Brevet FR2689062A1 — publié le 19931001

La présente invention se rapporte à une suspension à deux étages disposés en série, pour un véhicule automobile quelconque. On connaît déjà différentes suspensions aptes à relier une roue à la caisse d'un véhicule automobile, de façon à amortir les variations d'efforts verticaux transmis à cette dernière par la roue Dans ces suspensions, un dispositif interposé entre un support de roue et la caisse est constitué, le plus souvent par un mécanisme élastiquement déformable tel que ressort qui coopère avec un amortisseur par exemple hydraulique, ou encore par un système hydropneumatique comprenant un vérin hydraulique relié à un accumulateur pneumatique par l'intermédiaire d'un amortisseur tel qu'étrangleur calibré. Généralement, dans les dispositifs connus, on associe une raideur à un amortissement proportionnel De fait, selon que l'on désire obtenir une grande stabilité ou un bon confort dans le véhicule, on favorise une importante réduction d'amplitude des résonances ou un bon filtrage des fréquences élevées de vibration Le plus souvent, on choisit pour l'amortissement une valeur intermédiaire comprise entre 0,25 et 0,3 fois celle de l'amortissement critique, c'est-à-dire de l'amortissement juste nécessaire pour éviter une oscillation de la caisse. En conséquence, il est difficile avec les suspensions actuelles d'obtenir à la fois un excellent filtrage des hautes fréquences et une réduction importante de l'amplitude des résonances, afin d'allier un confort élevé à une bonne stabilité du véhicule. Aussi, la présente invention a pour but de proposer une suspension de véhicule automobile qui pallie les inconvénients énoncés ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet une suspension de véhicule automobile, du type interposée entre un porte-roue et la caisse de ce véhicule, caractérisée en ce qu'elle comporte un premier et un second étages montés en série, le premier étage de la suspension, dont la raideur est supérieure au double de la raideur du second étage, étant constitué par un mécanisme élastique à raideur importante qui coopère avec un premier amortisseur à faible amortissement, tandis que le second étage comprend un vérin relié à un accumulateur hydropneumatique par l'intermédiaire d'un amortisseur et présente un amortissement supérieur au double de celui du premier étage et voisin de l'amortissement critique de ce deuxième étage considéré seul. Grâce à cette suspension à deux étages montés en série, le premier étage dont la raideur est élevée et dont l'amortissement est faible permet de filtrer correctement les hautes fréquences, tandis que le second étage qui est très souple et qui présente un amortissement fort permet de réduire au mieux l'amplitude des résonances des mouvements à basse fréquence. Suivant une autre caractéristique, un élément de guidage intermédiaire mobile est interposé entre le premier et le second étages de la suspension, cet élément étant relié d'une part au porte-roue ou à la caisse par le mécanisme élastique précité seul ou en parallèle avec le premier amortisseur, et d'autre part à la caisse ou au porte-roue respectivement par l'intermédiaire du vérin hydropneumatique précité. Dans le cas d'une suspension dont le porte-roue est articulé entre un triangle ou bras inférieur et un triangle ou bras supérieur eux-mêmes montés à rotation sur la caisse, l'invention est caractérisée en ce que le mécanisme élastique du premier étage est un ressort hélicoïdal interposé entre le triangle inférieur et l'élément mobile précité, cet élément étant constitué par un bras transversal articulé sur la caisse et comportant une partie d'appui pour ledit ressort, ainsi qu'une première articulation pour le vérin hydropneumatique précité, dont l'autre extrémité est liée à la caisse. On précisera encore ici que le bras transversal qui constitue l'élément mobile comporte une seconde articulation pour le premier amortisseur, dont l'extrémité opposée est articulée sur le triangle inférieur. Selon un autre mode de réalisation, le triangle inférieur précité comporte une articulation pour le premier amortisseur, dont l'extrémité opposée est articulée sur la caisse du véhicule Dans ce cas, le premier amortisseur coopère à l'amortissement des deux étages. Par ailleurs, dans le cas d'une suspension du type Mac Pherson ou pseudo Mac Pherson, le vérin hydropneumatique comporte un cylindre solidaire du porte-roue ainsi qu'une tige montée à coulissement sur la caisse du véhicule et liée à l'élément intermédiaire précité, cet élément comportant un fourreau dans lequel ledit cylindre est monté à rotation à l'aide de paliers dans le cas d'une roue directrice. On précisera encore ici que le mécanisme élastique se compose d'un ressort hélicoïdal en appui d'une part contre une coupelle inférieure fixée au fourreau de l'élément mobile intermédiaire, et d'autre part contre une coupelle supérieure fixée à la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'une butée. De plus, l'invention se caractérise en ce que l'accumulateur muni d'un amortisseur du second étage de suspension est monté sur la caisse du véhicule et est raccordé à la tige du vérin précité par une conduite souple. Selon encore un autre mode de réalisation de suspension genre Mac Pherson, le vérin hydropneumatique comprend une tige solidaire de la caisse du véhicule ainsi qu'un cylindre monté à coulissement dans un tube, à l'aide de paliers de guidage, ce tube étant fixé à un support sur lequel le pivot de roue est monté à rotation par l'intermédiaire de deux axes colinéaires eux-mêmes fixés sur ce support. La suspension se caractérise également en ce que le mécanisme élastique est un ressort hélicoïdal en appui d'une part contre une coupelle inférieure fixée au tube précité, et d'autre part contre une coupelle supérieure de l'élément intermédiaire mobile, qui a la forme d'un fourreau fixé au cylindre du vérin hydropneumatique précité, chacune des coupelles inférieure et supérieure étant solidaire d'une articulation pour le montage du premier amortisseur. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation, donnés uniquement à titre d'exemples, qui suit et se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en section transversale d'un premier mode de réalisation de suspension conforme à l'invention, pour roue arrière de véhicule automobile; la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 qui représente un second mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue partielle en coupe transversale d'un troisième mode de réalisation de suspension conforme à l'invention, pour une roue avant directrice de véhicule automobile; et la figure 4 est une vue similaire à la figure 3, qui représente un quatrième mode de réalisation de la présente invention. Dans les différents modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 4, les références numériques identiques désignent des pièces et parties identiques ou similaires. Ainsi, la référence numérique 10 désigne l'une des roues d'un véhicule automobile quelconque, dont seule la caisse 1 est représentée Chacune des roues 10 est montée à rotation par l'intermédiaire de roulements 11 sur une fusée 12, solidaire d'une platine formant support 13 qui sera appelée par la suite pivot de roue La référence numérique générale 20 désigne une suspension qui relie la caisse 1 du véhicule au pivot de roue 13. Conformément à l'invention, la suspension 20 comporte un premier étage 230 et un second étage 240, qui sont montés en série l'un par rapport à l'autre Par "étage", on désigne un dispositif élastique qui présente une raideur et un amortissement propres. Le premier étage 230 de la suspension 20 présente une raideur qui est supérieure au double de celle du second étage 240 Cet étage 230 est constitué par un mécanisme élastique 231 qui présente une raideur importante et qui coopère avec un premier amortisseur 232, dont l'amortissement est choisi à une valeur faible. Par ailleurs, le second étage est constitué par un système hydropneumatique 240 Ce système comprend un vérin 241 relié à un accumulateur hydropneumatique 242 par l'intermédiaire d'un moyen d'amortissement 243. L'amortisseur 243 qui peut être de tout type usuel présente un amortissement dont la valeur est supérieure au double de celle de l'amortissement du premier étage 230, et qui est proche de celle de l'amortissement critique de la suspension 20, supposée agissant seule. On remarque également sur les figures un élément intermédiaire mobile 250 qui est interposé entre le premier étage 230 et le second étage 240 de la suspension 20 De façon générale, cet élément mobile 250 est relié d'une part au porte-roue 13 ou à la caisse 1 par l'intermédiaire du mécanisme élastique 231, seul ou en parallèle avec le premier amortisseur 232, et d'autre part à la caisse 1 ou au porte-roue 13 respectivement, par l'intermédiaire du vérin hydropneumatique 241 qui fait partie du second étage 240 de la suspension 20. Le mode de réalisation de la figure 1 se rapporte à une suspension 20 pour une roue arrière 10 dont le porte-roue 13 est articulé entre un triangle inférieur 31 et un triangle supérieur 32 Les triangles 31 et 32 sont chacun montés à rotation sur la caisse 1. Ici, les axes 31 a, 32 a et 31 b, 32 b autour desquels les triangles inférieur et supérieur 20 pivotent sont orientés perpendiculairement à l'axe de la roue, suivant la direction longitudinale du véhicule. Le triangle inférieur 31 comporte une partie concave 31 c de forme généralement circulaire et à l'intérieur de laquelle vient en appui le mécanisme élastique du premier étage de la suspension 20, qui est ici constitué (comme dans les autres modes de réalisation) par un ressort hélicoïdal Similairement, l'élément mobile intermédiaire qui est constitué par un bras transversal 250 articulé sur la caisse 1 autour d'un axe 250 a parallèle aux axes 31 a-32 b cités plus haut, comporte une partie d'appui 250 c pour le ressort hélicoïdal 231 La partie 250 c est également en forme de renfoncement circulaire disposé en regard de la partie 31 c du triangle inférieur Une première articulation 251 est prévue sur le bras transversal 250, au niveau de la partie centrale du renfoncement 250 c, pour le montage du vérin hydropneumatique 241 du second étage 240 Grâce à l'articulation 251 dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe 250 a, le vérin 241 est articulé sur la face de l'élément intermédiaire mobile 250 opposée au ressort 231 par son extrémité inférieure, tandis que son extrémité opposée, c'est-à-dire le bout d'une tige coulissante 241 b, est solidaire de la caisse 1 du véhicule. Une seconde articulation 250 b est prévue à l'extrémité du bras transversal 250 qui est opposée à l'articulation 250 a, et s'étend parallèlement à cette dernière L'amortisseur 232 du premier étage 230 est monté à rotation d'une part sur la seconde articulation 250 b du bras transversal 250, et d'autre part sur une articulation correspondante du triangle inférieur 31. Le second mode de réalisation illustré sur la figure 2 est similaire à celui de la figure 1, à l'exception du premier amortisseur 232 qui n'est pas articulé au niveau de son extrémité supérieure sur le bras transversal 250, mais sur une articulation llb de la caisse 1 En montant le premier amortisseur 232 entre le triangle inférieur 31 et la caisse 1 du véhicule, il est possible d'obtenir une suspension beaucoup plus dure, par exemple pour un véhicule à caractère sportif. En se reportant maintenant aux troisième et quatrième modes de réalisation des figures 3 et 4, on remarque que la suspension 20 relie la caisse 1 du véhicule à une roue avant directrice 10 Sur la figure 3, on remarque que la tige 241 b du vérin hydropneumatique du second étage 240 de la suspension est montée à coulissement à l'intérieur d'un palier lisse cylindrique lie de la caisse 1 du véhicule A son extrémité opposée au palier 11 c, le vérin 241 comporte un cylindre 241 a qui est solidaire du pivot de roue 13 Enfin, l'extrémité inférieure du cylindre 241 a est fixée dans un alésage du pivot de roue 13. On remarque sur la figure 3 que l'élément intermédiaire mobile 250 a généralement la forme d'un fourreau qui est solidaire de la tige 241 b Au niveau de sa partie inférieure, le fourreau 250 comporte des paliers tels que des roulements à billes 252, 253 par l'intermédiaire desquels le cylindre 241 a est monté à rotation autour d'un axe confondu avec l'axe longitudinal du vérin 241 Un tel montage permet à la roue directionnelle 10 de tourner pour le braquage de la direction du véhicule équipé de cette suspension Le ressort hélicoïdal 231 qui constitue le mécanisme élastique du premier étage 230 vient d'une part en appui contre une coupelle inférieure 254 qui est fixée au fourreau 250, et d'autre part contre une coupelle supérieure 255 qui est fixée à la caisse 1 du véhicule par l'intermédiaire d'une butée à billes 15 Ici, on peut dire que le fourreau 250 et la coupelle inférieure 254 forment ensemble l'élément intermédiaire mobile Les références numériques 26, 27 désignent ici des butées élastiques Puisque la tige 241 b du vérin hydropneumatique 241 coulisse suivant l'axe de ce vérin par rapport à la caisse 1 du véhicule, l'accumulateur hydropneumatique (non représenté) du système formant le second étage 240 de la suspension 20 sera monté directement sur la caisse du véhicule 1 et raccordé à la tige 241 b par une conduite souple ou flexible 249 (en pointillés). Par ailleurs, le premier amortisseur 232 est raccordé par l'intermédiaire d'axes s'étendant suivant la direction longitudinale du véhicule, d'une part à une articulation llb sur laquelle la tige de cet amortisseur vient se monter à rotation, et d'autre part à une articulation 251 ' fixée au fourreau 250 et permettant le montage à rotation du cylindre de l'amortisseur 232. Sur la figure 4, le vérin hydropneumatique 241 du second étage 240 de la suspension avant 20 comprend une tige 241 b qui est solidaire de la caisse 1 La tige 241 b de ce vérin coulisse par rapport à un cylindre 241 a qui est monté à coulissement à l'aide de paliers de guidage 144 à l'intérieur d'un tube 143 Le tube 143 dans lequel le cylindre du vérin 241 est monté à coulissement suivant son axe longitudinal, est fixé à une platine de support 142, sur laquelle le pivot de roue 13 est monté à rotation par l'intermédiaire de deux axes colinéaires 142 a et 142 b, eux-mêmes fixés sur le support 142 Ce montage permet au pivot 13 et par conséquent à la roue 10 de tourner autour des axes 142 a et 142 b afin de permettre le braquage de la direction du véhicule Sur la figure 4, le mécanisme élastique ou ressort hélicoïdal 231 repose d'une part contre une coupelle inférieure 143 c, qui est fixée au tube 143 décrit plus haut, et vient également en appui par sa face supérieure contre une coupelle supérieure 250 c qui est venue de matière avec l'élément mobile intermédiaire 250 Ici, cet élément mobile a la forme d'un fourreau fixé au cylindre 241 a du vérin hydropneumatique 241, dont l'extrémité inférieure s'évase en regard de la coupelle inférieure 143 c pour former la coupelle supérieure 250 c Une articulation 143 b est fixée à la coupelle inférieure 143 c pour permettre au cylindre de l'amortisseur 232 d'être monté à rotation suivant un axe parallèle à la direction longitudinale du véhicule, sur le tube 143 La tige du premier amortisseur 232 est montée à rotation sur une articulation 250 b solidaire de l'élément 250. Sur la figure 4, les références numériques 26, 27 et 28 désignent des butées élastiquement déformables. On précisera également ici qu'il est possible de prévoir que le système hydropneumatique qui constitue le second étage 240 soit activé de façon à constituer une suspension active. Evidemment, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais comprend tous les équivalents des moyens techniques illustrés, ainsi que leurs combinaisons. Par exemple, le mécanisme élastique du premier étage de cette suspension peut être constitué par tout autre mécanisme approprié tel que lame déformable en matériau composite, système pneumatique ou hydropneumatique. il REVEND ICATI ONS 1 Suspension de véhicule automobile, du type interposée entre un porteroue ( 13) et la caisse ( 1) de ce véhicule, caractérisée en ce qu'elle comporte un premier ( 230) et un second ( 240) étages montés en série, le premier étage de la suspension ( 20), dont la raideur est supérieure au double de la raideur du second étage ( 240), étant constitué par un mécanisme élastique ( 231) à raideur importante qui coopère avec un premier amortisseur ( 232) à faible amortissement, tandis que le second étage ( 240) comprend un vérin ( 241) relié à un accumulateur hydropneumatique ( 242) par l'intermédiaire d'un amortisseur ( 243) et présente un amortissement supérieur au double de celui du premier étage ( 230). 2 Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un élément intermédiaire mobile ( 250) est interposé entre le premier ( 230) et le second ( 240) étages de la suspension ( 20), cet élément ( 250) étant relié d'une part au porte-roue ( 13) ou à la caisse ( 1) par le mécanisme élastique précité ( 231) seul ou en parallèle avec le premier amortisseur ( 232), et d'autre part à la caisse ( 1) ou au porte-roue ( 13), respectivement, par l'intermédiaire du vérin hydropneumatique précité ( 241). 3 Suspension selon la revendication 2, pour une roue ( 10) dont le porte-roue ( 13) est articulé entre un triangle inférieur ( 31) et un triangle supérieur ( 32) eux-mêmes montés à rotation sur la caisse ( 1), caractérisé en ce que le mécanisme élastique ( 231) est un ressort hélicoïdal interposé entre le triangle inférieur ( 31) et l'élément mobile précité ( 250), cet élément étant constitué par un bras transversal articulé ( 250 a) sur la caisse ( 1) et comportant une partie d'appui ( 250 c) pour ledit ressort, ainsi qu'une première articulation ( 251) pour le vérin hydropneumatique précité ( 241), dont la tige ( 241 b) est solidaire de la caisse ( 1). 4 Suspension selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bras transversal ( 250) qui constitue l'élément mobile intermédiaire, comporte une seconde articulation ( 250 b) pour le premier amortisseur ( 232) dont l'extrémité opposée est articulée sur le triangle inférieur ( 31). 5 Suspension selon la revendication 3, caractérisée en ce que le triangle inférieur ( 31) précité comporte une articulation pour le premier amortisseur ( 232) dont l'extrémité opposée est articulée (llb) sur la caisse ( 1) du véhicule. 6 Suspension selon la revendication 2, pour une roue avant directrice, caractérisée en ce que le vérin hydropneumatique ( 241) comporte un cylindre ( 241 a) solidaire du pivot de roue ( 13), ainsi qu'une tige ( 241 b) montée à coulissement ( 11 c) sur la caisse ( 1) du véhicule et solidaire de l'élément intermédiaire ( 250) précité, cet élément ( 250) comportant un fourreau dans lequel ledit cylindre ( 251 a) est monté à rotation à l'aide de paliers ( 252, 253). 7 Suspension selon la revendication 6, caractérisée en ce que le mécanisme élastique se compose d'un ressort hélicoïdal ( 231) en appui d'une part contre une coupelle inférieure ( 254) fixée au fourreau ( 250) de l'élément mobile intermédiaire, et d'autre part contre une coupelle supérieure ( 255) fixée à la caisse ( 1) du véhicule par l'intermédiaire d'une butée ( 15). 8 Suspension selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que l'accumulateur muni d'un dispositif de restriction ( 243) constituant l'amortisseur du second étage ( 240) de la suspension ( 20) est monté sur la caisse ( 1) du véhicule et est raccordé à la tige ( 241 b) du vérin ( 241) précité par une conduite souple ( 249). 9 Suspension selon la revendication 8, caractérisée en ce que le vérin hydropneumatique ( 241) comprend une tige ( 241 b) solidaire de la caisse ( 1) du véhicule ainsi qu'un cylindre ( 241 a) monté à coulissement dans un tube ( 143), à l'aide de paliers de guidage ( 144), ce tube ( 143) étant fixé sur un support ( 142) sur lequel le pivot de roue ( 13) est monté à rotation par l'intermédiaire de deux axes colinéaires ( 142 a, 142 b) eux-mêmes fixés sur ce support ( 142). Suspension selon la revendication 9, caractérisée en ce que le mécanisme élastique est un ressort hélicoïdal ( 231) en appui d'une part contre une coupelle inférieure ( 143 c) fixée au tube ( 143) précité, et d'autre part contre une coupelle supérieure ( 250 c) de l'élément intermédiaire mobile ( 250), qui a la forme d'un fourreau fixé au cylindre ( 241 a) du vérin hydropneuma- tique précité ( 241), les coupelles inférieure ( 143 c) et supérieure ( 250 c) étant chacune solidaire d'une articulation ( 143 b, 250 b) pour le montage du premier amortisseur ( 232).