supérieure tandis que la biellette basse 29 est inclinée vers l'avant à partir de son extrémité inférieure a deux branches 29a et 29b de manière que l'articulation en ciseaux de ces deux biellettes prenne une forme en V pointée vers l'avant du motocycle. La biellette basse 29 est articulée par ses deux branches inférieures 29a et 29b respectivement par des paliers 30a et 30b à des bossages 31 et 32 ménagés sur le bras support 3 sensiblement au niveau de la bride 16. On a représenté sur la figure 1 en traits mixtes (les éléments déplacés étant affectés de l'indice prime) la position des biellettes 22 et 29 (indiquées 22' et 29') lorsque la suspension de la roue avant du motocycle est détendue au maximum, ce qui correspond à la représentation de la figure 1 et en traits pleins la position de ces biellettes lorsque cette suspension est écrasée au maximum. On remarque sur la figure 2 que les biellettes haute et basse 22, 29 présentent sensiblement la même longueur et que l'angle a que leurs lignes moyennes respectives forment avec l'axe longitudinal 33 du bloc de suspension 8 en position d'exten- sion maximale de ce bloc de suspension est d'environ 30 , l'angle obtus B du V entre les deux biellettes étant de 120 environ. En posi- tion d'écrasement maximum de la suspension de la roue avant, pour laquelle les bielles 22 et 29 sont représentées en traits pleins à la figure 2, l'angle a est voisin de 60 , ce qui est également la valeur de l'angle aigu B entre les deux biellettes. La biellette inférieure 29 comporte à chaque extrémité une fourche à deux branches mais les deux biellettes 22 et 29 présentent toutes les deux la forme générale d'un trapèze dont la grande base est articulée respectivement au guidon 21 (biellette haute 22) et au bras support de roue 3 (biellette basse 29) et dont les petites bases sont accolées l'une à l'autre dans la zone traversée par le boulon d'assemblage 27 et sont articulées entre elles d'une façon permettant de transmettre le couple de rotation du guidon 21 au bras support 3 et à la roue 1. Les biellettes à deux branches 22 et 29 pourraient être remplacées chacune par deux biellettes séparées articulées l'une à l'autre sur une tige remplaçcant le boulon 27. On remarque que les paliers d'articulation des extrémités respectives supérieure de la biellette 22 et inférieure de la biellette 29 sont situées au-delà des plans d'appui des extrémités respectives du ressort de suspension 11. Ces plans d'appui du ressort 11 sont constitués par le palier à roulement 13 et par la coupelle 17 qui peut également être munie d'une butée a faible frottement. Le guidon è deux bras 21 peut être remplacé par un guidon continu pincé par une bride de serrage en avant ou en arrière de l'axe d'articulation 23 de la biellette haute 22. Cette disposition permet d'adapter le guidon 21 à la morphologie du conducteur du motocycle. Le fonctionnement du dispositif de commande de direction qui vient d'être explicité en regard des figures 1 et 2 est aisé à imaginer. Lorsque le conducteur du motocycle tourne le guidon 21, les bras 22a et 22b de la biellette haute 22 tournent, entraînés en rotation par les bossages 24a et 24b et font tourner le boulon 27 qui traverse le palier unique 26. Les paliers 28a et 28b de la biellette basse 29 sont entrai- nés en rotation par le boulon 27 et entraînent également en rotation du même angle la biellette basse 29 et le bras 3 qui positionne l'axe 2 de la roue 1 sensiblement dans la direction commandée par le guidon 21, la légère différence entre la rotation du guidon 21 et celle de la roue 1 étant due principalement à la flexion de torsion des biellettes et à la réaction de la traînée du bandage pneumatique 6 sur son chemin de roulement 34. En cas de débattement de la suspension avant du motocycle par écrasement ou extension du ressort 11, les biellettes 22 et 29 tournent l'une par rapport à l'autre en ciseaux autour de l'articulation constitué par le boulon 27 et de leurs autres articulations d'extrémi- tés 23 et 30 en faisant varier les angles a et B en sens inverse, sans que la transmission du couple entre le guidon 21 et le bras support 3 n'en soit affectée. On remarque également que plus la charge appliquée 259 4782 par le bec avant 7 du chassis sur la roue 1 est importante, notamment en cas de freinage, plus le boulon d'articulation 27 tend à s'éloigner de la roue 1, ce qui facilite le contrôle par le guidon 21 des réactions en provenance de la roue 1, précisément au moment o ces réactions sont maximales du fait du report de la charge sur la roue avant. La figure 3 illustre une variante de la commande de direction selon l'invention en représentant à plus petite échelle les éléments essentiels de l'ensemble du motocycle. Les pièces et parties identiques à celles des figures 1 et 2 portent les mêmes repères de référence qui ne seront donc pas explicités à nouveau. Parmi les éléments qui n'ont pas encore été explicités, on relève le bloc moteur-transmission 35 et ses plaques supports avant 36 et arrière 37 reliées au châssis avant 38 du motocycle qui porte le bec 7 avec des barres 38a et 39 de raidisse- ment et de liaison au bloc moteur 35, les conduites hautes 40 d'échap- pement, la roue arrière 41 et son bras de suspension 42 ainsi que l'articulation basse 20a du bras de guidage 20 à la partie inférieure du bras support 3 en-dessous de l'arbre de roue 2 (représentée également en coupe sur la figure 2). Dans le mode de réalisation de la figure 3, le guidon 21 comporte un tube vertical 43 solidaire de la couronne de réception 25 articulée verticalement à rotation sur le bec 7. Le guidon 21 peut ainsi être placé en position nettement plus haute que l'extrémité supérieure de la bielle 22, ce qui permet d'améliorer la position du pilote du motocycle, en particulier pour les motocycles de tourisme. Lorsque le motocycle représenté à la figure 3 roule sur son chemin de roulement 34, la rotation du guidon 21 fait tourner le tube 43 et la couronne 25 qui entraîne les bielles 22 et 23 en rotation par leurs articulations respectives 23, 27 et 30 (voir les figures 1 et 2) et par voie de conséquence, le bras support 3 de la roue 1. L'écrasement du ressort de suspension 11 fait refermer le V formé entre les biellet- tes 22 et 29 et réduit l'angle B formé entre ces deux biellettes sans que la liaison de transmission des couples ne soit interrompue entre la couronne 25 articulée à rotation sur le bec 7 du châssis et le bras support 3 de la roue avant 1. On remarque sur la figure 3 que les biellettes 22 et 29 ne détruisent pas l'esthétique générale du motocycle et sont totalement indépendantes du bloc de suspension et d'amortisse- ment 8 qui peut ainsi être choisi de facon à obtenir le meilleur compro- mis entre les performances de suspension et d'amortissement et les contraintes de disponibilité et de coût. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptibles de nombreu- ses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif à bras unilatéral de suspension avant, de support et de direction d'une roue selon au moins l'une des revendications du brevet principal, notamment pour une roue avant de motocycle portée par le bras unilatéral relié à son extrémité supérieure à un bloc de suspen- sion et/ou d'amortissement dont la tige mobile extérieure s'articule à son extrémité sur un bec avant du châssis du motocycle, caractérisé en ce que le ressort du bloc de suspension et/ou d'amortissement (8) est un ressort hélicoïdal (11) dont au moins l'-un des plans d'appui des extré- mités comporte une butée à faible frottement (14) autorisant la libre rotation du ressort (11) autour de son axe longitudinal (33) au cours de son débattement. - 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa commande de direction est constituée d'un guidon (21) ou volant monté rotatif sur un axe vertical dudit bec avant (7) et articulé à rotation autour d'un axe (23) sensiblement perpendiculaire au plan médian de la roue avant, c'est-à-dire au plan de direction, à l'extrémité supérieure d'au moins une biellette haute (22) inclinée vers l'avant du motocycle à partir de son extrémité supérieure et dont l'extrémité inférieure est également articulée à rotation autour d'un axe (27) sensiblement perpen- diculaire audit plan de direction, à l'extrémité supérieure d'au moins une biellette basse (29) inclinée vers l'avant du motocycle à partir de son extrémité inférieure qui est reliée à rotation au bras unilatéral (3) autour d'un axe (30) sensiblement perpendiculaire audit plan de direc- tion, de manière que les biellettes haute et basse (22, 29) reliées en rotation respectivement au guidon (21) et au bras unilatéral (3) s'arti- culent en ciseaux entre elles au cours du débattement de la suspension avant (8, 11) du motocycle. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison à rotation (23) de l'extrémité supérieure de la biellette haute (22) et celle (30) de l'extrémité inférieure de la biellette basse (29) sont situées au-delà des plans d'appui (14,17) des extrémités du ressort hélicoïdal (11) constituant le ressort de suspension du bloc de suspension (8). 4.- Dispositif à bras unilatéral de suspension avant, de support et de direction d'une roue selon au moins l'une des revendications du brevet principal, notamment pour une roue avant de motocycle portée par au moins un bras support relié à son extrémité supérieure à un bloc de suspension et/ou d'amortissement dont la tige mobile extérieure s'articule à son extrémité sur un bec avant du châssis du motocycle, caractérisé en ce qu'il comporte un guidon (21) ou volant monté rotatif sur un axe vertical dudit bec (7) et articulé à rotation autour d'un axe (23) sensiblement perpendiculaire au plan médian de la roue avant, c'està-dire au plan de direction, à l'extrémité supérieure d'au moins une biellette haute (22) inclinée vers l'avant du motocycle à partir de son extrémité supérieure et dont l'extrémité inférieure est également articulée à rotation autour d'un axe (27) sensiblement perpendiculaire audit plan de direction, à l'extrémité supérieure d'au moins une biel- lette basse (29) inclinée vers l'avant du motocycle à partir de son extrémité inférieure qui est reliée à rotation au bras support (3) autour d'un axe (30) sensiblement perpendiculaire audit plan de direc- tion, de manière que les biellettes haute et basse (22,29) reliées en rotation respectivement au guidon (21) et au bras support (3) s'arti- culent en ciseaux entre elles au cours du débattement de la suspension avant (8,11) du motocycle, et en ce que la liaison à rotation (23) de l'extrémité supérieure de la biellette haute (22) et celle (30) de l'extrémité inférieure de la biellette basse (29) sont situées au-delà des plans d'appui (14,17) des extrémités du ressort hélicoïdal (11) constituant le ressort de suspension du bloc de suspension (8). 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la biellette haute (22) et la biellette basse (29) présentent sensiblement la même longueur et en ce que leurs lignes moyennes respectives forment, en position d'extension maximale du bloc de suspension, un angle (a) d'environ 30 avec l'axe longitudinal (33) de ce bloc de suspension. 6.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la biellette haute (22) et la biellette basse (29) présentent des longueurs nettement différentes et en ce que leurs lignes moyennes respectives forment, en position d'extension maximale du bloc de suspension (8), un angle (a) inférieur à 30 avec l'axe longitudinal (33) de ce bloc de suspension. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la biellette haute (22) présente une longueur nettement inférieure à celle de la biellette basse (29) de manière à éloigner de la roue avant (1) l'axe d'articulation (27) entre les deux biellettes. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'axe d'articulation (23) de la biellette haute (22) est sensiblement coaxial à l'axe d'articulation de la tige mobile exté- rieure (10) du bloc de suspension et d'amortissement (8) sur le bec avant (7) du chassis (38) du motocycle. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 8, caractérisé en ce que la biellette haute (22) présente, à sa partie supérieure, une fourche à deux branches (22a, 22b) dont chacune est reliée à rotation à un bossage (24a, 24b) d'un bras du guidon (21) et respectivement, à sa partie inférieure, à un palier central unique (26) qui est traversé par un boulon ou tige d'assemblage (27) et est disposé entre deux paliers (28a, 28b) qui sont également traversés par le boulon d'assemblage et qui sont ménagés à chacune des extrémités des deux branches d'une fourche de la biellette basse (29) qui se prolonge par deux branches inférieures (29a, 29b) reliées chacune à rotation à un bossage correspondant (31, 32) ménagé sur le bras support (3). 10.- Dispositif selon l'une des revendication 4 à 9, caractérisé en ce que les biellettes haute et basse (22, 29) présentent la forme générale d'un trapèze dont la grande base est articulée respectivement au guidon (21) et au bras support (3) de roue avant et dont les petites bases sont accolées l'une à l'autre et articulées entre elles. 11.- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que l'un au moins des plans d'appui des extrémités du ressort hélicoïdal (11) comporte une butée à faible frottement (14), autorisant la libre rotation du ressort (11) autour de son axe longitudinal (33) au cours de son débattement.