Brevet FR2608971A1 — publié le 19880701

SUSPENSION DE ROUE DIRECTRICE COMPORTANT DEUX PAIRES DE BRAS La présente invention se rapporte à un système de suspension de véhicuLe pour une roue directrice, et en particulier à un système de sus- pension pour une roue directrice qui minimise la variation de la force nécessaire pour maintenir un angle de braquage lorsque la roue est orientée. Dans un système de suspension classique pour une roue directrice, le pivot qui supporte de manière tournante une roue est typiquement monté pivotant à sa partie supérieure et à sa partie inférieure, respectivement, aux extrémités libres, par exemple,d'une paire de bras qui sont reliés de manière pivotante au châssis du véhicule à leur base, de façon à permettre un mouvement vertical et une action de braquage de la roue. Dans un tel sys- tème de suspension, une ligne d'axe imaginaire peut être définie par une ligne reliant le point de pivo- tement supérieur du pivot au point inférieur de pivotement du pivot. La roue est orientée autour de cet axe de pivotement imaginaire mais, étant donné que le centre de la surface de contact de roulement de la roue et le point d'intersection entre l'axe de-pivotement imaginaire et la surface de contact de roulement ne coïncident généralement pas l'un avec l'autre, le couple appelé "couple d'auto-alignement" a tendance à ramener la roue dans une position droite. Lorsque l'on utilise un système de direc- tion manuelle, ce couple d'auto-alignement est natu- rellement transmis au volant de direction et donne la sensation de l'état de braquage des roues au conducteur. Même lorsqu'une direction assistée est utilisée, la réaction qui est subie par les roues provenant de la route peut être transmise de la roue directrice au volant de direction de manière à améliorer La manoeuvrabilité du véhicule en don- nant au conducteur la sensation de la roue directrice. Dans Les deux cas, il est nécessaire que ce couple d'auto-alignement soit maintenu à un niveau maitri- sable. Il ne devrait pas augmenter ou décroître de façon abrupte lorsque L'angle de braquage varie. Dans le cas d'une roue arrière directrice d'un véhicule comportant un système à quatre roues directrices dans lequel le rapport de l'angle de braquage des roues arrière à l'angle de braquage des roues avant varie en fonction de la vitesse du véhicule ou de l'angle de braquage des roues avant, le couple d'auto-alignement peut changer d'une manière extrêmement complexe sans procurer aucun bénéfice et il est souhaitable de l'éliminer tota- lement si possible. Lorsque la ligne d'axe, réelle ou imaginaire, est fixe comme c'est le cas dans La plupart des sus- pensions classiques, le couple d'auto-alignement peut être aisément éliminé en faisant passer la ligne d'axe au centre de la surface de contact de roulement de la roue, mais Lorsque ceci ne peut pas être fait en raison d'autres considérations, il est impossible de contrôler le couple d'auto-alignement. D'autre part, dans un système de suspension du type décrit dans Le brevet japonais n 52-9889 comportant deux paires de bras latéraux reliés à des parties supérieure et inférieure du pivot respective- ment, il est possible de changer les divers paramètres du système de suspension et des réglages favorables de l'angle de carrossage, de l'angle de pivot et de l'angle de chasse peuvent être obtenus comme désiré, mais étant donné que La Ligne de pivotement imagi- naire se déplace Lorsque l'angle de braquage varie et que la variation qui résulte du couple d'auto-alignement ou de la force nécessaire pour main- tenir un angle de braquage a tendance à varier dans une grande proportion ou d'une manière compliquée, ce système de suspension ne peut pas être suffisam- ment maîtrisé. En vue des problèmes de l'art antérieur mentionnés ci-dessus, un premier objet de la pré- sente invention est de créer un système de suspen- sion amélioré, du genre de ceux comportant deux paires de bras latéraux qui sont montés pivotants à des parties supérieure et inférieure d'un pivot, qui réduit la variation de la force requise pour maintenir un angle de braquage. Un autre objet de la présente invention est de créer un système de suspension pour une roue directrice comportant quatre bras latéraux, qui minimise La force requise pour maintenir un angle de braquage tout en permettant une grande Liberté dans le réglage des différents paramètres d'aligne- ment de la roue. Conformément à la présente invention, de tels objets sont atteints en créant un système de suspension pour une roue directrice comprenant un pivot supportant de manière tournante une roue, deux paires de bras Latéraux situées l'une au-dessus de L'autre, chaque paire comportant des extrémités extérieures reliées de manière pivotante à des par- ties supérieure et inférieure du pivot, respective- ment, et des extrémités intérieures reliées de manière pivotante à un châssis de véhicule, de façon à permettre une action de braquage et un mouvement vertical du pivot, caractérisé en ce qu'on fait coïncider une surface de contact de roulement avec un plan horizontal déterminé de telle manière qu'une zone d'une courbe définie comme une courbe d'inter- section entre le plan horizontal et une surface de trajectoire définie par une génératrice qui est for- mée en reliant un centre de rotation instantané du pivot défini par la paire de bras latéraux supérieure avec un autre centre de rotation instantané du pivot défini par la paire de bras latéraux inférieure, soit minimisée pour une zone donnée de l'angle de braquage. Ainsi, en contrôlant la variation de la distance entre la ligne d'axe imaginaire et le centre de la surface de roulement de façon à ce qu'elle soit minimale, la variation de la force requise pour main- tenir un angle de braquage est minimisée tout en con- servant la liberté de réglage des paramètres qui est intrinsèque aux systèmes de suspension de véhicules comportant quatre bras parallèles. En particulier, étant donné que la composante de la distance entre la ligne d'axe imaginaire et le centre de la surface de roulement selon la direction avant-arrière du véhicule présente une grande impor- tance pour le contrôle du couple d'auto-alignement, il est préférable de minimiser la zone de la courbe définie comme la courbe d'intersection entre le plan horizontal et la surface de trajectoire selon la direc- tion avant-arrière pour une zone donnée de l'angle de braquage. En outre, la présente invention s'applique de manière particulièrement intéressante à une roue arrière d'un véhicule équipé d'un système à quatre roues directrices. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre ittustratif et nuLlement Limitatif en référence aux figures annexées, sur Lesqueles: - La figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du système de suspension conforme à la présente invention; - La figure 2 est un diagramme du mode de réalisation de la figure 1; et - La figure 3 est un diagramme de La surface de contact de roulement. La figure 1 est une vue en perspective d'un système de suspension pour une roue directrice conforme à La présente invention appliquée à une roue arrière d'un véhicule équipé d'un système à quatre roues directrices. La roue 1 est montée tournante sur un axe 3 qui fait saillie latéralement du pivot 2 avec lequel il est formé d'une seule pièce. Un bras de pivot 4 formé d'une seule pièce avec Le pivot 2 fait saillie vers l'intérieur et vers l'arrière à partir d'une partie inférieure du pivot 2. L'extrémité libre du bras de pivot 4 est reliée de manière pivotante à une biellette de direction 5 qui transmet une force afin d'exercer une action de braquage. Les extrémités extérieures 6a et 7a d'une paire de bras 6 et 7 sont reliées à des parties supé- rieures du pivot 2 qui sont espacées l'une de l'autre selon la direction avant-arrière du véhicule. Cette liaison est réalisée au moyen de joints à rotule. En outre, les extrémités intérieures 6b et 7b de ces bras 6 et 7 sont, de manière similaire, reliées à un châssis de véhicule (non représenté sur les dessins) au moyen de joints à rotule. Les extrémités extérieures 8a et 9a d'une autre paire de bras 8 et 9 sont, de manière similaire, reliées à des parties inférieures du pivot 2 au moyen de rotules tandis que Les extré- mités intérieures 8b et 9b de ces bras 8 et 9 sont reliées au châssis du véhicule par l'intermédiaire de manchons montés sur caoutchouc. Les extrémités intérieures 8b et 9b de ces bras pourraient être reliées au chissis du véhicule au moyen de joints à rotule, mais les variations angulaires de ces bras par rapport au chissis du véhicule sont si faibles que des manchons montés sur caoutchouc peuvent permettre de manière sûre les variations angulaires des bras 8 et 9. Ainsi, la roue 1 est supportée de manière à pouvoir se déplacer verticalement et les varia- tions de l'angle de carrossage, de l'angle de chasse et de l'angle de pivot de La roue 1 peuvent être librement déterminées en changeant de manière appropriée les longueurs et Les positions des points de pivotement de ces bras 6 à 9. En appliquant une force d'actionnement à la biellette de direction 5, une force de braquage est transmise au pivot 2 et la roue 1 est orientée autour d'une ligne de pivo- tement imaginaire, comme décrit ultérieurement. En considérant les bras 6 et 7, comme repré- senté sur la figure 2, le centre de rotation instan- tanée 12 d'une partie supérieure du pivot 2 est défini comme une trajectoire 10 de l'intersection des pro- longements des bras 6 et 7. En considérant les bras 8 et 9, le centre de rotation instantanée 11 d'une partie inférieure du pivot 2 est défini comme une trajectoire 11 de l'intersection des prolongements des bras 8 et 9. Ainsi, l'axe central de rotation du pivot 2 ou la ligne d'axe imaginaire 14 est défini par une ligne reliant ces centres de rotation ins- tantanée 12 et 13. Lorsque l'angle de braquage varie, la ligne d'axe imaginaire 14 se déplace et définit une surface de trajectoire 15 à laquelle on donne une surface conique ou légèrement vrillée, la ligne d'axe imaginaire 14 constituant la génératrice de cette surface de trajectoire. Conformément à la présente invention, comme représenté sur La figure 2, La trajectoire 10 de la partie supérieure 12 de la ligne d'axe imaginaire 14 est relativement longue tandis que la trajectoire 11 de la partie inférieure 13 de La ligne d'axe imagi- naire 14 est relativement courte de teLLe sorte que La surface de trajectoire 15 converge vers Le bas et que la zone de La trajectoire 16 de l'intersec- tion 19 de la ligne d'axe imaginaire 14 avec La sur- face de contact de roulement du pneu ou L'intersection de La surface de trajectoire 15 avec la surface de contact de roulement est minimisée. En particulier, comme représenté sur la figure 3 qui représente la surface de contact de rouLement 17, la force requise pour maintenir un angle de braquage déterminé de La roue est déterminée par une traînée longitudinale B, ou La composante longitudinale de la trafnée A, qui est définie par la Longueur d'une ligne droite reliant Le centre 18 de la surface de contact de roulement 17 et le point d'intersection 19 entre la ligne d'axe ima- ginaire 14 et la surface de contact de roulement 17 selon la direction avant-arrière du véhicule (ligne imaginaire 20). Ainsi, en minimisant la variation de La trainée longitudinale B, le changement de La force requise pour maintenir un angle de braquage défini peut être minimisé. Etant donné que La variation de la force requise pour maintenir un angle de braquage déterminé dû à la présence de la traînée Latérale C, ou composante latérale de la traînée A selon la direc- tion Latérale du véhicule (ligne imaginaire 21) est annulée par Les contributions des roues droite et gauche, la présence de cette traînée latérale C n'affecte pas dans une mesure appréciable la variation de la force requise pour maintenir un angle de braquage déterminé. Ainsi, conformément à La présente invention, étant donné que des paramètres variés du système de suspension peuvent être optimisés en utiLisant deux paires de bras Latéraux, ces paires étant situées L'une au-dessus de L'autre, et que La variation de La force requise pour maintenir un angle de braquage déterminé peut être minimisée en contrôLant La varia- tion de la traînée longitudinale de la roue, un avan- tage considérable peut être obtenu en améliorant la manoeuvrabilité du véhicule par une conception appro- priée du système de suspension. REVENDICATIONS 1. Système de suspension pour une roue directrice comprenant un pivot (2) supportant de manière tournante une roue (1), deux paires de bras Latéraux (6 à 9), situées L'une au-dessus de L'autre, chaque paire comportant des extrémités extérieures C6a, 7a, 8a, 9a) reliées de manière pivotante à des parties supérieure et inférieure du pivot (2), respectivement, et des extrémités intérieures (6b, 7b, 8b, 9b) reliées de manière pivotante à un chassis de véhicule, de façon à permettre une action de braquage et un mouvement vertical du pivot, caractérisé en ce qu'on fait coïncider une surface de contact de roulement avec un plan horizontal déterminé de telle manière qu'une zone d'une courbe définie comme une courbe d'intersection (16) entre le plan horizontal (17) et une surface de trajectoire (15) définie par une génératrice (14) qui est formée en reliant un centre de rotation instantané (12) du pivot (2) défini par La paire de bras latéraux supérieure (6, 7) avec un autre centre de rotation instantané du pivot (2) défini par la paire de bras latéraux inférieure (8, 9) soit minimisée pour une zone donnée de L'angle de braquage. 2. Système de suspension pour une roue directrice selon La revendication 1, caractérisé en ce que la zone (B) de la courbe définie comme la courbe d'intersection entre le plan horizontal (17) et la surface de trajectoire (15) dans Le sens avant- arrière est minimisée pour une zone donnée de l'angle de braquage. 3. Système de suspension pour une roue directrice seLon la revendication 2, caractérisé en ce que la roue orientable est une roue arrière d'un véhicuLe équipé d'un système de direction à quatre roues directrices.