Brevet FR2772308A1 — publié le 19990618

L'invention se rapporte à un essieu de véhicule comprenant pour chaque roue au moins un bras oscillant supportant la roue et comportant au moins un levier, les roues prenant appui l'une contre l'autre d'une part soit par les leviers, soit par les bras oscillants ou les leviers en combinaison avec un levier double en forme de fléau monté sur la carrosserie et d'autre part par au moins un système à amortisseur et ressort et les roues étant reliées par les leviers - directement ou au moyen d'éléments intermédiaires - et par un mécanisme actif à bielles. Dans l'adaptation des suspensions du mécanisme de roulement, il y a en principe des visées conflictuelles consistant d'une part à obtenir un confort de la marche aussi élevé que possible et d'autre part à maintenir aussi le mouvement de roulis de la carrosserie aussi faible que possible lors du passage dans des courbes. Dans les types d'essieux connus, il n'est pas possible d'influer sur les deux critères de manière indépendante. La disposition des ressorts et des amortisseurs entre les éléments de la suspension des roues et la carrosserie provoque un couplage du mouvement d'abaissement et de redressement ainsi que du mouvement de roulis de la carrosserie. En d'autres termes, une modification de la rigidité de la suspension et/ou de l'amortissement se répercute sur un véhicule en marche aussi bien sur le mouvement vertical que sur le mouvement de roulis. L'utilisation de stabilisateurs augmente la rigidité de la suspension lors d'un mouvement de roulis, de sorte que la tendance du véhicule à effectuer un mouvement de roulis diminue, mais simultanément I'amortissement du roulis de la carrosserie subit une réduction. La présente invention se fonde sur le problème consistant à créer un essieu à l'aide duquel la force pondérale de la carrosserie et les forces latérales agissant sur celle-ci sont supportées indépendamment par le mécanisme de roulement. Selon une particularité essentielle de l'invention, le lieu central d'articulation de la bielle active du mécanisme correspondant est guidé dans un plan horizontal perpendiculaire à la direction de la longueur du véhicule entre les lieux extérieurs d'articulation de ce mécanisme actif à bielles et cette bielle active prend appui sur la carrosserie au moins par un système à amortisseur et ressort et/ou par un dispositif actif de commande du roulis. Donc, I'essieu comprend pour chaque roue au moins un bras oscillant supportant cette dernière et comportant au moins un levier, les roues prenant appui l'une contre l'autre d'une part soit par les leviers, soit par les bras oscillants ou les leviers en combinaison avec un fléau monté sur la carrosserie et d'autre part par au moins un système à amortisseur et ressort, les roues étant reliées par les leviers - directement ou au moyen d'éléments intermédiaires - et par un mécanisme actif à bielles. Un essieu de véhicule comprenant une partie de ces caractéristiques est décrit dans le brevet US-2 128 660. Ce document décrit un essieu à bras articulés transversaux doubles, dont celui qui se trouve au haut reçoit d'un mécanisme à barres la forme de pyramide couchée à base triangulaire, dont le pied prend appui sur la carrosserie, sur un ressort hélicoïdal horizontal et sur un mécanisme actif à bielle. Le mécanisme à barres représente abstraitement un levier entre les extrémités libres duquel le ressort hélicdidal et le mécanisme actif à bielle sont disposés. Ce mécanisme actif est articulé sur la carrosserie du véhicule par l'articulation centrale de la bielle active. Il en résulte que les bras oscillants des deux côtés sont reliés rigidement. Les deux roues de l'essieu subissent en principe simultanément les mouvements d'affaissement ou de relèvement. Ce mode d'exécution ne représente certes pas une solution au problème posé, mais il forme une partie de la base technique de l'un des exemples représentés de réalisation. L'invention réside dans le fait que le lieu central d'articulation de la bielle du mécanisme actif est guidé dans un plan horizontal perpendiculaire à la direction de la longueur du véhicule dans la zone comprise entre les lieux extérieurs d'articulation de ce mécanisme actif à bielle et que cette bielle prend appui sur la carrosserie par un système à ressort et amortisseur et/ou par un dispositif actif de commande du roulis. Ainsi, la rigidité et l'amortissement des deux degrés de liberté des mouvements d'affaissement et de relèvement et du roulis peuvent être conçus ou réglés indépendamment pour chacun d'eux. Le mouvement exclusivement d'affaissement ou de relèvement avec affaissement simultané des deux roues ne provoque qu'une charge sur le système à ressort et amortisseur correspondant et un mouvement uniquement de roulis avec compression alternée des ressorts de suspension des roues de cet essieu crée une charge exclusivement sur le système à ressort et amortisseur de roulis. Cette suspension des roues offre avantageusement des libertés supplémentaires pour l'adaptation du véhicule. Il est donc possible d'adapter la fréquence propre des mouvements d'affaissement et de relèvement et l'amortissement de la carrosserie du point de vue du confort de la marche sans devoir admettre également de grands mouvements de la carrosserie lors du passage dans les courbes. De plus, I'amortissement du roulis peut être adopté à volonté. Pour un essieu à bras oscillants transversaux ou obliques sans commande active du roulis, il suffit à cette fin notamment de deux ressorts et de deux amortisseurs qui peuvent être montés avec un faible encombrement entre les roues. D'autres particularités de l'invention seront mentionnées dans la description qui va suivre de deux modes de réalisation représentés schématiquement sur les dessins sur lesquels: * la Figure 1 est une vue en élévation de face d'une suspension individuelle de roues à bras oscillants transversaux, ceux-ci étant en position neutre; la Figure 2 représente de la même manière la suspension de la Figure 1, mais à une position simultanée d'affaissement; * la Figure 3 représente la suspension de la même manière que la Figure 2, mais à une position alternée d'affaissement; la Figure 4 représente schématiquement en perspective une suspension individuelle de roues à bras oscillants longitudinaux. Les Figures i à 3 illustrent un essieu à bras oscillants transversaux doubles et à suspension indépendante pour les mouvements d'affaissement et de redressement et pour le roulis. Cet essieu comprend pour chaque roue 2, 2' un bras oscillant transversal inférieur 11, 11' ainsi qu'un bras oscillant supérieur 13, 13'. Ces bras oscillants sont par exemple de forme triangulaire et ils sont montés sur la carrosserie 5 du véhicule au moyen d'articulations parallèles. Les axes d'oscillation des bras oscillants transversaux sont disposés de manière idéalisée dans l'exemple de réalisation d'une part parallèlement à l'axe longitudinal du véhicule et d'autre part parallèlement à la chaussée 1. Les bras oscillants transversaux sont reliés aux roues par des supports 14, 14' de ces dernières. Deux lignes auxiliaires sont tracées dans chacune des Figures 2 et 3 audessus ou au-dessous de la chaussée 1 à proximité des surfaces de contact au sol des roues. Ces lignes matérialisent cette surface de contact au sol par rapport à la carrosserie désaxée et en position neutre du mécanisme de roulement. Un levier 12, 12' qui est assujetti à chaque bras oscillant transversal inférieur 11, Il' transforme le mouvement d'affaissement et de relèvement en un mouvement transversal. Les lieux d'articulation 15, 15', entre lesquels se trouve un module 20 à ressort et amortissement des mouvements d'affaissement et de relèvement, se trouvent en particulier sur les leviers 12, 12'. Ce module 20 comprend un amortisseur 21, 22 dont la tige de piston 21 est articulée sur le levier gauche 12 et le cylindre 22, sur le levier droit 12', voir la Figure 2. Un élément de raccord en forme de plaque 23, 24 est fixé d'une part à la tige de piston 21 à proximité de l'extrémité gauche de celle-ci et d'autre part au cylindre, à proximité de l'extrémité droite de celui-ci. Le ressort correspondant 26 est disposé concentriquement au cylindre 22 entre ces éléments de raccord 23, 24. Sur les Figures 1 à 3, le ressort 26 et les éléments de raccord 23, 24 sont conçus et disposés à distance l'un de l'autre de manière que le ressort 26 puisse être soumis soit à une traction, soit, lorsque les ressorts de suspension des roues 2, 2' sont totalement détendus, encore à une compression. Jusqu'à ce point, les bras oscillants transversaux inférieurs 11, 11', les leviers 12, 12' et le module 20 à ressort et amortisseur produisent un équilibrage transversal connu de la suspension indépendamment du dimensionnement du module 20. Lorsque les ressorts de suspension des deux roues 2, 2' subissent simultanément une compression ou une détente (voir Figure 2), la distance séparant les lieux d'articulation 15, 15' change. Par exemple, lors d'un affaissement de la carrosserie, la distance se raccourcit, le ressort 26 subit une compression, c'est à dire que l'effort de compression que subit ce ressort 26 augmente. Lors d'une compression ou d'une détente en alternance des ressorts de suspension des deux roues 2, 2', voir la Figure 3, la distance séparant les lieux d'articulation 15, 15' ne change pas - pour une course sensiblement égale de chacune des roues. Le module 20 à ressort et amortisseur effectue un mouvement d'oscillation vers la droite qui reste sans effet. Par ailleurs, les lieux d'articulation 16, 16' des mouvements de roulis sont disposés sur les leviers 12, 12'. Un mécanisme actif à bielle 30 guidé par un module à ressort-amortisseur 40 est disposé entre ces lieux d'articulation. Ce mécanisme 30 consiste en des bielles 32, 32' articulées sur les leviers 12, 12' et en une bielle active 31 articulée entre ces derniers. Les bielles 32, 32' et la bielle active 31 forment dans le cas idéal représenté un "Z" plan. La bielle active 31 comporte à mi-longueur un lieu d'articulation 48 sur lequel le module 40 à ressort et à amortisseur de roulis est monté oscillant. Ce module 40 a une structure comparable à celle du module 20. Il consiste en un amortisseur 41, 42 dont la tige de piston 41 et le cylindre 42 sont représentés. Le cylindre 42 est monté selon le mode d'exécution soit par une articulation, soit fixement dans un support 49 que comporte la carrosserie 5, tandis que la tige de piston 41 est guidée au moins de manière rectiligne dans un support 47. Les éléments de raccord 43, 44 enserrant le ressort de roulis 46 sont fixés à la tige de piston 41 et au cylindre 42. Comme le montre la Figure 2, lorsque les ressorts de suspension des roues 2, 2' subissent une compression dans le même sens, le module 40 à ressort de roulis et amortisseur reste neutre, bien que la distance séparant les lieux d'articulation 16, 16' se raccourcisse. Les bielles 32, 32' ne font que faire tourner la bielle active 31 sur le lieu d'articulation 48 disposé sur la tige de piston 41. Ce lieu d'articulation 48 ne se déplace pas par rapport à l'axe vertical 6 du véhicule. En cas d'affaissement alterné selon la Figure 3 - les roues 2, 2' exécutent une course de même longueur, mais avec des signes différents - le pivotement parallèle des leviers 12, 12' maintient la distance séparant les lieux d'articulation de roulis 16, 16' à une valeur constante. La carrosserie 5 effectuant un mouvement de roulis vers la gauche provoque la contraction sur la distance "a" du module à ressort et amortisseur 40 prenant appui sur les leviers 12, 12' par l'intermédiaire du mécanisme actif à bielles 30. De plus, la carrosserie 5 prend appui sur le mécanisme de roulement par l'intermédiaire du ressort de roulis 46 sans exercer une contrainte sur le ressort 26 de suspension en hauteur. Les leviers 12, 12' peuvent aussi être des bras en porte-à-faux qui sont rigidifiés avec le bras articulé transversal correspondant au moyen de barres, d'un support en treillis ou d'élément en forme de plaques. À la différence du mode de réalisation des Figures 1 à 3, chacun des modules à ressort et amortisseur destinés d'une part à la suspension en hauteur et d'autre part au roulis peut être monté entre des groupes séparés de deux leviers. De plus, chacun des bras oscillants transversaux inférieurs peut supporter deux leviers, les deux leviers destinés au module à ressort et amortisseur prévu pour la suspension en hauteur étant disposés devant le groupe de deux leviers destinés au module correspondant prévu pour le roulis. En variante, un levier peut être disposé aussi sur chacun des tous les quatre bras oscillants transversaux, de manière que par exemple la suspension en hauteur prenne appui sur le bras oscillant transversal inférieur et que la suspension d'amortissement du roulis prenne appui sur le bras oscillant transversal supérieur. Au lieu de la suspension décrite des roues réalisée en une disposition à bras oscillants transversaux doubles, elle peut aussi être conformée en une disposition dans l'espace de bras oscillants pour tout type d'essieu même un essieu rigide - pour lequel le ressort et l'amortissement prennent appui sur un composant ou un bras oscillant supportant les roues, c'est à dire ne présentent aucune caractéristique de guidage des roues. Dès que les bras oscillants sont montés sans être parallèles à l'essieu du véhicule, par exemple lorsqu'il s'agit de bras oscillants obliques, au moins les articulations des bielles 32, 32' doivent être remplacées par des articulations à rotule et/ou à cardan. L'appui du système à ressort et amortisseur de roulis sur la carrosserie doit pouvoir être éventuellement déplaçable avec le lieu central d'articulation dans la direction de la longueur du véhicule, la course de déplacement correspondant par exemple à la composante moyenne de déplacement dans le même sans des lieux extérieurs d'articulation de roulis. La Figure 4 représente schématiquement un essieu exclusivement à bras oscillants longitudinaux. La suspension en hauteur est assurée dans ce cas par deux éléments de ressort 57, 57' qui prennent appui d'une part sur les bras articulés longitudinaux 51, 51' et d'autre part sur un levier double en forme de fléau 55. Le fléau 55 est monté sur la carrosserie 5 au lieu d'articulation 56. Les éléments de ressort de la suspension en hauteur 57, 57' contiennent les amortisseurs. Pour la suspension d'amortissement du roulis, les leviers 52, 52', qui sont disposés sur les bras oscillants longitudinaux 51, 51' transforment leur mouvement d'oscillation autour d'un axe transversal en un mouvement d'oscillation autour d'un axe vertical au moyen de leviers coudés 53, 53' - formant des éléments intermédiaires - montés sur la carrosserie 5. Un mécanisme actif à bielles 30 et un module à ressort et amortisseur du roulis se trouvent entre les leviers coudés 53, 53'. Lors d'une contraction des ressorts de suspension des roues 2, 2' dans le même sens, le fléau 55 ne bascule pas. Les éléments de suspension en hauteur 57, 27' sont soumis à compression dans le même sens. La bielle active 31 pivote sur le lieu d'articulation 48 sans déplacer la tige de piston 41. Lors d'un mouvement alterné de contraction ou de détente de la suspension en hauteur, le fléau 55 bascule sans provoquer une modification de la rigidité des éléments de ressort de suspension 57, 57'. Les leviers 52, 52' et les leviers coudés 53, 53' déplacent la bielle active 31 transversalement vers la roue 2' se trouvant du côté intérieur de la courbe. Le module 40 à ressort et amortisseur de roulis est soumis à une charge. La séparation de la suspension en hauteur et de celle d'amortissement du roulis permet de réaliser par des moyens simples une commande active du roulis suivant le principe du dispositif d'inclinaison d'une caisse de wagon dans les courbes. Les modules à ressort et amortisseur de roulis que représentent les Figures 1 à 4 sont complétés par un organe réglant linéaire. Un organe réglant linéaire hydraulique et/ou pneumatique peut éventuellement aussi remplacer le module à ressort et amortisseur de roulis. L'organe réglant linéaire assume le guidage en translation de la bielle active. Un déplacement dans le même sens des bielles fait basculer la carrosserie du véhicule suivant un angle correspondant de roulis. REVENDICATION I-Essieu de véhicule comprenant pour chaque roue au moins un bras oscillant supportant la roue et comportant au moins un levier, les roues prenant appui l'une contre l'autre d'une part soit par les leviers, soit par les bras oscillants ou les leviers en combinaison avec un levier double du type d'un fléau monté sur la carrosserie et d'autre part par au moins un système à ressort et amortisseur et les roues étant reliées par les leviers - directement ou au moyen d'élément intermédiaires - et par un mécanisme actif à bielles, caractérisé en ce que le lieu central d'articulation (48) de la bielle active (31) du mécanisme correspondant (30) est guidé dans un plan horizontal perpendiculaire à la direction de la longueur du véhicule entre les lieux extérieurs d'articulation (16, 16') de ce mécanisme actif à bielles (30) et cette bielle active (31) prend appui sur la carrosserie (5) du véhicule au moins par un système à ressort et amortisseur (40) et/ou par un dispositif actif de commande du roulis.