Brevet FR2739809A1 — publié le 19970418

L'invention concerne, de façon générale, des innovations et des perfectionnements dans les suspensions de véhicules. De façon plus particulière, l'invention a trait à des camions pour forte charge, dont les châssis sont suspendus sur des suspensions arrière à couple antagoniste et sont soumis aux vibrations de transmission et aux sautillements des roues dus au couple produit par le moteur. Pour différentes raisons, y compris l'utilisation de moteurs de puissance plus élevée et des progrès réalisés dans la technologie des moteurs, les couples délivrés par les moteurs de camions pour forte charge ont augmenté. Cette augmentation a aggravé les problèmes posés par les vibrations de transmission et le sautillement des roues associés aux suspensions à air comprimé à bras traînant, qui entraînent inévitablement des couples antagonistes. Quand on applique un couple accru au train moteur d'un camion pourvu d'une telle suspension à couple antagoniste, le châssis du camion se soulève et s'écarte de l'essieu moteur lors des accélérations. Ce phénomène est connu et on le désigne dans la profession par l'expression "montée du châssis". On a trouvé que la montée du châssis dans les véhicules, en particulier dans les camions pour forte charge, est en général proportionelle à la sévérité des vibrations de transmission et aux sautillements des roues induits par le joint de cardan et vice versa. En outre on a trouvé, selon cette invention, que des moyens et des procédés pour empêcher ou minimiser la montée du châssis consistaient à supprimer les vibrations de transmission et le sautillement des roues. En outre on a trouvé que la montée du châssis pouvait être supprimée ou minimisée en utilisant de façon appropriée des moyens élastiques ou des moyens hydrauliques de blocage fonctionnant entre l'arbre de transmission d'un véhicule et son châssis. La hauteur optimale du châssis, quand les vibrations de transmission sont minimales, est désignée comme la "hauteur nominale de débattement" ou "la hauteur de retenue". Pour avoir une amélioratrion maximale, il faut BAD ORIGINAL J supprimer la montée du châssis dès que la hauteur du châssis commence à devenir supérieure à la hauteur nominale de débattement. En conséquence, la présente invention, exposée de façon générale, a pour objet de fournir des moyens et des procédés pratiques et économiques, pour supprimer de façon contrôlable la montée du châssis d'un véhicule, et en conséquence pour supprimer de façon contrôlable les vibrations de transmission et le sautillement des roues dus au couple produit par le moteur, quand le véhicule est pourvu d'une suspension à couple antagoniste. Un objet important de l'invention consiste à incorporer une structure élastique ou hydraulique de verrouillage dans la suspension à couple antagoniste d'un camion ou d'un autre véhicule, une structure opérationnelle entre l'essieu moteur et le châssis du véhicule pour supprimer ou minimiser la montée du châssis et, par suite, pour supprimer de façon contrôlable les vibrations de transmission et le sautillement des roues dus au couple délivré par le moteur. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir une telle structure élastique sous la forme d'un ressort de rebondissement incorporé dans un amortisseur, d'un ressort de rebondissement à lame, d'un ressort antichoc à rubans et d'un ressort hydropneumatique. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir une telle structure hydraulique de verrouillage sous la forme d'un vérin hydraulique avec une vanne de blocage. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir des procédés de suppression des vibrations de transmission et de sautillement des roues dans un véhicule, en particulier dans les camions pour forte charge, qui ont une suspension à couple antagoniste, en supprimant ou en minimisant la montée du châssis pendant que le véhicule est en marche dès qu'elle s'écarte de la hauteur nominale de débattement ou de la hauteur de retenue. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: BAD ORIGINAL à la suspension comprend en outre sur chaque côté latéral de celle-ci: a) une membrure principale de support, s'étendant en avant et en arrière sous la forme d'un ressort à lame, qui a une extrémité supérieure, une extrémité inférieure, une section intermédiaire intégrale ayant une partie horizontale, de façon générale, s'étendant depuis ladite extrémité supérieure et une partie verticale, de façon générale, s'étendant vers le haut à partir de la dite extrémité inférieure, b) des moyens pour fixer l'extrémité distale de ladite extrémité supérieure de façon à supporter ledit châssis du véhicule, c) un ressort vertical à air comprimé, monté sur ladite extrémité inférieure, d) des moyens pour fixer le sommet dudit ressort à air comprimé de façon à supporter ledit chassis du véhicule, e) des moyens pour serrer l'extrémité adjacente dudit essieu moteur sur la partie horizontale, de façon générale, de ladite section intermédiaire, et dans laquelle lesdits moyens de contrôle de la montée du châssis comprennent un amortisseur, qui contient un ressort monté sur la tige du piston et qui fonctionne en rebondissant immédiatement quand la hauteur du chassis du véhicule s'écarte de la hauteur nominale de débattement; ladite suspension est une suspension à couple antagoniste à bras traînant et ladite extrémité supérieure de la membrure principale de support est l'extrémité avant et ladite extrémité inférieure est l'extrémité traînante; ledit ressort est un manchon en une matière élastomère; ledit ressort est un ressort de compression en acier; ledit ressort à lame, qui contrôle le rebondissement, a la forme d'un col de cygne et l'une de ses BAD ORIGINAL extrémités est une extrémité inférieure avant et ladite extrémité opposée est une extrémité supérieure traînante; ladite suspension comprend sur chaque côté latéral des moyens de contrôle de la montée du châssis comprenant un vérin hydraulique, une source de fluide hydraulique sous pression, reliée à la chambre du vérin hydraulique du coté rebondissant du piston et un évent sur le côté opposé du piston; ladite suspension comprend sur chaque côté latéral des moyens de contrôle de la montée du châssis, qui comprennent un vérin hydraulique, une source de fluide hydraulique reliée aux chambres du vérin hydraulique des deux côtés du piston et une vanne qui fonctionne de manière à bloquer le fluide hydraulique provenant de la chambre située du côté rebondissant dudit piston quand se produit la montée du châssis due au couple moteur; lesdits moyens de contrôle de la montée du châssis comprennent une bande élastique allongée sans fin; les moyens pour minimiser la montée du châssis consistent à mettre en place un manchon en une matière élastomère sur la tige du piston de chaque amortisseur de manière à résister au rebondissement. on interpose une butée entre ledit ressort à lame et ledit châssis. Pour avoir une compréhension plus complète de la nature et de l'esprit de l'invention on se référera maintenant à la description détaillée qui va suivre de plusieurs modes de réalisation de celle-ci, en liaison avec les dessins qui ont été joints et sur lesquels: la figure 1 est une vue isométrique d'une suspension de camion pour forte charge, à couple antagoniste, à bras oscillant longitudinal, constituant l'objet de l'invention avec un longeron latéral du châssis, une roue d'un côté et l'essieu moteur représentés en tirets, la figure 2 est une vue latérale en élévation, en partie détachée, de la suspension représentée à la figure 1, BAD ORlGINAL 0 la figure 3 est une vue latérale en élévation du différentiel et de l'essieu moteur selon la figure 1, la figure 4 est une vue en coupe verticale agrandie de l'amortisseur avec un ressort incorporé dedans, représenté sur les figures 1 et 2, la figure 5 est une vue latérale en élévation d'une suspension de camion pour forte charge à couple antagoniste à bras traînant, selon un second mode de réalisation de l'invention, la figure 6 est une vue en plan de dessus de la suspension représentée à la figure 5, la figure 7 est une vue finale en élévation, prise selon la ligne 7-7 de la figure 5, la figure 8 est une vue latérale en élévation d'un ressort de rebondissement qui constitue une partie de la suspensionn selon la figure 5, la figure 9 est une vue en plan de dessus du ressort de rebondissement représenté à la figure 8, la figure 10 est une vue latérale en élévation de la butée en caoutchouc, qui fait partie de la supension représentée à la figure 5, la figure 11 est une vue en plan de dessus de la butée en caoutchouc représentée à la figure 10, la figure 12 est une vue représentant sous une forme schématique un ressort hydropneumatique constituant un mode de réalisation de l'invention, la figure 13 est une vue représentant sous une forme schématique un verrouillage hydraulique constituant un mode de réalisation de l'invention et la figure 14 est une vue isométrique d'une partie de la suspension 5 de la figure 1, dans laquelle les amortisseurs sont pourvus de bandes ou rubans élastiques sans fin. En se référant aux figures 1 et 2, on peut voir, indiqué de façon générale sous la référence 5, une suspension à couple antagoniste à bras traînant, qui supporte l'arrière d'un véhicule, tel qu'un camion pour forte charge sur des MAD ORIGINAL J roues indiquées de façon générale par la référence 6, roues qui sont montées aux extrémités opposées d'un essieu moteur, indiqué de façon générale par la référence 7. Par l'expression "essieu moteur", que l'on utilise ici, on désigne à la fois l'essieu moteur proprement dit et le carter de l'essieu moteur. Les éléments qui composent la suspension sur les côtés opposés du véhicule sont les mêmes. Le châssis du véhicule est représenté par les membrures de châssis 8 antérieures et postérieures. Des brides de fixation 10-10 sont montées de façon appropriée sur les côtés extérieurs des longerons latéraux 8 de manière à recevoir et à supporter les extrémités frontales des membrures principales de support 11- 11 en forme de col de cygne, que l'on peut désigner comme des - poutres en Z". Chaque membrure de support 11 a une partie avant 12, horizontale de façon générale, et une partie traînante 13, horizontale de façon générale. La partie avant et la partie traînante des membrures principales de support 11 sont intégralement reliées par une partie 14, verticale de façon générale. Les membrures principales de support 11 sont montées sur les extrémités opposées de l'essieu moteur 7 au moyen d'un ensemble classique de fixation d'essieu indiqué de façon générale par la référence 15. Les ensembles 15 comprennent les brides ou étriers 16 en forme d'U renversé, les plaques d'appui 17 et les blocs d'écartement 18 habituels. Une barre de torsion 20 est reliée par son extrémité antérieure au bas de la bride de fixation au châssis 10 et par son extrémité arrière aux ensembles de fixation à l'essieu 15. De chaque côté de la suspension 5 un ressort à air comprimé 21 de type connu est boulonné à sa base 22 sur un étrier de base 23 au moyen d'un assemblage à boulon et écrou 24. La bride de base 23 est à son tour boulonnée aux extrémités opposées sur des plaques bifurquées 25, qui sont montées sur les parties terminales oscillantes des membrures principales de support 11. Le sommet de chaque ressort à air BAD ORIGINAL comprimé 21 est fixé à la membrure latérale voisine du chassis 8 au moyen d'une bride 26. On verra que le chassis du véhicule, tel que représenté par les membrures latérales de châssis 8, est supporté de façon élastique sur l'essieu moteur 7 et sur les roues 6 grace à l'élément principal de support 11, qui coopère avec les brides 10 et les ressorts à air comprimé 21. De façon classique, on utilise les amortisseurs pour amortir la montée et la descente du chassis du véhicule par rapport aux roues 6, provoquées par le pavage et les irrégularités de la chaussée.Dans la construction représentée sur les figures 1 et 2, on a indiqué les amortisseurs de façon générale par la référence 27 et ils sont fixés de façon à pouvoir pivoter à leurs extrémités inférieures en 28 par rapport à des plaques bifurquées 25 et ils sont montés de façon à pouvoir pivoter à leurs extrémités supérieures par rapport aux membrures latérales respectives du chassis 8 en 30. Les amortisseurs 27, utilisés dans les suspensions 5, ont une construction spéciale dans la mesure o ils comprennent des ressorts internes 31, qui servent à supprimer ou à éliminer la montée du chaâssis du véhicule par rapport aux roues 6 et à l'essieu moteur 7. Les amortisseurs spéciaux 27, avec leurs ressorts internes 31, sont représentés plus en détail à la figure 4. En se référant à la figure 1, on voit que l'arbre de transmission du moteur du véhicule a été représenté schématiquement en tirets en 32 et entre dans le pont arrière contenant le différentiel indiqué en 33. On aura bien compris que l'arbre de transmission 32 est relié au moteur du véhicule de manière connue. L'arbre de transmission 32 et les liaisons additionnelles grace auxquelles il reçoit l'énergie du moteur seront désignés comme la transmission du véhicule. En se référant à la figure 3, on voit que l'angle ax que fait l'arbre de transmission 32 avec l'arbre d'entrée du différentiel 34, a une valeur optimale pour laquelle les vibrations de transmission sont réduites au minimum. Comme il 4eGNMNA L se produit un mouvement relatif entre la suspension 5 à la figure 1 et le châssis du véhicule, la suspension pivote à proximité de la liaison entre l'extrémité avant des membrures principales de support 11 et les brides de fixation 10. Quand l'énergie fournie au différentiel 33 par l'arbre de transmission 32, qui fait partie de l'essieu moteur 7, augmente, l'essieu moteur 7 a tendance à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, comme représenté à la figure 2 et à son tour à faire tourner de façon analogue la suspension et à provoquer la montée du châssis par rapport à l'essieu moteur. Cette rotation ou ce pivotement relatif de la suspension, appelé couple antagoniste, et la montée du châssis qui en résulte, modifient l'angle primitif de référence de l'arbre d'entraînement 32 et de l'arbre d'entrée du différentiel 34 à la figure 3, ce qui a pour effet de modifier l'angle a qu'ils forment entre eux. Quand cela arrive, il se produit une augmentation proportionnelle des vibrations dans la transmission. Ainsi, plus la montée du châssis est grande et plus l'augmentation des vibrations dans la transmission est grande. Si sont réunies des conditions telles que les roues motrices patinent périodiquement et se remettent en traction par rapport à la surface de la route, il y a des fluctuations dans le couple appliqué à la suspension. Ceci se traduit par des fluctuations dans l'amplitude de la montée du chassis qui amènent le châssis en fait à rebondir sur la suspension. Ce rebondissement du chassis provoque à son tour le rebondissement des roues du véhicule sur la surface de la route. Ce phénomène indésirable est connu sous le nom de sautillement des roues". Si l'on empêche ou si du moins on minimise la montée du châssis, on va à leur tour minimiser, sinon éliminer la vibration de la transmission et le sautillement des roues. Ainsi, la hauteur optimale du châssis est atteinte quand les vibrations de la transmission sont minimales et l'on désigne cette hauteur optimale du châssis comme "la hauteur nominale de débattement" ou hauteur de retenue". Les BAD ORIGINAL amortisseurs 27 avec des ressorts ou butoirs internes servent à réduire au minimum ou à supprimer de façon contrôlable la montée du châssis. Le réglage est le plus efficace quand on le déclenche dès que le châssis commence à monter. Si l'on se réfère maintenant à la figure 4, on peut voir que l'amortisseur 27 peut être d'un type, connu dans le commerce, d'amortisseur hydraulique tubulaire, modifié pour incorporer dedans un ressort ou un butoir élastomère 31 qui présente la forme d'un manchon monté sur la tige de piston 34. Si on le désire, le manchon élastomère 31 peut être remplacé par un ressort en acier. L'amortisseur 27 peut, par exemple, être un amortisseur de type Monroe Super avec une vanne de 44mm ou semblable, que l'on a modifié pour incorporer dedans le ressort 31. Comme on l'a représenté à la figure 4, les parties composant l'amortisseur 27 sont dans les positions relatives qu'elles occupent quand la suspension est à la hauteur nominale de débattement ou à la hauteur de retenue. L'amortisseur 27 fonctionne de manière normale quand le véhicule sur lequel il est monté roule sur une route ou une chaussée présentant des irrégularités. Toutefois, lors d'un rebondissement, du fait que l'extrémité inférieure du ressort 31 est tout à fait à proximité du piston 29, le ressort 31 entre immédiatement en fonction et agit de façon à empêcher la montée du chassis. Une forme de ressort 31 est décrite dans le brevet n0 5 104 101, délivré le 14 Avril 1992 à David G. Anderson et Hente Braam et cédé à la Miner Enterprises, Inc.. On incorpore la description de ce brevet dans le présent document à titre de référence. On va se référer maintenant aux figures 5 à 11 pour une description du second mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 5, on a représenté une fraction du longeron latéral de gauche du châssis 35, relié à l'essieu moteur 36 par la suspension à air comprimé à bras traînant de cette invention, qui est indiqué de façon générale par la référence 37. BAD ORIGINAL Une membrure principale de support, indiquée de façon générale par la référence 40, a une extrémité supérieure avant 41, une partie moyenne 42 et une extrémité inférieure traînante 43. L'extrémité avant 41 est fixée au longeron latéral d'une manière connue au moyen d'une bride 44, telle que celle que l'on a représentée sur les figures 5 et 6. Comme on l'a représenté sur la figure 5, l'extrémité avant 41 de la membrure principale de support est supportée par des brides 44 entre le support 45 et le galet de rebondissement 46. Un support supérieur 47 prend en sandwich et serre l'extrémité avant 50 du ressort de rebondissement à lame, désigné de façon générale par la référence 51 entre lui et le sommet de la partie du milieu 42 de la membrure principale de support, comme on l'a représenté sur la figure 5. Un goujon cylindrique 52, monté sur le dessus de la partie du milieu 42 de la membrure principale de support, passe à travers l'extrémité avant 50 du ressort de rebondissement et dans le support du haut 47. Le trou 53, représenté sur les figures 8 et 9, reçoit le goujon cylindrique. La figure 5 montre qu'une pièce d'écartement 54 et un siège d'essieu 55 sont pris en sandwich entre le dessus de l'essieu moteur 36 et la face inférieure de la partie du milieu 42 de la membrure principale de support. Les éléments de l'assemblage sont tous maintenus ensemble par une paire de tirefonds 56, en forme de U renversé, leurs parties coudées passant par dessus le support supérieur 47 et assurant le serrage avec la plaque inférieure 57 contre l'essieu moteur 36. Des écrous BAD ORIGINAL