Brevet FR2612461A1 — publié le 19880923

SYSTEME DE SUSPENSION POUR UNE ROUE DIRECTRICE PERMETTANT DE MAITRISER LA VARIATION DU CENTRE INSTANTANE DE ROTATION La présente invention se rapporte à une suspension de véhicule pour une roue directrice, et en particulier à un système de suspension pour une roue directrice qui minimise la variation de la force requise pour maintenir un angle de braquage lorsque la roue est orientée. Dans un système de suspension conventionnel pour une roue directrice, le pivot qui supporte en rotation une roue est monté pivotant à ses points supérieur et inférieur, respectivement,aux extrémités libres de, par exemple, une paire de bras en forme de A qui sont reliés de manière pivotante au châssis du véhicule à leur base, de manière à permettre un mou- vement vertical et une action de braquage de la roue. Dans un tel système de suspension, un axe de pivote- ment imaginaire peut être défini comme une ligne reliant les points de pivotement supérieur et inférieur 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 rotation ima- ginaire et la surface de contact ne coïncident géné- ralement pas l'un avec l'autre, un couple appelé couple d'auto-alignement qui tend à ramener la roue dans une position rectiligne apparait de manière normale. Lorsque l'on utilise un système de direction manuelle, ce couple d'auto-alignement est naturelle- ment transmis au volant de direction et donne la sensation de l'état de braquage de la roue au con- ducteur. Même dans le cas o une direction assistée est utilisée, la réaction subie par les roues en pro- venance de la surface de la route peut être transmise de la roue orientée au volant de direction de manière à améliorer la manoeuvrabilité du véhicule en donnant la sensation de l'état de braquage des roues au conducteur. Dans l'un et l'autre cas, il est néces- saire de contrôler ce couple d'auto-alignement pour le maintenir dans une limite raisonnable. -Ce couple ne devrait pas augmenter ou diminuer de manière bru- tale lorsque l'angle de braquage varie. Dans le cas de roues arrière directrices d'un véhicule équipé d'un système de direction 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 chan- ger d'une manière extrêmement complexe sans que cela présente aucun avantage et il est désirable d'éli- miner totalement le couple d'auto-alignement si possible. Lorsque l'axe de pivotement, réel ou ima- ginaire, est fixe comme c'est le cas dans la plupart des suspensions de type conventionnel, le couple d'auto-alignement peut être aisément éliminé en fai- sant passer l'axe de pivotement par le centre de la surface de roulement de la roue, mais lorsque ceci ne peut pas être fait en raison d'autres considéra- tions, il est impossible de maîtriser le couple d'auto-alignement. D'autre part, dans un système de suspension du type décrit dans la publication de brevet japonaise n 52-9889 comportant deux paires de biellettes laté- rales reliées à des parties supérieure et inférieure du pivot, respectivement, il est possible de changer 2 6 1 2 4 6 1 les différents 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 si désiré, mais étant donné que L' axe de pivotement imaginaire a tendance à se déplacer lorsque l'angle de braquage varie, le changement qui en résulte dans le couple d'auto- alignement ou La force nécessaire pour maintenir un angle de braquage déterminé a ten- dance à varier dans une proportion importante ou de manière compliquée et ne peut pas être maîtrisé de manière suffisante. Une disposition favorable de telles biellettes latérales est proposée dans une demande de brevet français en cours de procédure n 87 18 059 déposée par le même demandeur. Toutefois, il n'est pas toujours possible de réaliser la relation géométrique mentionnée ci- dessus en raison des restrictions de la liberté de conception du système de suspension. De manière plus précise, étant donné qu'il est généralement nécessaire de maintenir la roue à l'encontre d'une résistance au roulement avec une certaine élasticité, il est néces- saire de donner à l'une des biellettes inférieures la forme d'une barre de poussée qui forme un angle relativement important par rapport à la direction de l'axe de la roue. De plus, en raison du fait que l'extrémité inférieure de l'absorbeur de choc comprenant un amor- tisseur à huile, un resort hélicoidal, etc., doit être supportée par l'une des biellettes inférieures, il est préférable que l'autre des biellettes infé- rieures s'étende selon et à proximité de l'axe de la roue lorsque celuici est projeté sur un plan horizontal. De manière générale, on peut faire coïncider les centres instantanés de rotation des biellettes inférieures et supérieures l'un avec l'autre lorsqu'ils sont projetés sur un plan horizontal en disposant les biellettes supérieures et les biellettes inférieures de manière semblable et en réduisant le domaine de variation du centre instantané de rotation au niveau de la surface de roulement du pneu. Toutefois, une telle disposition des biellettes supérieures n'est pas possible dans ce cas étant donné que l'extrémité supérieure de l'ab- sorbeur de choc a tendance à interférer avec les biellettes supérieures. Au vu des problèmes de l'art antérieur énu- mérés ci-dessus, un premier objet de la présente in- vention est de créer un système de suspension amé- lioré du genre comportant deux paires de biellettes latérales qui sont montées pivotantes à une partie supérieure et une partie inférieure d'un pivot, qui réduit la variation de la force nécessaire pour main- tenir un angle de braquage déterminé tout en permet- tant une disposition favorable d'un amortisseur de choc. Un autre objet de la présente invention est de créer un système de suspension pour une roue direc- trice comportant quatre biellettes latérales qui mini- mise la variation de la force requise pour mainte- nir un angle de braquage tout en permettant une grande liberté de fixation des différents paramètres d'aligne- ment de la roue. Un objet supplémentaire de la présente inven- tion est de créer un système de suspension qui est avantageux pour une roue arrière d'un système à quatre roues directrices. Conformément à l'invention, ces buts de la présente invention ainsi que d'autres peuvent être atteints en prévoyant un système de suspension pour une roue directrice, comprenant un pivot supportant en rotation une roue présentant un pneu, deux paires 2 6 1 2 4 6 1 de biellettes latérales, l'une de ces paires étant située au-dessus de l'autre, qui sont reliées de manière pivotante à des parties supérieures et infé- rieures du pivot à leur première extrémité, respecti- vement, et qui sont reliées de façon pivotante à un châssis de véhicule à leur seconde extrémité, de manière à permettre simultanément une action de bra- quage et un mouvement vertical du pivot, caractérisé en ce que les biellettes latérales inférieures comprennent une première biellette inférieure qui s'étend sensiblement latéralement par rapport au véhicule, son prolongement passant sensiblement par un point de contact entre le pneu et la surface de la route lorsqu'elle est projetée sur la surface de la route, et une seconde biellette inférieure qui s'écarte,relativement à la première biellette infé- rieure, du pivot vers le chassis du véhicule en for- mant un certain angle par rapport à la première biellette inférieure; et en ce que les biellettes latérales supérieures comprennent une première biellette supé- rieure qui s'étend selon une direction intermédiaire entre celles des biellettes inférieures lorsqu'elles sont projetées sur un plan horizontal, et une seconde biellette supérieure qui s'écarte de la première biel- lette supérieure de manière à s'étendre obliquement dans un sens opposé à celui de la seconde biellette inférieure lorsqu'elle est projetée sur un plan horizontal, du pivot vers le châssis du véhicule, en formant un certain angle par rapport à la première biellette supérieure; la première extrémité de la seconde biellette supérieure latérale étant espacée latéralement de la première extrémité de la première biellette supérieure latérale à distance du châssis au véhicule, tandis que les premières extrémités des biellettes latérales inférieures sont sensiblement alignées selon la direction longitudinale du véhicule et, de manière identique, les secondes extrémités de chacune des paires de biellettes latérales sont sensiblement alignées l'une avec l'autre selon la direction longitudinale du véhicule. Ainsi, la trajectoire des centres instan- tanés de rotation des biellettes supérieures peut être sensiblement alignée avec la trajectoire des biellettes inférieures lorsqu'on les projette sur un plan horizontal, de manière que la variation de la force requise pour accomplir une action de bra- quage soit minimisée ou soit empêchée de se produire d'une manière complexe en relation avec l'angle de braquage et, simultanément, l'interférence entre les biellettes latérales et l'amortisseur de choc peut être évitée. En outre, les avantages des systèmes de suspension utilisant quatre biellettes latérales sont conservés. Conformément à un mode de réalisation pré- féré de la présente invention, une extrémité infé- rieure d'un amortisseur de choc est reliée à un point intermédiaire de la première biellette laté- rale inférieure tandis qu'une extrémité supérieure de l'amortisseur de choc traverse un espace défini entre les biellettes latérales supérieures. De plus, cette invention est particulière- ment intéressante lorsqu'elle est appliquée à une roue arrière d'un véhicule équipé d'un système de direction à quatre roues directrices. En particu- lier dans ce cas, une disposition favorable peut être obtenue en disposant la première biellette latérale inférieure derrière la seconde biellette Latérale inférieure. 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 illustratif et nullement limitatif en référence aux figures annexées, sur lesquelles: - La figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un système de suspension conforme à la présente invention; - La figure 2 est une vue en plan du système de suspension de la figure 1; - La figure 3 est un diagramme simplifié représentant la relation géométrique des biellettes inférieures; - La figure 4 est un diagramme simplifié représentant la relation géométrique des biellettes supérieures; et - La figure 5 est un diagramme simplifié représentant la surface de trajectoire de l'axe imaginaire. Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation du système de suspension pour une roue directrice conforme à la présente invention, appliqué à une roue arrière d'un véhicule équipé d'un système à quatre roues directrices. La roue 1 est montée tour- nante sur une fusée 3 qui fait saillie latéralement d'un pivot 2 dont elle est solidaire. Un bras de pivot 4 intégré fait saillie vers l'intérieur et vers l'ar- rière 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 la force nécessaire au braquage. Les extrémités extérieures 6a et 7a d'une paire de biellettes 6 et 7 sont reliées à des parties supérieures du pivot 2 qui sont espacées l'une de l'autre selon la direction avant-arrière du véhicule, au moyen de joints à rotule, tandis que les extrémités intérieures 6b et 7b de ces biellettes 6 et 7 sont de manière identique reliées au châssis du véhicule non représenté sur la figure, au moyen de joints à rotule (ou, en variante, au moyen de bagues de caoutchouc comme décrit ultérieurement) . Les extrémités extérieures 8a et 9a d'une autre paire de biellettes 8 et 9 sont de manière identique reliées à des parties inférieures du pivot 2 au moyen de joints à rotule tandis que les extrémités intérieures 8b et 9b de ces biellettes 8 et 9 sont reliées au châssis de véhicule au moyen de bagues montées sur caoutchouc. Les extrémités inté- rieures 8b et 9b de ces biellettes peuvent être reliées au châssis du véhicule au moyens de joints à rotule mais les variations angulaires latérales de ces biel- lettes relativement au châssis du véhicule sont si petites que les bagues montées sur caoutchouc peuvent largement permettre les variations angulaires des biellettes 8 et 9. La biellette 9 s'étend sensiblement dans le même sens que l'axe de la roue tandis que la biellette 8 s'étend obliquement vers l'avant du châssis du véhicule, cons- tituant une barre de poussée pour supporter la roue à l'encontre de la résistance à l'avancement que la roue reçoit de la surface de la route en tant que force de tension. En outre, la biellette 9 est alignée verticalement avec l'axe de la roue. L'extrémité inférieure d'un amortisseur de choc 22 constitué d'un ressort de compression et d'un amortisseur hydraulique est reliée à une partie intermédiaire de la biellette 9. L'extré- mité supérieure de l'amortisseur de choc 22 traverse l'espace compris entre les deux biellettes latérales supérieures 6 et 7 et est reliée à une partie du châs- sis de véhicule qui n'est pas représentée sur les figures. Etant donné que les biellettes supérieures 6 et 7 s'étendent obliquement vers l'avant et vers l'arrière de l'axe, respectivement, elles n'inter- fèrent pas avec L'amortisseur de choc 22. Ainsi, La roue 1 est supportée de manière à être apte à 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 libre- ment déterminées en changeant de manière appropriée les longueurs de ces biellettes 6 à 9 et les positions de leurs points de pivotement. 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'un axe imaginaire qui sera décrit ultérieurement. Lorsque l'on considère les biellettes 6 et 7, comme représenté sur la figure 3, le centre de rota- tion instantané 12 d'une partie supérieure du pivot 2 est donné comme une trajectoire 10 de l'intersection des prolongements des biellettes 6 et 7. Lorsque l'on considère les biellettes 8 et 9, comme représenté sur la figure 4, le centre instantané de rotation 13 d'une partie inférieure du pivot 2 est donné comme une tra- jectoire 11 de L'intersection des prolongements des biellettes 8 et 9. Ainsi, l'axe central de rotation du pivot 2 ou L'axe de pivotement imaginaire 14 est donné par une ligne reliant ces centres de rotation instantanés 12 et 13 comme illustré sur la figure 5. Lorsque l'angle de braquage change, L'axe de pivo- tement imaginaire 14 se déplace et définit une sur- face de trajectoire 15 qui est une surface conique ou une surface conique légèrement déformée, l'axe de pivotement imaginaire 14 formant la génératrice de cette surface de trajectoire 15. Conformément à la présente invention, la biellette 9 s'étend sensiblement dans la même direc- tion que l'axe de la roue, tandis que la biellette 8 s'etend obliquement vers l'avant du châssi's du véhicule pour former une barre de poussée. Par conséquent, lorsque la roue 1 est orientée vers la droite dans le sens des figures 2 à 4, comme représenté sur la figure 4, la trajectoire 11 du centre instantané de rotation 13 de la partie inférieure du pivot 2 se déplace vers l'extérieur en s'écartant du châssis du véhicule puis se déplace vers l'intérieur. Toutefois, lorsque la roue 1 est orientée vers la gauche selon la figure 2, la trajectoire du centre instantané de rotation 13 se déplace simplement vers l'intérieur en direction du châssis du véhicule. En outre, les biellettes supérieures 6 et 7 s'étendent obliquement vers l'avant et vers l'arrière de l'axe, respectivement, de manière à ne pas inter- férer avec l'absorbeur de choc 22. Toutefois, étant donné que le point de pivotement 6a de la biellette 6 est situé plus près du châssis du véhicule que le point de pivotement 7a de la biellette 7 d'une distance A (en position neutre), comme représenté sur la figure 3, bien que les épures des biellettes supérieures et inférieures soient sensiblement différentes l'une de l'autre, la variation du centre instantané de rotation 13 du pivot 2 déterminée par les biellettes supérieures 6 et 7 est rendue similaire à celle qui est déterminée par les biellettes inférieures. Dans ce mode de réa- lisation particulier, les extrémités intérieures de chaque paire de biellettes latérales supérieures 6 et 7, et 8 et 9, sont situées sensiblement à une distance égale d'un axe longitudinal du véhicule et les extré- mités extérieures des biellettes latérales inférieures 8 et 9 sont de même situées sensiblement à une distance égale d'un axe longitudinal du véhicule. 2 6 1 2 4 6 1 La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus. Il est égale- ment possible que Les biellettes 8 agissant comme des barres de poussée s'étendent obliquement vers l'arrière du châssis du véhicule de manière à supporter la résis- tance au roulement exercée par la surface de la route sous la forme d'une force de compression, au lieu que cette biellette s'étende obliquement vers l'avant du châssis du véhicule. Dans ce cas, la variation de la force requise pour maintenir un certain angle de bra- quage peut être maîtrisée en plaçant le point de pivo- tement 6a de la biellette 6 plus éloigné du châssis du véhicule que le point de pivotement 7a de la biellette 7. En outre, l'extrémité inférieure de l'amortisseur de choc 22 peut être reliée directement au pivot 22 ou à un prolongement de ce pivot au lieu d'être reliée à la biellette latérale inférieure 9. Conformément à La présente invention, les limitations de la conception de la suspension peuvent être largement éliminées et la variation du centre instantané de rotation de la roue directrice due aux changements de l'angle de braquage de cette roue peut être maîtrisée favorablement. Ainsi, la présente invention offre un avantage important. REVENDICATIONS I. Système de suspension pour une roue directrice, comprenant un pivot (2) supportant en rota- tion une roue 1 présentant un pneu, deux paires de biellettes latérales (6, 7, 8, 9), l'une de ces paires étant située au-dessus de l'autre, qui sont reliées de manière pivotante à des parties supérieures et infé- rieures du pivot (2) à leur première extrémité (6a, 7a, 8a, 9a), respectivement, et qui sont reliées de façon pivotante à un châssis de véhicule à leur seconde extrémité (6b, 7b, 8b, 9b), de manière à per- mettre simultanément une action de braquage et un mouvement vertical du pivot, caractérisé en ce que les biellettes latérales inférieures comprennent une première biellette inférieure (9) qui s'étend sensi- blement latéralement par rapport au véhicule, son prolongement passant sensiblement par un point de contact (19) entre le pneu et la surface de la route lorsqu'elle est projetée sur la surface de la route, et une seconde biellette inférieure (8) qui s'écarte relativement à la première biellette inférieure (9) du pivot vers le châssis du véhicule en formant un certain angle par rapport à la première biellette inférieure (9); et en ce que les biellettes laté- rales supérieures comprennent une première biellette supérieure (6) qui s'étend selon une direction inter- médiaire entre celles des biellettes inférieures lorsqu'elles sont projetées sur un plan horizontal, et une seconde bieltette supérieure (7) qui s'écarte de la première biellette supérieure (6) de manière à s'étendre obliquement dans un sens opposé à celui de la seconde biellette inférieure (8) lorsqu'elle est projetée sur un plan horizontaldu pivot vers le châssis du véhicule, en formant un certain angle par rapport à la première biellette supérieure (6); la première extrémité (7a) de la seconde biellette supérieure latérale (7) étant espacée latéralement de la première extrémité (6a) de la première biellette supérieure latérale (6) à distance du châssis du véhicule, tandis que les premières extrémités (8a, 9a) des biellettes latérales inférieures (8, 9) sont sensiblement alignées selon la direction longitudi- nale du véhicule et, de manière identique, les secondes extrémités (6b, 7b, 8b, 9b) de chacune des paires de biellettes latérales sont sensiblement alignées l'une avec l'autre selon la direction lon- gitudinale du véhicule. 2. Système de suspension pour une roue directrice selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une extrémité inférieure d'un absorbeur de choc (22) est reliée à un point intermédiaire de la première biellette latérale inférieure (9), tandis qu'une extrémité supérieure de l'absorbeur de choc (22) tra- verse un espace défini entre les biellettes latérales supérieures (6, 7). 3. Système de suspension pour une roue direc- trice selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première biellette latérale inférieure (9) est dis- posée derrière la seconde biellette latérale infé- rieure (8). 4. Système de suspension pour une roue direc- trice selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de suspension est appliqué à une roue arrière d'un véhicule à quatre roues directrices. 5. Système de suspension pour une roue direc- trice selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde extrémité (9b) de la première biellette latérale inférieure (9) est reliée de manière pivo- tante au châssis du véhicule au moyen d'une bague de caoutchouc (9b). 6. Système de suspension pour une roue directrice selon La revendication 1, caractérisé en ce que La seconde extrémité (8b) de la seconde biel- lette latérale inférieure (8) est reliée de manière pivotante au châssis du véhicule au moyen d'une bague de caoutchouc (8b).