Brevet FR2833527A1 — publié le 20030620

des charges croissantes appliquées audit ressort poutre d'automobile. DESCRIPTION La présente invention se rapporte d'une façon générale à des suspensions de véhicule et, plus particulièrement, à une suspension de véhicule automobile dans laquelle des ressorts poutre ou barre composites sont utilisés pour procurer une action de ressort dans deux plans. Les systèmes de suspensions automobiles précédents utilisant des ressorts poutre ou des ressorts à lames reposaient sur une déformation élastique principale dans un seul plan. La déformation intérieure-extérieure principale du ressort était commandée par une raideur de constante de rappel sensiblement plus élevée dans ces plans créée par de larges sections transversales des ressorts à lames. Une déformation intérieure/extérieure n'était habituellement pas souhaitée dans ces confgurations du fait qu'ils étaient principalement appariés avec des essieux rigides classiques qui s'étendaient sur la largeur du véhicule et dont le poids était complètement non suspendu par la suspension, c'est-àdire que le poids entier de l'essieu était associé au ressort et ne dépendait pas du châssis. Les conceptions de ressorts à lames classiques sont excellentes pour des applications d'essieux rigides. Les ressorts à lames classiques ne conviennent cependant pas à des systèmes de suspensions à roues indépendantes. Ces systèmes de suspensions à roues indépendantes sont caractérisés par des essieux comprenant un différentiel fixé au châssis et utilisent des demi-arbres articulés pour transmettre le couple aux extrémités de roues non suspendues. Les exkémités des roues dans un système de suspension à roues indépendantes se déplacent sur un arc imposé par un bras de suspension. Du fait que ces extrémités des roues suspendues indépendamment se déplacent suivant un arc plutôt qu'en ligne droite vers le haut et vers le bas (nécessitant deux plans de déformation) , des ressorts à lames n'ayant qu'un seul plan de déformation élastique ne conviennent pas. Actuellement, ces systèmes de suspensions à roues indépendantes reposent sur des ressorts hélicodaux et des bras de suspension pour permettre une suspension appropriée. Les ressorts hélicodaux se montent différemment sur un châssis que les ressorts à lames et donc les deux systèmes ne sont pas interchangeables sur un châssis commun. En outre, des bras de suspension pour des suspensions à ressorts hélicoidaux sont souvent très lourds et reposent sur de multiples points de fxation et de douilles pour permettre des caractéristiques de suspension appropriées. Les ressorts hélicodaux et leurs bras de suspension intro dui sent ainsi une complexité et un coût supplémentaires pour une automobile par rapport à une conception de ressorts à lames classique. I1 serait souhaitable, de ce fait, de réaliser un système de suspension qui se monte sur un véhicule comme un ressort à lames et qui permet cependant la déformation élastique dans des plans multiples d'un ressort hélicodal. La présente invention surmonte les inconvénients des approches de la technique antérieure en réali s ant un res sort poutre qui s e déforme sub stantiel lement de faço n élastique dans deux plans. C'est un but et un avantage de la présente invention de réaliser un système de suspension d'automobile comprenant un châssis, un ressort poutre ou barre capable d'une déformation élastique substantielle dans au moins deux plans, ledit ressort poutre comportant une première et une seconde extrémités, ledit ressort poutre étant attaché de façon fixe sur ladite première extrémité dudit châssis, grâce à quoi ledit ressort poutre réalise une suspension sur ledit châssis par l'intermédiaire d'une déformation élastique substancielle dans lesdits au moins deux plans dudit ressort poutre entre ladite première et ladite seconde extrémités dudit ressort poutre et, une extrémité de roue fixée audit ressort poutre, grâce à quoi ladite extrémité de roue permet de monter une roue de roulement (sur route). Selon une première variante de réalisation, ledit système de suspension comprend en outre un élément, présentant une première extrémité et une seconde extrémité, ladite première extrémité étant fixée avec possibilité de rotation en un point fixe par rapport audit châssis, ladite seconde extrémité étant fixée avec possibilité de rotation audit ressort poutre. Selon une seconde variante de réalisation, ledit système comprend en outre un élément, présentant une première extrémité et une seconde extrémité, ladite première extrémité étant fixée avec possibilité de rotation en un point fixe par rapport audit châssis, ladite seconde extrémité étant fIxce avec possibilité de rotation à ladite extrémité de roue. Le système de suspension selon l'invention peut également comprendre un amortisseur fixé soit à ladite extrémité de roue et audit châssis, soit audit ressort poutre et audit châssis. Conformément à une caractéristique de l'invention, ladite extrémité de roue peut être fixée à ladite seconde extrémité dudit ressort poutre. Le ressort poutre ou ressort barre mis en _uvre peut être fait en un matériau composite thermodurci, à partir d'un matériau composite thermoplastique ou encore à partir d'un matériau hybride de métal et de matière plastique. Le ressort barre ou poutre peut, par exemple, être du type décrit dans la demande de brevet US n 10/026867 du 19 décembre 2001 au nom de la demanderesse. Ces avantages, caractéristiques et buts de l'invention ainsi que d'autres, deviendront évidents d'après les dessins et de la description détaillée qui suivent, sur la base de modes de réalisation non limitatifs. La figure 1 est une vue en perspective d'une suspension à ressort à lames caractéristique combinée à un essieu rigide. La figure 2 est une vue en perspective d'un ressort poutre fixé à la monture de chassis arrière d'un ressort à lames classique. La figure 3 est une vue en perspective d'une suspension à ressort poutre illustrant un bras de suspension fixé directement à une extrémité de roue située au niveau de la seconde extrémité du ressort poutre. La figure 4 est une vue en perspective d'une suspension à ressort poutre qui illuskre un atténuateur de vibration, ou amortisseur, fixé à l'extrémité de roue. La figure 5 est une vue en perspective d'une suspension à ressort poutre qui illustre un atténnateur de vibration, ou amortisseur, fixé au ressort poutre lui-même. La figure 6 est une vue en perspective d'un ressort poutre fixé aux deux montures de châssis avant et arrière d'un système de ressort à lames classique. La figure 7 est une vue en perspective d'un ressort poutre fixé en deux points. En se réDérant maintenant aux dessins, la figure 1 représente une suspension à ressort à lames classique. Un ressort à lames 10 est monté sur un chassis 20 avec deux douilles 30. Cette configuration de montage, lorsqu'elle est combinée aux caractéristiques de rigidité en section transversale du large ressort à lames 10, assure que cette suspension se déforme de façon élastique d'une manière importante uniquement dans le plan vertical 40. La figure 2 représente un chassis d'automobile de la présente invention comprenant un ressort pouke 50 capable d'une déformation élastique substantielle dans les deux plans, vertical 40 et horizontal 60. Une extrémité de roue 70 fixée au ressort poutre 50 réalise un procédé de fixation d'une roue de roulement 80 à la suspension. Par l'intermédiaire de l'extrémité de roue 70, le ressort poutre 50 réalise une suspension par rapport un châssis 20 par l'intermédiaire d'une déformation élastique, qui se produit sur la longueur du ressort poutre 50 lorsque les charges varient durant les manoeuvres du véhicule ou avec des charges utiles ou des surfaces de véhicule variables. L'extrémité de roue peut prendre l'une de nombreuses formes différentes comprenant un simple assemblage axe/moyeu ou un assemblage demi-arDre/moyeu fixé directement au ressort poutre. L'extrémité de roue pourrait également prendre la forme d'un joint articulé/moyeu et d'une fixation à l'extrémité d'une barre d'accouplement, pour permettre une commande de direction d'une roue de roulement 80, comme dans une application de roue de roulement avant. L'extrémité de roue peut également comprendre des mécanismes de freinage tels qu'un disque et un rotor ou un tambour et des plaquettes de frein. Cette figure représente également un élément, ou bras de suspension 90 fixé au ressort poutre SO. Bien qu'un bras de suspension ne soit pas nécessaire pour obtenir la déformation nécessaire, l'addition d'un bras de suspension peut dans certains cas être souhaitable en vue d'une rigidité supplémentaire ou d'une commande dans le plan horizontal. Il faut noter que le ressort poutre 50 est contraint de se déplacer suivant un arc lorsqu'il est utilisé conjointement avec un bras de suspension. La longueur du bras de suspension et le point de fixation au châssis du bras de suspension définissent l'arc suivant lequel se déplace le ressort poutre. D'autres conceptions de bras de suspension et de fixation de bras de suspension, utilisant deux ou plusieurs points de fixation de bras de suspension, conviennent à la présente invention. Un bras de suspension en forme de "A", monté en deux points sur le chassis et un point sur le ressort pouke ou l'extrémité de roue, peut procurer des caractéristiques de suspension supplémentaires. En tant qu'exemple, un bras de suspension en forme de "A" qui pivote pratiquement parallèlement aux axes des roues de roulement communiquera davantage de résistance au tressautement des roues et aux vibrations de suspension indésirables sur une roue de roulement de direction. En outre, cette figure représente l'extrémité de roue 70 fixée au ressort poutre 50 en un point 100 entre une première extrémité 120 et une seconde extrémité 110 du ressort poutre SO. L'emplacement de l'extrémité de roue 70, du ressort poutre SO, et du bras de suspension 90, les uns par rapport aux autres peut simplement procurer des points de fixation pour les bras de suspension ou les amortisseurs, ou bien peut être prévu pour des raisons de performances, c'est-à-dire que l'emplacement des divers points de suspension peut affecter la géométrie et les performances de la suspension. La figure 2 illustre également une manière de fixer une extrémité de roue 70 fixée à un ressort poutre 50 en un point entre une première extrémité 120 et une seconde extrémité 110. La figure 3 représente un ressort poutre 50 avec un élément, ou bras de suspension fixé à l'extrémité de roue, ou un élément de montage 70. Cette figure illustre également l'extrémité de roue 70 fixée à la seconde extrémité 110 du ressort poutre SO. Ceci peut êke fait pour des raisons de performances de la suspension ou pour une efficacité de l'assemblage comme décrit ci-dessus. La figure 4 représente un ressort poutre SO avec un amortisseur 130 fixé à une extrémité de roue 70. La figure 5 représente un ressort poutre 50 avec un amortisseur 130 fixé au ressort poutre 50. La figure 6 représente un ressort poutre 50 avec deux points de fixation 140 et 150 au chassis 20. L'utilisation de deux points de fixation peut se faire pour des raisons d'assemblage ou de performances. Cette figure représente également un bras de suspension facultatif, ou bras de raidissement 90 fixé à l'extrémité de roue 70 et un amortisseur, ou atténuateur de vibration 130 fixé au ressort poutre 50. La figure 7 représente un ressort poutre 50 avec deux points de fixation 140 et 150 au chassis 20. Sur cette figure, un amortisseur 130 est fixé à l'extrémité de roue 70 et un bras de suspension 90 est fixé au ressort poutre 50. Comme dans un ressort poutre fixé au moyen d'un seul point, l'emplacement des points de fixation du ressort poutre 140 et 150, des points de fixation du bras de suspension 160 et 170, de l'extrémité de roue 70 et de l'amortisseur 130 en relation les uns avec les autres peut étre du à des raisons d'assemblage ou de performances. Les ressorts poutre comprenant deux points de fixation peuvent étre fixés en utilisant des douilles 30. Le ressort poutre lui-même peut étre fait de nombreux matériaux différents comprenant des composites, un métal, des métaux moulés et des matériaux hybrides matière plastique-métal. L'invention utilise des taux de rigidité commandés, amenés à varier, suivant les divers axes dans tout le ressort poutre de façon à accorder la réponse en rigidité du ressort poutre dans les plans multiples dans lesquels il doit se déformer élastiquement. I1 existe plusieurs manières de faire varier les taux de rigidité des ressorts suivant divers axes dans tout le matériau à partir duquel le ressort est construit. Par exemple, les largeurs en section transversale du ressort poutre suivant différents axes transversaux à sa longueur longitudinale sont amenées à varier pour communiquer la réponse en rigidité du ressort poutre dans les plans multiples dans lesquels il doit se déformer élastiquement. Des modes de réulisation particuliers destinés à faire varier les largeurs en section transversale pour générer une réponse en rigidité souhaitée des ressorts dans des plans multiples comprennent l'utilisation de sections transversales circulaires aux extrémités du ressort poutre par comparaison à une section transversale centrale qui est rectangulaire en section transversale et sensiblement plus large dans le plan horizontal que dans le plan vertical. Cette configuration présente une rigidité relativement élevée horizontalement au niveau de la section centrale mais permet qu'une déformation élastique horizontale soit concentrée aux extrémités, o il est plus facile de commander le mouvement de déformation dans le plan horizontal, sans vibration ni "oscillation" excessive. En variante, des sections transversales larges et plates peuvent étre employées aux extrémités pour favoriser la durabilité, tout en utilisant une section centrale ronde plus petite en vue d'une déformation élastique dans le plan horizontal. D'autres sections transversales peuvent être utilisces dans des combinaisons multiples pour accorder la réponse de la suspension, par exemple, l'augmentation progressive des constantes de rappel peut être développée en augmentant la rigidité du ressort poutre suivant sa longueur en faisant varier la forme et/ou les dimensions en section transversale. Le ressort poutre peut êke fixé d'une diversité de manières. Une première manière de fixer un ressort poutre en un seul point consiste à former la première extrémité du ressort poutre pour s'emboîter en coopérant avec une monture du ressort à lames existante sur le châssis comme représenté sur la figure 7. Un trou réalisé dans le ressort poutre, qui correspond à celui de la monture de châssis existante, peut être muni d'une broche pour attacher de façon fixe le ressort poutre au châssis. Des éléments sur le ressort poutre peuvent être incorporés pour réaliser une action de levier contre le châssis lorsqu'il est monté avec une broche de manière à empêcher la rotation du ressort poutre autour de la broche de fixation. De cette manière, un ressort poutre fixé par un seul point peut supporter élastiquement une charge de suspension variable. Le ressort poutre peut également êke fixé au châssis en deux points. Une première manière de fixer un ressort poutre à deux points consiste à former chaque extrémité du ressort poutre pour qu'elle s'embo^te en coopérant avec une monture de ressort à lames existante sur le châssis, de façon similaire à la manière décrite pour un ressort poutre à un seul point ci-dessus. Une autre manière de fixer le ressort poutre au châssis comprend un manchon fixé au châssis, conçu pour glisser sur une extrémité du ressort poutre. Le ressort poutre peut ensuite être muni d'une broche, collé ou serti afin de l'attacher de façon fixe au châssis et empêcher la rotation de l'extrémité du ressort poutre par rapport au châssis. Les mécanismes de fixation et la configuration du bras ou des bras de suspension et de l'amortisseur à la suspension à ressort poutre dépendent de la configuration particulière et des matériaux utilisés. Diverses autres modifications de la présente invention peuvent apparâître à l'homme de l'art auquel s'adresse la présente invention. Par exemple, l'inclusion de demi-arbres et d'un différentiel et/ou d'une transmission suspendus au système de suspension poutre. En outre, des bras de suspension comprenant plus de deux points de fixation peuvent être employés. D'autres modification non explicitement mentionnces ici sont également possibles et dans la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Système de suspension d'automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: un châssis (20), un ressort poutre (50) capable d'une déformation élastique substantielle dans au moins deux plans, ledit ressort poutre (50) comportant une première (120) et une seconde (110) extrémités, ledit ressort poutre (50) étant en outre attaché de façon fxe sur ladite première extrémité (120) audit châssis (20), grâce à quoi ledit ressort poutre (50) procure une suspension audit châssis (20) par l'intermédiaire d'une déformation élastique substantielle dans lesdits au moins deux plans dudit ressort poutre (50) entre ladite première extrémité (120) et ladite seconde extrémité (110) dudit ressort poutre (50) et, une extrémité de roue (70) fixée audit ressort poutre (50), grâce à quoi ladite extrémité de roue (70) permet de monter une roue de roulement (80). 2. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément (90), présentant une première extrémité et une seconde extrémité, ladite première extrémité étant fixée avec possibilité de rotation en un point fixe par rapport audit châssis (20), ladite seconde extrémité étant fixée avec possibilité de rotation audit ressort poutre (50). 3. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément (90), présentant une première extrémité et une seconde extrémité, ladite première extrémité étant fixée avec possibilité de rotation en un point fixe par rapport audit châssis (20), ladite seconde extrémité étant fixée avec possibilité de rotation à ladite extrémité de roue (70). 4. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un amortisseur (130) fixé à ladite exkémité de roue (70) et audit châssis (20). 5. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un amortisseur (130) fixé audit ressort poutre (50) et audit châssis (20). 6. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite extrémité de roue (70) est fixée à ladite seconde extrémité (110) dudit ressort poutre (50). 7. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ressort poutre (50) est fait d'un matériau composite thermodurci. 8. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ressort poutre (50) est fait à partir d'un matériau composite thermoplastique. 109. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit