Brevet FR2675431A1 — publié le 19921023

DISPOSITIF DE SUSPENSION DE VEHICULE A JAMBE ARTICULEE L'invention a pour objet un dispositif de suspension de véhicule dont la structure se rapproche de celle d'une suspension de type "Pseudo-MAC- PHERSON", mais dont la cinématique assure une maîtrise supérieure des paramètres angulaires de fonctionnement. Les suspensions adaptées sur les véhicules jusqu'à ce jour sont extrêmement diverses. Certaines privilégient le confort, d'autres la tenue de route. La plupart d'entre elles sont le résultat d'un compromis entre diverses "stratégies" possibles, et les contraintes économiques. Les paramètres déterminants dans l'adoption d'une "stratégie de suspension" sont les suivants: - la cinématique de la roue et de ses organes de liaison avec le châssis, - la raideur verticale observée lors des débattements de roue, - l'amortissement appliqué aux débattements (ou "battements") de roue, - la rigidité des différents organes et articulations du train, - les masses ou inerties de ces organes. Si la "stratégie de suspension" adoptée privilégie la tenue de route (sans toutefois négliger les autres qualités d'une suspension), l'attention du constructeur portera en premier lieu sur la géométrie du dispositif, étant donné que la tenue de route dépend en grande partie de l'adhérence du pneu sur le sol, et que cette dernière est elle-même liée à la position angulaire du plan médian de la roue par rapport au sol. Si, au contraire l'objectif recherché est d'abord l'obtention d'un confort satisfaisant, l'attention du constructeur portera sur les raideurs verticales, le choix de l'amortissement et la réduction des masses mobiles (poids suspendus). Les suspensions à essieu rigide garantissent une bonne stabilité du pneu sur le sol, notamment en virage, lorsque le véhicule s'incline sous l'effet de la force centrifuge. Par contre, ces suspensions présentent de sérieux inconvénients, notamment au regard de la répartition des poids non suspendus ou des problèmes de liaison entre la suspension elle-même et le châssis. Les constructeurs ont donc été conduits, à renoncer aux suspensions à essieu rigide sur la plupart des véhicules de tourisme. On les rencontre encore toutefois sur certaines voitures de type "familial" et, bien entendu, sur un très grand nombre de véhicules utilitaires. Les suspensions les plus utilisées sur les voitures de tourisme sont donc aujourd'hui les suspensions à roues indépendantes. Parmi celles-ci, il faut distinguer: a) Les suspensions dont les roues débattent en restant dans un plan constant parallèle au plan médian longitudinal du véhicule, et s'inclinent avec le véhicule dans les virages, b) Les suspensions à "bras ou triangles" superposés", dont l'inconvénient majeur est leur encombrement important, incompatible avec l'adoption d'un moteur transversal, c) Les suspensions de type "MAC-PHERSON" ou "Pseudo-mac- pherson", répondant à l'architecture de base décrite dans la publication US-2842230, et comportant d'une part un bras de suspension latéral, et d'autre part une jambe de force orientée vers le haut Les principaux atouts du système Mac PHERSON sont liés à son implantation sur le châssis dont, les points d'accrochage favorisent: - la logeabilité du compartiment moteur - la facilité et la fiabilité des réglages du train, du fait de leur espacement, - une bonne répartition des contraintes dans la structure du véhicule, du fait de leur implantation. L'invention propose un nouveau type de suspension, reposant sur 'a synthèse de la suspension "Mac PHERSONW, dont elle reprend les principales caractéristiques d'implantation et les avantages précités et dont elle conserve les avantages, et de la suspension "à bras superposés", dont la cinématique permet de maîtriser les variations de carrossage de la roue du véhicule lors de ses déplacements verticaux. L'invention concerne un dispositif de suspension de train de roues de véhicule, comportant pour chaque roue un porte-moyeu surmonté d'une jambe de force, et relié latéralement au châssis par un bras de suspension, le porte-moyeu étant articulé vis à vis du châssis d'une part autour d'un axe horizontal supérieur porté par la jambe de force, et d'autre part autour d'un axe horizontal inférieur porté par le bras de suspension. Ce dispositif est caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de la jambe de force porte une chape articulée sur le porte-moyeu autour de l'axe horizontal supérieur, et connectée au châssis par des biellettes. Selon un mode de réalisation de l'invention l'axe horizontal supérieur et/ou l'axe horizontal inférieur sont constitués par des tiges cylindriques. Selon un mode de réalisation de l'invention l'axe horizontal supérieur et /ou l'axe horizontal inférieur sont constitués par des rotules. Selon un mode de réalisation de l'invention, les biellettes sont articulées sur la chape autour d'un axe distinct de l'axe horizontal supérieur Selon un mode de réalisation de l'invention, les biellettes et le bras de suspension sont articulées sur le châssis autour d'un axe commun. Selon un mode de réalisation de l'invention, les axes d'articulation respectifs du bras de suspension et des biellettes sur le châssis sont décalés. Selon un mode de réalisation de l'invention, les biellettes comportent des embouts de réglage en longueur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les embouts de réglage des biellettes permettent d'agir à la fois sur la valeur du carrossage initial et sur le parallélisme du train Selon un mode de réalisation de l'invention le porte-moyeu comporte deux rotules autorisant sa rotation autour d'un axe sensiblement vertical. Selon un mode de réalisation de l'invention, les biellettes sont réunies en un second bras de suspension triangulé assurant le maintien longitudinal du véhicule lors des débattements de la roue. Selon un mode de réalisation de l'invention les embouts de réglage de la roue sont destinés uniquement au réglage du carrossage initial. Selon un mode de réalisation de l'invention, le porte-moyeu supporte un levier destiné à maintenir le parallélisme de la roue, et pouvant être connecté par une biellette supplémentaire à un mécanisme de direction. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de suspension comporte une bielle supplémentaire articulée sur le châssis, assurant la tenue longitudinale de l'axe de roue, et transmettant à la structure du véhicule les efforts de poussée ou de retenue. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de suspension comporte une biellette supplémentaire qui assure la tenue transversale de l'articulation inférieure du porte-moyeu. Selon un mode de réalisation de l'invention, les variations de parallélisme lors des débattements de roue sont déterminés par le positionnement vertical des articulations de chacune des biellettes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celleci, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels, - la figure 1 représente schématiquement une suspension à essieu rigide, - la figure 2 représente schématiquement une suspension "à roue tirée", - les figures 3 et 4 illustrent le comportement d'une suspension "à bras superposés", - les figures 5 et 6 se rapportent à une suspension de type "Mac PHERSON", - les figures 7, 8, 9, 10, il illustrent le dispositif de suspension faisant l'objet de l'invention. La figure 1 met en évidence que les suspensions à essieu rigide garantissent une position constante du pneu par rapport au sol lorsque le véhicule s'incline sous l'effet de la force centrifuge. Comme précisé plus haut, les principaux inconvénients de ce type de suspension résident dans une mauvaise répartition des poids, et dans les problèmes de liaison avec la structure du véhicule. La figure 2, montre que dans une suspension à roues tirées, celles-ci débattent dans un plan constant, et s'inclinent avec le véhicule dans les virages. Sur la figure 3, on voit que la cinématique d'une suspension à bras tirés permet de faire varier angulairement la position du plan médian de la roue par rapport à la structure du véhicule. On observe une variation de carrossage (angle des roues par rapport au sol) lorsque le véhicule monte ou descend verticalement sur ses suspensions en trajectoire horizontale rectiligne. La figure 4, se rapportant également à une suspension à bras superposés, montre que, lorsque le véhicule s'incline en virage, la roue extérieure, qui assure la plus grande partie de l'adhérence latérale du véhicule, peut conserver par rapport au sol un angle de carrossage tout à fait favorable à une exploitation optimum des capacités du pneumatique. Ce type de suspension est donc une solution de compromis, selon laquelle on recherche un comportement satisfaisant en ligne droite, moyennant une détermination appropriée des paramètres de géométrie et de raideur. L'inconvénient principal de ce type de suspension, à savoir son encombrement important, a déjà été évoqué plus haut. La figure 5 met en évidence les différences de structure existant entre une suspension à "bras superposés" (partie gauche) et une suspension "MAC PHERSON" (partie droite). La figure 6 matérialise l'implantation optimale des points d'accrochage, d'une suspension "Mac PHERSON". La suspension conforme à l'invention, représentée sur la figure 7, comporte un porte-moyeu 1 dans lequel sont implantés les roulements (non représentés) qui portent la roue 22 et son moyeu (également non représenté). Le porte-moyeu 1 est articulé, vis à vis de la jambe de force 23 autour d'un axe horizontal supérieur 2 implanté dans sa partie haute. Vis à vis du bras de suspension 14, il est articulé autour d'un axe horizontal inférieur 3 implanté dans sa partie basse. Ces axes 2, 3 peuvent être matérialisés par des tiges cylindriques ou des rotules non représentés sur la figure 7. L'axe supérieur 2, est implanté dans une chape 10 constituant l'extrémité inférieure de la jambe de force 23. Comme sur un demi-train MARC PHERSON, celle-ci est constituée pour l'essentiel d'un amortisseur 7 et d'un ressort de suspension 8, dont l'ensemble est solidaire en partie haute d'une chapelle de suspension du véhicule 9, par l'intermédiaire d'une articulation rotulante 17. La chape est connectée au châssis du véhicule par des biellettes 11. La situation relative des deux articulations d'extrémité des biellettes 12, 13 dont la première 12 est située sur la chape 10 et la seconde 13 sur le châssis 21, détermine lors des débattements de roue une variation de la distance horizontale de l'axe supérieur 2 à l'axe longitudinal de symétrie de véhicule (non représenté). L'axe inférieur 3 du porte-moyeu 23 est matérialisé par une articulation 3 rendant celuici solidaire du bras de suspension 14, lui-même articulé sur le châssis 21 dans les chapes 24. La figure 7 représente un mode de réalisation de l'invention selon lequel les articulations 13 des biellettes sont implantées sur un axe commun avec les articulations 15 du bras de suspension 14, mais comme nous le verrons plus loin, cette disposition n'est pas obligatoire. Sur la figure 7, apparaissent égaIement les embouts de réglage en longueur 16 des biellettes 11. Ce réglage en longueur permet d'agir à la fois sur la valeur du carrossage initial et sur le parallélisme du train. La figure 8 représente un second exemple de suspension conforme à l'invention, selon lequel le porte-moyeu est doté de deux rotules 2', 3', qui lui permettent de tourner autour d'un axe voisin de la verticale. Dans cet exemple de réalisation, relatif à un demi-train de roues directrices, le porte-moyeu 1 porte un levier 4 destiné à maintenir le parallélisme des roues 22, et pouvant être connecté par une biellette 5 à un mécanisme de direction 6. Les biellettes 5 seront alors avantageusement réunies par un croisillon 20 en un bras de suspension triangulé 11, 20 qui assurera le maintien longitudinal de la chape 10, les embouts de réglage 16 n'étant alors destinés qu'au réglage du carrossage initiai. La figure 9 représente un troisième exemple de réalisation de l'invention, se rapprochant de celui de la figure 7. ll s'en distingue toutefois en ce que les axes d'articulations des biellettes 13 et du bras de suspension 15, sur le châssis 21, sont décalés. Le dispositif de suspension conforme à l'invention, représenté sur la figure 10 s'applique à un essieu arrière du véhicule. On y retrouve pour l'essentiel les éléments de la figure 7. Par contre, ce dispositif présente une bielle supplémentaire 18 articulée sur le châssis 21, qui assure la tenue longitudinale de l'axe de roue 22 et transmet au châssis 21 du véhicule les efforts de poussée ou de retenue. Une simple biellette 19 est alors chargée de la tenue transversale de l'articulation inférieure 3 du porte-moyeu 1. Comme on l'aura compris, l'intérêt principal de l'invention est de permettre l'implantation de demi-trains de suspension présentant les mêmes avantages que les demi-trains "MAC-PHERSON", et offrant de surcroît la possibilité de maîtriser les lois de variations de carrossage lors des débattements de roue verticaux, avec autant de facilité que dans le cas des demi-trains à "triangles superposés". Grâce à l'invention, il n'est plus nécessaire de prévoir de "triangle supérieur dont l'implantation sur le châssis est toujours très contraignante. La figure 11 met notamment en évidence que les lois de variation de l'angle de carrossage pourront aisément être obtenues grâce au positionnement judicieux des différentes articulations (2, 3, 12, 13, 15, 17) du dispositif de suspension. REVENDICATIONS 1) Dispositif de suspension d' un train de roues de véhicule comportant pour chaque roue (22) un porte-moyeu (1) surmonté d'une jambe de force (23), et relié latéralement au châssis (21) par un bras de suspension (14), le porte-moyeu (1) étant articulé vis à vis du châssis (21) d'une part autour d'un axe horizontal supérieur (2) porté par la jambe de force (23), et d'autre part autour d'un axe horizontal inférieur (3) porté par le bras de suspension (14), caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de la jambe de force (23) porte une chape (10) articulée sur le porte-moyeu (1) autour de l'axe horizontal supérieur (2), et connectée au châssis par des biellettes (11). 2) Dispositif de suspension selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe horizontal supérieur (2) etlou l'axe horizontal inférieur (3) sont constitués par des tiges cylindriques. 3) Dispositif de suspension selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe horizontal supérieur (2) et /ou l'axe horizontal inférieur (3) sont constitués par des rotules. 4) Dispositif de suspension selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les biellettes (11) sont articulées sur la chape (10) autour d'un axe (12, 12') distinct de l'axe horizontal supérieur (2). 5) Dispositif de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les biellettes (11) et le bras de suspension (14) sont articulés sur le châssis (21) autour d'un axe commun (24). 6) Dispositif de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les axes d'articulation respectifs (15, 13) du bras de suspension (14) et des biellettes (11) sur le châssis (21) sont décalés. 7) Dispositif de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les biellettes (11) comportent des embouts de réglage en longueur (16). 8) Dispositif de suspension selon la revendication 7 caractérisé en ce que les embouts de réglage (16) des biellettes (11) permettent d'agir à la fois sur la valeur du carrossage initial et sur le parallélisme du train de suspension. 9) Dispositif de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le porte- moyeu (1) comporte deux rotules autorisant sa rotation autour d'un axe sensiblement vertical. 10) Dispositif de suspension selon la revendication 9 caractérisé en ce que les biellettes (11) sont réunies en un second bras de suspension triangulé (11,20) assurant le maintien longitudinal du véhicule lors des débattements de la roue (22). 11) Dispositif de suspension selon les revendications 9 ou 10 ,caractérisé en ce que les embouts de réglage (16) de la roue (22) sont destinés uniquement au réglage du carrossage initial. 12) Dispositif de suspension selon les revendications 9, 10 ou 11 caractérisé en ce que le porte-moyeu (1) supporte un levier (4) destiné à maintenir le parallélisme de la roue (22), et pouvant être connecté par une biellette (5) supplémentaire à un mécanisme de direction (6). 13) Dispositif de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qutil comporte une bielle supplémentaire (18) articulée sur le châssis (21), assurant la tenue longitudinale de i' axe de roue (22), et transmettant au châssis (21) du véhicule les efforts de poussée ou de retenue. 14) Dispositif de suspension selon la revendication 13 caractérisé en ce que une biellette supplémentaire (19) assure la tenue transversale de l'articulation inférieure (3) du porte-moyeu (1). 15) Dispositif selon l'une quelconque des revendicationsl à 8, 13 ou 14, caractérisé en ce que les variations de parallélisme lors des débattements de roue (22) sont déterminés par le positionnement vertical des articulations (12,12') de chacune des biellettes (11).