Brevet FR2849406A1 — publié le 20040702

-1 La présente invention concerne la liaison au sol des véhicules, en particulier les dispositifs de suspension et de support de roue permettant un degré de liberté de carrossage de la roue par rapport aux éléments de suspension. Le terme "liaison au sol" recouvre tous les éléments et fonctions présents, actifs ou influant dans la relation entre la caisse du véhicule et le sol sur 5 lequel celui-ci se déplace. Font donc partie de la liaison au sol notamment les éléments suivants: pneumatique, roue, roulement de roue, porte-roue, organes de freinage, éléments de suspension (bras, triangles, jambe de force, etc...), ressorts, amortisseurs, articulations, pièces anti-vibratoires, systèmes anti-roulis, anti-blocage, anti-patinage, système de direction, de contrôle de trajectoire. 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 15 l'aire de contact. La demande de brevet européen publiée sous le numéro EP 1232852 concerne également de tels dispositifs et propose d'utiliser, pour guider le mouvement de carrossage de la roue, un élément pivotant selon un axe sensiblement vertical articulé entre le porte-roue et les éléments 20 de suspension. La demande de brevet européen déposée sous le numéro EP 02/013797.2 concerne également de tels dispositifs et propose de mettre en oeuvre une glissière courbe pour guider le mouvement de carrossage du porte-roue par rapport aux éléments de suspension. 25 Des efforts importants doivent être transmis de la chaussée à la caisse (et vice-versa) à travers la liaison au sol et en particulier le pneumatique, le porte-roue et la suspension. Ces efforts engendrent des contraintes mécaniques importantes avec toutes les conséquences qui s'en suivent sur la précision du guidage de la roue et sur la fiabilité des systèmes. Vu depuis la 30 caisse du véhicule, les efforts transmis par la chaussée sont généralement détaillés de la manière suivante: un effort transversal (horizontal et orthogonal au plan de roue), un effort longitudinal (horizontal et parallèle au plan de roue), un effort vertical, un couple dit "d'enroulement" (autour de l'axe de la roue), un couple dit "de renversement" (autour de l'axe longitudinal) et un couple dit "d'auto- alignement" (autour de l'axe vertical). En plus de ces plO-1504.doc -2 efforts transmis par la chaussée, la roue transmet à la caisse des efforts issus des forces d'inertie qu'elle subit en particulier la force centrifuge qui agit dans les courbes. Dans les dispositifs de support et de suspension décrits dans les demandes de brevets cités plus 5 haut, on a ajouté (par rapport à des dispositifs de suspension conventionnels) un degré de liberté afin de permettre le carrossage de la roue par rapport à la caisse. Cette mobilité supplémentaire peut être réalisée de plusieurs manières différentes mais il est constant que le fait d'augmenter le nombre de pièces et le nombre d'articulations ou de pivots à tendance à dégrader la rigidité et/ou la robustesse du système complet. De plus, il est difficile de 10 compenser ce déficit de rigidité en augmentant les sections des différents éléments car le volume disponible est généralement limité. En effet, de telles suspensions à carrossage variable doivent de préférence ne pas remettre en cause les compromis dans le domaine de l'encombrement (on emploie aussi le terme "packaging"). Un problème de ces systèmes est donc leur rigidité perfectible, en particulier vis à vis de l'effort longitudinal, du couple d'autoalignement et du couple d'enroulement. Un autre problème qui peut se poser, en particulier dans les systèmes décrits dans le document EP 1232852, est celui de l'influence indésirable de certains types d'efforts sur le carrossage et 20 surtout sur le braquage du plan de roue. Un objectif de l'invention est de pallier au moins certains des inconvénients précités. Cet objectif est atteint par un dispositif de support destiné à lier une roue à des éléments de 25 suspension d'un véhicule, ledit dispositif de support comportant des moyens de carrossage conférant au porte-roue un degré de liberté de carrossage par rapport aux dits éléments de suspension, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une triple charnière fonctionnant selon trois axes sensiblement longitudinaux liée d'une part au porte-roue et d'autre part aux dits éléments de suspension. L'invention concerne également un dispositif de suspension et un véhicule comprenant le dispositif de support de l'invention. p1O-1504.doc -3 L'invention sera mieux comprise grâce à la description des figures qui représentent respectivement: * Figure 1: vue en perspective d'un mode de réalisation du dispositif de support de l'invention. * Figure 2: vue en perspective d'un mode de réalisation de la triple charnière du dispositif de l'invention. * Figure 3: vue schématique plane d'un véhicule selon l'invention. * Figure 4: vue en perspective d'un mode de réalisation du dispositif de suspension de l'invention. * Figure 5: vue en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif de support de l'invention. * Figures 6 et 7: vues en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention. * figure 8: vue en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif de support de 15 l'invention. La figure 1 représente un dispositif de support selon l'invention. le support intermédiaire 4 est destiné à être relié aux éléments de suspension de manière connue en soi et non représentée ici. Le porte-roue 3 est lié au support intermédiaire 4 par l'intermédiaire de deux fonctions 20 sensiblement indépendantes. La première de ces liaisons est matérialisée par la "triple charnière" 5 qui autorise les mouvements du porte-roue par rapport au support intermédiaire 4 dans le plan de carrossage tout en bloquant efficacement toute rotation relative autour de l'axe vertical et de l'axe longitudinal. La cinématique dans le plan de carrossage est contrôlée sur cet exemple par une glissière courbe 6 disposée également entre le porte-roue 3 et le support 25 intermédiaire 4. Du fait que l'effort longitudinal et les couples d'auto-alignement et d'enroulement sont repris en grande part par la triple charnière 5, les contraintes qui transitent par la glissière 6 sont réduites par rapport aux systèmes décrits dans la demande EP 02/013797.2. Ceci permet à la fois une conception plus simple et plus légère de cette glissière et une meilleure rigidité du système complet en particulier vis à vis des couples 30 d'auto-alignement et d'enroulement. Le mouvement de carrossage de la roue par rapport au support intermédiaire 4 a lieu autour d'un axe dont la position est définie par la géométrie du rail de la glissière 6. Différentes configurations de glissières peuvent être utilisées comme décrit dans la demande EP 02/013797.2. Bien sr, l'axe de rotation défini par la glissière doit être compatible avec l'orientation des axes de la triple charnière 5. 35 pl 0-1504.doc -4 La figure 2 représente une partie d'un mode de réalisation préféré de l'invention. Il s'agit d'une triple charnière 51 ayant la fonction que la triple charnière 5 de la figure 1 et assurant en outre le guidage du carrossage par l'intermédiaire de leviers 54 et 55 solidaires respectivement des joues 52 et 53 de la triple charnière 51. Des biellettes 56 et 57 sont destinées à relier les 5 extrémités supérieures des leviers 54 et 55 d'une part au porte-roue et d'autre part au support intermédiaire (non représentés ici). Ainsi, la partie supérieure du dispositif représenté remplace la glissière 6 dans le système de la figure 1 pour ce qui est de la fonction de guidage du mouvement de carrossage. La figure 3 montre schématiquement le principe du système de la figure 2 appliqué à un véhicule équipé d'une suspension double triangle. La triple charnière 51 prolongée des leviers 54 et 55 relie comme décrit plus haut le porte-roue 3 au support intermédiaire 4 par l'intermédiaire des biellettes 56 et 57. On visualise bien sur cette figure que l'ensemble constitué par la triple charnière 51 et les leviers 54 et 55 en fonctionnant à la manière d'une 15 paire de ciseaux, détermine la cinématique du porte-roue et de la roue par rapport au support intermédiaire 4. On peut déterminer la position du centre instantané de rotation (CIR r/s) de la roue 2 par rapport au support intermédiaire 4 dans le plan de carrossage de la manière suivante: on détermine d'une part l'intersection de la droite A correspondant à l'orientation de la joue 52 de la triple charnière 51 avec la droite B correspondant à l'orientation de la biellette 56; on 20 détermine d'autre part l'intersection de la droite C correspondant à l'orientation de la joue 53 de la triple charnière 51 avec la droite D correspondant à l'orientation de la biellette 57; on construit ensuite la droite E qui joint l'intersection des droites C et D et le pivot de la joue 52 sur le porte- roue 3 et la droite F qui joint l'intersection des droites A et B et le pivot de la joue 53 sur le support intermédiaire 4; le du centre instantané de rotation (CIR r/s) de la roue 2 par 25 rapport au support intermédiaire 4 se trouve alors à l'intersection des droites E et F. Sur cet exemple particulier et dans la position représentée, le centre instantané de rotation se trouve sous le sol c'est à dire que le fonctionnement passif contrôlé par les efforts transversaux est possible. De plus, le centre instantané de rotation est situé sensiblement dans le plan de roue ce qui constitue un mode de réalisation préféré de l'invention. Le lecteur est invité à consulter la 30 demande WO 01/72572 pour des précisions sur les effets de la position du centre instantané de rotation. La figure 4 représente un autre mode de réalisation du système de suspension de l'invention basé sur le dispositif décrit à la figure 2. Il est appliqué sur cet exemple à une suspension 35 MacPherson. La partie inférieure de la jambe de force 41 joue ici le rôle du support p1O-1504. doc -5 intermédiaire 4 de la figure 1. Comme à la figure 1, l'effort longitudinal et les couples d'autoalignement et d'enroulement sont repris en grande part par la triple charnière 5. Les contraintes qui transitent par les leviers sont réduites car elle ne concernent pratiquement que le couple de carrossage et une partie des efforts transversaux et transversaux. Si l'on compare cette 5 architecture à celle de la figure 2 de la demande internationale WO 01/72572, on comprend aisément l'apport de l'invention sur le plan de la rigidité. De plus, comme on le verra plus loin, ce système permet en outre une grande liberté de conception et de réglage de la définition cinématique du mouvement de carrossage. La figure 5 représente un autre mode de réalisation du dispositif de support selon l'invention. La principale particularité de celui-ci est qu'il est destiné à être relié directement aux bras et/ou triangles de suspension sans support intermédiaire ni biellette 57. Un avantage est donc un nombre réduit d'éléments et de liaisons. La simplification est rendue possible car on peut utiliser la mobilité relative des bras ou triangles pour compenser la variation de distance entre 15 le point d'attache inférieur (58) et supérieur (59) du dispositif de carrossage. Les figures 6 et 7 représentent un mode de réalisation dérivé de celui de la figure 5. Le principe cinématique est le même, celui d'une paire de ciseaux (60, 61) qui guide le mouvement de carrossage du porte-roue 3 par rapport aux éléments de suspension (63, 64 et 20 65). Cependant, dans ce mode de réalisation particulier, les efforts d'enroulement ou d'autoalignement ne sont pas majoritairement repris par la partie basse des ciseaux ( c'est à dire par la triple charnière) mais par l'une (60) des branches qui relie directement la partie basse du porte-roue 3 aux bras et/ou triangles supérieurs (64, 65). L'autre branche (62) des ciseaux relie le bras ou triangle inférieur (ici un triangle inférieur 63) à la partie haute du porte-roue 3 par 25 l'intermédiaire d'une biellette 62 comme précédemment. Le bras 65 peut être une biellette de direction pour le cas d'un essieu directeur ou une biellette de pince dans le cas d'un essieu multi-bras non directeur. Un trapèze peut également remplacer l'ensemble triangle (64) et bielle (65) sur un essieu non directeur. Le passage d'un arbre de transmission est possible au centre du dispositif La figure 8 représente un mode de réalisation alternatif à celui de la figure 1 dans lequel la fonction de guidage du mouvement de carrossage est assurée non pas par une glissière courbe mais par une seconde charnière (70, 71) dont les mouvements sont liés à ceux de la triple charnière 5 par une bielle 73. On comprend bien que les dimensions et positions des différents 35 éléments conditionnent la cinématique de carrossage et en particulier la position (variable) du plO-1504.doc -6 centre instantané de rotation. La présence d'une bielle 74 est nécessaire pour assurer la reprise des efforts en particulier verticaux du porte- roue vers le support intermédiaire 4. p1O-1504.doc -7 Revendication 1 - Dispositif de support (3, 5, 51) destiné à lier une roue (2) à des éléments de suspension (4, 5 41, 63) d'un véhicule, ledit dispositif de support comportant des moyens de carrossage conférant au porte-roue (3) un degré de liberté de carrossage par rapport aux dits éléments de suspension, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une triple charnière fonctionnant selon trois axes sensiblement longitudinaux liée d'une part au porte-roue (3) et d'autre part aux dits éléments de suspension. 10 p10O-1504.doc