Brevet FR2744673A1 — publié le 19970814

La présente invention concerne un dispositif pour relier une roue à la caisse d'un véhicule par au moins un bras transversal. On connaît un tel dispositif utilisé dans un train de suspension avant à roues directrices de véhicule automobile et représenté schématiquement sur la figure 1. Ce train connu est du type à double triangle comprenant un triangle de suspension supérieur 1 situé au-dessus de la roue 2 et articulé, d'une part, sur l'extrémité supérieure 3a du support de roue 3 et, d'autre part, sur la caisse 4 du véhicule, et un triangle de suspension inférieur 5 articulé, d'une part, sur l'extrémité inférieure 3b du support de roue 3 et, d'autre part, sur la structure 6 du véhicule. Une bielle de direction 7 est reliée de façon articulée par une extrémité 7a à une crémaillère de direction 8 et par son autre extrémité 7b au support de roue 3 par l'intermédiaire d'un levier 9 disposé sensiblement dans la direction longitudinale du véhicule. La crémaillère 8 est mobile en translation dans une direction transversale au véhicule dans un boîtier 10 sous l'action d'un pignon de commande 11 actionné par un volant 12 du véhicule par l'intermédiaire d'une colonne de direction 13. Le boîtier 10 supporte et guide la crémaillère 8 par l'intermédiaire de deux paliers 10a disposés aux extrémités longitudinales du boîtier 10. La crémaillère 8 comporte à ses extrémités longitudinales des rotules 8a, dont une seule est représentée, et qui sont en liaison articulée avec les bielles de direction 7 en étant disposées à l'extérieur du boîtier 10. Le triangle de suspension supérieur 1 a sa longueur dans la direction transversale du véhicule qui est réduite en raison de l'encombrement du compartiment moteur, en particulier avec des groupes motopropulseurs transversaux. Dans ces conditions, il en découle que, pour avoir une bonne épure de pince de la roue 2 en débattement vertical du véhicule, la bielle de direction 7 doit être courte, et d'autant plus courte qu'elle est proche du triangle supérieur 1. Une courte longueur de la bielle de direction 7 implique une longueur de crémaillère 8 plus grande donc un boîtier 10 de crémaillère 8 plus important en longueur. Cette longueur accrue du boîtier 10 nécessite l'utilisation d'un plus grand nombre d'attaches de celui-ci sur la structure 6 et d'un palier supplémentaire 10b à l'intérieur du boîtier 10 pour supporter de manière coulissante la crémaillère 8 et éviter tout risque de déformation en flexion de la crémaillère 8 à la suite des efforts exercés par les biellettes 7 sur ses extrémités 8a. De plus, pour satisfaire les braquages des roues 2 à pneumatiques qui deviennent actuellement de plus en plus larges, chaque bielle de direction 7 a une forme extrêmement courbée, et de leur faible longueur il résulte des débattements angulaires importants de la bielle 7 autour de la rotule d'extrémité 8a, ce qui engendre des efforts importants sur les paliers 10a et 10b du boîtier 10 et augmente ainsi les frottements entre la crémaillère 8 et son boîtier 10 et durcit donc la commande de direction. Le document FR-A-94 06905, appartenant aux demanderesses, propose une suspension de véhicule automobile permettant d'éviter les inconvénients précités des suspensions connues à double triangle. Cependant, l'utilisation de cette suspension selon ce document antérieur se trouve limitée par le volume des pièces la constituant ainsi que par les limites de travail du matériau élastomère constituant les articulations élastiques. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus des suspensions connues en proposant un dispositif pour relier une roue à la caisse d'un véhicule par au moins un bras transversal au véhicule et permettant d'utiliser une bielle de direction de plus grande longueur, un boîtier de crémaillère de longueur réduite et une crémaillère d'entraxe réduit entre rotules d'extrémités, de manière similaire aux suspens ions classiques du type "Mac Pherson". A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif pour relier une roue à la caisse d'un véhicule comprenant au moins un bras approximativement transversal au véhicule et articulé à ses deux extrémités respectivement à un support de la roue et à un élément de structure fixé à la caisse du véhicule et qui est caractérisé en ce que l'articulation de l'extrémité du bras à l'élément de structure est agencée pour permettre un pivotement et un coulissement du bras par rapport à la position moyenne de repos du bras et en ce qu'une portion intermédiaire du bras est reliée à une partie de l'élément de structure plus proche de la roue par une biellette sensiblement transversale au véhicule. Avantageusement, la biellette s'articule sur la portion intermédiaire du bras et la partie de l'élément de structure par des axes d'articulation sensiblement horizontaux et perpendiculaires à la direction moyenne du bras. Selon une variante de réalisation, l'articulation de l'extrémité du bras à l'élément de structure a son axe sensiblement parallèle au véhicule et comprend au moins un manchon élastique interposé entre l'axe d'articulation et une armature cylindrique de maintien, ledit manchon ayant une raideur élastique élevée dans le plan vertical et étant alvéolé de part et d'autre de l'axe d'articulation dans le plan horizontal pour permettre le déplacement du bras transversalement au véhicule. Avantageusement, l'articulation précitée comprend deux manchons élastiques alvéolés concentriques identiques, un manchon élastique externe logé entre deux armatures cylindriques de maintien respectivement externe et interne, l'armature externe étant fixée dans un alésage correspondant de l'extrémité du bras, et un manchon interne logé entre l'armature interne et l'axe de l'articulation. Selon une autre variante de réalisation, l'articulation de l'extrémité du bras à l'élément de structure est du type à rotule fixée en bout du bras et logée concentriquement dans un manchon élastique solidaire de l'élément de structure, ledit manchon présentant un axe géométrique passant par les deux centres respectivement des deux articulations du bras, ayant une raideur élastique radiale élevée et étant suffisamment souple axialement pour permettre le déplacement du bras transversalement au véhicule. Avantageusement, le manchon élastique précité est logé concentriquement dans un manchon externe fixé dans un support solidaire de l'élément de structure et ayant des propriétés de raideur radiale et de souplesse axiale similaires à celles du manchon élastique interne. Selon une troisième variante de réalisation, l'articulation de l'extrémité du bras à l'élément de structure est du type à rotule, dont le palier est solidaire d'un support fixé à l'élément de structure et qui est montée rotative et coulissante sur l'extrémité cylindrique du bras par l'intermédiaire d'un palier à séries parallèles d'éléments roulants disposées circonférentiellement sur l'extrémité cylindrique du bras suivant l'axe longitudinal de cette extrémité de façon à permettre le déplacement du bras transversalement au véhicule. La biellette transversale est reliée à la portion intermédiaire du bras et à la partie de l'élément de structure respectivement par deux articulations élastiques ou à rotules. Dans une application préférée, le bras transversal est le bras ou le triangle inférieur de suspension d'un train avant du véhicule à roues directrices comprenant une bielle de direction reliant de manière articulée le support de roue à une crémaillère de direction avec la bielle de direction de plus grande longueur que le bras de suspension. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - La figure 1 est une vue en élévation frontale et partielle d'un train de roues directrices connu, avec suspens ion à doubles triangles - La figure 2 est une vue en élévation frontale partielle de la liaison d'une roue à la structure d'un véhicule conformément à l'invention - La figure 3 est une vue de dessus suivant la flèche III de la figure 2 - La figure 4 est une vue en élévation frontale partielle d'un train de roues directrices conforme à l'invention, avec suspension à doubles triangles - La figure 5 est une vue de dessus suivant la flèche V de la figure 4 - La figure 6 est une vue schématique en élévation frontale et partielle du train de roues avec suspension à doubles triangles conforme à l'invention - La figure 7 est une vue en perspective partielle d'un train de roues directrices et motrices conforme à l'invention - La figure 8 est une vue agrandie de l'ensemble à bras transversal et biellette de l'invention suivant la flèche VIII de la figure 7 avec le bras transversal en position moyenne de repos - La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX IX de la figure 8 - La figure 10 est une vue représentant une variante de réalisation de celle de la figure 8 - La figure 11 est une vue du bras transversal et de la biellette de la figure 10 avec le bras transversal en position inclinée de travail ; et - La figure 12 est une vue agrandie partielle en coupe représentant une variante de réalisation de l'articulation reliant une extrémité du bras transversal à un élément de structure du véhicule. Les éléments représentés aux figures 2 à 12 et accomplissant les mêmes fonctions que ceux déjà décrits en référence de la figure 1 portent les mêmes références. Pour retrouver sur les trains avant à double triangle une longueur de bielle de direction 7 plus importante et un boltier de commande de direction 10 d'une longueur d'entraxes entre rotules en bout de crémaillère 8 réduite, de manière similaire aux suspensions classiques du type "Mac Pherson", il est donc souhaitable d'allonger les rayons d'action des triangles supérieur 1 et inférieur 5. A cet effet, conformément à l'invention et comme représenté tout d'abord aux figures 2 à 5, une biellette 14, sensiblement transversale à l'axe longitudinal du véhicule, est reliée, par une liaison articulée N1 située du côté caisse opposé à la roue 2, à une portion intermédiaire de la branche 5a la plus transversale au véhicule du bras ou triangle inférieur 5 et, par une liaison articulée M1, à une partie Ba du berceau B du véhicule la plus proche de la roue 2 du véhicule dans le sens transversal vers l'extérieur de la caisse, la biellette 14 étant contenue sensiblement dans un plan vertical transversal à la caisse du véhicule. Les axes d'articulation des liaisons N1 et M1 de la biellette 14 à la portion intermédiaire du bras 5 et à la partie Ba du berceau B sont sensiblement horizontaux et perpendiculaires à la direction moyenne du bras 5. Chaque liaison articulée N1 et M1 de la biellette 14 peut être une articulation élastique ou à rotule. Ainsi lorsque la roue 2 débat verticalement de part et d'autre d'une position moyenne par rapport à la caisse du véhicule comme représenté en figure 2, la liaison articulée N1 commune à la biellette 14 et au bras 5 décrit un arc de cercle C1 autour du centre de la liaison articulée M1 de la biellette 14 à la partie de berceau Ba et d'un rayon égal à la longueur de la biellette 14, la valeur angulaire a de cet arc de cercle étant fonction de la position de la liaison N1 sur le bras 5 et de la longueur du rayon de la biellette 14. L'arc décrit par la liaison N1 lors du débattement vertical de la roue 2 est à l'inverse de l'arc de cercle naturel C2 décrit par la liaison articulée D1 du bras 5 à l'extrémité inférieure 3b du support de roue 3 autour de la liaison articulée El du bras 5 au berceau B. La liaison articulée El du bras 5 au berceau B doit être telle qu'elle permet le libre déplacement axial du bras 5 suivant l'axe géométrique passant par les liaisons articulées D1 et El, ce qui permet au bras 5 de suivre le déplacement transversal au véhicule de l'arc de cercle C1 décrit par le centre de la liaison articulée N1 et qui lui est imposé par la biellette 14 et on obtient ainsi un arc de cercle corrigé en C3 décrit par la liaison articulée D1 du bras 5 à l'extrémité inférieure 3b du support de roue 3.La valeur de cette correction ou valeur L', L'1 des différences des arcs de cercles décrits par la liaison articulée D1 sous l'action de la biellette 14 et par cette liaison articulée D1 en l'absence de la biellette 14, s'effectue en fonction des valeurs L et L1 (figure 4) à atteindre, c'est-à-dire correspondant à une bonne épure de direction) et représentatives des différences des arcs de cercle décrits par le point M du support de roue 3 entre bielles de direction courte N'M et longue NM.Si l'action du dispositif de l'invention sur le triangle inférieur 5 n'est pas suffisante, on peut l'étendre également au triangle supérieur 1 en prévoyant une autre biellette transversale 14 articulée à l'une des branches du triangle supérieur et à l'élément de structure du véhicule (caisse 4) de la même manière que la biellette 14 du triangle inférieur 5. Bien entendu, la longueur de la biellette 14 et la position relative des liaisons articulées N1 et M1 par rapport à l'axe géométrique défini entre les liaisons articulées El et D1 doivent être choisies de telle façon que les valeurs L' et L'1 de déplacement de la liaison D1 permettent d'obtenir respectivement les valeurs L et L1 des différences des arcs de cercle susmentionnés. La vue en élévation frontale et partielle du train de suspens ion avant à double triangle de la figure 6 schématise bien la disposition de la biellette 14 des figures 2 à 5 reliée et articulée entre l'élément de structure (berceau B) du véhicule et le bras 5 de façon à obtenir une longueur importante de la bielle de direction 7 et à réduire la longueur d'entraxes entre rotules en bout de la crémaillère 8. La figure 7 représente l'application du dispositif de l'invention à un ensemble essieu avant directeur du type multibras formant double triangle et dont l'axe de pivotement A de la roue correspondante 2 est fictif. Cette figure montre que la branche 5a du bras ou triangle inférieur 5 sur laquelle agit la biellette 14 est contenue dans un plan vertical sensiblement transversal au véhicule. Les figures 8 et 9 représentent plus en détail la branche transversale 5a du bras ou triangle inférieur 5 de la figure 7 qui est guidé transversalement à l'axe longitudinal du véhicule par la biellette 14 s'articulant d'une part en M1 sur la traverse d'essieu T par une liaison élastique ou à rotule et d'autre part en N1 sur la branche 5a du bras 5 par une articulation élastique ou à rotule.La liaison articulée El de l'extrémité de la branche 5a du bras 5 à la traverse d'essieu T a son axe géométrique d'articulation sensiblement parallèle au véhicule et comprend un manchon élastique interne 15 interposé entre l'axe cylindrique 16 de l'articulation et une armature métallique cylindrique de maintien 17 et un manchon cylindrique élastique externe 18 interposé concentriquement entre l'armature cylindrique 17 et une armature métallique cylindrique externe 19 fixée, par exemple à force, dans un perçage 5b de l'extrémité de la branche 5a du bras 5. L'axe cylindrique d'articulation 16 est constitué par un boulon 20 maintenant, entre deux ailettes parallèles tranversales 21, 22 de la traverse T, un manchon métallique 23 sur lequel est monté le manchon élastique interne 15.Les deux manchons élastiques 15 et 18 comportent des alvéoles 15a et 18a situées de part et d'autre de l'axe d'articulation 16 dans le plan horizontal pour permettre le déplacement du bras 5 transversalement au véhicule. La présence de l'armature 17 entre deux manchons élastiques alvéolés permet d'augmenter la raideur élastique de l'articulation dans le plan vertical. Bien entendu, il est possible de prévoir un seul manchon élastique. Les figures 10 et 11 représentent un autre mode de réalisation de la liaison articulée El de la branche 5a du bras 5 à la traverse d'essieu T. Cette liaison est du type comprenant une rotule 24 fixée en bout de la branche 5a du bras 5 suivant un axe géométrique passant par les deux centres respectivement des deux liaisons articulées El et D1 de la branche 5a par une vis 25 traversant la rotule 24. Cette dernière est logée concentriquement, par l'intermédiaire de son palier 26 dans un manchon élastique 27 logé concentriquement dans un manchon élastique externe 28, par l'intermédiaire d'une armature métallique cylindrique 29, le manchon 28 étant emmanché rigidement dans un support d'articulation 30 transversal au véhicule et lui-même fixé rigidement sur la traverse d'essieu T par un boulon BO. Les deux manchons 27, 28 ont chacun une raideur élastique radiale (suivant les directions perpendiculaires à l'axe géométrique passant par les deux centres des deux liaisons articulées El, D1) élevée, chaque manchon étant suffisamment souple axialement suivant cet axe géométrique pour permettre le déplacement du bras 5 transversalement au véhicule. Selon le mode de réalisation représenté en figure 12, la liaison articulée El de l'extrémité de la branche 5a du bras ou triangle inférieur 5 à la traverse d'essieu T ou berceau B de la caisse du véhicule, est du type comprenant une rotule 31, dont le palier 32 est solidaire d'un support 33 fixé par exemple par un boulon 34 au berceau B, laquelle rotule 31 est fixée concentriquement sur l'extrémité cylindrique 5c de la branche 5a du bras 5 par l'intermédiaire d'un palier à séries 35 d'éléments roulants 36, tels que billes d'acier, disposées circonférentiellement sur cette extrémité cylindrique 5c et parallèlement à l'axe longitudinal de cette dernière de façon à permettre le déplacement du bras 5 transversalement au véhicule.La rotule 31 permet bien entendu le débattement angulaire ss du bras 5. La traverse d'essieu T peut être liée à la caisse du véhicule par un moyen de filtrage élastique des bruits et des vibrations et la liaison articulée El est protégée de part et d'autre, notamment par un soufflet d'étanchéité 37. Le dispositif conforme à l'invention peut aussi s'appliquer au bras ou triangle inférieur et/ou au bras ou triangle supérieur d'un train avant ou arrière du type Mac Pherson ou pseudo Mac Pherson de façon à corriger le carrossage et diminuer la variation de demi-voie, lors des débattements verticaux de la roue. Ce dispositif peut également s'appliquer à au moins l'un des bras d'un train arrière multi-bras pour procurer une correction du carrossage et de la pince et obtenir par exemple une prise de pincement de la roue lorsqu'elle "va en attaque", c'est-à-dire qu'elle débat vers le haut par rapport à la caisse. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour relier une roue (2) à la caisse d'un véhicule, comprenant au moins un bras (5) approximativement transversal au véhicule et articulé à ses deux extrémités respectivement à un support (3) de la roue (2) et à un élément de structure (B ; T) fixé à la caisse du véhicule, caractérisé en ce que l'articulation (El) de l'extrémité du bras (5) à l'élément de structure (B ; T) est agencée pour permettre un pivotement et un coulissement du bras (5) par rapport à la position moyenne de repos du bras (5) et une portion intermédiaire du bras (5) est reliée à une partie (Ba) de l'élément de structure (B ; T) plus proche de la roue (2) par une biellette (14) sensiblement transversale au véhicule. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la biellette (14) s'articule sur la portion intermédiaire du bras (5) et la partie de l'élément de structure (B ; T) par des axes d'articulation (M1 ; N1) sensiblement horizontaux et perpendiculaires à la direction moyenne du bras (5). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'articulation (El) de l'extrémité du bras (5) à l'élément de structure (B) a son axe sensiblement parallèle au véhicule et comprend au moins un manchon élastique (15) interposé entre l'axe d'articulation (16) et une armature cylindrique de maintien (17), ledit manchon (15) ayant une raideur élastique élevée dans le plan vertical, et étant alvéolé de part et d'autre de l'axe d'articulation (16) dans le plan horizontal pour permettre le déplacement du bras (5) transversalement au véhicule. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'articulation (El) précitée comprend deux manchons élastiques alvéolés concentriques (15,18), un manchon élastique externe (18) logé entre deux armatures cylindriques de maintien (17,19) respectivement externe et interne, l'armature externe (19) étant fixée dans un perçage correspondant (5b) de l'extrémité du bras (5), et un manchon interne (15) logé entre l'armature interne (17) et l'axe d'articulation (16). 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'articulation (El) de l'extrémité du bras (5) à l'élément de structure (T) est du type à rotule (24) fixée en bout du bras (5) et logée concentriquement dans un manchon élastique (27) solidaire de l'élément de structure (T), ledit manchon (27) présentant un axe géométrique passant par les deux centres respectivement des deux articulations (El,Dl) du bras (5), ayant une raideur élastique radiale élevée et étant suffisamment souple axialement pour permettre le déplacement du bras (5) transversalement au véhicule. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon élastique (27) précité est logé concentriquement dans un manchon externe (28) fixé dans un support solidaire de l'élément de structure (T) et ayant des propriétés de raideur radiale et de souplesse axiale similaires à celles du manchon élastique interne (27). 7. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'articulation (El) de l'extrémité du bras (5) à l'élément de structure (T) est du type à rotule (31), dont le palier est solidaire d'un support (33) fixé à l'élément de structure (T) et qui est montée rotative et coulissante sur l'extrémité cylindrique (5c) du bras (5). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la biellette transversale (14) précitée est reliée à la portion intermédiaire du bras (5) et à la partie de l'élément de structure en (B,T) respectivement par deux articulations élastiques ou à rotules. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bras transversal (5) précité est le bras ou triangle inférieur de suspension d'un train avant du véhicule à roues directrices comprenant une bielle de direction (7) reliant de manière articulée le support de roue (3) à une crémaillère de direction (8) avec la bielle de direction (7) de plus grande longueur que le bras de suspension (5).