Brevet FR2607449A1 — publié le 19880603

La présente invention concerne les disposi tifs de suspension pour train de roues indépendantes de véhicule et, plus particulièrement, un dispositif de ce type qui comprend essentiellement un élément élastique transversal multifonctions. Pour les automobiles équipées de roues indépendantes on a déjà proposé des dispositifs de sus pension, soit pour le train de roues avant soit pour le train de roues arrière, qui comprend essentiellement un élément élastique transversal tel qu'une lame de ressort, simple ou multiple, qui est rendue solidaire de la structure du véhicule entre deux points également distants de ses extrémités qui sont, elles, articulées aux support de roues par exemple. La lame de ressort assure, par sa déformation en flexion, la fonction de suspension élastique du véhicule. Cet élément se comporte comme une poutre flexible qui repose en deux points équidistants de ses extrémités et dont les extrémités sont articulées à la partie basse, par exemple, des supports de roues. Du fait de la présence des deux points de solidarisation de cet élément élastique transversal à la structure, qui se présentent comme deux paliers, un déplacement vertical d'une des extrémités a tendance à entrainer un déplacement dans le même sens de l'autre extrémité. Ceci assure de la sorte la fonction antidévers. Outre ces deux fonctions, cet élément transversal assure, en plus, une fonction de guidage transversal des roues. En effet, chacun des tronçons terminaux de l'élément transversal, compris entre une de ses extrémités et un des point d'articulation sur la structure, est soumis à des efforts de compression en virage, peu compatibles avec les capacités de flexions nécessaires pour leur faire accomplir leur fonction de suspension. En outre, on observera que cette flexion de ces tronçons terminaux introduit des distorsions dans l'épure de guidage de la roue. Pour remédier à ce défaut des suspensions du type susmentionné pour train de roues indépendantes, on a fait en sorte que l'élément élastique longiligne, orienté transversalement à l'axe longitudinal de la structure, soit constitué de ressorts fait en maté rivaux composites. de section hétérogène, qui présentent une variation progressive de l'inertie de manière à créer. pour sa partie médiane, une zone flexible assurant la fonction de ressort de suspension et pour les deux tronçons terminaux des zones plus rigides assurant la fonction de pièce rigide ou bras de guidage. Toutefois, cette solution relativement moderne ne résoud pas totalement les inconvénients relatifs aux problèmes du guidage de la roue. En effet, on constate alors que lorsqu'un tel élément assure sa fonction de suspension, la partie médiane de cet élément, comprise entre les deux articulations à la structure, change considérablement de flèche ; ceci induit un changement apparent de longueur, la distance horizontale séparant les extrémités se racourcissant quand la flèche augmente. Il faut donc permettre à cet élément de ce déplacer relativement aux articulations à la structure avec un effort transversal acceptable donc introduire une certaine élasticité dans ces articulations , c'est ce qui est connu sous l'appelation de palier "semi-flottant".Une telle élasticité des paliers "semi-flottants" se répercute au niveau de la liaison transversale où elle se manifeste par un guidage imprécis et aléatoire de la roue. L'invention se propose de remédier à ces défauts et vise à la construction d'un dispositif de suspension simple, léger et de bonne qualité qui assure à la fois les fonctions de suspension élastique à la manière d'un ressort, d'antidévers et de guidage à la manière d'un bras de liaison transversale. L'invention a pour objet, un dispositif de suspension pour train de roues indépendantes de véhicule qui comprend un élément élastique longiligne orienté transversalement à la structure du véhicule, deux articulations destinées à associer cet élément à la structure et dont les axes respectifs sont horizontaux et orthogonaux à celui de l'élément et placés à égale distance des extrémités de ce dernier et deux pièces rigides qui sont chacune solidaires de l'une des extrémités de l'élément et liées à l'un des supports de roue.Ce dispositif de suspension est remarquable en ce que la partie médiane de l'élément comprise entre les deux articulations est flexible et mobile et est cintrée de manière à présenter un centre de courbure qui reste toujours situé d'un meme côté de l'élément quelle que soit sa déformation, en ce que les axes respectifs des articulations sont tous deux situés à une distance donnée de l'élément et du coté de ce dernier opposé à celui où se trouve son centre de courbure et en ce que les pièces rigides sont des bras transversaux mobiles qui comportent chacun l'une des articulations, qui sont montés pour osciller suivant ces articulations de part et d'autre d'une position moyenne horizontale. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la lecture de la description qui suit et de l'examen du dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, où - la Fig. 1 est une vue schématique frontale d'un dispositif de suspension selon la technique an térieure - les Fig.2A et 2B sont des vues d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention où la Fig.2A représente le dispositif en position moyenne et la Fig.28 en position sous forte charge - la Fig.3 est une vue d'une variante d'exécution du mode de réalisation représenté sur la Fig.2 - les Fig.4A et 46 sont des vues perspectives partielles de détail de deux variantes d'exécution d'un autre mode de réalisation du dispositif de suspension suivant l'invention et - les Fig.5A et 56 sont des vues schématiques en coupe partielle par un plan vertical transversal au véhicule de variantes d'exécution d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. On se reportera maintenant à la Fig.l, où se trouve représentée une vue frontale schématique d un dispositif de suspension selon la technique antérieure. Comme on le voit une structure 10 est portée par des roues 11 grâce à un élément de suspension 20 transversal longiligne élastique qui est associé à la structure grâce à des articulations 30 d'axes 31 parallèles à l'axe longitudinal du véhicule et, de la sorte, orthogonaux à l'axe longitudinal de l'élément de suspension 20. Cet élément 20 se compose, par exemple, d'une lame de ressort simple ou multiple. Comme on le voit, les articulations 30 délimitent sur l'élément 20, entre ses extrémités 21, une partie médiane 22 disposée entre les articulations 30. Les parties terminales 23 sont associées, par exemple à la partie inférieure, d'un support de roue 12. On suppose qu'en position normale moyenne correspondant à une faible charge du véhicule l'élément transversal 20 est horizontal. On comprend donc qu'en fonction de la charge et des irrégularités de la voie sur laquelle circule le véhicule, cet élément élastique fléchit, dans un sens ou dans l'autre, de part et d'autre de sa position normale ; c'est ce qui est illustré sur la Fig.1 en trait discontinu. On comprend donc que du fait de la prise de flèche de la partie médiane 22 de l'élément transversal 20, ses extrémités 21 décrivent approximativement, en fonction de la flèche prise par les parties terminales 23, des arcs de cercle centrés sur les axes 31 des articulations 30. On voit donc, schématiquement, la manière dont les défauts indiqués précédemment se manifestent au niveau du guidage des roues. C'est ce que vise à combattre le dispositif de suspension de véhicule pour roues indépendantes selon l'invention qui assure simultanément les fonctions de suspension, d'antidévers et de guidage transversal. On se reportera maintenant aux Fig.2A et 26 qui illustrent un premier mode de réalisation de l'invention. Sur ces figures, les organes homologues à ceux de la figure précédente portent les mêmes numéros de référence. Sur la Fig.2A, le dispositif de suspension selon l'invention est représenté en position moyenne et sur la Fig.2B dans la position occupée lors de la rencontre d'un obstacle ou sous forte charge du ve- hicule. Dans ce mode de réalisation, l'élément transversal 20 élastique longiligne est, par exemple, une lame de ressort métallique, simple ou multiple. Les extrémités 21 de cette lame de ressort sont fixées sur des pièces 40 rigides. telles que des bras qui présentent chacun un méplat 41 situé à une distance donnée déterminée choisie de l'axe 31 de l'articulation 30. La partie médiane 22 de l'élément élastique longiligne 20, comprise entre les deux articulations 30, est flexible et mobile et est cintrée de manière à présenter un centre de courbure qui reste toujours situé d'un même côté de l'élément, quelle que soit sa déformation. Les axes 31 respectifs des articulations 30 sont tous deux situés à une distance donnée de l'élément 20 et du coté de ce dernier qui est opposé à celui où se trouve son centre de courbure. Enfin les pièces 40 rigides -sont des bras transversaux mobiles qui comportent chacun l'une des articulations 30, qui sont orientés pratiquement horizontalement lorsqu'ils occupent leur position de moyenne (Fig.2A) et qui sont montés pour osciller suivant ces articulations de part et d'autre de la position moyenne. On comprend que grâce à un tel agencement toute variation de la cambrure de la partie médiane 22, qui se manifeste par un changement de flèche, se traduit par un changement de la position des extrémités 21, fixées sur les méplats 41, qui décrivent alors exactement des arcs de cercle centrés sur l'axe 31 longitudinal des articulations 30, puisqu'elles sont situées à une certaine distance, bien déterminée, de ces derniers. Les Fig.2A et 26 montrent immédiatement clairement que le dispositif de suspension pour roues indépendantes selon l'invention assure simultanément la fonction de suspension, la fonction antidévers et la fonction de guidage transversal du fait de l'existence des bras rigides articulés de ses extrémités. La distance donnée déterminée qui sépare l'extrémité 21 de l'élément 20 élastique transversal de l'axe 31 des articulations 30 et la cambrure de cet élément sont choisies de manière que lorsque la flèche de la partie médiane 22 varie, le déplacement transversal au véhicule de l'extrémité 21 soit théoriquement sensiblement égal au déplacement circulaire du méplat 41 et par suite n'entraine pas sensiblement de déplacement des axes 31, ni de contraint. importante sur ceux-ci. La Fig.3 représente une variante d'exécution du mode de réalisation des Fig.2A et 2B où le sens de la courbure de l'élément 20 longiligne élastique transversal a été inversé , la position occupée est celle de repos L'élément élastique longiligne transversal 20 peut être réalisé de diverses manières. Il peut par exemple être fait d'un lame métallique qui s'étend sur toute la longueur, y compris celle des bras 40, c'est ce qui est schématisé sur les Fig.4A et XB. Dans ces deux cas, les parties terminales 23 se présentent sous la forme de prolongements qui sont renforcées par une pièce intermédiaire servant de bras 40 qui porte au moins l'articulation 30 pour associer cet élément 20 à la structure 10. Cette pièce 40 est fixée de toute manière convenable sur le prolongement par exemple à l'aide de boulons, en deux zones 42 distantes l'une de l'autre. Sur la Fig.4A, l'extrémité est roulée pour recevoir, par exemple, une articulation élastique, non représentée, l'associant au support de roue. Sur les Fig,5A et 56, on a représenté par tiellement un autre mode de réalisat-ion de l'élément flexible. Dans cette variante de réalisation, l'élément élastique longiligne est constitué d'un ensemble 50 composite et monobloc qui englobe le bras et qui est fait de fibres qui en constituent l'âme 52, noyées dans une résine appropriée qui forme le corps 51. Ces fibres qui sont tressés sous forme de nappe sont par exemple des fibres de verre ou de carbone et des organes de raidissement et de fixation des articulations non représentés y sont noyés, comme il est classique de le faire.Comme on le voit, la différence essentielle entre les Fig.5A et 5B réside dans le fait que les nappes de fibres dans un cas sont juxtaposées sur toute leur longueur, et dans l'autre cas se divisent en deux nappes distinctes qui enveloppent les articulations logées dans une partie épaisse 53 qui joue le rôle de pièce rigide ou bras. On voit donc que grâce à l'invention il y a compensation des changements de longueur apparents de la partie médiane de l'élément flexible du fait de l'écartement approprié entre chaque extrémité de cet élément et l'axe d'articulation associée, ce qui permet l'installation d'articulations 30 élastiques à grande rigidité radiale au lieu de paliers semi-flottants. Le fait d'avoir des articulations à grande rigidité radiale assure donc un excellent guidage de la roue. Il est clair qu'au lieu d'articulations 30 élastiques on peut aussi utiliser tout autre système d'articulation tournante équivalente, par exemple des rotules. On observera en outre que la partie rigide ou bras peut aussi porter une articulation élastique supplémentaire par exemple pour recevoir un amortisseur hydraulique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de suspension pour train de roues indépendantes de véhicule qui comprend un élément (20) longiligne orienté transversalement à la structure (10) du véhicule, deux articulations (30) destinées à associer cet élément à la structure (10) et dont les axes (31) respectifs sont horizonaux et orthogonaux à celui de l'élément et placés à égale distance des extrémités (21) de ce dernier et deux pièces rigides (40) qui sont chacune solidaires de l'une des extrémités de l'élément et liées à l'un des supports (12) de roue, caractérisé en ce que la partie médiane (22) de l'élément comprise entre les deux articulations (30) est flexible et mobile et est cintrée de manière à présenter un centre de courbure qui reste toujours situé d'un meme côté de l'élément (20) quelle que soit sa déformation, en ce que les axes (31) respectifs des articulations (30) sont tous deux situés à une distance donnée déterminée de l'élément (20) du côté de ce dernier opposé à celui ou se trouve son centre de courbure et en ce que les pièces rigides (40) sont des bras transversaux mobiles qui comportent chacun l'une des articulations (30), qui sont montés pour osciller suivant ces articulations (30) de part et d'autre d'une position moyenne horizontale. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les articulations (30) présentent une très faible flexibilité radiale, et en ce que la distance qui sépare les axes (31) des articulations (30) de l'élément (20) est choisie de manière que les variations de flèche de l'élément (20) élastique résultant de l'oscillation de l'un au moins des bras (40) ne produisent qu'une contrainte radiale très minime au niveau des articulations. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le centre de courbure est situé au-dessous de l'élément (20). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le centre de courbure est situé au-dessus de l'élément (20). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce les bras (40) présentent chacun un méplat (41) incliné sur l'horizontale en fonction de la courbure de l'élément, en ce que ces méplats sont à la distance donnée déterminée des axes (31) des articulations (30) et en ce que les extrémités de l'élément (20) sont chacune fixées à l'un de ces méplats (41) des bras (40). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément (20) élastique se termine à chacune de ses extrémités par des prolongements (23) dont la longueur est prati quement égale à celle d'un bras (40) et en ce que ces prolongements (23) sensiblement horizontaux en position moyenne de l'élément (20) sont chacun fixés à l'un de ces bras (40) en au moins deux zones (42) distinctes. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que cet élé- ment (20) élastique est métallique et est constitué d'un ressort à lame simple ou multiple. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément (20) et les deux bras (40) forment un ensemble (50) composite fait d'un corps (51) en résine synthétique renforcée d'une âme (52) en fibres et en ce que cet ensemble présente une partie épaisse (53) qui englobe au moins une des articulations (30). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les fibres (52) sont tressées en en une nappe unique ou multiple s'étendant sur toute la longueur de l'ensemble (50).