Brevet FR2615159A1 — publié le 19881118

BRAS DE SUPPORT ET DE SUSPENSION D'UNE ROUE MOTRICE La présente invention se rapporte & un bras de support et de suspension d'une roue motrice de véhicule montée d'un côté du bras et reliée au moins en rotation de l'autre côté du bras à une chaîne sans fin d'entraînement en rotation, ledit bras étant articulé sur le corps et notamment sur le châssis du véhicule par une partie de bras qui est disposée transver- salement à la direction de déplacement du véhicule et est reliée par au moins deux paliers rotatifs à ce châssis. De tels bras supports qui ont constitué d'abord une extension des réalisations automobiles courantes, commencent à être utilisés sur les motocycles pour supporter la roue arriè- re motrice de ces véhicules. Une première adaptation avanta- geuse au motocycle a consisté à disposer la roue arrière et le disque de frein d'un côté du bras tandis que la couronne ou le pignon de chaîne était placé de l'autre côté du bras ce qui permettait le démontage rapide de la roue et, le cas échéant, du disque de frein sans avoir à toucher au réglage de la chaîne. Afin de réaliser des motocycles aptes à des vitesses élevées qui ont déjà pu dépasser 300 km/h sur les circuits de vitesse, il est nécessaire de réduire la vitesse de défilement de la chaîne et donc le diamètre du pignon ou de la couronne recevant la chaîne et solidaire en rotation de la roue. La réduction du diamètre du pignon récepteur de chaîne a pour conséquence une augmentation corrélative des efforts exercés sur la chaîne qui provoquent alors des contraintes exagérées de compression, de flambage, de flexion et de torsion sur le bras support de roue. A titre d'exemple, les dernières réali- sations de motocycles de vitesse à bras unique ont permis de relever sur le bras des efforts de compression atteignant 2 200 daN. De tels efforts exigent que le bras soit réalisé sous la forme d'une poutre en caisson très résistante. L'un des buts de la présente invention est précisément de permettre d'augmenter de façon importante l'inertie de la section du bras dans la zone o celui-ci est soumis aux contraintes maximales sans augmenter sensiblement la quantité de matière utilisée pour ce bras et donc le poids et le coût du bras. A cet effet, le bras support de roue motrice présente dans la zone soumise au moment de flexion maximal avant la liaison avec la partie de bras disposée transversalement, une section dont l'enveloppe extérieure est traversée par au moins l'un des deux brins de la chaîne dans un canal de chaine-dont les parois participent à l'augmentation du moment d'inertie de la section du bras dans ladite zone soumise au moment de flexion maximal. Une partie des parois du canal de chaîne peut ainsi être disposée de l'autre c8té de la chaîne par rapport au centre de la section du bras avec un corps supplémentaire de la section du bras pour augmenter, de façon importante, l'inertie de la section de bras dans cette zone du bras soumise aux contraintes maximales. La section transversale du canal du brin de chaîne est entourée par une section annulaire fermée limitant intérieu- rement le débattement du brin de chaîne dans toutes les direc- tions, et relié extérieurement au profilé de la section du bras. La section fermée est avantageusement prolongée du c8té opposé au centre de la section du bras par une section supplé- mentaire de bras destinée à augmenter localement l'inertie de la section du bras. La section fermée entourant la section transversale du canal est de préférence réalisée dans le même matériau que le bras et sensiblement avec la même épaisseur de paroi que celui-ci pour être incluse dans l'ensemble monobloc du bras. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la section fermée entourant la section transversale du canal est disposée en saillie importante au-dessus et/ou au-dessous de la section principale de profilé de bras, de forme générale carrée ou rectangulaire, de manière à majorer de façon significative l'inertie de la section du corps principal de profilé dans ladite zone soumise au moment de flexion maximal. Selon un autre mode de réalisation de l'invention amé- liorant le guidage de la chaîne, la face du canal de chaîne située du côté de la section principale est sensiblement plane et se raccorde avec des faces sensiblement planes ménagées sur la partie voisine du corps de bras pour constituer un guide longitudinal du battement du brin de la chaîne traversant le canal de chaîne. Afin de protéger de l'usure les parois inté- rieures du canal de chaîne ainsi que la chaîne, le guide longitudinal du brin de chaîne est recouvert au moins partiel- lement et au moins à la traversée du canal de chaîne d'une couche en un matériau de bonne qualité frottante, tel que de la matière plastique, et il en est de même, le cas échéant, des autre faces du canal de chaîne. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaî- tront 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 dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne I-I de la figure 2, c'est-à-dire selon le plan de chaîne, d'un bras de support de roue motrice de motocycle selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus du bras support représenté à la figure 1 accompagné du moteur en vue fragmentaire de dessus et de la roue motrice en vue fragmentaire coupée; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2, de la section du bras dans la zone critique soumise au moment de flexion maximale et traversée par la chaîne motrice; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure l, de la section transversale du bras dans sa partie disposée transversalement à la direction de déplace- ment du motocycle. Si l'on se reporte à la figure 2, on voit que le bras support 1 de la roue arrière motrice 2 d'un motocycle est articulé par des paliers 3 et 4 sur le chassis 5 du motocycle constitué, le cas échéant, par le carter moteur du motocycle. *Cette articulation s'effectue par l'intermédiaire de deux branches de fourche 6 et 7 qui sont reliées l'une à l'autre par une partie de bras transversale 8 d'o part le bras unique proprement dit 9 à section résistante en caisson et qui se termine par une couronne de palier de roue 10 de grande section venant serrer par pincement de deux brides 11, de robustes paliers à roulement, non représentés, de guidage d'un axe de roue 12. La roue 2 qui porte à sa périphérie un bandage pneuma- tique 13 est reliée à l'axe de roue 12 d'un c8té du bras unique 9, par exemple à l'aide d'une couronne de vis 14 vis- sées dans le moyeu de la roue et dont les têtes sont interca- lées entre les cannelures d'un disque de frein 15 et celles d'un flasque 16 de l'axe de roue 12. La roue 2 est serrée par un écrou 17 à tête conique sur le flasque 16 tandis qu'une couronne dentée ou un pignon de chaîne 18 est fixée sur l'axe 12, de façon non représentée, de l'autre c6té du bras unique 9. Comme on le voit sur la figure 2, à son départ de la partie de bras transversale 8, le bras unique 9 entoure par- tiellement le bandage pneumatique 13 et la jante 19 de la roue 2.dont la bande de roulement et le disque de frein 15 viennent se placer sur l'axe 20 médian entre les deux pa- liers 3 et 4 et qui constitue le plan axial médian du moto- cycle. La suspension du bras 1 par rapport au chassis du moto- cycle est réalisée par l'intermédiaire d'une timonerie ou berceau de suspension non représenté, et qui vient s'accrocher sur des paliers supports inférieurs 21 du bras (voir la figu- re 1). Au cours de son débattement de suspension, le bras 1 tourne autour des paliers 3 et 4 en entourant l'espace li- bre 22 ménagé entre les branches de fourche 6 et 7 et dans lequel vient faire saillie une partie du moteur 5, telle qu'un cylindre 23. La roue 2 est entraînée en rotation par une chaîne sans fin 24 dont seule la ligne médiane est représentée à la fi- gure 1 au cours d'une variation d'effort moteur ou résistant faisant fouetter la chaîne. La chaîne 24 entourant le pignon moteur non représenté, est reliée mécaniquement au moteur du motocycle par ce pignon moteur dont l'axe 25 est légèrement décalé par rapport à l'axe 26 des paliers 3 et 4 d'articula- tion du bras 1. L'axe 25 est représenté ici reculé du c8té du moteur, légèrement en-dessous de l'axe 26, de manière à four- nir une réaction de chaîne au débattement du bras de suspen- sion 1. Le pignon récepteur ou pignon de roue 18 est également entouré par la-chaîne 24 et présente ici un diamètre trois fois et demi plus faible que celui de la bande de roulement du bandage pneumatique 13 dilaté par la force centrifuge, ce rapport pouvant atteindre des valeurs plus considérables qui conduisent à des efforts de traction ou de retenue très impor- - tants exercés sur la chaIne-et transmis au bras unique 9 par l'axe de roue 12. Afin de résister aux efforts très importants exercés par la chaîne 24 et également par le disque de frein 15 au cours du freinage, ces efforts étant transmis'au bras unique 9 par l'axe de roue 12, le bras 9 doit présenter en section, surtout à son raccordement à la partie de bras transversal 8 de plus forte section, une inertie importante ou bien doit être réa- lisé en un matériau présentant une grande résistance aux contraintes. Les modes de réalisation possibles pour le bras 1 et notamment sa partie de bras unique 9 (fonderie, soudure, enroulement filamentaire et enrobage, etc.) ne permettent qu'un choix restreint de matériaux relativement légers et aisés à mettre en oeuvre qui présentent tous une résistance assez moyenne aux contraintes exercées, et obligent donc à augmenter l'inertie de la section du bras unique 9 présentant la forme générale d'un caisson. Selon l'invention, le bras de support et de suspension 1 présente, dans la zone de raccordement du bras unique 9 à la partie de bras transversal 8 et qui est donc soumise au moment de flexion maximal, une section dont l'enveloppe extérieure 27 (voir les coupes des figures 3 et 4) est traversée par au moins l'un des brins haut 24a ou bas 24b de la chaîne 24 dans un canal de chaîne 28. Les parois 28a, 28b, 28c, 28d du canal de chaîne 28 servent non seulement & guider la chaîne 24 mais elles sont agencées et reliées aux autres parties de la sec- tion du bras 1 de manière & participer à l'augmentation de l'inertie de la section de ce bras. Les parois du canal 28 constituent en section un tube à section annulaire fermée sur elle-même qui limite le débattement de chaîne dans toutes les directions et qui est relié extérieurement aux diverses autres parois, telles que 29, 30 et 31 de la section du bras. Afin d'augmenter encore plus nettement l'inertie de résistance à la flexion et à la torsion de la section du bras 1, le tube fermé en section et entourant le canal de chaîne 28 est prolongé du côté opposé au centre de la section du bras unique 9, c'est-à-dire du côté opposé au caisson 32 du bras unique 9, par un corps supplémentaire 33 de section de bras. Ce corps supplémentaire 33 présente par exemple une section en U, constituée de trois parois 33a, 33b et 33c qui forment avec la paroi 28a une enveloppe tubulaire rectangu- laire en caisson qui surmonte la chaîne 24 et se prolonge en direction de l'axe de roue 12 par un caisson latéral 34 de renforcement du bras unique 9 dans la zone entourant latéra- lement le bandage pneumatique 13 et la jante de roue 19, et o se développent encore, en plus des contraintes de torsion, des contraintes de flexion importantes. Du côté de la branche de fourche 6, l'enveloppe tubu- laire en caisson du corps supplémentaire 33 se prolonge par un caisson transversal 35 (voir les figures 1 et 4) relativement haut et d'inertie importante, apte à résister à la partie des efforts de flexion et de torsion transmise au palier 4. On voit sur la coupe de la figure 3 que les raccords de parois 28d et 33c du canal de chaîne 28 et de l'enveloppe du caisson du corps 33 avec la paroi 35a du caisson 35 (voir la figure 2), présentent une section plus emportante en biais que l'épaisseur normale des parois de la s- tion du profilé du bras 1. Dans le mode de réalisation-représenté sur les figures, le bras 1 est constitué à partir d'une pièce monobloc obtenue par fonderie, de préférence en alliage d'aluminium ou de magnésium, et les parois du canal de chaîne 28 sont réalisées dans le même matériau que le bras, on prévoit sensiblement les mêmes épaisseurs de paroi pour toutes les parois, une surépais- seur pouvant exister uniquement dans le cas des coupes biaises de ces parois ou sur les arrondis de raccordement de paroi. Les coupes représentées sur les figures 3 et 4 font apparaître les section des différentes parties intermédiai- res 6, 7, 8, 9 du bras 1 qui présentent toutes une structure en caisson. Dans le bras unique 9, le caisson 32 présente une forme générale sensiblement carrée, avec une paroi transver- sale de renforcement 31. Les caissons 34 et 35 ainsi que le tube à section-annulaire 28a, 28b, 28c, 28d qui entoure le canal de chaîne 28 font saillie de façon importante au-dessus du caisson 32 et majorent ainsi de façon considérable l'inertie de résistance à la flexion ou à la torsion de la section du caisson 32 de corps principal de bras unique 9. La partie de bras transversal 8 présente en coupe transversale (selon le plan de coupe de la figure 4) une forme générale trapézoïdale ou en rectangle tronqué qui est encore renforcée par les nervures 36 de soutien des paliers inférieurs de suspension 21. La face inférieure 37 du canal de chaîne 28 est sensi- blement plane dans le sens axial de la chaîne et elle se prolonge et se raccorde, à la sortie du canal de chaîne, comme on le voit sur la figure 1, par des faces sensiblement pla- nes 37a et 37b ménagées à la partie supérieure extérieure du caisson 32 constituant l'âme du bras unique 9 prolongé vers le palier 3 par la branche de fourche 7. Ces parties planes 37, 37a et 37b peuvent ainsi constituer un guide de chaîne bas lorsque le brin supérieur 24a de la chaîne bat, au cours d'une inversion de couple moteur par exemple, et comme représenté à. la figure 1. Pour éviter la dégradation des surfaces 37, 37a et 37b ainsi que de la chaine 24 après une utilisation prolongée du motocycle, ces surfaces sont recouvertes au moins partiel- lement ou de place en place par des plaques de matière plas- tique 38 à bas coefficient de frottement et bonne résistance à l'abrasion. De telles plaques d'usure et de frottement peuvent être appliquées également sur les autres faces intérieures du canal de chaîne 28 afin de faire face à un débattement ou à une dérive latérale ou vers le haut de la chaîne 24 dont la tension peut être réglée par rotation d'un excentrique prévu soit sur l'axe 26 des paliers 3, 4, soit à l'intérieur de la couronne de palier de roue 10. Le fonctionnement du bras de support 1 qui vient d'être décrit se déduit des figures. En fonction de la charge trans- mise par le chassis 5 du motocycle, le bras 1 tourne plus ou moins autour des paliers 3 et 4 en laissant s'abaisser ces derniers en cas de surcharge et en comprimant un ressort de suspension généralement associé à un amortisseur. La chaîne 24 est passée à l'état ouvert à travers le canal de chaîne 28 et autour des pignons moteur et récepteur 18 puis est fermée sur elle-même par sertissage ou agrafage des derniers maillons. Sa tension est réglée par rotation des excentriques de paliers ou de roue. Les efforts de traction exercés par le brin supérieur 24a de la chaîne au cours de l'entraînement du motocycle ou bien exercés par le brin inférieur 24b au cours du freinage sur le frein moteur, se transmettent du pignon récepteur 18 à l'axe de roue 12 et de là à la couronne de palier 10 à l'extrémité du bras unique 9. Ces efforts très importants qui peuvent atteindre plus de dix fois la charge normale exercée sur la roue 2 provoquent sur le bras unique 9 une série de contraintes complexes: - de torsion du caisson 32, - de flexion excentrée du caisson 32, - de compression axiale excentrée de ce caisson induisant un flambage. Si à section restant constante du caisson, les contrain- tes de torsion restent constantes, il n'en est pas de même des contraintes de flexion qui augmentent au fur et à-mesure que le porte.à faux du bras unique 9 s'accroit. L'augmentation des contraintes de flexion est empêchée par le développement progressif du caisson latéral 34 puis des parois entourant le canal de chaîne 28 jusqu'au transfert des efforts de flexion, de torsion et de compression sur les deux branches de four- che 6 et 7 via le renforcement de paroi autour du canal de chaîne 28-et la partie de bras transversal 8 à armatures et nervures inférieures représentée en section à la figure 4. Le bras selon l'invention se révèle tout en étant très léger, faire preuve d'une extraordinaire résistance aux contraintes multiples exercées, grAce & l'inertie élevée de résistance à la flexion et à la torsion qu'il présente selon les diverses sections. De plus, le bras assure en service une excellente protection de la chaine contre les agressions (projections) de roulage sans gêner son accessibilité à des fins d'inspection ou de contr8le, notamment de la tension de la chaine. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention, notamment lorsque le bras est réalisé par soudure totale ou partielle ou bien par enroulement ou entrecroisement de fibres. REVENDICATIONS 1.- Bras de support et de suspension d'une roue motrice de véhicule montée d'un côté du bras et reliée au moins en rotation de l'autre côté du bras à une chaîne sans fin d'en- trainement en rotation, ledit bras étant articulé sur le corps du véhicule par une partie de bras qui est disposée transversa- lement à la direction de déplacement du véhicule et est reliée par au moins deux paliers rotatifs à ce châssis, caractérisé en ce qu'il présente, dans la zone soumise au moment de flexion maximal au delà de la liaison avec la partie de bras (8) disposée transversalement par rapport au corps du véhicule, une section dont l'enveloppe extérieure (27) est traversée par au moins l'un des deux brins (24a, 24b) de la chaîne (24) dans un canal de chaîne (28) dont les parois (28a, 28b, 28c, 28d) participent à l'augmentation du moment d'inertie de la section du bras (1) dans ladite zone soumise au moment de flexion maximal. 2.- Bras de support selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la section transversale du canal (28) du brin de chaîne (24a, 24b) est entourée par une section annulaire fermée limitant intérieurement le débattement du brin de chaîne dans toutes les directions et reliée extérieurement au profilé de la section du bras (1). 3.- Bras de support selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la section annulaire fermée est prolongée, du côté opposé au centre de la section du bras par une section supplémentaire (33) de bras destinée à augmenter localement le moment- d'inertie de la section du bras (1). 4.- Bras de support selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la section fermée entourant la section transversale du canal de chaîne (28) est réalisée dans le même matériau que le bras (1) et sensiblement avec la même épais- seur de paroi que celui-ci, pour être incluse dans l'ensemble monobloc du bras. 5.- Bras de support selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la section fermée entourant la section transversale du canal de chaîne (28) est disposée en saillie importante au-dessus et/ou au-dessous de la section princi- pale (32) de profilé de bras, de forme générale carrée ou 2 655159 il rectangulaire, de manière à majorer de façon significative le moment d'inertie de la section du corps principal de profilé dans ladite zone soumise au moment dé flexion maximal. 6.- Bras de support selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la face (37) du canal de chaîne (28) située du côté de la section principale (32) est sensiblement plane et se raccorde avec des faces (37a, 37b) sensiblement planes, ménagées sur la partie voisine du corps de bras, pour constituer un guide longitudinal du brin (24a, 24b) de la chaîne (24) traversant le canal de chaîne (28). 7.- Bras de support selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le guide longitudinal (37, 37a, 37b) du brin de chaîne (24a, 24b) est recouvert au moins partiellement et au moins à la traversée du canal de chaîne (28) d'une couche (38) en un matériau de bonne qualité frottante, tel que de la matière plastique. 8.- Bras de support selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les faces du canal de chaîne (28) sont recouvertes au moins partiellement d'un matériau de bonne qualité frottante, tel que de la matière plastique.