Brevet FR2682325A1 — publié le 19930416

La présente invention se rapporte à une suspension pour une roue avant de véhicule automobile avec système de filtrage réduit des chocs longitudinaux et plus particulièrement à une telle suspension pour une roue avant directionnelle et/ou motrice. On connait depuis longtemps des suspensions comprenant un organe de suspension tel qu'un bras oscillant articulé sur la caisse du véhicule de façon à permettre un débattement de cet organe dans un plan approximativement perpendiculaire au plan d'assiette du véhicule. Dans certaines de ces suspensions connues, un support de roue sur lequel la roue est montée à rotation est solidaire de l'extrémité libre du bras oscillant par l'intermédiaire d'un élément pendulaire. Cet élément pendulaire pouvant débattre sensiblement suivant la direction longitudinale du véhicule, est articulé sur le bras oscillant par l'intermédiaire d'un axe transverse monté dans un palier élastiquement déformable.Un tel élément permet d'amortir au moins une partie des chocs ou contraintes longitudinaux auxquels est soumise la roue correspondante, en constituant ainsi un système de filtrage dit "horizontal" ou "longitudinal". Toutefois, les suspensions équipées de tels systèmes de filtrage ont divers inconvénients. Notamment, puisque l'axe transverse sur lequel l'élément pendulaire s'articule est monté sur un palier élastiquement déformable, ces systèmes de filtrage provoquent des légers braquages parasites de la roue correspondante, ce qui altère les qualités routières et les sensations de conduite du véhicule. En outre, il n'a pas été possible jusqu'à présent d'adapter ce type de système de filtrage longitudinal à une roue avant directionnelle et/ou motrice de véhicule automobile. Aussi, la présente invention a pour but de proposer une suspension qui pallie notamment les inconvénients expliqués ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet une suspension pour roue avant de véhicule automobile, du type comprenant un organe ou bras de suspension articulé sur la caisse du véhicule de façon à pouvoir débattre dans un plan approximativement perpendiculaire au plan d'assiette du véhicule, un élément pendulaire articulé sur le bras de suspension par l'intermédiaire d'un axe transverse et sensiblement parallèle au plan d'assiette, ainsi qu'un support de roue solidaire de l'élément pendulaire, caractérisé en ce que le bras de suspension dit supérieur, ainsi qu'un bras parallèle dit inférieur, sont respectivement articulés autour d'un axe longitudinal qui s'étend parallèlement au plan médian du véhicule, et l'axe transverse de l'élément pendulaire, dont le débattement en rotation est limité par des moyens formant butée, est monté dans une partie d'extrémité du bras supérieur à l'aide de deux paliers à roulements. L'invention est aussi caractérisée en ce que lesdits moyens formant butée sont constitués par deux blocs élastiques fixés au bras supérieur, et entre lesquels une languette solidaire de l'élément pendulaire fait saillie. Plus précisément, chaque bloc élastique est en appui permanent contre l'une des deux surfaces planes formées de part et d'autre de la languette précitée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le support de roue est un moyeu articulé sur l'élément pendulaire par une rotule qui est montée dans une portée sphérique solidaire de l'élément pendulaire. Selon encore une autre caractéristique, l'axe transverse précité est situé en-dessous d'un plan sensiblement parallèle au plan d'assiette et contenant la rotule et l'axe longitudinal supérieur. En outre, suivant l'invention un élément de suspension débattant sensiblement à la verticale dans un plan perpendiculaire au plan médian du véhicule, ainsi que des moyens anti-dévers, sont raccordés au bras de suspension supérieur. Par ailleurs, suivant une caractéristique de l'invention le bras supérieur de suspension comporte un doigt ou palette qui coopère avec des moyens formant butée solidaires de la caisse et aptes à limiter le débattement des bras de suspension. La suspension conforme à l'invention se caractérise en ce que la partie d'extrèmité précitée du bras supérieur comprend un boîtier de liaison dans lequel les deux paliers à roulement sont fixés. Plus spécialement, le boîtier de liaison est logé dans un alésage transverse du bras supérieur. L'invention se caractérise de plus en ce qu'en position d'équilibre, la rotule supérieure, l'axe transverse, un axe de rotation de la roue, une rotule inférieure reliant le moyeu au bras inférieur, ainsi qu'un point de contact de la roue sur le sol sont situés sensiblement dans un même plan perpendiculaire aux plans d'assiette et médian du véhicule. Mais d'autres caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple, qui suit et se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue partiellement en coupe transversale d'une suspension équipée du système de filtrage réduit des chocs longitudinaux conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en élévation simplifiée et de face, de la suspension de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue en coupe partielle suivant la ligne IV-IV de la figure 1. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit une roue avant 10 de véhicule automobile. La roue 10 est montée sur une suspension désignée par la référence générale 20. La suspension 20 comprend notamment un organe de suspension ou bras oscillant 30 qui est articulé sur la caisse 40 du véhicule, de façon à débattre dans un plan approximativement vertical. Autrement dit, l'articulation entre la caisse 40 du véhicule et le bras oscillant s'effectue autour d'un axe 34 s'étendant à peu près parallèlement au plan d'assiette du véhicule, lui-même approximativement parallèle à l'équilibre au plan P définissant le sol comme illustré sur la figure 2. Cependant, il convient de remarquer que sur les figures 2 et 3, l'axe d'articulation du bras oscillant 30 n'est pas parallèle au plan d'assiette du véhicule, mais forme avec celui-ci un angle K. Ceci explique que le bras 30 débat dans un plan "approximativement" vertical. Toutefois, puisque l'ouverture de l'angle K peut être différente voir nulle selon les cas, et est de toute façon trés faible, cet angle K sera négligé durant le reste du texte, afin de s'implifier la description et de préserver sa clarté. Sur la figure 1, la référence 50 désigne un support sur lequel la roue avant 10 est montée à rotation afin de pouvoir rouler sur le plan P suivant la direction longitudinale D (figure 2) du véhicule. Le support de roue 50 est raccordé au bras oscillant 30 par un système de filtrage des chocs longitudinaux (suivant la direction de D) appliqués à la roue 10. Ce système de filtrage est principalement constitué par un élément pendulaire 35, monté pivotant autour d'un axe 35a transverse, c'est-à-dire sensiblement perpendiculaire au plan médian M du véhicule. Comme on le voit bien sur les figures, l'invention consiste essentiellement à prévoir un élément pendulaire 35 guidé en rotation de manière précise, sur une suspension verticale à débattement tranversal pour roue avant directionnelle et/ou motrice. Plus précisement, on remarque notamment sur la figure 1 que l'axe d'articulation 34 grâce auquel le bras oscillant 30 est monté pivotant sur la caisse 40 du véhicule, s'étend en négligeant l'angle K comme indiqué plus haut, sensiblement parallèlement aux plans médian M et d'assiette du véhicule. De fait, le bras 30 débat approximativement à la verticale dans le plan de la feuille sur la figure 1, c'est-à-dire à angle droit par rapport à la direction D du véhicule. L'axe 34 est par conséquent un axe longitudinal, puisqu'il est sensiblement parallèle à D. Bien que ce ne soit pas représenté sur les figures, la suspension 20 comprend, outre le bras oscillant 30 dit "supérieur" - puisque raccordé au sommet du support de roue 50 - un bras oscillant "inférieur" qui s'étend généralement parallèlement au bras supérieur 30. En se reportant à la figure 2, on voit de manière schématique une liaison rotulante 53b, grâce à laquelle le support de roue 50 s'articule sur le deuxième bras oscillant ou organe inférieur de suspension. Comme l'indique la référence numérique 51 qui désigne un arbre d'entraînement en rotation de la roue avant 10, l'exemple illustré concerne une suspension 20 pour roue motrice. De fait, on comprend que la liaison 53a entre le bras supérieur et le support de roue 50 doit impérativement être rotulante. En outre, puisque la roue 10 est directionnelle, le support de roue 50 sera dans ce cas un moyeu pivotant autour de deux axes sensiblement verticaux tels que celui qui est désigné en 52 sur la figure 1, pour permettre le braquage de la roue 10. Enfin, il va sans dire pour que les bras oscillants supérieur (30) et inférieur puissent correctement débattre perpendiculairement au plan médian M, les deux axes longitudinaux supérieur (34) et inférieur devront être approximativement parallèles entre eux. La référence 24 désigne sur la figure 1 un élément de suspension débattant approximativement à la verticale. Cet élément de suspension qui peut être de tout type approprié, est raccordé par son extrémité supérieure (non représentée) à la caisse 40 du véhicule, et par son extrémité inférieure au bras oscillant 30, au niveau d'un logement 24a usiné dans ce dernier 30. Des moyens anti-dévers 60 constitués par une barre raccordée au bras 30 par une liaison rotulante 63, sont également prévus dans la suspension 20 de l'exemple illustré. On remarque notamment sur la figure 1 que la suspension 20 comporte des moyens formant butée 70, qui sont aptes à limiter le débattement du bras oscillant 30 autour de l'axe longitudinal 34. Plus précisement, le bras de suspension 30 comprend au droit de son axe longitudinal d'articulation 34, une palette 73 qui s'étend en saillie, sensiblement parallèlement au plan médian M. Comme illustré sur les figures 2 et 3, vu perpendiculairement à l'axe 34, la palette 73 a un profil rectangulaire définissant deux surfaces planes opposées 73a et 73b. En section transversale (figure 1), la palette 73 présente un profil effilé vers son extrémité libre opposée à l'axe longitudinal 34. Suivant l'exemple des dessins, le palette 73 est venue de matière avec le bras supérieur de suspension 30. La palette 73 fait saillie dans un caisson 74 qui est fixé à la caisse 40 du véhicule. Deux blocs 75a,75b en matière élastiquement déformable telle que caoutchouc par exemple, sont fixés à l'aide de vis 76a,76b sur deux parois opposées du caisson 74, de façon à être solidaires de la caisse 40. Les blocs 75a,75b viennent ainsi respectivement en regard de l'une des faces longitudinales 73a,73b de la palette 73, avec un jeu déterminé correspondant au débattement choisi, en attaque et détente, du bras oscillant supérieur. Maintenant, le système de filtrage des chocs longitudinaux qui équipe la suspension verticale 20 de l'invention va être décrit. A ce propos, on précisera ici que ce système ne vise à filtrer que des chocs ou efforts de faible amplitude, de sorte qu'il pourra être appelé système de filtrage "réduit". Le système de filtrage réduit de l'invention se distingue notamment de ceux de l'art antérieur, en ce que l'élément pendulaire 35 est monté sur une partie d'extrémité 31 du bras supérieur 30, à l'aide de deux paliers à roulements 32a et 32b. Suivant l'exemple illustré, la partie d'extrémité 31 du bras 30 comprend un alésage transverse 31a, de forme généralement cylindrique et s'étendant sensiblement à angle droit par rapport à l'orientation de l'axe longitudinal 34, dans un plan sensiblement parallèle au plan d'assiette du véhicule, comme représenté en pointillés sur la figure 4. Un boîtier de liaison en forme de chemise 32c est logé dans l'alésage transverse 31a. La bague extérieure de chacun des paliers à roulements 32a, 32b est montée dans la chemise 32c, avec la face interne de ces bagues en appui contre un épaulement central formé dans cette chemise. Comme on l'a précisé plus haut, il est impératif d'obtenir un guidage en rotation de qualité de l'élément pendulaire 35 par rapport au bras 30. A cet effet, sur la figure 1, les paliers 32a et 32b sont du type à rouleaux coniques. Evidement, d'autres paliers à roulements, par exemple à aiguilles, peuvent être utilisés pour garantir la précision de ce guidage. Toujours sur la figure 1, on voit que l'axe transverse 35a de l'élément pendulaire 35 vient s'engager dans la bague intérieure des paliers 32a,32b, jusqu'à ce que la bague correspondante du roulement 32b vienne en appui, suivant la direction longitudinale de l'axe transverse 35a contre un épaulement de l'élément 35. Alors, un écrou 36 est monté sur une extrémité filetée 35b de l'axe 35a, afin d'immobiliser axialement les paliers 32a,32b, le boîtier de liaison 32c et l'axe transverse 35a. On comprend que pour des impératifs techniques, les roulements 32a,32b et la chemise 32c doivent être montés sur l'axe transverse de l'élément pendulaire 35 avant que le boîtier 32c ne soit logé dans l'alésage 31a du bras 31. A ce propos, comme visible sur la figure 4, le bras oscillant 31 et le boîtier 32c comportent des pattes de fixation latérales 31d,32d qui font saillie du bras 31, et au travers desquelles des ensembles vis-écrou 33 sont disposés de manière à maintenir la chemise 32c dans l'alésage 31a. On remarquera ici que les vis des ensembles 33 ont une tête fraisée pour ne pas gêner la rotation de l'élément pendulaire 35. L'élément pendulaire 35 comporte une partie en forme de col de cygne 35c qui fait saillie de l'alésage 31a. Comme visible sur la figure 1, la partie en col de cygne 35c qui est venue de matière avec l'axe tranverse 35a, comprend un premier tronçon incliné qui rejoint un tronçon d'extrémité en forme de crochet. La rotule supérieure 53a est logée dans une portée sphérique ou siège 55a solidaire du tronçon en forme de crochet de l'élément pendulaire 35. Suivant l'exemple illustré, le siège 55a est constitué par une pièce rapportée et fixée dans un alésage cylindrique sensiblement coaxial à l'axe de direction 52, en position de repos. Le premier tronçon incliné de l'élément 35 s'étend depuis l'axe transverse 35a, vers le haut par rapport à ce dernier, de sorte que cet axe est situé en-dessous d'un plan parallèle au plan d'assiette (toujours en négligeant l'angle K) et contenant la rotule 53a et l'axe longitudinal 34. De cette façon, la rotule supérieure 53 et l'axe longitudinal 34 sont au-dessus de l'axe transverse d'articulation de l'élément pendulaire 35. L'élément pendulaire 35 de l'invention se différencie des éléments pendulaires de l'art antérieur par le fait, qu'outre les caractéristiques qui viennent d'être expliquées, l'axe 51 autour duquel la roue 10 tourne, est situé en-dessous de l'axe transverse d'articulation de l'élément pendulaire 35, ainsi que de l'axe longitudinal 34 d'articulation de l'organe de suspension 30. Sur les figures 1 et 3 on voit au droit de l'extrémité libre du bras supérieur 30, des moyens formant butée 80 qui sont aptes à limiter le débattement de l'élément pendulaire 35 autour de l'axe transverse 35a. Les moyens formant butée 80 sont constitués par deux pattes en saillie 81a,81b qui s'étendent latéralement de chaque côté de la partie d'extrémité 31 du bras 30, de façon à former conjointement avec ce dernier dans un plan parallèle au plan médian M, une extrémité en forme de V. Deux blocs en matériau élastique 85a,85b de forme généralement effilée à bout arrondi sont fixés l'un en regard de l'autre, chacun sur l'une des faces internes des pattes 81a,81b. On remarque sur la figure 3 que les blocs 85a,85b sont fixés sur le bras oscillant 30 à l'aide de vis logées dans des trous filetés correspondants des pattes 81a,81b respectivement, et que ces dernières sont venues de matière avec le bras 30. Par ailleurs, l'élément pendulaire 35 comporte une languette 38, disposée de façon à se déplacer suivant un arc de cercle conjointement au tronçon d'extrémité en forme de crochet de l'élément 35, et à venir en saillie entre les blocs élastiquement déformables 85a,85b. Suivant le mode de réalisation illustré, la languette 38 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe 35a, et a une section, suivant un plan parallèle au plan M, en forme de queue d'aronde. Ainsi, deux surfaces planes qui s'étendent chacune suivant la direction d'un rayon de l'axe transverse 35a, sont formées de part et d'autre de la languette 38. Ces surfaces 38a,38b sont respectivement en contact avec les blocs 85a,85b. Le fonctionnement du système de filtrage longitudinal réduit conforme à l'invention et de la suspension 20 vont maintenant être décrits, en se reportant principalement à la figure 2, sur laquelle on remarque qu'en position de repos ou d'équilibre, la rotule supérieure 53a, l'axe transverse 35a, l'axe de rotation 51 de la roue 10, la rotule inférieure 53b, ainsi qu'un point de contact S1 ou S2 de la roue 10 sur le sol, sont situés sensiblement dans un même plan perpendiculaire au plan d'assiette P et au plan médian M du véhicule. Lorsque le véhicule roule à une vitesse W sur un sol uniformément plat tel que le plan P sur la figure 2, une partie du poids du véhicule va agir de haut en bas sur l'axe 35a de sorte que, comme on vient de le dire, les points d'articulation géométriques des rotules et axes sont alignés avec le point de contact de la roue 10 avec le sol. Lorsque la roue 10 rencontre un obstacle, le point de contact de la roue avec le sol passe du point S1 au point S2. Si la roue 10 est motrice, puisque la vitesse W est constante, la longueur circonférentielle développée de la roue 10 va diminuer proportionnellement à la différence entre le rayon R1 et le rayon R2 (correspondant respectivement aux points de contact S1 et S2) de la roue.L'axe géométrique de l'arbre de rotation 51 de la roue va se déplacer quasiment à l'horizontale dans le sens opposé à celui de la flèche D, pour atteindre la position 51'. Evidement, à l'inverse si la roue 10 franchit un orifice formé dans le plan P, l'axe de rotation de la roue 10 se déplacera en 51". Dans le cas ou la roue 10 n'est pas une roue motrice, si le rayon de cette dernière diminue, la vitesse de rotation W de la roue va augmenter et engendrer un déplacement du centre de la roue 10 dans le sens de la flèche D, jusqu'au point 51", du fait de la réaction d'adhérence du pneumatique sur le sol. Par contre, si le rayon de la roue 10 augmente, la vitesse W de la roue diminue et engendre un déplacement jusqu'au point 51' dû au fait que l'adhérence du pneumatique sur le sol diminue quand la vitesse augmente. Les déplacements du centre de la roue 10 vers les points 51' et 51" sont rendus possibles grâce au fait que l'élément pendulaire 35 décrit plus haut, transforme les réactions verticales dûes aux variations de rayon de la roue 10 en déplacement quasiment horizontaux, ce qui réduit considérablement les chocs ressentis dans la direction du véhicule. Il va de soi que si la roue 10 rencontre un obstacle en saillie du plan P, la suspension 20 va pivoter autour de l'axe 34 en attaque pour compresser l'élément de suspension 24, et si la roue 10 passe dans un trou, la suspension 20 pivotera autour de l'axe 34 en détente, de sorte que l'axe 51 de la roue se déplacera vers le bas. On a donc obtenu conformément à l'invention un système de filtrage réduit des chocs longitudinaux qui améliore le confort pour les passagers du véhicule et diminue les bruits dans ce dernier, tout en améliorant son comportement routier. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être écrit, mais comprend tous les équivalents des moyens techniques qui viennent d'être décrits ainsi que leurs combinaisons, si ceux-ci sont compris dans son esprit. REVENDICATIONS 1. Suspension pour roue avant (10) du véhicule automobile, du type comprenant un organe ou bras de suspension (30) articulé sur la caisse (40) du véhicule de façon à pouvoir débattre dans un plan approximativement perpendiculaire au plan d'assiette (P) du véhicule, un élément pendulaire (35) articulé sur le bras de suspension (30) par l'intermédiaire d'un axe transverse (35a) et sensiblement parallèle au plan d'assiette (P), ainsi qu'un support de roue (50) solidaire de l'élément pendulaire (35), caractérisée en ce que le bras de suspension (10) dit supérieur, ainsi qu'un bras sensiblement parallèle dit inférieur, sont respectivement articulés autour d'un axe longitudinal supérieur (34) et d'un axe longitudinal inférieur qui s'étendent approximativement parallèlement au plan médian (M) du véhicule, et l'axe transverse (35a) de l'élément pendulaire, dont le débattement en rotation est limité par des moyens formant butée (80), est monté dans une partie d'extrémité (31) du bras supérieur (30) à l'aide de deux paliers (32a,32b) à roulements. 2. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens formant butée (80) sont constitués par deux blocs élastiques (85a,85b) fixés au bras supérieur (30), et entre lesquels une languette (38) solidaire de l'élément pendulaire (35) fait saillie. 3. Suspension selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque bloc élastique (85a,85b) est en appui permanent contre l'une de deux surfaces planes (38a,38b) formées de part et d'autre de la languette précitée (38). 4. Suspension selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le support de roue est un moyeu (50) articulé sur l'élément pendulaire (35) par une rotule (53a) qui est montée dans une portée sphérique (55a) solidaire de l'élément pendulaire (35). 5. Suspension selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'axe transverse (35a) est situé en-dessous d'un plan approximativement parallèle au plan d'assiette du véhicule et contenant la rotule (53a) et l'axe longitudinal (34a) supérieurs. 6. Suspension selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'un élément de suspension (24) débattant sensiblement à la verticale, ainsi que des moyens anti-dévers (60), sont raccordés au bras de suspension supérieur (30). 7. Suspension selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le bras supérieur de suspension (30) comporte une palette (73) qui coopère avec des moyens formant butée (70) solidaires de la caisse (40) et aptes à limiter le débattement des bras de suspension (30). 8. Suspension selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la partie d'extrémité précitée (31) du bras supérieur comprend un boîtier de liaison (32c) dans lequel les deux paliers à roulements (32a,32b) sont fixés. 9. Suspension selon la revendications 8, caractérisée en ce que le boltier de liaison (32c) est logé dans un alésage transverse (31a) du bras supérieur (30). 10. Suspension selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisée en ce qu'en position d'équilibre, la rotule supérieure (53a), une rotule inférieure (53b) reliant le moyeu (50) au bras inférieur, ainsi qu'un point de contact (S1;S2) de la roue (10) sur le sol sont situés sensiblement dans un même plan perpendiculaire aux plans d'assiette et médian (M) du véhicule.