Brevet FR2634168A1 — publié le 19900119

DISPOSITIF DE REGLAGE DE L'ANGLE DE CARROSSAGE D'UN VEHICULE La présente invention concerne un dispositif de réglage de l'angle de carrossage d'un véhicule. Dans les véhicules modernes équipés, soit d'une suspension type Mac Pherson (figure 6) soit d'une suspension a double triangle (figure 1), l'angle de carrossage des roues directrices joue un rôle important dans le comportement du véhicule. Sur la plupart des véhicules cet angle est, soit nul, soit toujours très faible et choisi positif ou négatif. Pour fixer les idées nous rappelons que l'angle de carrossage est l'angle aigu (A, fig 9) que fait une verticale avec le plan médian de la roue. Cet angle est dit négatif lorsque l'axe de la roue par rapport à la verticale rentre à l'intérieur. Cet angle est dit positif quand à l'inverse l'axe de la roue s'éloigne de la verticale, comme représenté sur la figure 9. La figure 9B représente l'angle de chasse (W). Cet angle (W) est l'angle que fait l'axe de pivotement de la fusée d'une roue avec une verticale. Si la trace de l'axe de pivotement sur le plan d'appui est située en avant du centre de la surface de contact du pneumatique, on dit qu'il y a chasse positive. Dans le cas contraire, il y a chasse négative. Dans les véhicules de l'art antérieur on cherche le meilleur compromis entre l'angle de carrossage et l'angle de chasse. Ce compromis doit permettre de minimiser les inconvénients tels qu'une usure anormale des pneumatiques, l'instabilité du véhicule, le désagrément de conduite ou les effets de réaction dans le volant. Ainsi en général l'angle de carrossage est positif pour les voitures particulières et négatif sur les voitures de sport très rapides. La présente invention a pour but d'éviter ce genre de compromis et de proposer un dispositif de réglage de l'angle de carrossage qui permette de maintenir entre le pneumatique et le sol une surface de contact idéale. Ce but est atteint par le fait que le dispositif de règlage de l'angle de carrossage de la roue d'un véhicule dont l'axe de rotation est monté sur un porte-moyeu dont au moins une des extrémités est mobile en déplacement par rapport à un plan vertical passant par l'axe de symétrie de la roue, cette extrémité étant montée dans un excentrique mobile en rotation par rapport à un des points d'attache du bras sur le dispositif de suspension de la roue, l'excentrique étant entrainé en rotation en fonction de l'angle de braquage des roues. De cette façon l'angle de carrossage des roues directrices varie en fonction du rayon de braquage pour maintenir entre le pneumatique et le sol une surface de contact idéale. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif adaptable aussi bien à un dispositif de suspension à double triangle qu'à un dispositif de type Mac Pherson. Selon une première caractéristique ce but est atteint par le fait que l'extrémité mobile du porte-moyeu est le point supérieur d'une suspension à double triangle, un levier d'attaque relié à la crémaillère de la direction entraîne la rotation du moyeu de la roue et une tringlerie reliée à la crémaillère de direction commande la rotation de l'excentrique dans un sens opposé à celle du porte- moyeu. Selon une autre caractéristique, l'axe supérieur de pivotement du porte- moyeu est monté excentré vers l'intérieur du véhicule par rapport à l'axe de symétrie de l'excentrique dans lequel l'axe de rotation du porte-moyeu est excentré. Selon une autre caractéristique, l'axe inférieur de pivotement du portemoyeu est monté excentré, par exemple sur une suspension a double triangle ou une suspension type Mac Pherson vers l'extérieur du véhicule par rapport à l'axe de symétrie de l'excentrique dans lequel l'axe de rotation du porte-moyeu est excentré; le levier d'attaque relié à la crémaillère de direction entraîne la rotation du moyeu de la roue et une tringlerie reliée à la crémaillère de direction commande la rotation de l'excentrique dans le même sens que le moyeu. Un autre but de l'invention est de permettre une modification de l'angle de carrossage des roues arrières en fonction de l'angle de braquage. Ce but est atteint par le fait que des moyens de renvoi entre la commande de braquage des roues avant modifie l'angle de carrossage des roues arrière en fonction de cet angle de braquage. Selon une autre caractéristique, ces moyens de renvoi sont hydrauliques, pneumatiques, électriques ou mécaniques. Un dernier but de l'invention est de proposer un dispositif de réglage de l'angle de carrossage permettant de prendre en compte les mouvements -de la suspension du véhicule ou la vitesse de ce dernier. Ce dernier but est atteint par le fait que la position de l'excentrique est modifiée en fonction, soit des mouvements de suspension du véhicule, soit de la vitesse du véhicule, soit d'une combinaison de ces paramètres. Selon une autre caractéristique, l'excentrique est disposé sur l'axe de rotation du triangle inférieur ou supérieur supportant le porte-moyeu. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue de face d'un train avant droit d'un véhicule à suspension à double triangle équipé du dispositif selon l'invention; - la figure 2 représente une vue du dessus du dispositif de l'invention équipant une suspension à double triangle; - les figures 3 à 5 représentent schématiquement les différentes positions occupées par le dispositif de l'invention dans les trois positions possibles de braquage d'un train avant gauche; - la figure 6 représente une vue de devant d'une suspension du type Mac Pherson équipé d'un dispositif de réglage selon l'invention; - la figure 7 représente une vue schématique d'un véhicule équipé sur ses quatre roues de dispositifs de correction de l'angle de carrossage selon l'invention; - la figure 8 représente une vue schématique d'un dispositif prenant en compte la vitesse du véhicule pour faire varier l'angle de carrossage; - la figure 9A représente l'angle de carrossage; - la figure 9B représente l'angle de chasse; - la figure 10 représente schématiquement le comportement de la suspension et des roues d'un véhicule soumis à un mouvement de roulis; la figure 11 représente le comportement du même véhicule soumis au même mouvement de roulis lorsque ce dernier est équipé d'un dispositif de variation de l'angle de carrossage selon 'l'invention; - la figure 12 représente une vue de face- d'un dispositif de correction de l'angle de carrossage en fonction des mouvements de la suspension; - la figure 13A représente une variante de réalisation de l'invention dans laquelle l'excentrique est solidaire du porte-moyeu; - la figure 13B est une vue de dessus de la variante représentée à la figure 13A; - la figure 14 représente une vue de devant d'une suspension du type Mac Pherson équipée d'un excentrique solidaire du porte-moyeu; - les figures 15A, 15B et 15C représentent schématiquement les différentes positions occupées par la variante dans les trois positions possibles de braquage d'un train avant gauche; - la figure 16A représente une vue de devant d'une autre variante de réalisation de l'invention; - la figure 16B représente une vue de dessus de la variante de réalisation de l'invention selon la figure 16A. Le principe de l'invention consiste, comme représenté aux figures 1 et 2 à équiper un des triangles d'une suspension à double triangle d'un dispositif excentrique (13). La suspension à double triangle (10, 11) supporte le porte-moyeu (12) dont l'extrémité inférieure (120) est montée pivotante sur le bras triangulaire inférieur (10). L'extrémité supérieure (121) du porte-moyeu (12) est montée pivotante selon un axe excentré (132) dans une pièce (13), constituant un excentrique. Cette pièce (13) est montée pivotante dans le bras triangulaire supérieur (11), de façon à tourner autour de son axe de rotation (130). Le déplacement en rotation de la pièce cylindrique (13) autour de son axe (130) est commandé par un levier (131) solidaire de la pièce cylindrique (13) et dont l'extrémité libre est elle-même reliée à un deuxième levier (133). La deuxième extrémité de ce levier (133) est tendue solidaire par un point d'articulation (J) d'une biellette (20). Ce point (J) est situé entre les deux extrémités de cette biellette. Une première extrémité de la biellette (20) est solidaire en un point d'articulation (K), de la crémaillère de la direction tandis que la deuxième extrémité de cette biellette (20) est articulée en un point (D) avec une extrémité d'un levier (122) dont l'autre extrémité-est solidaire du bras (12) porte-moyeu. Le fonctionnement du dispositif décrit va être explicité à l'aide des figures 3,4 et 5 montrant les positions des différents éléments en fonction des différents angles de braquage pour un demi-train avant gauche d'un véhicule. Sur la figure 4 les roues sont droites et l'angle de carrossage est nul. En effet l'axe (132) de symétrie du porte-moyeu (12) est contenu dans le plan longitudinal parallèle à la roue et passant par le centre de symétrie de la pièce cylindrique (13). Les longueurs des biellettes (133, 122, 131) et de la bielle (20) ainsi que les points d'attache (C, J, D) sont prévus, de façon que, lorsque la crémaillère est dans sa position neutre (sans braquage), l'axe dy dispositif excentrique et l'axe de symétrie du bras (12) sont dans un plan parallèle à la direction d'avancement du véhicule. Sur la figure 3 les roues sont braquées à droite, le moyeu (123) a été entraîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre par le levier (122) relié à l'extrémité de la bielle (20) associée à la crémaillère de direction et le levier (131) commandant la rotation de la pièce excentrique (13) a été entraîné dans le sens de rotation anti- horaire par la biellette (133) reliée au point (J) de la bielle (20). L'axe de symétrie (132) du bras (12) a été déplacé en rotation en sens inverse du sens de rotation du moyeu (23). Cet axe (132) se trouve sur la droite de l'axe (130) de symétrie de l'excentrique (13) et engendre un carrossage négatif de la roue. Comme on peut le comprendre, l'angle négatif de carrossage augmente progressivement avec le rayon de braquage. De même, comme on peut le comprendre à l'aide de la figure 7, dans le même temps, l'extrémité droite (31) de la crémaillère de direction ayant subi un déplacement tendant à faire rentrer la bielle (31) dans le boltier (3) de crémaillère, le demi- train avant droit subit un mouvement inverse donnant un carrossage positif à la roue avant droite. La figure 5 montre la cinématique du mouvement pour un braquage des roues à gauche. A l'inverse de la figure 3, l'axe de symétrie (132) du portemoyeu (12) se trouve à gauche de l'axe longitudinal (130) de la suspension et cette disposition provoque un carrossage positif de la roue avant gauche. De même dans cette configuration de braquage à gauche, la roue avant droite prendra un carrossage négatif puisque dans ce cas, la biellette (31) sortira dans une proportion plus importante du boîtier de crémaillère (3) et déplacera le point d'articulation (D) au-delà du plan de symétrie de la suspension et vers l'extérieur. De plus, comme on peut le voir sur les figures 3 à 5, la variation du carrossage (A1, A2) entraîne une variation sensible de l'angle de chasse entre les valeurs (W) , (Wl), (W2). Ainsi l'angle de chasse (W) diminue lorsque le rayon de braquage augmente. Cette variation de l'angle de chasse pourra être inversée par un montage symétrique. Il est bien évident que le point de liaison (J) entre la biellette (133) et la bielle (20) de liaison à la crémaillère de direction (30) pourra être déplacé pour faire varier l'angle de carrossage obtenu pour un rayon de braquage donné, de façon à adapter cet angle de carrossage en fonction des caractéristiques de la suspension. De même la description a été faite avec un dispositif placé dans le triangle supérieur de la suspension mais il est bien évident que le dispositif pourrait s'adapter dans le triangle inférieur de la suspension, en inversant la cinématique pour obtenir les mêmes variations d'angle de carrossage en fonction des braquages. Ainsi le montage de l'excentrique dans le bras (10) inférieur est particulièrement avantageux dans le cas d'une suspension du type Mac Pherson représenté à la figure 6. Sur ce montage c'est le déplacement de l'axe inférieur (120) du porte-moyeu (12) qui, par rotation de l'excentrique (13) modifie l'angle de carrossage en fonction du rayon de braquage. Dans ce 'montage, pour obtenir un angle de carrossage négatif, l'axe de symétrie (20) du porte-moyeu (12) doit se trouver à gauche de l'axe de symétrie (130) de l'excentrique (13) et les leviers (131) et (122) doivent tourner dans des sens de rotation identiques pour que le carrossage augmente avec le braquage. Pour les trains avant à double triangulation, le dispositif pourra être monté indifféremment sur l'axe inférieur (120) ou supérieur (121) du porte-moyeu (12). On choisira l'un ou l'autre montage selon la simplicité de réalisation qu'il entraîne. La figure 7 représente un dispositif de variation du carrossage des roues avants et des roues arrières d'un véhicule. La sortie gauche (30) de la crémaillère (3) est reliée par une tringle (40) à une tige (42) articulée en son milieu autour d'un point (E). La deuxième extrémit6 de cette tringle (42) est reliée à une tringle de transmission (44) du mouvement à une biellette pivotant (46) autour d'un point (G) milieu. La deuxième extrémité de cette biellette (46) est reliée à une bielle (48) articulée en son point (C) à l'extrémité du levier (131) pour provoquer la rotation de l'excentrique (13) de la roue arrière gauche. De même l'extrémité droite (31) de la crémaillère (3) est reliée par une tringle (41)-et un levier pivotant (43) à une tringle de transmission (45). Cette tringle (45) est reliée à une extrémité d'un levier pivotant (47) autour d'un point (G) dont l'autre extrémité commande une tringle (49) qui est elle-même reliée au point d'articulation (C) de l'extrémité du levier (131) de commande de l'excentrique (13) de la roue arrière droite. Comme on peut le voir suivant les flèches de la figure 7, lorsque la crémaillère (3) se déplace de façon à faire effectuer aux roues avant un braquage vers la droite, la tringle (44) est déplacée vers l'avant du véhicule tandis que la tringle (45) est déplacée vers l'arrière. Ce mouvement provoque la rotation de l'excentrique gauche et droit dans le sens horaire. Ainsi la roue arrière gauche suit la même variation d'angle de carrossage que la roue avant correspondante. Il en est de même pour la roue arrière droite. On remarquera que dans le montage de la figure (7) l'angle de chasse des roues arrière est inversé par rapport à l'angle de chasse des roues avant. En effet, l'axe (132) de symétrie du bras est placé en avant par rapport à l'axe de symétrie (130) de l'excentrique, pour les roues arrières. Dans une variante de réalisation on peut remplacer le système de renvoi mécanique (40 à 47) par un verin (3) hydraulique, électrique ou pneumatique asservi à la commande (3) de la direction et actionnant directement les excentriques (13) des roues arrières. La figure 8 montre une réalisation un peu plus sophistiquée dans laquelle les variations du carrossage sont pilotées par un système hydraulique ou électrique asservi à la vitesse du véhicule. Ce pilotage complémentaire permet ainsi d'augmenter ou de diminuer la variation du carrossage avec la vitesse. Dans cette figure les éléments identiques reprennent les mêmes références. Une tige (24) est montée coulissante ou par rapport à la carrosserie. Cette tige (24) est commandée à son extrémité (240) par un dispositif hydraulique ou électrique dont les déplacements sont fonction de la vitesse du véhicule. Le point (J) d'articulation de la tringle (133) de commande de l'excentrique (13) est situé sur la tringle (24) dont la seconde extrémité (L) est articulée sur une tige (22) qui est elle-même reliée au point d'artuclation (K) de l'extrémité (30) de la crémaillère (3). Lorsque la vitesse du véhicule est constante, le point (J) décrit une courbe homothétique de celle décrite par le point (L) lorsque l'on braque les roues. Lorsque la vitesse varie on modifie le rapport d'homothétie. Ainsi en déplaçant la tige (24) on fait varier l'importance du déplacement de la tige (133) en fonction du déplacement du point (K) de l'extrémité de la crémaillère (30). Ce système permet donc de modifier la rotation de l'excentrique (13) en fonction d'un paramètre tel que la vitesse du véhicule. D'autres paramètres 1 0 pourraient également être pris en compte, telle que par exemple la charge du véhicule ou tout autre élément pouvant intervenir sur le compartiment du véhicule. La figure 10 représente schématiquement la carrosserie (7) d'un véhicule reliée par les bras d'articulation (11, 10) à chacun des trains de roues (5, 6). Ce véhicule équipé d'une suspension triangulée classique est soumis à un roulis. Dans ce cas les roues prennent par rapport au sol un angle de carrossage important et dans le mauvais sens. Ceci réduit donc l'adhérence des pneumatiques. Les figures 11 et 12 représentent un exemple d'application de l'invention au problème ci-dessus. Sur cette figure 11 le même véhicule (7) équipé d'une suspension triangulée (10, 11) est équipé d'un correcteur de carrossage à excentrique. L'excentrique est commandé par une biellette (133) fixée au chassis en un point de fixation proche du point de fixation du triangle (10) opposé à celui (11) incorporant l'excentrique (13). Les variations de hauteur de suspension modifient la distance de l'excentrique par rapport au point fixe et la biellette (133) de longueur fixe entraîne en rotation l'extrémité (131) de l'excentrique (13). La variation du carrossage avec la hauteur de suspension pourra être avantageusement associée à la correction en fonction de l'angle de braquage sur les roues directrices par un système similaire à celui décrit en liaison avec la figure 8. Dans ce cas le coulisseau (24) pourra être commandé par la hauteur de la suspension et modifiera en fonction de la compression de la suspension l'amplitude des variations du carrossage au cours du braquage. Une autre variante de réalisation de l'invention est représentée aux figures 13A et 13B dans lesquelles le bras (12) portemoyeu (23) est solidaire de l'excentrique (13) de façon que l'axe de symétrie (132) du bras soit décalé par rapport à l'axe de symétrie (130) de l'excentrique (13). Comme dans la variante de la figure 1, l'excentrique (13) est monté dans le triangle supérieur de suspension (11) alors que l'extrémité inférieure du porte- moyeu (12) est montée grâce à un pivot (120) dans le bras inférieur (10). Dans cette variante, la rotation du bras porte-moyeu par le levier (122) provoque en même temps la variation de l'angle de carrossage, comme représenté aux figures 15A à 15C. La figure 15A correspond au braquage à droite des roues alors que la figure 15C correspond au o10 braquage à gauche des roues. Dans le cas de la variante correspondant aux figures 15A à 15C, la variation de l'angle de carrossage est directement liée à la variation de l'angle de braquage. Par contre, dans la variante correspondant aux figures 3 à 5, la variation du carrossage est fonction de la variation entre l'angle de braquage et la rotation du levier (131) solidaire de l'excentrique (13) et par conséquent de la géométrie des pièces (122, 20, 133 et 131). La figure (14) représente une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le porte-moyeu (12) est solidaire de l'excentrique (13) en ayant l'axe de symétrie du bras (12) décalé par rapport à l'axe de symétrie de la pièce (13). L'excentrique (13) est monté à l'extrémité du bras de suspension inférieur (10) d'une suspension du type Mac Pherson. Dans cette variante, la variation du carrossage est directement proportionnelle a l'angle de braquage. Les figures 16A et 16B représentent une dernière variante de l'invention particulièrement avantageuse sur les véhicules de compétition o la recherche du poids minimum non suspendu est souhaitée. Dans cette variante, le porte-moyeu (12) est monté pivotant en rotation par un axe (121) au sommet d'un triangle (11) de suspension dont la base (110) opposée au sommet est articulée sur une pièce cylindrique (13) montée mobile en rotation par rapport au chassis du véhicule sur un axe (132) excentré par rapport à la base (110) du triangle. Cette pièce (13) est actionnée par un levier (131) lui-même commandé par une tringlerie de renvoi (133) reliée en un point d'articulation (D) à la tringle (20) de commande du braquage des roues par l'intermédiaire du levier de braquage (122). Ainsi en fonction du rapport des tringleries et des leviers, et en fonction de l'angle de braquage, l'axe de symétrie du pivot de rotation du porte- moyeu (12) est déplacé à gauche ou à droite, selon les flèches (G) ou (D) de la figure 16A. De la même manière la commande de l'excentrique (131) peut être asservie, soit au rayon de braquage, soit à la hauteur des suspensions, soit aux deux, soit également à la vitesse du véhicule. La commande de l'excentrique (13) entraîne dans ce cas-là tout le triangle (11) en déplacement à gauche ou à droite et engendre donc de la même manière que pour les réalisations précédentes, un carrossage négatif ou un carrossage positif. D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) dispositif de réglage de l'angle de carrossage de la roue d'un véhicule dont l'axe de rotation est monté sur le porte-moyeu (12) dont au moins une des extrémit6s est mobile en déplacement par rapport à un plan vertical passant par l'axe de symétrie de la roue, caractérisé en ce que cette extrémité est montée mobile en d6placement au moyen d'un excentrique (13) entraîné en rotation en fonction de l'angle de braquage des roues. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le portemoyeu (12) est solidaire à une extrémité de l'excentrique (13) et l'axe (132) du porte-moyeu (12) est décalé par rapport à l'axe (130) de symétrie de l'excentrique. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémit6 du porte-moyeu (12) est montée mobile en rotation dans l'excentrique (13) lui-même monté mobile en rotation sur un des points d'attache d'un dispositif de suspension (10, 11) de la roue. 4) Dispositif selon la revendication 3, caract6ris6 en ce que un levier d'attaque (122) entraîne la rotation du porte-moyeu (12) de la roue et une tringlerie (133) reliée à la crémaillère (20) de direction commande la rotation de l'excentrique (13) dans un sens opposé à celle du porte-moyeu (123). 5) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité mobile (12) du porte- moyeu (12) est le point supérieur d'une suspension à double triangle (10, 11) et le point de pivotement est mont6 excentré vers l'intérieur du véhicule par rapport à l'axe de symétrie (130) de l'excentrique (13). 6) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe inférieur (120) de pivotement du porte-moyeu (12) est monté excentr6 vers l'extérieur du véhicule par rapport à l'axe de symétrie (130) de l'excentrique (13) dans lequel l'axe de rotation (120) est 2634 168 excentré, un levier d'attaque (122) relié à la crémaillère de direction (20) entraîne la rotation du porte-moyeu (12) de la roue et une tringlerie (133) reliée à la crémaillère de direction commande la rotation de l'excentrique (13) dans le même sens que celui du porte-moyeu (123). 7) Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position de l'excentrique (13) est modifiée également en fonction d'une commande représentative des mouvements de la suspension du véhicule. 8) Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position de l'excentrique (13) est modifiée également en fonction d'une commande représentative de la vitesse du véhicule. 9) Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la commande est hydraulique, pneumatique ou électrique. ) Dispositif selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la commande est fournie par un ensemble de tringlerie. 11) Dispositif selon une des revendications 4, ou 6, caractérisé en ce que des moyens de renvois (40, 49) entre la commande de braquage des roues avant et les roues arrière modifient l'angle de carrossage des roues arrière en fonction de l'angle de braquage. 12) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de renvoi sont hydrauliques, pneumatiques ou électriques. 13) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de renvoi sont mécaniques. 14) Dispositif selpn la revendication 1, caractérisé en ce que l'excentrique (13) est monté dans le triangle de suspension (10 ou 11) au niveau de son axe de suspension