Brevet FR2752544A1 — publié le 19980227

La présente invention concerne un train de roues directrices pour un véhicule automobile. On connaît un tel train de suspension avant à roues directrices dans lequel le support pivotant de chaque roue est relié par une bielle de direction à une extrémité déplaçable d'un organe de commande de direction, tel qu'une crémaillère de direction, la bielle s'étendant approximativement horizontalement et transversalement au véhicule. Lorsque la cinématique d'un tel train avant directeur connu ne fait décrire lors des mouvements verticaux (pompage) du véhicule aucune variation transversale du plan de chaque roue, c'est-à-dire aucune variation de voie, il est donc nécessaire que le centre de la rotule d'articulation entre la bielle et le support pivotant suive ces mouvements sans variation transversale afin de ne pas faire braquer les roues du véhicule. On sait que sur une direction classique, même lorsque les bielles de direction sont fixées à la crémaillère en partie centrale et donc très longues, ce centre d'articulation décrit en débattemment vertical de part et d'autre d'une position moyenne de hauteur du véhicule un arc dont les positions extrêmes sont éloignées d'une certaine valeur de la position imposée par la cinématique du train avant directeur. Dans ces conditions, une bonne épure de pince de chaque roue directrice en débattement vertical du véhicule n'est pas possible, c'est-à-dire qu'une légère variation du pincement de la roue, donc un braquage involontaire, est provoquée par les débattements verticaux de la roue. La présente invention propose un train de roues directrices pour un véhicule automobile permettant d'éliminer l'inconvénient ci-dessus des trains connus. A cet effet, selon l'invention, le train de roues directrices pour un véhicule automobile, dans lequel le support pivotant de chaque roue est relié par une bielle à une extrémité déplaçable d'un organe de commande de direction, tel qu'une crémaillère de direction, la bielle s'étendant approximativement horizontalement et transversalement au véhicule, est caractérisé en ce que la bielle est reliée au support par une articulation à rotule et à l'extrémité de l'organe de commande de direction d'une part par une articulation coaxiale à la bielle permettant à cette dernière un débattement angulaire et un coulissement transversal au véhicule et d'autre part par une biellette s'articulant sur deux rotules solidaires respectivement. de la bielle et de l'extrémité de l'organe de commande de direction et situées entre les deux articulations, en ce que les centres de ces articulations et de ces rotules sont sensiblement alignés en position moyenne de débattement vertical de la roue et leurs positions relatives sont telles que ce débattement vertical entraîne, par inclinaison alternativement vers le haut et vers le bas de la bielle et de la biellette, un déplacement de l'articulation entre bielle et support de roue sensiblement identique au déplacement du centre de la roue. Selon un mode de réalisation où chaque support de roue est relié à la caisse du véhicule par un bras inférieur longitudinal pivotant autour d'un axe sensiblement horizontal et transversal au véhicule, la rotule solidaire de l'extrémité de l'organe de commande de direction est disposée entre l'articulation entre bielle et support et l'autre rotule solidaire de la bielle, cette dernière et la biellette étant agencées de manière que le déplacement de l'articulation entre bielle et support de roue soit sensiblement vertical. Selon un autre mode de réalisation, le train est du type à triangle dont les bras reliant chaque support de roue à la caisse du véhicule sont en direction transversale au véhicule plus courts que la bielle, la rotule solidaire de la bielle est disposée entre l'articulation entre bielle et support de roue et l'autre rotule solidaire de l'extrémité de l'organe de commande de direction, et la bielle et la biellette sont agencées de manière que le déplacement de l'articulation entre bielle et support de roue soit identique à celui d'une bielle à peu près de même longueur que les bras. Chaque articulation, reliant la bielle à l'extrémité de la crémaillère de direction, est constituée d'une rotule tournant dans un boîtier solidaire de l'extrémité de la crémaillère de direction et traversée coaxialement à la bielle de façon coulissante par une tige d'extrémité de cette bielle. De préférence, l'articulation coaxiale à la bielle est du type à rotule fixée en bout de la bielle et logée concentriquement dans un manchon élastique solidaire de l'extrémité de l'organe de commande de direction et ayant une raideur élastique radiale élevée tout en étant suffisamment souple axialement pour permettre le déplacement de la bielle transversalement au véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un train de suspension avant à roues directrices de véhicule automobile suivant un premier mode de réalisation de 11 invention - la figure 2 est une vue frontale suivant la flèche II en figure 1 d'une partie du train avant conforme 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 frontale semblable à celle de la figure 2 d'une partie de train avant suivant un second mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 5 est une vue de dessus suivant la flèche V de la figure 4. L'invention va être tout d'abord décrite en référence à un train avant à roues directrices de véhicule automobile du type pseudo Mac-Pherson tel qu'il ressort des figures 1 à 3. Un tel train connu comprend d'une manière générale un support pivotant ou pivot 1 de chaque roue 2 et une bielle de direction 3 s'étendant approximativement horizontalement et transversalement au véhicule et dont une extrémité est reliée articulée par une rotule 4 au support pivotant 1 et l'autre extrémité est reliée articulée par une rotule 5 à l'extrémité correspondante d'une crémaillère de direction 6 mobile en translation dans une direction transversale au véhicule dans un boîtier 7 sous l'action d'un pignon de commande (non représenté) logé dans un boltier 8 solidaire du boltier de crémaillère 7 et actionné de façon usuelle non représentée par un volant du véhicule par l'intermédiaire d'une colonne de direction. Selon ce train connu, chaque support de roue 1 est relié à la caisse 10 du véhicule par un bras inférieur longitudinal 11 monté pivotant autour d'un axe X-X sensiblement horizontal et transversal au véhicule avec une traverse 12 déformable en torsion solidaire des deux bras inférieurs 11. Selon l'invention, et comme cela ressort mieux des figures 2 et 3, la bielle de direction 3 est reliée à l'extrémité de la crémaillère de direction 6 d'une part par l'articulation 5 qui est coaxiale à la bielle 3 et permet à cette dernière un débattement angulaire et un coulissement sensiblement transversal au véhicule comme on le verra ultérieurement et d'autre part par une biellette 13 s'articulant sur deux rotules 14 et 15 solidaires respectivement de la bielle 3 et de l'extrémité de la crémaillère de direction 6 par l'intermédiaire d'une plaque de support 16 solidaire de cette extrémité. Les deux rotules 14, 15, situées entre l'articulation 5 de la bielle 3 à la crémaillère de direction 6 et l'articulation 4 de cette bielle au support pivotant 1, sont fixées respectivement à la bielle 3 et à la plaque de support 16 par un axe de support 17 ; 18 à partie tronconique s'engageant dans un perçage de forme conjuguée correspondant de la bielle 3 et de la plaque 16 et maintenu dans ce perçage par un écrou de blocag.e 19 20 vissé sur une extrémité filetée externe correspondante de l'axe 17 ; 18. Le centre M de l'articulation 4, le centre N de l'articulation 5, le centre M1 de la rotule 14 et le centre N1 de la rotule 15 sont sensiblement alignés en position moyenne de débattement vertical de la roue correspondante 2 et leurs positions relatives sont telles que ce débattement vertical entraine, par inclinaison alternativement vers le haut et vers le bas de la bielle 3 et la biellette 13, un déplacement de l'articulation 4 entre bielle 3 et support de roue 1 sensiblement identique au déplacement du centre de la roue correspondante 2. Comme représenté notamment en figure 3, la rotule 15 est disposée entre l'articulation 4 et la rotule 14 solidaire de la bielle 3 qui avec la biellette 13 sont agencées de manière que le déplacement de l'articulation 4 entre bielle 3 et support de roue 1 soit sensiblement vertical quand la crémaillère 6 est immobile. En effet, lorsque la bielle 3, dans les déplacements verticaux du centre M de l'articulation 4, débat angulairement de valeurs d'angle ai et a2, la biellette 13 fait décrire autour du centre fixe N1 de la rotule 15 un arc de cercle Al au centre Mi de la rotule 14 solidaire de la bielle 3 dans le sens inverse de l'arc de cercle que décrirait le centre d'articulation M1 s'il tournait autour du centre N de l'articulation 5. La biellette de pince 13 impose le déplacement axial de la bielle 3 par coulissement suivant l'axe passant par les centres d'articulation N et M afin d'obtenir, grâce à la longueur appropriée de la biellette 13 entre les centres d'articulation M1 et N1, une bonne épure de pince de la roue 2 en débattement vertical du véhicule. Chaque articulation 5, reliant la bielle 3 à l'extrémité de la crémaillère de direction 6, est constituée d'une rotule 5a tournant dans un boîtier 21 solidaire de l'extrémité de la crémaillère de direction 6 et de la plaque 16 et traversée coaxialement à la bielle 3 de façon coulissante par une tige d'extrémité 3a de cette bielle, ce qui permet le débattement angulaire de la bielle 3 et le coulissement de celle-ci suivant son axe. En variante, l'articulation 5 peut être conçue suivant l'un des modes de réalisation représentés aux figures 8 à 12 de la demande de brevet français No. 96 01 810 déposée le 14 Février 1996 aux noms des demanderesses et incorporée ici à titre de référence. Ainsi, chaque articulation 5 peut être du type selon lequel la rotule 5a est fixée en bout de la bielle 3 et est logée concentriquement dans un manchon élastique fixé dans le boîtier 21. Ce manchon élastique aura une raideur élastique radiale élevée tout en étant suffisamment souple axialement pour permettre le déplacement de la bielle 3 transversalement au véhicule. La direction ci-dessus décrite de l'invention se présente sous la forme d'un ensemble qui se fixe sur la caisse du véhicule comme n'importe quelle direction et nécessite les mêmes réglages lors du montage en série sur le véhicule. Les figures 4 et 5 représentent l'application de l'invention à un train avant à roues directrices de véhicule automobile du type à double triangle comprenant notamment un triangle de suspension supérieur articulé, d'une part, sur l'extrémité supérieure du support pivotant 1 de roue 2 et, d'autre part, sur la caisse 10 du véhicule, les bras de ce triangle de suspension ayant une longueur réduite dans la direction transversale du véhicule en raison de l'encombrement du compartiment moteur, en particulier avec des groupes motopropulseurs transversaux. Dans ce genre de train, pour avoir une bonne épure de pince de la roue 2 en débattement vertical du véhicule, la bielle de direction 3 doit être courte. Dans le but d'obtenir avec la bielle de direction 3 relativement longue des figures 2 et 3 des déplacements du centre M de l'articulation 4 identiques à ceux d'une bielle à peu près aussi courte que les bras du triangle, la rotule 14 solidaire de la bielle 3 est disposée entre l'articulation 4 de la bielle 3 au support de roue 1 et la rotule 15 solidaire de l'extrémité de la crémaillère de direction 6 avec la bielle 3 et la biellette 13 alignées en position moyenne représentée en traits pleins sur les figures. Dans ce cas, la biellette 13 fait décrire au centre d'articulation M1, plus éloigne du centre d'articulation N que précédemment, un arc de cercle A2 ayant pour centre le centre N1 de la rotule 15 de façon à obtenir un effet inverse de celui du mode de réalisation décrit précédemment. REVENDICATIONS 1. Train de roues directrices (2) pour un véhicule automobile, dans lequel le support pivotant (1) de chaque roue (2) est relié par une bielle (3) à une extrémité déplaçable d'un organe de commande de direction (6), tel qu'une crémaillère de direction, la bielle (3) s'étendant approximativement horizontalement et transversalement au véhicule, caractérisé en ce que la bielle (3) est reliée au support (1) par une articulation à rotule (4) et à l'extrémité de l'organe de commande de direction (6) d'une part par une articulation (5) coaxiale à la bielle (3) permettant à cette dernière un débattement angulaire et un coulissement sensiblement transversal au véhicule et d'autre part par une biellette (13) s'articulant sur deux rotules (14, 15) solidaires respectivement de la bielle (3) et de l'extrémité de l'organe de commande de direction (6) et situées entre les deux articulations (4, 5), en ce que les centres (M, N, M1, N1) de ces articulations (4, 5) et de ces rotules (14, 15) sont sensiblement alignés en position moyenne de débattement vertical de la roue (2) et leurs positions relatives sont telles que ce débattement vertical entraine, par inclinaison alternativement vers le haut et vers le bas de la bielle (3) et de la biellette (13), un déplacement de l'articulation (4) entre bielle (3) et support de roue (1) sensiblement identique au déplacement du centre de la roue (2). 2. Train de roues directrices selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque support de roue (1) est relié à la caisse (10) du véhicule par un bras inférieur longitudinal (11) pivotant autour d'un X-X axe sensiblement horizontal et transversal au véhicule, la rotule (15) solidaire de l'extrémité de l'organe de commande de direction (6) est disposée entre l'articulation (4) entre bielle (3) et support (1) et l'autre rotule (14) solidaire de la bielle (3), celleci et la biellette (13) étant agencées de manière que le déplacement de l'articulation (4) entre bielle (3) et support de roue (1) soit sensiblement vertical quand l'organe de commande (6) est immobile. 3. Train de roues directrices selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est du type à triangle dont les bras reliant chaque support de roue (1) à la caisse (10) du véhicule en direction transversale au véhicule sont plus courts que la bielle (3), en ce que la rotule (14) solidaire de la bielle (3) est disposée entre l'articulation (4) entre bielle (3) et support de roue (1) et l'autre rotule (15) solidaire de l'extrémité de l'organe de commande de direction (6) et en ce que la bielle (3) et la biellette (13) sont agencées de manière que le déplacement de l'articulation (4) entre bielle (3) et support de roue (1) soit identique à celui d'une bielle à peu près de même longueur que les bras du triangle. 4. Train de roues directrices selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'articulation (5) est constituée d'une rotule (5a) tournant dans un boîtier (21) solidaire de l'extrémité de la crémaillère de direction (6) et traversée coaxialement à la bielle (3) de façon coulissante par une tige d'extrémité (3a) de cette bielle. 5. Train de roues directrices selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'articulation (5) coaxiale à la bielle (3) est du type à rotule (5a) fixée en bout de la bielle (3) et logée concentriquement dans un manchon élastique solidaire de l'extrémité de commande de direction (6) et ayant une raideur élastique radiale élevée tout en étant suffisamment souple axialement pour permettre le déplacement de la bielle (3) transversalement au véhicule.