Brevet FR2810587A1 — publié le 20011228

La présente invention concerne les suspensions assurant une liaison élastique entre la partie d'un corps à isoler de trépidations et moins trois organes subissant des trépidations principalement selon direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement selon direction orthogonale à la précédente et définissant l'axe longitudinal de référence. Pour des raisons de commodité l'invention est décrite dans son application particulière aux véhicules automobiles et plus spécifiquement - mais pas exclusivement - à quatre roues, car il est bien évident pour tout homme de l'art que suspension d'un véhicule automobile isole le châssis des trépidations - principalement verticales et secondairement longitudinales - des trois roues moins par lesquelles il repose sur le sol sur lequel il évolue et dont la direction perpendiculaire définit l'axe vertical de référence, l'axe longitudinal de référence étant défini la direction d'évolution dudit véhicule. Dans domaine automobile, les suspensions multibras ont démontré leurs grandes qualités. Leur emploi se développe mais elles sont toujours pénalisées un coût élevé, en raison du grand nombre de composants constitutifs. De plus, il peut arriver que la recherche des effets élasto-cinématiques induise sensibilité élevée du comportement dynamique du véhicule à certains paramètres, ce qui peut nécessiter de resserrer les dispersions de fabrication, au détriment du coût de production. L'intégration des fonctions guidage et raideur dans un même élément permet une réduction de coût tout en donnant accès à une réponse élasto- cinématique différenciée adaptée au mouvement relatif des roues par rapport au véhicule (pompage, roulis, tangage...). Ainsi, les prestations-client peuvent être améliorées et - simultanément - les coûts réduits. Plus spécifiquement, on connaît l'intérêt des suspensions semi-rigides anisotropes du mode vertical dans lesquelles les bras flexibles sont liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras. présente invention a pour but de proposer une structure de suspension isotrope mode longitudinal de trépidation, au net bénéfice des prestations- client. Les éléments de suspension et la structure suspension objets de la présente invention peuvent notamment être associes avec la suspension de roue arrière décrite dans le document EP-A-031 1 et/ou la suspension de roue avant présentée en page 26 de la Revue de la n 728. présente invention concerne une structure suspension semi-rigide constituee de trois bras flexibles au moins associes chacun à un organe trépidant et liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras, assurant une liaison élastique entre la partie d'un corps à isoler des trépidations et au moins trois organes subissant des trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence, anisotrope du mode vertical de trépidation, et caractérisée en ce qu'elle est isotrope du mode longitudinal de trépidation. Plus particulièrement pour le domaine automobile, la présente invention concerne une structure de suspension de roue semi-rigide constituée de trois bras flexibles au moins associés chacun à une roue et liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras, assurant une liaison élastique entre le châssis à isoler des trépidations et au moins trois roues subissant des trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence, anisotrope du mode vertical de trépidation des roues, et caractérisée en ce qu'elle est isotrope du mode longitudinal de trépidation des roues. Plus spécifiquement, la présente invention a pour premier objet un bras flexible de suspension relié, d'une part, à un organe trépidant et, d'autre part, directement ou indirectement et par une liaison souple au corps à isoler des trépidations, caractérisé par le fait que son extrémité opposée à la liaison à l'organe trépidant dite "extrémité de retenue partielle", est retenue en sorte qu'elle est soumise à au moins un effort vertical, cette retenue partielle présentant au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale à filtrer. Plus spécifiquement, la présente invention a pour second objet une liaison inter-bras qui assujetti le déplacement relatif vertical de trois bras au moins, caractérisée en ce elle confère à chacun des bras au moins une certaine liberté de mouvement dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine l'amplitude de la trépidation longitudinale à filtrer. Plus spécifiquement, la présente invention a pour troisième objet une structure de suspension élastique comportant au moins un tel bras de suspension et/ou une telle liaison inter-bras. L'invention a également pour objets une suspension comportant un bras appartenant à une telle structure de suspension, et une suspension comportant une telle structure suspension. Elle a également pour objet un véhicule comportant une telle suspension. Plus spécifiquement dans le domaine automobile, la présente invention a pour premier objet bras flexible de suspension de roue relié, d'une part, au support de roue et, d'autre part, directement ou indirectement, au châssis du véhicule par une liaison souple, caractérisé par le fait que son extrémité opposée à l'articulation au support de roue dite "extrémité de retenue partielle", est retenue en sorte qu'elle soumise à au moins un effort vertical, cette retenue partielle présentant au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer. Plus spécifiquement dans le domaine automobile, la présente invention a pour second objet liaison inter-bras qui assujettit le déplacement relatif vertical de trois bras moins, caractérisée en ce qu'elle confère à chacun des bras au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer. Plus spécifiquement dans le domaine automobile, la présente invention a pour troisième objet une structure de suspension élastique comportant au moins un tel bras de suspension et/ou une telle liaison inter-bras. L'invention a également pour objets une suspension de roue comportant un bras appartenant à une telle structure de suspension, et une suspension pour véhicule automobile, comportant une telle structure de suspension. Elle a également pour objet un véhicule automobile comportant une telle suspension. L'invention a pour premier objet un bras flexible en flexion et sensiblement rigide en traction-compression. Le bras selon l'invention peut être lié au support de roue par une articulation de type rotule, notamment lorsqu'il est employé dans une suspension de roue avant. Le bras peut aussi être lié au support de roue par une liaison souple à anisotropie de raideur, notamment lorsqu'il est employé dans une suspension de roue arrière multibras, ce qui améliore la qualité filtrage. Le plus généralement, il s'agit d'une liaison souple à anisotropie raideur lui offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe voisin d'une perpendiculaire audit bras et, secondairement, certaine liberté de mouvement convenablement choisie sur chacun des cinq autres axes. Cette liaison peut être réalisée sous la forme d'un pivot souple ou de tout autre agencement de liaison souple à anisotropie de raideur. Le bras selon l'invention est, d'une manière générale, lié - entre son extrémité liée au support de roue et son extrémité de retenue partielle - au châssis véhicule. plus généralement, il s'agit d'une liaison souple à anisotropie de raideur offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe voisin d'une perpendiculaire audit bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement convenablement choisie sur chacun des cinq autres axes. Cette liaison peut être réalisée sous la forme d'un pivot souple ou de tout autre agencement de liaison souple à anisotropie de raideur. D'une manière générale, le bras selon l'invention - décrit selon la théorie des poutres -présente une section courante évolutive le long d'une courbe gauche. Du fait que l'extrémité de retenue partielle du bras selon l'invention dispose au moins d'une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, il n'est pas nécessaire que ladite section présente une restriction de sa largeur pour obtenir une souplesse suffisante de la structure de suspension aux efforts longitudinaux afin d'obtenir une bonne qualité de filtrage. Afin d'accroître sa capacité à stocker l'énergie, le bras peut comporter entre son extremité de retenue partielle et sa liaison au châssis du véhicule - une ou plusieurs nervures d'axe perpendiculaire au bras. Le rapport de la largeur sur l'épaisseur de la section courante du bras présente avantageusement un minimum dans un voisinage de la liaison du bras au châssis et maximum dans un voisinage de l'extrémité de retenue partielle. La section courante du bras selon l'invention peut être notamment carrée, rectangulaire, circulaire ou ovale (pas nécessairement symétrique), pleine ou en profil mince. Le bras peut être réalisé en métal comme il est usuel en matière de suspension semi-rigide et aussi en matériau syntactique constitué d'une peau métallique enveloppant un matériau cellulaire léger comme par exemple une mousse métallique ou une mousse de polyuréthane rigide laquelle stabilise ladite peau sous forte charge. Le profil bras selon l'invention en projection horizontale sur un plan vertical est préferentiellement légèrement incurvé en l'absence de charge, et sous forte charge verticale - sensiblement rectiligne depuis sa liaison au support de roue jusqu'à lieu de liaison au châssis. L'invention pour second objet une liaison inter-bras qui assujettit le déplacement relatif vertical de trois bras au moins et qui constitue ici le moyen par lequel l'extrémité de retenue partielle des bras est retenue, ladite liaison inter-bras conférant à chacun des bras au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer. Le plus généralement, il s'agit d'un agencement de liaisons souples à anisotropie de flexibilité en nombre égal au nombre de bras, présentant chacune au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de trépidation longitudinale de roue à filtrer. Cette liaison inter-bras peut être réalisée sous la forme d'un multipode matériau elastomère renforcé ou non, chaque extrémité de retenue partielle de bras étant manchonnée par une extension podaire laquelle présente une zone aisément déformable dans le sens et la direction d'un effort horizontal appliqué audit manchon par le bras, ladite zone étant avantageusement localisée au plus près possible du point de jonction des axes d'extension des bras. Cette zone de déformation privilégiée de ladite extension podaire peut être obtenue par la présence d'une lumière verticale, par une restriction de la largeur de la section dudit manchon ou encore en combinant les deux. Au moins un moyen de raideur additionnelle est installé entre le châssis du véhicule et la liaison inter-bras. Ledit moyen de raideur additionnel est préférentiellement un vérin pneumatique dont la pression de chaque cavité avantageusement pilotée de sorte que la raideur de suspension et la garde sol sont ajustées à la charge, à la vitesse du véhicule, au type de terrain autre. L'invention a pour troisième objet une structure de suspension élastique comportant au moins un tel bras de suspension et/ou une telle liaison inter-bras. D'une manière générale, la structure de suspension selon l'invention constituée de trois bras flexibles au moins, liés entre eux en une extrémité où se confondent en une liaison inter-bras, l'autre extrémité de chacun d'eux étant liée à un support de roue. La liaison inter-bras constitue ici le moyen par lequel l'extrémité de retenue partielle des bras est retenue. En particulier, la structure de suspension selon l'invention permet d'assurer une liaison élastique entre le châssis d'un véhicule automobile à isoler des trépidations et ses trois roues au moins subissant des trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal référence, anisotrope du mode vertical de trépidation des roues et isotrope mode longitudinal de trépidation des roues. formes de réalisation les plus intéressantes d'un point de vue pratique pour un vehicule automobile sont telles que la surface projetée verticalement sur un plan horizontal de ladite liaison inter-bras est à l'intérieur du polygone joignant les projections sur le même plan horizontal des extrémités liées aux supports de roue des bras adjacents, lequel polygone est -dans la pratique - peu différent du polygone sustentation dudit véhicule. Pour un débattement vertical de roue donné, les bras la structure de suspension sont soumis à un champ de contraintes dépendant du mode de sollicitation verticale (pompage, roulis, tangage...), lequel induit une différenciation des raideurs verticales correspondantes. Pour débattement longitudinal de roue donné, les bras sont soumis à un champ de contrainte indépendant du mode de sollicitation longitudinale. Pour mieux expliciter les objets de l'invention, on va décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, des réalisations représentées sur les dessins annexés. ces dessins - figure 1 est une vue schématique en perspective d'une structure de suspension selon l'invention ; figure 2 est une vue de dessus d'un bras de structure suspension ; figure 3 est une vue de dessus d'une liaison inter-bras structure de suspension; - figure 4 est une vue en coupe, suivant A3-A3' de la figure 3. figure 1 présente une vue schématique d'une structure de suspension de roue semi-rigide 1 conforme à l'invention, assurant une liaison élastique entre le châssis 3 d'un véhicule automobile à isoler des trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence et ses quatre roues, avant 2 et arrière 2', par lesquelles il repose sur le sol sur lequel il évolue, générant de ce fait lesdites trépidations. La structure de suspension 1, anisotrope du mode vertical de trépidation des roues et isotrope du mode longitudinal de trépidation des roues, est ici constituée de quatre bras flexibles 11, 12, 13, 14, associés chacun à une roue et liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras 19, l'autre extrémité de chacun des bras étant liée à un support roue par une articulation 15, 16, 17, 18. surface projetée verticalement sur un plan horizontal de liaison inter- bras 1 est à l'intérieur du polygone joignant les projections sur même plan horizontal des extrémités liées aux supports de roue des bras adjacents 11, 12, 13, 14, lequel polygone est peu différent du polygone de sustentation dudit véhicule. Chaque bras 11, 12, 13, 14 est flexible en flexion et rigide en traction- compression, tout au moins jusqu'à une charge critique supérieure aux sollicitations résultant de l'évolution normale du véhicule (ne résultant pas d'une collision). figure 2 montre une réalisation de bras 13 de suspension de roue avant " à son support de roue par une articulation à rotule 17. même, mais non représenté, le bras 11 de suspension roue avant est lié a son support de roue par une articulation à rotule 15. Chaque bras 12, 14 - non représenté - de suspension de roue arrière est articulé chacun à son support de roue par une liaison pivot souple 16, 18 lui offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étend le bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement convenablement choisie sur chacun des cinq autres axes. Chaque bras 11, 12, 13, 14 est lié par une liaison 611, 3, 614 au châssis 3 du véhicule ; chacune des liaisons 611, 612, 613, une liaison souple à anisotropie de raideur offrant à chaque bras une liberte mouvement en rotation autour d'un axe 711, 712, 713, 714 perpendiculaire a la direction dans laquelle s'étend le bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement convenablement choisie sur chacun des cinq autres axes, chaque liaison 611, 612, 613, 614 étant disposée entre la liaison inter-bras 19 et son articulation 15, 16, 17, 18 au support de roue. chaque liaison 611, 612, 613, 614 est une liaison pivot souple. figure 1 représente le bras 13 de suspension de roue avant incurvé tel que le vecteur normal au bras dirigé vers le centre de courbure est orienté vers sol et, dans le plan horizontal de la figure 2, on observe son incurvation telle l'angle de braquage de roue puisse être augmenté. Le bras de suspension de roue avant 11 répond à la même description; quant aux bras 12, 14 de suspension de roue arrière, ils sont incurvés dans un plan vertical comme les bras de suspension avant 11, 13 et rectilignes dans le plan horizontal. Chaque bras, comme le bras 13, présente une section courante, non représentée, ovale dont la largeur - visible sur la figure 2 - croit depuis la liaison au support de roue jusqu'à l'extrémité de retenue partielle 3, le rapport de largeur sur l'épaisseur étant minimum dans un voisinage la liaison 613 du bras au châssis et maximum dans un voisinage de l'extremité de retenue partielle 1913. Le profil de chaque bras 11, 12, 13, 14 - en projection horizontale sur un plan vertical - non représenté, est légèrement incurvé en l'absence de charge et sous forte charge verticale - sensiblement rectiligne, depuis sa liaison au support de roue 15, 16, 17, 18, jusqu'à sa liaison au châssis 611, 612, 613, 614 . Du fait de cette variation de courbure par déformation élastique en débattement vertical, le Centre Instantané de Rotation de l'articulation 15, 16, 17, 18 de chaque bras ne coïncide pas exactement avec l'axe d'articulation physique la liaison 611, 612, 613, 614, ce qui introduit des facultés supplémentaires de reglage des caractéristiques élasto-cinématiques de la suspension. Une variation de flèche de l'ordre de 15 mm induit une amélioration significative du comportement dynamique du véhicule. Compte tenu des faibles déformations des bras de la structure de suspension, ceux-ci peuvent être réalisés en métal comme il est usuel en matière de suspension semi-rigide. Le bras selon l'invention peut également être réalisé en matériau syntactique constitué d'une fine peau métallique enveloppant un matériau cellulaire léger comme par exemple une mousse métallique ou une mousse de polyuréthane rigide laquelle stabilise ladite peau sous forte charge. Ces conditions de réalisation permettent à un bras très léger de supporter des charges élevées, comme il est bien connu. Les figures 3 et 4 montrent une réalisation de la liaison inter-bras 19 qui assujettit le déplacement relatif vertical des bras 11, 12, 13, 14 et qui constitue ici le moyen par lequel l'extrémité de retenue partielle 1911, 1912, 3, 1914 des bras est retenue, ladite liaison inter-bras conférant à chacun bras au moins une certaine liberté de mouvement 1911a, 1912a, 1913a, 4a de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer. liaison inter-bras est ici constituée d'un quadripode souple matériau élastomere renforcé ou non, chaque extrémité de retenue partielle 1, 1912, 1913, 1 4 de bras étant manchonnée par une extension podaire 1912b, 1913b, 914b laquelle présente une zone aisément déformable 1912c, 1913c, 914c dans le sens et la direction d'un effort horizontal appliqué audit manchon par le bras, ladite zone étant avantageusement localisée plus près possible point de rencontre des axes d'extension des bras. Ici, zone de déformation privilégiée de chaque extension podaire est obtenue la présence d'une lumière verticale 1911e, 1912e, 1913e, 1914e . Un verin pneumatique 1920, visible sur la figure 1, disposé sensiblement verticalement constitue ici le moyen par lequel la liaison inter-bras est élastiquement reliée au châssis du véhicule. La liaison inter-bras 19 comporte - sur sa face inférieure - un disque en tôle forte 1930 dont le centre est à l'aplomb du point de rencontre axes d'extension des bras, ledit disque comportant des languettes verticales 911f, 1912f, 3f 1914f, chacune associée à une lumière 1911e, 3e, 1914e a l'intérieur de laquelle elle s'étend jusqu'à la face supérieure liaison inter-bras, ladite languette étant à plus faible distance possible point de rencontre des axes d'extension des bras. La liaison inter-bras 19 comporte - en son centre - un cylindre tôle forte 1931 d'axe vertical contenant le point de rencontre des axes d'extension des bras, ouvert sur le haut, solidaire du disque 1930, d'un diamètre supérieur au diamètre extérieur du vérin pneumatique 1920 de telle manière à créer un évidement dans lequel le corps du vérin pneumatique peut se loger lorsque les roues sont pendantes. Le verin est d'une part articulé par sa tige à la liaison inter-bras via une rotule 1921 solidaire de l'ensemble cylindre 1931 - disque à languettes 1 et disposée son axe au voisinage du point de rencontre des axes d'extension des bras. Le vérin est également articulé par son corps au châssis ' une articulation souple faisant rotule visible sur la figure 1. Le disque muni de languettes verticales et le cylindre ouvert sont réalisés par formage. La pression de chaque chambre du vérin est avantageusement pilotée de sorte que la raideur de suspension et la garde au sol soient ajustées à la charge, à la vitesse du véhicule, au type de terrain ou autre pour un coût inférieur aux solutions connues. Les caractéristiques de l'invention sont décrites dans les revendications. REVENDICATIONS . Structure de suspension semi-rigide (1) - notamment pour véhicule automobile - assurant une liaison élastique entre la partie d'un corps à isoler des trépidations - tel que châssis (3) - et au moins trois organes - tels que supports de roue (2, 2') - subissant les trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence, constituée de trois bras (11, 12, 13) au moins, flexibles en flexion et rigides en traction-compression, liés entre eux en une extrémité (1911, 1912, 1913) où ils se confondent en une liaison inter- bras (1 dont la surface projetée verticalement est inscrite à l'intérieur du polygone joignant les extrémités libres des bras adjacents, chacune desdites extrémites étant liée - directement ou indirectement - par une liaison (15, 16, 17) à un organe trépidant, chaque bras étant lié -entre son extrémité (1911, 1912, 1913) " à la liaison inter-bras (19) et sa liaison (15, 16, 17) à l'organe trepidant à la partie du corps (3) à isoler des trépidations par une liaison souple 1,612, 613) ' anisotropie de raideur offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe (711, 712, 713) voisin d'une perpendiculaire bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement sur chacun des cinq autres axes, ladite structure étant anisotrope du mode vertical de trépidation, caractérisée par le fait qu'elle est isotrope du mode longitudinal de trépidation. 2. Structure de suspension semi-rigide (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'extrémité (1911, 1912, 1913) de chaque bras (11, 12, 13) liée à la liaison inter-bras (19) est retenue en sorte qu'elle est soumise à au moins un effort vertical et présente au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un (1911a, 1912a, 1913a) dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale à filtrer. 3. Structure de suspension semi-rigide (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la liaison (15, 16, 17) de chaque bras (11, 12, 13) à l'organe trépidant est une articulation à rotule ou une liaison souple à anisotropie de raideur offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe voisin d'une perpendiculaire audit bras 1, 12, 13) et, secondairement, une certaine liberté de mouvement sur chacun cinq autres axes. 4. Structure de suspension semi-rigide (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'un moyen de raideur additionnel est installé entre la liaison inter-bras (19) et la partie du corps (3) à isoler des trépidations et que la liaison inter-bras (19) est réalisée en materiau élastomère renforcé ou non. 5. Structure de suspension semi-rigide (1) selon la revendications 4, caractérisée par le fait que le moyen de raideur additionnel est un vérin pneumatique (1920) installé sensiblement verticalement et rotulé (1921) d'une part à la liaison inter-bras (19) au voisinage du point de rencontre des axes suivant lesquels les bras s'étendent et, d'autre part à la partie du corps (3) à isoler des trépidations. 6. Structure de suspension semi-rigide (1) selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la pression de chaque chambre du vérin pneumatique (1920) est pilotée. 7. Suspension d'organe trépidant comportant un bras 1, 12, 13, 14) appartenant à une structure de suspension semi-rigide ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Suspension de véhicule automobile comportant structure de suspension semi-rigide (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Véhicule automobile comportant une suspension comportant une suspension selon la revendication 8.