Brevet FR2649047A1 — publié le 19910104

SUSPENSION NOTAMMENT POUR VEHICULES AUTOMOBILES. La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux suspensions pour véhicules, automobiles notamment. Il est bien connu que les automobiles sont constituées essentiellement d'éléments suspendus (caisse) et d'éléments non suspendus (train avant et train arrière) reliés entre eux par un ensemble désigné par l'expression "suspension", De très nombreuses solutions ont été proposées à ce jour pour réaliser une telle liaison entre les éléments suspendus (caisse) et les éléments non suspendus (trains roulants). Parmi ces solutions, on peut citer celles.du type dan lesquelles on réalise une interconnexion entre les deux roues d'un même train, par exemple comme décrit dans le brevet britannique GB-A-704 270 qui, d'une manière générale, consiste à associer aux trains avant et arrière du véhicule des moyens permettant une transmission mécanique des efforts entre les deux roues d'un même train.L'invention portant sur un perfectionnement apporté à un tel type de suspens ion du type interconnecté, le mode de réalisation illustré par la figure 3 de ce brevet a été reproduit dans la présente demande en tant que figure la pour en faciliter la compréhension, la figure lb annexée étant, quant à elle, un schéma illustrant l'ensemble d'un véhicule réalisé conformément à l'enseignement de ce brevet (interconnexion train avant et interconnexion train arrière). Dans ces schémas, les différents organes constituant les trains avant et arrière sont désignés par les mêmes références affectées des indices (a,b) pour le train avant et (c,d) pour le train arrière. Si l'on considère l'un des trains, par exemple le train avant (figure la), les deux roues (la,lb) sont munies chacune d'un porte-moyeu (2a,2b). La liaison entre les porte-moyeux (2a,2b) et le châssis (3) porteur de la coque du véhicule (ou directement à cette coque), est réalisée au moyen d'éléments de liaison (4a,4b), (5a,5b), respectivement supérieur et inférieur, tels que des bras, des triangles, etc.. qui, d'une part, assurent le guidage géométrique de chaque roue lors des déplacements verticaux de celle-ci et d'autre part, participent au pivotement de ces mêmes roues lors du braquage de la direction. Ces différents éléments de liaison (4a,4b), (5a,5b) sont ancrés, d'une part à la structure porteuse (3) et, d'autre part aux porte-moyeux (2a,2b), à deux niveaux distincts desdits porte-moyeux par rapport à l'axe de chaque roue par l'intermédiaire de rotules (6a,7a)-(6b,7b) (8a,9a)-(8b,9b). En pratique, ces différents éléments sont montés symétriques par rapport à l'axe longitudinal XX de symétrie générale du véhicule. Pour éliminer les oscillations et améliorer le confort et la tenue de route, les éléments précités sont associés à des ensembles ressorts (12a,12b)/amortisseurs (13a,13b) qui sont reliés d'une part aux roues (la,lb) et, d'autre part, à la coque.Dans le mode de réalisation illustré par la figure la, cette liaison éléments non suspendus aux éléments suspendus est réalisée en faisant agir les ensembles ressorts/amortisseurs d'une part, sur les bras de liaison (5a,5b) et, d'autre part, non pas directement au châssis (3) mais indirectement à ce dernier par l'intermédiaire d'un levier pivotant (10) autour d'un palier (11) disposé selon l'axe XX sur le châssis (3) du véhicule. La structure d'un véhicule réalisé conformément aux enseignements de ce brevet peut donc être schématisée par la figure lb. Il est évident que dautres moyens équivalents pourraient être envisagés pour réaliser cette transmission mécanique des efforts entre les deux roues d'un même train1 une solution consistant, ainsi que cela est représenté dans la figure lc, à remplacer le levier pivotant (10) et les ensembles ressorts/amortisseurs (12a,13a)-(12,13b) par un ensemble de liaison comportant deux systèmes basculeurs (14a,14b), en forme d'équerre, dont une des branches est reliée à chaque porte-moyeu (2a,2b) et dont les extrémités des autres branches sont reliées entre elles par un ensemble de liaison (15) comportant un combiné ressort/amortisseur. Dans la suite de la description, l'invention sera décrite et illustrée plus particulièrement en réalisant des trains avant similaires à ceux du type faisant l'ob- jet des figures la et lb, mais il est évident que cela n'est pas limitatif et que l'invention pourrait être également appliquée à tout autre type de train roulant permettant une telle transmission des efforts, sans retard ni délai (contrairement au système hydraulique ou hydropneumatique) entre les deux roues d'un même train. Une telle solution permet, par rapport aux solutions conventionnelles du type "MAC PHERSON" par exemple, de ne pas transmettre ponctuellement à la structure porteuse l'intégralité des efforts provoqués par les accélérations verticales des roues et donc d'améliorer le confort. Elle permet également de réaliser des structures porteuses allégées. En revanche, ces solutions ne permettent pas d'agir contre le roulis (inclinaison de la caisse) qui se produit notamment lors d'un virage. En outre, dans le cas du brevet GB-A-704 420; il se produit une inclinaison de la caisse qui peut aller jusqu'à un véritable basculement.Pour résoudre ce problème, la solution couramment utilisée consiste à prévoir au niveau de chaque train (avant et arrière) des barres anti-roulis qui permettent également, en réglant. le rapport de raideur entre les barres avant et arrière, de modifier le comportement du véhicule (véhicule neutre, sous vireur ou sur vireur).De tels systèmes anti-roulis présentent cependant comme inconvénient d'être nuisibles lors du passage d'une roue sur un obstacle, car les efforts sont intégralement répercutés à l'autre roue du même train, et la raideur initiale de la suspens ion est alors augmentée de la raideur de la barre anti-roulis, ce qui nuit au confort En conséquence, et en résumé, si le type de suspension faisant l'objet du brevet britannique précité permet de diminuer les contraintes exercées sur la coque, en revanche il ne permet pas de résoudre le problème -de contrôle du roulis ni de la répartition du transfert de charge entre le train avant et le train arrière dont la valeur est fondamentale pour la tenue de route du véhicule. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, qu'il était possible de résoudre l'ensemble de ces problèmes et d'obtenir une suspension globalement interactive et, en conséquence "isostatique", telle que, lorsqu'une roue subit un effort vertical, cet effort soit répercuté aux autres roues, permettant ainsi d'assurer une symétrie exacte des actions au sol des roues avant et des roues arrière et qui, par ailleurs, permet d'éliminer la présence de systèmes anti-roulis (barres) complémentaires, cette fonction anti-roulis étant intégrée au concept même de la suspension interactive. Par le terme "isostatique", au sens de la présente invention, on entend la caractéristique selon laquelle les actions au sol sont en toute circonstance entièrement déterminées, alors que dans une conception classique, il faut postuler que les actions sont symétriques, ce qui se révèle faux dans l'expérience. D'une manière générale, l'invention concerne donc un perfectionnement apporté aux suspensions pour véhicules automobiles dans lesquelles les trains avant et arrière comportent (d'une manière similaire aux enseignements du brevet britannique 704 270), des moyens permettant une transmission mécanique des efforts entre les deux roues d'un même train et elle se caractérise en ce que les trains avant et arrière du véhicule sont interconnectés entre eux par deux ensembles disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal du véhicule et constitués chacun d'un système mécanique permettant d'inverser les efforts entre le train avant et le train arrière et ce, sans retard ni délai (c'est-à-dire à la vitesse de propagation des ondes dans les solides), et qui comportent, au niveau des trains avant et arrière, des ensembles ressorts/amortisseurs additionnels, qui prennent appui sur les éléments de liaison reliant chaque porte-moyeu au châssis du véhicule1 ces ensembles de liaison longitudinaux étant conçus pour répondre à la formule générale L2 (Zld - Zlc) - L1 (Zlb - Zla) = 0 dans laquelle - L2 et L1 correspondent à la longueur des bras de levier entre l'axe transversal de pivotement (YY) du véhicule et le point d'action des ensembles ressorts/amortisseurs associés à ces bras de levier sur les éléments de liaison arrière et avant entre- le châssis et les roues et où - Zld, Zlc, Zlb, Zla sont la résultante des actions de liaison verticales sur chacune des roues. Selon une forme de réalisation conforme à l'invention, les trains avant et arrière du véhicule comportent (d'une manière similaire au brevet britannique .704 270) un levier pivotant autour de l'axe longitudinal du véhicule monté sur le châssis (ou caisse) de celui-ci, levier contre lequel s'appuient les ensembles ressorts/amortisseurs associés à chaque roue et permettant ainsi de diminuer les contraintes exercées sur la coque, le système de transmission mécanique d'inversion des efforts entre les trains avant et arrière étant constitué par un levier pivotant selon un axe transversal. Il est évident que l'invention n'est pas limitée'à un tel mode de réalisation, mais que tout autre système mécanique à basculeur permettant d'inverser les efforts entre les trains avant et arrière peut être envisagé. Par ailleurs, les moyens de liaison géométriques peuvent être de tout type connu, par exemple du type triangles superposés, Mac Pherson, bras tirés ou poussés, système de Watt.. Grâce à un tel ensemble de liaison entre les trains avant et arrière, on obtient donc une suspension parfaitement isostatique assurant de façon optimale une permanence de contact au sol des quatre roues. Par suite, lors du passage d'une roue sur un obstacle dans une telle suspension, tout se passe comme si la raideur à la roue était diminuée en répartissant les efforts sur les trois autres roues.Un tel système permet donc d'éliminer les barres anti-roulis et permet également le réglage du transfert de charge entre l'avant et l'arrière étant donné que ce rapport ne dépend que du rapport de la lon gueur des bras de leviers (L1 et L2) des ensembles de liaison entre les trains avant et arrière. I1 faut noter que ce rapport L1/L2 est déterminant pour le comportement dynamique du véhicule ; il est caractéristique de la répartition des masses propres à chaque véhicule et ne sera donc que très exceptionnellement égal à 1 (L1 = L2). Différents types d'ensembles de liaison entre les trains avant et arrière au moyen de leviers pivotants peuvent être réalisés - selon une première forme de réalisation conforme à l'invention, cette liaison est obtenue au moyen de deux leviers rectilignes pivotants autour d'un axe transversal du véhicule et dont les extrémités comportent des ensembles ressorts/amortisseurs prenant appui sur le triangle inférieur de liaison de chaque roue - selon une autre forme de réalisation, les leviers pivotants longitudinaux sont en deux parties et sont associés à des systèmes à biellettes permettant de modifier rapidement le rapport L2 sur Ll - selon une autre variante, les leviers longitudinaux comportent un système à manivelle. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif et non limitatif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels - les figures la, lb et lc illustrent, comme dit précédemment, la manière dont peuvent être réalisés les trains avant et arrière dans un véhicule comprenant une suspension conforme à l'invention - la figure 2 est un schéma de principe montrant la manière dont sont reliés entre eux les trains avant et arrière et ce, conformément à l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective montrant la manière dont sont associés les leviers de liaison longitudinaux avec les éléments de liaison des roues au châssis du véhicule ;; - les figures 4,5 et 6 illustrent trois autres modes de réalisation d'une suspension d'un véhicule réalisé conformément à l'invention. Si l'on se reporte aux schémas de principe illustrés par la figure 2, la suspension pour automobiles conformes à l'invention est constituée, en ce qui concerne les trains avant et arrière de deux ensembles réalisés d'une manière comparable à celle faisant l'objet du brevet britannique 704 270 rappelé précédemment et la description de ces ensembles ne sera donc pas reprise à nouveau par mesure de simplification. Selon l'invention, afin d'obtenir une suspension complètement isostatique, les trains avant (AV) et arrière (AR) du véhicule sont, ainsi que cela ressort de la figure 2, interconnectés entre eux par deux ensembles identiques, désignés par les références générales (20a,20b), disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal XX du véhicule. Ces deux ensembles (20a,20b) constituent un système de levier pivotant selon un axe transversal YY. Les éléments de pivotement selon cet axe YY sont constitués par des moyens (pivots) de liaison à la caisse (ou au châssis) montés sur la masse suspendue, par exemple sur le châssis (3). Les extrémités des systèmes à levier pivotant (21a,21b) sont associées à des ensembles ressorts/amortisseurs conventionnels (23a , 23'a), (23i,23th), (24 a,,24 (24b,24'b) qui prennent appui sur les éléments de liaison (4a,4b) ou (5a,5b) reliant chaque porte-moyeu (2a,2b) au châssis (3) du véhicule. L'axe de pivotement YY des ensembles formant leviers est positionné par rapport à la longueur du véhicule de telle sorte que l'ensemble réponde à la formule générale L2 (Zld - Zlc) - L1 (Zlb - Zla) = 0. ce qui permet de définir et d'ajuster les caractéristiques de la suspension pour agir sur les paramètres de confort et tenue de route. Diverses formes de réaiisation d'éléments de liaison peuvent être conçus afin de répondre à une telle formule générale. Les figures 3 à 6 illustrent quatre possibilités réalisées conformément à l'invention mais il est évident que ces quatre exemples sont donnés à titre indicatif mais non limitatif. Par ailleurs, dans ces quatre exemples, par mesure de simplification, l'élément suspendu (châssis ou caisse) n'est pas représenté, seuls les points de liaison à cet élément étant schématisés. Dans la forme de réalisation illustrée par la figure 3, la liaison entre les trains avant et arrière est obtenue au moyen de deux leviers simples (21a,21b) articulés autour de paliers (22a,22b). Les extrémités de ces leviers sont associées à des ensembles combinés ressorts/amortisseurs qui prennent appui sur les triangles inférieurs de liaison (5a,5b) au porte-moyeu (2a,2b) à lavant et aux triangles (5c,5d) arrières reliés au porte moyeu arrière (2c,2d). Dans cet exemple de liaison, la longueur L1,L2 sera déterminée en fonction de la répartition des masses du véhicule pour répondre à la formule précitée. Dans la variante illustrée par la figure 4, les éléments de liaison (20a,20b) sont constitués de leviers élémentaires (30a,31a,30b,31b) reliés l'un à l'autre autour de l'axe transversal YY par l'intermédiaire d'un système à biellettes (32a,32b). Les combinés ressorts/amortisseurs sont montés à l'extrémité de chacun de ces leviers et agissent également sur les biellettes additionnelles (33a,33b) reliées au moyeu de chaque roue. Par rapport à l'exemple précédent, lorsque l'une des roues subit un choc, les contraintes exercées se répartissent sur les trois autres roues mais, grâce à la présence des systèmes à leviers pivotants, il est possible de dimunuer la garde au sol du véhicule. La figure 5 illustre une autre forme de réalisation dans laquelle les éléments longitudinaux de liaison entre les trains avant et arrière comportent dans leur partie centrale un système à manivelle, les combinés amortisseurs avant et arrière exerçant leur action sur des manivelles additionnelles placées en bout de chaque système à levier. Cette forme de réalisation permet également de diminuer la garde au sol du véhicule par rapport à.un système à simple levier basculant. La figure 6 illustre une quatrième forme de réalisation où les ensembles amortisseurs/ressorts associés aux éléments longitudinaux de liaison entre les trains avant et arrière agissent sur des systèmes en équerre reliés au porte moyeu de chaque roue. Dans tous les exemples de réalisation qui précèdent, en fonctionnement, la suspension est globalement isostatique étant donné que lorsqu'une roue subit un déplacement vertical, ce déplacement est répercuté aux trois autres roues en assurant une symétrie exacte des actions axiales des roues avant et des roues arrière. Par rapport aux suspensions antérieures, la suspension conforme à l'invention présente de très nombreux avantages et permet non seulement d'amortir de manière efficace les déplacements verticaux des roues, mais également de diminuer les contraintes exercées sur le châssis (ou coque). Cela permet d'améliorer non seulement le confort et la sécurité, mais également la tenue de route ainsi que d'alléger la structure porteuse. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits dans la présente demande, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. REVENDICATIONS 1/ Suspension pour véhicules automobiles dans laquelle les trains avant (AV) et arrière (AR) comportent des moyens permettant une transmission mécanique des efforts entre les deux roues (la,lb)-(lc,ld) d'un même train, caractérisée en ce que les trains avant (AV) et arrière (AR) sont interconnectés entre eux par deux ensembles (20a,20b) disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe-longitudinal XX du véhicule et constitués chacun d'un système mécanique permettant d'inverser les efforts entre le train avant et le train arrière et ce, sans retard ni délai, ces ensembles de liaison comportant, au niveau des trains avant et arrière, des ensembles ressorts (23a,23b)/amortisseurs (23'au 23'b) additionnels qui prennent appui sur les éléments de liaison (5a,5b) ou (4a,4b) reliant chaque porte-moyeu (2a,2b) au châssis (3) du véhicule, ces ensembles de liaison longitudinaux étant conçus pour répondre à la formule générale L2 (Zld - Zlc) - Ll (Zlb - Zla) = 0 dans laquelle - L2 et Ll correspondent à la longueur des bras de levier entre l'axe transversal de pivotement (YY) du véhicule et le point d'action des ensembles ressorts/amortisseurs associés à ces bras de levier sur les éléments de liaison arrière et avant entre le châssis et les roues et ; - Zld, Zlc, Zlb, Zla sont la résultante dés actions de liaison verticales sur chacune des roues. 2/ Suspension pour véhicules automobiles selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens permettant la transmission mécanique des efforts entre les deux roues d'un même train sont constitués par un levier pivotant (10) autour de l'axe longitudinal XX du véhicule, monté sur les éléments suspendus (châssis 3 ou caisse) de celui-ci, levier contre lequel s'appuient les ensembles ressorts (12a,12b)/amortisseurs (13a,13b) associés à chaque roue (la,lb). 3/ Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens permettant la transmission mécanique des efforts entre les deux roues d'un même train sont constitués par deux systèmes basculeurs (14al4b) en forme d'équerre dont une des branches est reliée à chaque porte-moyeu (2a,2b) et dont les deux autres extrémités sont reliées entre elles par un ensemble de liaison (15) comportant un combiné ressort/amortisseur. 4/ Suspension selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les éléments de liaison entre les trains avant et les trains arrière sont constitués de deux leviers rectilignes (21a,21b) pivotant autour d'un axe transversal YY du véhicule et dont les extrémités sont associées à des ensembles ressorts/amortisseurs qui prennent appui sur les éléments de liaison inférieurs de chaque roue (triangle 5a,5b par exemple). 5/ Suspension selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les éléments de liaison entre les trains avant et arrière sont constitués de leviers pivotants en deux parties associés à des systèmes à biellettes, permettant de modifier le rapport L2/L1. 6/ Suspension selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les éléments longitudinaux de liaison entre les trains avant et arrière comportent dans leur partie centrale un système à manivelle, les combinés amortisseurs avant et arrière exerçant leur action sur des manivelles additionnelles placées en bout de chaque système à levier. 7/ Suspension selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisée en ce que les ensembles amortisseurs/ressorts associés aux éléments longitudinaux de liaison entre les trains avant et arrière agissent sur des systèmes en équerre (basculeurs) reliés aux porte-moyeux de chaque roue.