Brevet FR2628377A1 — publié le 19890915

i 2628377 DISPOSITIF DE LIAISON ENTRE UNE ROUE DIRECTRICE ET UN ORGANE DE COMMANDE DE DIRECTION La présente invention s'applique à un bras unilatéral de suspension avant, de support et de direction d'une roue avant de motocycle reliée au châssis du motocycle par un ressort de suspension interposé directement entre ce bras et ce châssis, ledit bras étant susceptible de tourner autour d'un axe de direction sensiblement orthogonal à celui de ladite roue et situé sensiblement dans le plan longitudinal médian du moto- cycle. L'invention peut en outre être appliquée, avec l'ad- jonction de moyens correspondants, à d'autres cas, tels que par exemple celui de véhicules spéciaux à roues directrices multiples dans lesquels la manoeuvre de direction des roues peut s'effectuer roue par roue et o les moyens moteur et de transmission du mouvement de direction à la roue, se situent avantageusement le plus haut possible; comme c'est le cas notamment de certains véhicules tout terrain, et des aéronefs. La suspension d'une caisse ou d'un châssis de véhicule doit, pour conserver une tenue de route correcte à ce véhi- cule, s'effectuer de façon indépendante pour chaque roue, mais cette exigence a pour conséquence que les liaisons entre la roue et les moyens de suspension et de direction sont comple- xes. Une simplification importante a été apportée aux suspen- sions de véhicules automobiles à quatre roues, par le type de suspension dénommée depuis "suspension Mac Pherson" et décrite par exemple dans le brevet français 1 156 145. Dans le cas o ce type de suspension est appliqué à une roue directrice, la fusée de roue est portée de façon rotative par un tube d'amor- tisseur relié par une biellette articulée à la partie centrale du châssis et la caisse du véhicule repose, dans une position 2 2628377 d'appui relativement haute, directement sur un ressort héli- coidal qui se trouve ainsi appuyé par son extrémité supérieure contre une plaque d'appui solidaire de la caisse et par son extrémité inférieure contre un épaulement d'appui solidaire du tube d'amortisseur ou faisant partie de ce dernier. Cette solution de suspension compacte et économique s'est répandue rapidement pour la.fabrication des automobiles mais elle n'a pas jusqu'ici été employée pour les véhicules à une seule roue directrice avant comme les motocycles car ces derniers exigent un appui de roues avant bien centré dans le plan de symétrie de la roue. La technique antérieure a apporté certaines solutions à ce problème en proposant pour la roue avant du motocycle une suspension de type Mac Pherson o la roue unique est portée par un bras unique formant jambe de force et relié à un bras de suspension par une articulation à rotule centrée sur l'axe de rotation de direction de la roue avant. Pour réaliser la liaison entre le guidon de direction et la roue avant, on a proposé d'utiliser des biellettes haute et basse, articulées entre elles en ciseaux par la partie basse de l'une et la partie haute de l'autre, et montées e rotation respectivement, la biellette haute sur une pièce de direction entraînée par le guidon et la biellette basse sur le bras unilatéral parallèlement à la fusée de la roue et selon un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de direction. Ce type de liaison à biellettes articulées entre le guidon de direction et le bras unilatéral de roue fonctionne correctement et permet de disposer d'une direction précise mais se révèle trop encombrant compte tenu du débattement en ciseaux des biellet- tes qui exigent, en position fermée du ciseau, un espace important vers l'avant. La présente invention a pour objet d'apporter une solu- tion nouvelle particulièrement avantageuse du point de vue de l'encombrement (donc susceptible d'être capotée de façon très aérodynamique), et du point de vue de la fiabilité dans toutes les situations de débattement du bloc télescopique, au pro- blème consistant à orienter un bras unilatéral portant une fusée de roue et une roue directrice avant de motocycle, ledit 3 2628377- bras unilatéral (tant relié directement au chassis par l'in- termédiaire d'un ressort de suspension et par un (ou plu- sieurs) bras de suspension. Un autre objet de l'invention est d'appliquer le moyen d'orientation de l'objet principal à d'autres véhicules qu'un motocycle à roue avant directrice, dans lesquels l'entraîne- ment de direction n'est pas réalisé au moyen d'un guidon mais par exemple grâce à un moyen de commande adéquat, ce moyen étant mécanique, hydraulique, électrique, pneumatique ou autre, permettant ainsi de commander l'orientation d'un bras unilatéral portant une fusée ou un axe de roue directrice, sans avoir besoin de prévoir une timonerie encombrante autour de la partie médiane et si possible aussi de la partie haute dudit bloc de suspension-direction. Une telle solution peut s'appliquer par exemple entre autres à des véhicules spéciaux dans lesquels on ne recherche pas obligatoirement une orienta- tion identique à tout moment de deux roues d'une paire de roues droite et gauche, comme c'est le cas jusqu'à présent dans les véhicules automobiles conventionnels. Selon l'invention, le dispositif de liaison entre une roue directrice de véhicule et un organe de commande de direc- tion, la roue directrice étant portée par un bras unilatéral relié à un bras de suspension monté, à l'une de ses extrémi- tés, à rotation sur un axe transversal du châssis du véhicule et, à son autre extrémité, monté de façon articulée sur le bras transversal par une articulation à rotule dont le centre de pivotement se situe dans l'alignement de l'axe de rotation du bras de direction et un bloc de suspension et/ou d'amor- tissement, par exemple à cylindre télescopique et à tige mobile, étant interposé entre une extrémité supérieure d'appui- du bras unilatéral et une pièce d'appui môntée de façon fixe sur le châssis du véhicule ou en faisant partie, est caracté- risé en ce que le bras unilatéral comporte une tige de trans- mission et de guidage dirigée vers le haut de façon excentrée et fixée rigidement sur lui et en ce que cette tige coopère avec un coulisseau, sur lequel est articulée à une extrémité au moins une biellette dont l'autre extrémité est articulée à un anneau de direction relié à l'organe de commande de direc- tion. La tige de transmission et de guidage peut.être disposée sur toute sa longueur à une distance sensiblement constante de l'axe de rotation de direction du bras unilatéral, c'est-à-dire est sensiblement parallèle à cet axe, ou bien elle peut être inclinée par rapport à l'axe de rotation du bras unilatéral pour épouser sensiblement la surface d'un cône au cours de la rotation du bras unilatéral autour de son axe. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la tige de transmission et de guidage est creuse et présente une surface extérieure durcie par tout moyen adéquat et des moyens de coulissement à roulement, par exemple à billes, à rouleaux, à aiguilles, sont interposés entre le coulisseau et la tige de transmission et de guidage. Le coulisseau et/ou au moins la surface extérieure de la tige de transmission et de.guidage sont, de préférence, réali- sés en un matériau présentant de bonnes qualités frottantes, et la tige de transmission et de guidage présente une surface extérieure cylindrique. Selon un mode de réalisation améliorant le guidage du coulisseau sur la tige, au moins deux couronnes parallèles d'organes de roulement, par exemple des billes, des galets, des aiguilles, sont interposées entre le coulisseau et la tige de transmission et de guidage. Selon un autre mode de réalisation encore, la biellette est constituée de deux biellettes distinctes reliées entre elles par une partie en C pour former une pièce monobloc, ces deux biellettes distinctes étant articulées par leur extrémité- basse sur le coulisseau qui entoure au moins un organe de roulement interposé entre la tige de transmission et la bague du coulisseau. Afin d'éviter la dégradation de la tige de transmission et de guidage par les projections au cours du roulage du motocycle, elle est entourée par une enveloppe de protection et de guidage solidaire du support de liaison portant ladite tige de transmission et solidaire du bras unilatéral. 2628377 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 schématique partielle en élévation latérale de l'avant d'un motocycle comportant un ensembled'amortissement et/ou de suspension de roue directrice avant selon l'invention, représenté dans la partie haute en demi-coupe selon le plan longitudinal médian du véhicule; - la figure 2 est une vue fragmentaire à plus grande échelle en coupe transversale selon un plan perpendiculaire à l'axe de la roue (ou à la fusée de la roue), de l'articulation entre l'extrémité basse d'une biellette de direc- tion et d'un coulisseau. Sur l'ensemble représenté à la figure 1, on identifie une partie du châssis 10 relié à un raccord 10' placé au- dessus d'une bague de direction 7 solidaire d'un guidon de direction G. La bague de direction 7 montée à rotation autour du raccord 10' par des roulements à bille 7a, est reliée par deux biellettes parallèles 1 (dont une seule est représentée) à un bras unilatéral 4 de support d'une roue avant 13. Les biellettes 1 sont articulées en A3 sur la bague de direction et en A4 sur un coulisseau 2 guidé de façon coulissante sur une tige rigide 3 portée par un support 3a solidaire du bras unilatéral orientable en rotation selon un axe de direction 21 et que porte l'axe de roue 20. Le support 3a est représenté en position basse en traits pleins et en position haute en traits mixtes avec le bras unilatéral 4, qui est relié par une arti- culation A, à un bras de liaison rotatif articulé sur le châssis du motocycle. Un bloc télescopique d'amortissement et/ou de suspension constitué ici d'un amortisseur 5 et d'un ressort hélicoïdal 6 entourant l'amortisseur, est solidaire par sa partie de corps d'amortisseur de la partie supérieure du bras unilatéral 4. La tige de piston 6a de l'amortisseur 5 6 ?Z628377 est articulée en A1 au raccord 10' qui porte par ailleurs un bras support 12 d'un carénage 11. L'ensemble ressort-amortisseur 5, 6-est ainsi articulé par l'articulation A1 avec le raccord 10' solidaire par une triangulation de barres du châssis du motocycle. L'articula- tion A1 permet à l'ensemble d'amortissement et/ou de suspen- sion 5, 6, 6a de pivoter d'un faible angle alpha par rapport au châssis 10 du fait du léger déplacement vers l'avant ou vers l'arrière de l'articulation A2 avec le bras de suspen- sion 8 lors des débattements du bloc télescopique, provoquant une rotation du bras de suspension 8. Ce débattement d'un angle alpha entra ne également un déplacement correspondant vers le haut de la tige 3 portée avec son enveloppe 3b par le support 3a. La tige 3 se déplace alors à l'intérieur du coulisseau 2 en forme de bague avec un minimum de frottements du fait que des séries de couronnes de billes 9 sont interposées entre la bague de coulisseau 2 sur laquelle sont articulées les biellettes 1 et la surface exté- rieure de la tige creuse 3. Le coulisseau 2 est constitué et monté de façon appro- priée pour coulisser aisément sur la surface cylindrique extérieure de la tige 3, ici au moyen de billes, d'aiguilles ou de rouleaux, d'autres moyens pouvant être également emplo- yés dans ce but selon les techniques connues, par exemple à l'aide d'un simple palier lisse, le coulisseau 2 et la tige 3 présentant de bonnes qualités frottantes obtenues par exemple par recouvrement d'une couche de matière plastique. La biellette représentée plus en détail à la figure 2 comporte deux branches en tôle formant cependant un monobloc mais pourrait également ne comporter qu'une seule branche ou encore pourrait être remplacé par deux biellettes séparées à gauche et à droite. La solution représentée et préférée d'une biellette monobloc à deux branches reliées entre elles par une partie en C 17 et dont les parties inférieures renflées 18 adjacentes à la partie en C 17 sont montées à gauche et à droite du coulisseau, de manière à offrir une bonne rigidité. La figure 2 montre également plus en détail l'articula- tion A4 entre les biellettes 1 et le coulisseau 2. L'extrémité 7 2628377 de la biellette 1 porte, montée sur une série de couronnes de billes 9, la bague de coulisseau 2 qui porte elle-même en des positions diamétralement opposées des roulements & billes 14, dont l'axe est perpendiculaire à celui de la tige rigide tubulaire 3. Chacun de ces roulements à billes 14 coopère avec un axe 15 poussé sur les biellettes 1 après avoir été intro- duit à travers une ouverture 16 ménagée à travers l'envelop- pe 3b de la tige 3. L'articulation A4 peut ainsi supporter des décalages par rapport aux axes des pièces articulées, ces décalages pouvant être provoqués par la géométrie du système mais également par des distorsions dues à la flexibilité faible mais réelle des pièces antagonistes. Dans le cas o la tige de guidage 3 du coulisseau n'est pas parallèle c l'axe de rotation du bras unilatéral, cette articulation A4 et l'articulation A2 permettent aux biellettes, d'effectuer des pivotements de faible amplitude dus aux écarts du coulisseau 2 par rapport à l'axe de rotation du bras unila- téral imposés par la forme du chemin de déplacement et de guidage. Lorsque la couronne de direction 7, entraînée par le guidon G ou un autre moyen, tourne autour de l'axe de direc- tion 21, les biellettes 1 sont entraînées en rotation et tournent également par leur extrémité basse située à distance de l'axe de direction 21. L'action des biellettes 1 sur le bras de levier L du support 3a exerce sur le bras unilatéral 4 un couple qui l'entraîne en rotation sensiblement du même angle que le guidon G et qui entraîne donc la roue 13 portée par la fusée selon l'axe 20, perpendiculaire à l'axe de rota- tion du bras de suspension 8. Ce couple s'exerce quelle que soit la position du coulisseau 2 par rapport à la tige 3 qui suit le débattement du bras unilatéral 4 par rapport au rac- cord 10' du châssis. Lors de ces débattements du bras 4 par rapport au raccord 10', l'axe de rotation 21 du bras unilaté- ral 4 se déplace d'un angle alpha entre la position basse de la roue 13 et sa position haute par rapport au châssis du motocycle. Dans le cas du mode de réalisation représenté sur le dessin, le bras de levier L d'application de la force de 8 C2628377 rotation sur le bras unilatéral 4 est quasi-constant du fait que la tige 3 est sensiblement parallèle à l'axe de rota- tion 21 du bras unilatéral. En inclinant ou cambrant la tige 3 et en prévoyant pour le coulisseau 2 des moyens de glissement et/ou de roulement adaptés à cette inclinaison ou à ce cam- brage, on peut faire vouer la longueur L du bras de levier en fonction de la position de débattement de la suspension, en vue par exemple de prévoir pour un même effort au guidon G, d'exercer un couple de direction plus important lorsque la suspension avant est comprimée et que la charge sur la roue avant est maximale. On comprendra aisément qu'un dispositif de liaison de direction selon l'invention peut être commandé par d'autres moyens moteurs qu'un guidon ou un volant de motocycle, pour être utilisé notamment dans des véhicules à plusieurs roues directrices, dans lesquels il est souhaitable d'avoir une jambe de force de suspension-direction qui puisse être action- née par un dispositif présentant un faible encombrement et, par ailleurs, disposé le plus haut possible, de façon à pou- voir être implanté dans un volume réduit. Ces moyens moteurs peuvent être commandés eux-mêmes par des signaux émis par un dispositif logique alimenté lui-même en amont par des données représentatives du déplacement du véhicule et des ordres donnés par le du conducteur, et qui sont analysées et trans- formées de façon connue par ledit dispositif logique. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de ltart sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention, notamment lorsque le bras unilatéral 4 et une partie des pièces qui lui sont fixées sont réalisés par soudure totale ou partielle ou bien par enroulement ou entrecroisement de fibres. 9 - 2628377 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de liaison entre une roue directrice de véhicule et un organe de commande de direction, la roue direc- trice étant portée par un bras unilatéral relié à un bras de suspension monté, à l'une de ses extrémités, à rotation sur un axe transversal du châssis du véhicule et, à son autre extré- mité, monté de façon articulée sur le bras transversal par une articulation à rotule dont le centre de pivotement se situe dans l'alignement de l'axe de rotation du bras de direction et un bloc de suspension et/ou d'amortissement, par exemple à cylindre télescopique et à tige mobile, étant interposé entre une extrémité supérieure d'appui du bras unilatéral et une pièce d'appui montée de façon fixe sur le châssis du véhicule ou en faisant partie, caractérisé en ce que le bras unilaté- ral (4) comporte une tige de transmission et de guidage (3) dirigée vers le haut de façon excentrée et fixée rigidement sur lui et en ce que cette tige coopère avec un coulisseau (2), sur lequel est articulée à une extrémité (en A4) au moins une biellette (1) dont l'autre extrémité est articulée (en A3) à un anneau de direction (7) relié à l'organe de commande de - direction (G). 2.- Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de transmission et de guidage (3) est disposée sur toute sa longueur à une distance sensiblement constante de l'axe de rotation de direction (21) du bras unilatéral (4), c'est-à-dire est sensiblement parallèle à cet axe (21). 3.- Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de transmission et de guidage (3) est inclinée par rapport à l'axe de rotation (21) du bras unilatéral (4) pour épouser sensiblement la surface d'un cône au cours de la rotation du bras unilatéral autour de son axe (21). 4.- Dispositif de liaison selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la tige (3) de transmission et de guidage est creuse et présente une surface extérieure durcie par tout moyen adéquat. 2628377 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des moyens de coulissement à roulement, par exemple à billes, à rouleaux, à aiguilles, sont interposés entre le coulisseau (2) et la tige de transmission et de guidage (3). 6.- Dispositif de liaison selon l'une des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que le coulisseau et/ou au moins la surface extérieure de la tige de transmission et de guidage (3) sont réalisés en un matériau présentant de bonnes qualités frottantes. 7.- Dispositif de liaison selon l'une des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que la tige (3) de transmission et de guidage présente une surface extérieure cylindrique. 8.- Dispositif de liaison selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins deux couronnes parallèles d'or- ganes de roulement, par exemples des billes (9), des galets, des aiguilles, sont interposées entre le coulisseau (2) et la tige (3) de transmission et de guidage. 9.- Dispositif de liaison selon l'une des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que la biellette (1) est cons- tituée de deux biellettes distinctes reliées entre elles par une partie en C (17) pour former une pièce monobloc, ces deux biellettes distinctes étant articulées par leur extrémité basse-sur le coulisseau (2) qui entoure au moins un organe de roulement interposé entre la tige de transmission (3) et la bague du coulisseau (2). 10.- Dispositif de liaison selon l'une des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que la tige de transmission et de guidage (3) est entourée par une enveloppe de protection et de guidage (3b) solidaire du support de liaison (3a) portant ladite tige de transmission et solidaire du bras unilaté- ral (4).