Brevet FR2676397A1 — publié le 19921120

La présente invention concerne une roue à suspension intégrée. Dans ces différentes formes de réalisation l'invention concerne une roue destinée à absorber l'énergie des effets de choc lorsque cette roue passe sur un terrain présentant des inégalités, la bande de roulement comportant un pneumatique, un bandage ou tout autre système de contact avec le sol. Cette roue ayant suffisament de résistance pour supporter le poids appliqué à l'essieu ou a la fusée. Cette roue permet toutes les fonctions d'une roue conventionnelle notamment de transmettre le couple d'accélération ou de freinage. Les propositions de la technique antérieure sont des systèmes complexes qui comportent des pièces mécaniques axesJ ressorts, biellettes de fabrication onéreuses et dont la complexité entraine une fiabilité faible due au facteur de réglage, d'entretien et de corrosion. Par rapport à la technique antérieure qui comprend des pièces de réalisation compliques de montage et de réglage long l'invention peut etre fabriquée très simplement ne nécessite auncun réglage. Les couts de Production sont très minimes. Par rapport à la technique antérieure l'invention Permet un effet de suspension simple ou à variation de dureté progressive en fonction de l'énergie à absorber. Par rapport X la technique antérieure l'emploi de préférence de matériaux composites permet une beaucoup plus grande conservation des caractéristiques dans le temps. Par rapport à la technique antérieure le poids du système est très faible. Les propositions de 1a technique antérieure sont des systèmes qui sous la charge statique nominale du véhicule Cvéhicule avec passager et charge utile PTC) sont déja en déformation il s' ' ensuit une consomation d'énergie inutile pendant le roulage et une fatigue prématurée du système de suspension. Par rapport à la technique antérieure ou l'effet de suspension Joue uniquement selon un axe vertical. L'effet de suspension de cette roue se produit selon n'importe suel axe compris entre 90 à 270 . L'axe vertical passant par le nord. A grande vitesse lorqu'une petite hauteur doit être franchi par la roue il y a toujours un effet de choc avec une composante de force horizontale qui tend à faire reculer la roue il s'ensuit un effet de ralentissement et un travail important des pièces mécaniques qui maintiennent la roue. La présente invention concerne une roue à suspension intégrée à dureté constante ou Progressive La roue est composée d'une Jante rigide surpportant le pneumatique ou la bande de roulement. Trois ou plusieurs anneaux de forme géométrique cylindrique mais qui peuvent avoir d'autres formes relient la jante au moyeu. Ces anneaux sont réalisé en matière déformable de façon élastique. La dite matière étant de préférence en matériaux composites en enroulement filamentaire, ou autres techniques de moulage de composition fibre de verre époxy, fibre de verre polyester, Kevlar epoxy, Kevlar polyester, fibre de carbone epoxy, fibre de carbone polyester ou toutes autres compositions de matériaux composites. Les anneaux peuvent être aussi réalisés en métal ou toutes autres matériaux composites ou non possédant des propriétés d'élasticités. Le diamètre des anneaux leur épaisseur et le matériau choisi détermine les caractéristiques de 1a suspension. Dans une autre réalisation selon l'invention un ou Plusieurs anneaux de progressivité et d'amortissement de diamètre inférieur sont collé respectivement à l'intérieur de chaque anneau primaire sur l'axe diametral respectif du moyeu de la jante, et des anneaux primaires soit du coté intérieur ou extérieur. Avec ce montage des seuils de fonctionnement peuvent être prédeterminés. Les anneaux de suspension sont solidarisés au moyeu et à 1a Jante par une matière souple de dureté calculée en fonction de l'effet souhaité. Ce système de fixation évite une concentration des contraintes à l'endroit de la solidarisation. La dite matière est de préférence un polyuréthane en pate monocomposant qui se transforme en élastomère. Dans l'application prototype la dureté shore est de 60. La dite matière pourrait être aussi en caoutchouc naturel ou synthétique solidarisé aux pièces par fusion. L'épaisseur et la hauteur sont calculé en fonction de l'effet d'entrainement recherché. On peut aussi envisager de fixer les anneaux par procédé mécanique rivets, vis, écrous etc. Les anneaux sont des organes mécaniques élastiques étudiés pour supporter l'application de la charge, du couple et de se déformer sous l'action de ces forces pour reprendre leur position initiale lorsque cesse l'application de celles ci. Des pales disposées radialement sur le moyeu entre les anneaux permettent d'augmenter la surface de collage et augmenter la tenue à la torsion. Elles facilitent la transmission du couple d'accélération ou de freinage par l'intérmédiaire du matériau de collage élastique dans l'application prototype sa dureté shore est de 60 . Dans une autre réalisation selon l'invention un dispositif d'entrainement positif constitué de plusieures dents solidaire de la Jante et de plusieurs encoches correspondant aux dents solidaire du moyeu permettent un entrainement positif.La force d'accélération ou de freinage ne passe plus totalement par l'élasticité de la roue, mais la surcharge étant derivé par les dents. Dans la limite de cette surcharge il existe un Jeu qui permet le débattement de la suspension. Un disque solidaire du moyeu qui peut etre celui des encoches sert de dispositif anti rouli. Il empêche l'inclinaison de la roue Par appuie sur les anneaux sous l'effet des forces de torsion. L'invention permet de supporter la charge (PTC) cirrespondante à l'essieu ou à la fusée en gardant l'équidistance du moyeu bi la Jante sur 360 en l'absence d'inégalité ou de choc pendant le roulage. L'avantage est une diminution de la consommation d'énergie pour le véhicule. L'invention permet un effet de suspension passant Par toutes les forces appliquées de l'horizontale à la verticale. Exemple - franchissement d'un trottoir. Les dessins et les figures annexés qui sont montré à titre d'exemple non limitatif illustre l'invention. La figure 1 est une vue de coté d'une roue à suspension intégrée. figure t e1 > Les anneaux sont solidarisés par collage a froid ou à chaud au moyeu et à la Jante a l'aide d'un matériau élastique de dureté pouvant être variable selon les carastéristiques recherchés. Le matériau sert à la liaison de pièces et à la transmission des forces mécaniques. Figures 1 et 2 Matière de collage pour solidariser entre eux les anneaux 1a jante et le moyeu 1. Jante rigide métallique ou non 2. Moyeu 3. Pales 6. Pneumatique ou bande de roulement 4. Anneaux de suspension 5. La figure 2 représente une vue éclaté d'une roue avec seulement les anneaux primaires. 2 (i > matière élastique de collage. 2 (2) jante. 2 (3) moyeu avec ses pales. 2 (4) pneumatique ou bande de roulement. 2 (5) anneaux primaires de suspension. La figure 3 représente le moyeu 3 et ses pales 6. Les pales disposées radialement font parties du moyeu. Elles servent: 1er) à augmenter la surface de collage. 2em) à augmenter la tenue de torsion. 3em) à faciliter la transmission du couple de freinage ou d'accélération par l'intermédiaire du matériau de collage élastique. La figure 4 (1) comporte un dispositif anti rouli sui est solidaire du moyeu et en appui Permanent sur les anneaux de suspension. La figure 4 (23 comporte un dispositif d'entrainement positif qui est composé d'une empreinte (3) dans le disque anti rouli (1) et d'une dent d'entrainement solidaire de la jante (2 > . Un jeu est laissé entre la dent et l'empreinte qui correspond au débatement calcule de la suspension. L'autre roue représentée figure 5 comporte des anneaux de progressivité collés Par un pole du coté Jante. La figure 5 représente - 1. 2. 3. 4. anneau primaire. - A. C. C. E. G. premier anneau de progressivité. - B. D. F. H. deuxième anneau de progressivité. Les Figures 6, 7, 8, 9, montrent différents montages des anneaux et forme géométrique envisageable à titre d'exemple non limitatif. La Figure 10 montre la cinématique de comportement de 0 à 45 . Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est illustré par la figure 10 . En cas de roulage sans obstacle ou déformation de la route, la charge normale est appliquée sur la roue par l'intermédiaire de la fusée ou de l'essieu, le centre de la roue reste équidistant de 0 à 360 comme dans le cas d'une roue classique avec voile rigide. Lorsque un obstacle en relief intervient l'augmentation de 1a force déforme les anneaux de suspension. Le centre de la roue s'excentre Pour tendre à rester à la hauteur qu'il occupait auparavant. Le rayon se raccourcit vers le bas Figure 10 du coté sol et s'allonge vers le haut du coté du véhicule. La roue continue à tourner tout en avant un centre variable par rapport à la jantes l'énergie de déformation étant absorbée par les anneaux de suspension. Si l'on tend à franchir un trottoir à une vitesse un peu trop élevée les anneaux se déformerons dans le sens de la force, selon un axe compris de 0 à 360 et protegerons le pneumatique ainsi que la mécanique qui maintient la roue. Dans le cas de montage avec les anneaux de progressivité Figure 5 sous l'effet d'un obstacle le fonctionnement dans un premier temps est le meme que celui décrit plus haut. L'anneau inférieur est déformé, si la force augmente l'anneau E prend le relais et commence a se déformer, ci la force augmente encore l'anneau F prend le relais. Les autres anneaux A, B, C, D, G, H, ne participent pas l'effet de suspension. Si il y a effet de retour rapide ils se comportent en amortisseur en absorbant les oscillations. Cette particularité est obtenue par le fait que les anneaux de progressivité ne peuvent travailler que dans un sens du fait de leur fixation sur un polie alors que les anneaux de suspension sont fixés par deux poles diamétralement opposées. Dans le cas de montage avec anti roulai figure 4 (1) lorsque sous l'effet d'une force extérieure la roue à tendance à se voiler phénomène du à la flexibilité des anneaux, la plaque anti rouli solidaire du moyeu est en contact avec le coté des anneaux diamétralement opposes empêchant le voilage de la roue. Dans le cas de montage avec entrainement positif lorsque le couple d'accélération ou de freinage, dépasse la résistance des anneaux, les dents solidaires de la jante entrent en contact avec les encoches solidaires du moyeu. Le surplus de force passe directement par ce systeme. L'invention est particulièrement destinée aux roues des voiturettes, voiture, camion, remorque, engins de toutes sortes. La description de cette réalisation est applicable à d'autres structures roulantes qui tournent ou qui servent à absorber une énergie de déformation. Un axe supportant une charge pouvant tourner dans le moyeu ou fixe par rapport à ce moyeu, pouvant être monté sur un élément de machine, la roue pouvant supporter un tapis ou tout autre élément. REVENDICATIONS I. > Roue à suspension intégrée déformable absorbant l'énergie de déformation. La roue est composée d'une jante rigide supportant le Pneumatique ou la bande de roulement de trois ou Plusieurs anneaux de forme géométrique cylindrique ou autre, en matière déformable de façon élastique solidarises d'une part au moyeu et d'autre part å la jante rigide. 2.) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par un ou plusieurs anneaux de progressivité solidarise respectivement å l'intérieur de chaque anneau primaire sur l'axe diamétral respectif du moyeu, de la jante et des anneaux soit du coté interne au centre ou externe. 3.) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé Par ce que les anneaux de progressivité servent d'amortisseurs. 4.) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les anneaux de suspension sont constitués en matériaux composites synthétique, ou métallique présentant une élasticité calculée en fonction de l'effet de suspension souhaité. 5.) Dispositif selon les revendications 21 3, 4, caractérisées en ce que les anneaux de progressivité sont constitués en matériaux composites synthétique ou métallique présentant une élasticité calculée en fonction de l'éffet d'amortissement souhaité. 6.) Dispositif selon les revendications 1 a 5 caractérisé en ce que la matière qui solidarise les anneaux a la Jante et au moyeu et entre eux est une matière de préférence en polyuréthane en pate monocomposant ou mult i composant qui se transforme en élastomère. 7.) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la matière souple sui solidarise les anneaux de suspension i la Jante et au moyeu limite les concentrations de contraintes mécan i ques. 8.) Dispositif selon les revendications de 1 å 7 caractérisé en ce que la surface de collage du moyeu et la transmission du couple est augmentée par des pales disposées radialement entre les anneaux de suspension. 9.) Roue selon les revendications de 1, 4, 6, 7, 8 caractérisées par un dispositif d'entrainement positif en cas de forte surcharge dans la transmission du couple d'accélération et de freinage qui permet le débattement de la suspension intégrée. 10.) Roue selon les revendications 4, 6, 7, 8, 9, caractérisées par un anti roulis solidaire au moyeu, notamment utilise dans le cas de suspension i grande flexibilité 11.) Roue selon les revendications de 1 k 10 caractérisées par un effet de suspension passant par tous les axes compris entre l'horizontale et la verticale. 12.) Roue selon les revendications de 1 a li caractérisée par un centrage automatique dh i la déformation des anneaux primaires de suspension.