Brevet FR2858964A1 — publié le 20050225

La présente invention concerne la liaison au sol des véhicules, en particulier les dispositifs de suspension, et plus particulièrement le guidage des roues. La demande internationale WO 01/72572 décrit un dispositif de support de roue permettant un degré de liberté de carrossage de la roue par rapport aux éléments de suspension. Ce degré de liberté est contrôlé soit de manière active, par exemple par un vérin en fonctions de paramètres de roulage du véhicule, soit de manière passive par les efforts qui s'exercent sur la roue dans l'aire de contact. Dans la demande WO 01/72572 qui expose le contexte général et la terminologie des suspension à variation de carrossage, il est proposé, pour les systèmes passifs, que le centre instantané de rotation du mouvement de carrossage de la roue par rapport aux éléments de suspension soit situé sous le plan du sol afin que les efforts transversaux qui agissent dans l'aire de contact génèrent un couple tendant à incliner le plan de la roue dans le sens souhaité (ce centre instantané de rotation est désigné "premier centre instantané de rotation" dans le document WO 01/72572). Un objectif de l'invention est un système (passif) de suspension permettant des variations de 20 carrossage dans le sens souhaité (c'est à dire vers l'intérieur du virage) sensiblement indépendamment des efforts transversaux. L'invention propose pour cela un dispositif de suspension pour véhicule comportant des moyens de carrossage qui confèrent aux roues un degré de liberté de carrossage par rapport aux éléments de suspension, les roues étant liées aux éléments de suspension de manière à ce que chaque roue admette, autour d'une position moyenne, un centre instantané de rotation, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de liaison en carrossage permettant de lier les mouvements de carrossage d'une roue avec ceux de l'autre roue et qu'il est configuré en outre de manière à ce que, dans une position moyenne, ledit centre instantané de rotation se situe sensiblement au niveau du sol et à une distance "d" du plan de roue vers l'intérieur du véhicule. De préférence, ledit centre instantané de rotation se situe dans une zone déterminée du plan de carrossage. De préférence encore, le dispositif comprend en outre des moyens de verrouillage P10-1564 FR-CL afin de permettre le blocage du mouvement de carrossage en fonction, par exemple, de l'accélération transversale subie par le véhicule. L'invention concerne également un véhicule comprenant un tel dispositif de suspension. La figure 1 représente en vue longitudinale plane le principe d'un dispositif de suspension selon l'invention. La figure 2 représente en vue longitudinale plane le principe de fonctionnement du dispositif de 10 suspension selon l'invention. Les figures 3, 4 et 5 représentent des exemples de mode de réalisation du dispositif de suspension selon l'invention. A la figure 1, on a représenté un mode de réalisation du dispositif de suspension 1 de l'invention. Celui-ci comprend différents éléments destinés à maintenir le plan PR d'une roue 2, par rapport à la caisse 5 d'un véhicule. La roue 2, de rayon R , est en appui sur le sol S par l'intermédiaire de son aire de contact AC. Le rayon R (également appelé "rayon écrasé") est la distance entre le sol S et l'axe de la roue lorsque la roue est verticale et porte sa charge statique nominale. Le porte-roue 3 est lié à la caisse 5 par des moyens (4, 6, 7,8,9) lui permettant deux degrés de liberté. Le mouvement de carrossage de la roue 2 est permis par une liaison du porte-roue 3 avec le support intermédiaire 4 par des biellettes pivotantes 6 et 7 articulées en leurs parties inférieures aux éléments de suspension (4, 8, 9) et en leurs parties supérieures au porte-roue 3. Le mouvement de débattement de suspension est permis par une liaison du support intermédiaire 4 avec la caisse 5 par des bras (ou des triangles) supérieur 8 et inférieur 9. Ainsi, le dispositif de suspension 1 est configuré de manière à conférer au porte-roue, par rapport à la caisse 5, d'une part un degré de liberté de carrossage puisque le porte-roue peut s'incliner par rapport à la caisse et d'autre part un degré de liberté de débattement de suspension puisque le porte-roue peut effectuer des mouvements sensiblement verticaux de façon connue en soi, par exemple à la manière des systèmes multi-bras ou double triangle . Le ressort de suspension ou tout autre dispositif permettant de porter la charge n'a pas été représenté ici. En outre, le système de suspension de l'invention comporte des moyens de liaison (10, 11, 12) qui lient les mouvements de carrossage de la roue 2 avec ceux de la roue opposée (non 35 représentée). Les moyens de liaison peuvent prendre par exemple la forme représentée ici d'un P10-1564 FR-CL poussoir 10 commandé par le porte-roue 3 et agissant par l'intermédiaire d'un basculeur 11 sur un poussoir opposé 12 lié à la roue opposée. La configuration géométrique des poussoirs et du basculeur peut être adaptée afin d'obtenir un comportement adapté du carrossage d'une roue par rapport à l'autre en fonction du sens de variation. En effet, il peut être intéressant d'obtenir par exemple une variation différente du carrossage de chaque roue (intérieure et extérieure) dans une courbe. De moyens de blocage ou de contrôle peuvent également intervenir sur cette liaison. Par exemple, un dispositif de verrouillage peut empêcher les mouvement de carrossage en deçà d'un seuil déterminé d'accélération transversale afin de stabiliser le véhicule en ligne droite. Le mouvement de carrossage du porte-roue 3 par rapport au support intermédiaire 4 admet un centre instantané de rotation (CIR ris). la position de ce centre instantané de rotation est déterminée par l'intersection des axes des biellettes 6 et 7 qui lient le porte-roue 3 au support intermédiaire 4. La figure 1 représente le dispositif de suspension dans une position moyenne correspondant à la position statique du dispositif de suspension lorsque le véhicule porte sa charge nominale sur un sol plat. Le carrossage statique est ici représenté sensiblement nul, c'est à dire que le plan de roue PR correspond au plan vertical PV passant par le centre de l'aire de contact AC et parallèle au plan médian du véhicule. Selon l'invention, le centre instantané de rotation du mouvement de carrossage de la roue par rapport aux éléments de suspension (CIR r/s) est situé dans cette position moyenne à une distance "d" du plan de roue PR et sensiblement au niveau du sol. Sur une véhicule de compétition automobile, une distance d de l'ordre de 40 mm peut être suffisante pour obtenir les variations de carrossage souhaitées dans les virages. La figure 2 représente le mode de réalisation de la figure 1 et montre son principe de fonctionnement. La charge verticale Fz portée par la roue crée un couple tendant à faire pivoter le porte-roue 3, autour du centre instantané de rotation (CIR ris), vers l'intérieur du véhicule mais les moyens de liaison empêche tout mouvement de carrossage aussi longtemps que la charge verticale portée par la roue opposée est identique. Lorsque la charge portée par une roue augmente par rapport à l'autre, les roues s'inclinent, vers l'intérieur du véhicule pour la roue la plus chargée et vers l'extérieur pour l'autre roue. Le système de suspension de l'invention est donc sensible à la variation relative de charge portée par chaque roue de l'essieu, c'est à dire à ce que l'on appelle communément le "transfert de charge". Le fait que ce transfert de charge induise généralement du roulis de caisse n'est pas P10-1564 FR-CL pertinent. D'ailleurs, même en l'absence de roulis (dans le cas d'un véhicule sans suspension ou équipé d'un suspension active), la variation de carrossage recherchée a bien lieu. Un avantage supplémentaire du système de l'invention est qu'il peut être insensible aux variations de charge aérodynamique très importantes sur certains véhicules, en particulier en compétition. On a représenté par un secteur tronqué "A", la zone dans laquelle doit se situer de préférence le centre instantané de rotation (CIR r/s) dans la position moyenne. La liaison permettant un centre instantané de rotation au niveau du sol doit nécessairement être virtuelle (par exemple par un système à biellettes 6 et 7) mais dans la partie supérieure de la zone A, on peut concevoir des systèmes à pivot matériel fixe. A la figure 3 on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention. Sur cet exemple, la fonction du support intermédiaire (référencé 4 sur les figures 1 et 2) est assurée directement par le bras inférieur 9. Ce bras peut être trapézoïdal (en forme de A) et ainsi reprendre tous les efforts à l'exception de l'effort vertical (Fz). Alternativement, les efforts longitudinaux, d'enroulement et/ou de braquage peuvent être repris par un poussoir 10 en forme de triangle ou de trapèze. Dans ce cas, le bras inférieur 4 peut être lié à la caisse par une liaison rotule seulement (et non pivot). La charge verticale est reprise par un système de poussoir (push-rod 13) et tramise à un ressort 15 par l'intermédiaire d'un basculeur 14. Les autres éléments sont repris de la figure 1 sans modification. A la figure 4 on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention. Sur cet exemple, un certain nombre de liaisons pivot est assuré par des zones flexibles prévus sur des pièces monoblocs. Par exemple, ici les biellettes 6 et 7 sont des extensions solidaires du bras inférieur 9. Les zones flexibles situées aux extrémités inférieures des biellettes permettent de définir une centre instantané de rotation (CIR r/s) au niveau du sol. De même, les poussoirs 10 et 12 et le basculeur 11 sont reliés par des zones flexibles pour former une pièce unique. Les autres éléments sont repris de la figure 3 sans modification. A la figure 5 on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention. Il diffère principalement de celui de la figure 4 par son mode de liaison entre les éléments de suspension et le porte-roue. Ici, la liaison pivot du porte-roue 3 vis à vis du bras inférieur 9 (qui constitue le support intermédiaire comme sur les figures 3 et 4) est régie par une zone flexible. Ainsi, les biellettes sont supprimées et le porte-roue 3 est solidaire du bras (ou trapèze) 9. La définition du centre instantané de rotation (CIR r/s) dépend alors de la géométrie de la zone flexible. P10-1564 FR-CL Une particularité intéressante de l'invention est qu'elle est applicable à tous les schémas de suspensions connus puisque l'on ajoute à ces systèmes existants des éléments supplémentaires permettant un degré de liberté de carrossage en plus du degré de liberté de suspension existant. Par exemple, l'invention peut bien sûr trouver son application sur la base des systèmes de suspension MacPherson ou dérivés comme décrit dans la demande WO 01/72572 et en particulier aux figures 2 et 3 de ce document. Dans ce cas la partie inférieure de la jambe de force constitue le support intermédiaire sur lequel est articulé le porte-roue. Les principes de l'invention peuvent également être appliqués en combinaison avec les moyens de carrossage décrits dans les demandes de brevet EP1275534, FR2002/16946 ou FR2002/16947. Le système de suspension de l'invention peut être mis en oeuvre sur un essieu directeur ou non directeur, moteur ou non moteur. En particulier, il représente un intérêt certain en compétition automobile et sur le marché des véhicules de tourisme sportifs. P10-1564 FR-CL -6 Revendications 1. Dispositif de suspension pour véhicule comportant des moyens de carrossage (3, 6, 7) qui confèrent aux roues (2) un degré de liberté de carrossage par rapport aux éléments de suspension (4, 8, 9), les roues étant liées aux éléments de suspension de manière à ce que chaque roue admette, autour d'une position moyenne, un centre instantané de rotation (CIR ris), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de liaison en carrossage (10, 11, 12) permettant de lier les mouvements de carrossage d'une roue avec ceux de l'autre roue et qu'il est configuré en outre de manière à ce que, dans une position moyenne, ledit centre instantané de rotation se situe sensiblement au niveau du sol et à une distance "d" du plan de roue (PR) vers l'intérieur du véhicule. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit centre instantané de rotation se situe dans une zone (A) déterminée du plan de carrossage. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre des moyens de verrouillage afin de permettre le blocage du mouvement de carrossage en fonction, par exemple, de l'accélération transversale subie par le véhicule. 4. Véhicule comprenant le dispositif de suspension selon l'une des revendications précédentes. P10-1564 FR-CL