Brevet FR2888780A1 — publié le 20070126

La présente invention concerne un ensemble de suspension destiné à un véhicule quadricycle. L'invention concerne également un véhicule équipé d'un tel ensemble de suspension. Elle trouvera son application en particulier dans le domaine automobile pour la réalisation d'organes de suspension pour chaque roue du véhicule en adéquation avec des paramètres de fonctionnement et en particulier des paramètres de raideur prédéterminés. Le présent demandeur est déjà à l'origine d'avancées fondamentales io dans le domaine des suspensions. En particulier, le principe dit CONTRACTIVE (marque déposée) du même déposant est une suspension dotée de deux raideurs distinctes qui s'articulent autour de la position statique du véhicule avec une phase de compression et une phase de détente. Selon ce principe développé notamment dans le document WO-A-91/04876, la raideur de la suspension en course de détente est nettement supérieure à celle de la suspension en course de compression avec un rapport de l'ordre de 1 à 3. Une flexibilité de raccordement est par ailleurs insérée entre la zone de raideur linéaire de la phase de détente et la phase de compression de sorte à éviter un passage trop abrupt entre les deux. WO-91/04876 en montre un exemple de réalisation. Une alternative est présentée par exemple dans le document WO-98/26193. Ce principe de suspension a d'ores et déjà montré son efficacité permettant de diminuer fortement l'importance, voire de supprimer les barres anti roulis généralement utilisées avec des suspensions classiques. Il s'avère cependant que ce type de suspension doit répondre à des paramètres de fonctionnement très précis pour donner pleinement satisfaction. En particulier, le point correspondant au changement entre les deux phases de travail de la suspension (compression et détente) qui se situe dans la position statique du véhicule doit être déterminé de façon précise pour créer un point de référence de fonctionnement autostabilisant. Un mauvais positionnement de ce point de basculement pourrait sérieusement dégrader la tenue de route et/ou le confort du véhicule, étant rappelé que la suspension CONTRACTIVE met en oeuvre une forte variation de raideur entre la détente et la compression. Les publications de brevets précitées appellent à "un changement des raideurs en position statique du véhicule". Le développement et les diverses réalisations effectuées au cours de plusieurs années d'activité ont démontré l'existence de deux difficultés: - En premier, il existe pratiquement autant de définitions de "la position statique io d'un véhicule" qu'il existe de constructeurs; la définition de "la position statique d'un véhicule" va selon le constructeur concerné - du "véhicule absolument vide" à la définition "avec une charge correspondant à 4 personnes de 80 kg sur les sièges + 40 kg dans le coffre" ! La différence de ces définitions induit une variation d'assiette considérable qui nuit d'une façon irrémédiable au bon comportement du véhicule; en effet, le changement des raideurs selon une définition de position statique correspondant à "véhicule vide" induirait une tenue d'assiette trop dégradée une fois le véhicule chargé. En revanche, une définition de position statique correspondant à "avec une charge correspondant à 4 personnes de 80 kg sur les sièges + 40 kg dans le coffre" induirait un confort inacceptable lorsque le véhicule se trouvera chargé avec une seule personne et le coffre vide. - En deuxième, tout comme un véhicule doté de suspensions classiques avec barres anti-dévers, un véhicule doté de suspensions "Contractives" subira une dégradation de sa tenue d'assiette lorsque le véhicule sera fortement chargé ; pour éviter d'avoir à recourir à des techniques plus complexes et plus onéreuses telles que la correction d'assiette ou encore, pour la technique Contractive, à une "précontrainte asservie à la charge" - et pour permettre un fonctionnement conforme aux critères d'acceptation de l'ensemble des constructeurs, un développement très lourd a été nécessaire pour aboutir à une définition de la "position statique théorique Contractive" qui puisse être appliquée à l'ensemble des véhicules. - L'objet de l'invention est entre autres considérations de définir très précisément une position statique théorique Contractive ce qui permettra de fixer très précisément le point de basculement des raideurs. Outre la définition précise de ce point de basculement, le demandeur a également, après de nombreux travaux, constaté que d'autres paramètres devaient être fixés précisément notamment le A de raideur, l'importance de la zone de raideur de raccordement, et la raideur propre des éléments notamment le ressort de sustentation. Le demandeur a ainsi constaté avec surprise que le point de io basculement entre la phase de compression et la phase de détente devait se situer à un niveau tout à fait théorique, car non roulant et ce, avec des paramètres de fonctionnement inhabituels à savoir un réservoir de carburant vide et une charge comprise entre 67 et 83 kilos sur chacune des places avant du véhicule. Bien qu'il s'agisse d'une configuration non roulante, c'est en positionnant le point de basculement des raideurs conformément à cette position statique théorique que les meilleurs résultats seront obtenus. Comme nous l'avons vu plus haut, ce résultat est d'autant plus surprenant qu'on pouvait légitimement craindre une dégradation de la tenue d'assiette lors d'une forte variation de charge en particulier sur l'essieu arrière. Or, suivant des paramètres développés selon la présente invention, la dégradation résultant d'une variation de chargement sur la suspension cidessus proposée reste très contenue et n'est pas supérieure à la dégradation observée avec des suspensions classiques sur un même véhicule. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit qui présente un mode de réalisation préféré de l'invention cependant non limitatif. Auparavant, il est rappelé que l'invention concerne un ensemble de suspension destiné à un véhicule quadricycle à au moins deux places avants comprenant un dispositif de suspension pour chaque roue du véhicule, Ensemble de suspension destiné à un véhicule quadricycle à au moins deux places avant comprenant un dispositif de suspension pour chaque roue du véhicule, chaque dispositif étant pourvu d'éléments élastiques en phase de compression (C) et d'éléments élastiques en phase de détente de valeurs très différentes avec une raideur de détente supérieure à celle des éléments élastiques en phase de compression (C), caractérisé par le fait que le point de basculement entre la phase de compression (C) et la phase de détente (DL + RP) est localisé au niveau de la position statique du véhicule en ordre de marche avec un réservoir de carburant vide et une charge de masse comprise entre 67 kg et 83 kg sur chaque place avant. Suivant des variantes préférées améliorant encore le résultat obtenu pour l'ensemble des suspensions, cet ensemble est tel que: io - les dispositifs de suspension présentent en phase de détente une zone de raideur linéaire et une zone de raideur de raccordement, de raideur inférieure et très progressive située entre la zone de raideur linéaire et le point de basculement. - la zone de raideur de raccordement est comprise entre 25% et 45% de la totalité de la course de la phase de détente. - la zone de raideur de raccordement est comprise entre 30% et 40% de la totalité de la course de la phase de détente. - chaque dispositif comporte des éléments élastiques en phase de compression dotés d'un ressort de sustentation configuré pour produire une fréquence d'oscillation naturelle des suspensions du véhicule comprise entre 1,25 et 1,50 Hertz pour les roues de l'essieu avant. - chaque dispositif comporte des éléments élastiques en phase de compression dotés d'un ressort de sustentation configuré pour avoir une fréquence d'oscillation naturelle à la position statique du véhicule comprise entre 1,25 et 1,75 Hertz pour les roues de l'essieu arrière. - le rapport de raideur entre la zone linéaire de la phase de détente et celle correspondant à la phase de sustentation est compris entre 3,2 et 3, 7 pour les roues de l'essieu avant. - le rapport de raideur entre la zone linéaire de la phase de détente et celle correspondant à la phase de sustentation est compris entre 3,0 et 3, 5 pour les roues de l'essieu arrière. L'invention concerne également un véhicule équipé d'un ensemble de suspension selon l'invention. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 montre schématiquement différentes phases de 5 fonctionnement de la suspension de l'invention avec une courbe course/effort sur le bras de suspension d'une roue. La courbe 1 montre le comportement d'une suspension du type de l'invention et la courbe 2 montre un comportement de suspension classique. La figure 1 illustre également les variations de raideur de façon io schématique avec une paire de ressort. La figure 2 illustre une courbe charge/déplacement d'une suspension selon l'invention et la figure 3 présente plus précisément une courbe de raideur déplacement/charge pour la zone de raccordement progressif (RP). L'élément de suspension selon l'invention s'entend de l'ensemble des dispositifs de suspension nécessaires à l'équipement d'un véhicule du type quadricycle présentant au moins deux places avant. Généralement, l'invention s'appliquera à des véhicules comportant des sièges avant et également des sièges arrière. L'élément de suspension de l'invention comprend donc quatre dispositifs de suspension (un par roue), chacun des dispositifs étant pourvu de d'éléments élastiques en phase de compression et d'éléments élastiques en phase de détente avec une raideur en phase de détente supérieure à celle de la phase de compression. Selon l'invention, le point de basculement entre la phase de compression C et la phase de détente (DL + RP) est localisée à une position théorique et non roulante autour de la position statique du véhicule en ordre de marche définie selon l'invention par un véhicule doté d'un réservoir de carburant vide et une charge d'une masse comprise entre 65 et 83 kilos sur chacune des places avant. Une masse de 75 kilos sur chaque siège est préférée. Ce point de basculement permet de déterminer la zone de basculement des raideurs entre les deux phases de fonctionnement de la suspension. Cette zone de basculement des raideurs est repérée 5 en figure 1. On constate que, en phase de détente, la suspension se comporte comme un ressort principal 3 détendu avec, en parallèle, une compression d'un ressort additionnel 4 de plus grande raideur. Une butée de raccordement BR est positionnée pour être sollicitée en série avec le ressort additionnel; son action, avec sa raideur très progressive et asymptotique, telle qu'illustrée dans l'exemple de raideur fourni par la figure 3, modifie très progressivement la raideur en phase de détente jusqu'à la compression totale de la butée BR atteignant ainsi, à la fin de la phase de raccordement, la raideur de détente linéaire. io L'ensemble est équilibré au niveau de la zone de basculement des raideurs 5 correspondant à la position statique théorique de véhicule précédemment défini. Au delà de cette position, correspondant à la position statique théorique de la Contractive, le ressort 3 est comprimé alors que le ressort additionnel 4 est relâché. On obtient ainsi les trois phases de fonctionnement de la suspension à savoir une phase de détente, une phase de compression et une phase intermédiaire de transmission avec une flexibilité de raccordement. L'illustration schématique donnée en figure 1 n'est bien entendu pas limitative des réalisations industrielles que l'on peut concevoir. Selon l'invention, la zone de transition est située intégralement dans la toute première partie de la phase de détente comme présentée en figure 2. Dans ce cadre, la phase de détente comporte une zone de raideur linéaire DL et une zone de raideur de raccordement RP permettant de réaliser une flexibilité intermédiaire adoucissant la transition et le basculement entre détente et compression. Une butée de raccordement BR est visible en figure 1. Avantageusement, on a constaté que la zone de raideur de raccordement RP devait couvrir entre 25 et 45% de la course de la phase de détente selon que sera recherché un comportement typé sportif ou un comportement favorisant plus de confort. Plus précisément, les meilleurs résultats ont été obtenus avec une phase de raccordement comprise entre 30 et 40% de la totalité de la course de détente. Un autre point capital d'amélioration de la suspension CONTRACTIVE existante est donné par la présente invention avec une sélection de raideurs pour chacun des dispositifs de suspension. Plus précisément, on sélectionne la raideur de sustentation de façon précise avec toutefois une marge de manoeuvre suivant le cahier des charges du véhicule et selon que sera recherché plus de confort ou un tempérament plus sportif. L'intervalle de sélection des raideurs pour la phase de compression de l'essieu avant est celui qui correspondra aux valeurs produisant des fréquences io d'oscillation des suspensions comprises entre 1.25 hz et 1. 50 hz selon que sera recherché un comportement favorisant plus de confort ou un comportement typé sportif. Cet intervalle donne entière satisfaction pour les roues de l'essieu avant et également pour les roues de l'essieu arrière. La fréquence de l'essieu arrière sera choisie par l'homme de l'art en prenant en compte les critères suivants: l'élévation du niveau des fréquences d'oscillation de l'essieu arrière produira un comportement plus incisif de l'essieu avant, apportera un accroissement de la motricité pour les véhicules dotés de traction avant, enfin, pour des véhicules susceptibles de subir des fortes variations de charge sur l'essieu arrière, elle permettra de mieux équilibrer les fréquences d'oscillation avec le véhicule à pleine charge. Pour l'essieu arrière, cependant, il pourra être nécessaire de faire varier de façon plus importante la raideur notamment selon que l'on a affaire à un véhicule du type coupé à deux places présentant peu ou pas de variation des charges sur l'essieu arrière, une grosse berline du type à propulsion ou encore un véhicule à quatre roues motrices dont la variation de charge sur l'essieu arrière rapporté à la masse très importante du véhicule ne sera pas très significative; dans ces derniers cas on pourra opter pour un équilibre en isofréquence. En revanche, si l'on considère un véhicule ayant une masse beaucoup plus faible et dont la variation de charge sur l'essieu arrière peut être comparativement beaucoup plus importante, dans ce cas, on pourra augmenter la fréquence de l'essieu arrière afin que celle-ci reste plus équilibrée et du même ordre que celle adoptée pour l'essieu avant avec la pleine charge du véhicule. D'autre part, pour augmenter la motricité des véhicules à traction, ou encore pour en augmenter la réactivité de l'essieu avant, on pourra choisir d'augmenter la fréquence d'oscillation des ressorts de sustentation de l'essieu arrière. On a ainsi constaté que pour l'essieu arrière, la raideur d'oscillation pouvait être comprise entre 1,25 hertz et 1,75 hertz. On rappelle ci-après l'équation permettant la détermination de la io fréquence d'oscillation naturelle de la suspension en phase de compression en fonction de la masse appliquée sur la roue et la raideur de l'élément ressort: F = fréquence d'oscillation en hertz K = raideur en newtons/mètre M = masse en kilos Afin d'être conforme au critère de fonctionnement de suspension CONTRACTIVE développé dans les précédents brevets du demandeur (notamment les demandes précitées WO-91/04876 et WO- 98/26193), on choisira avantageusement un rapport de raideur entre la zone linéaire DL de la phase de détente et l'élément de ressort de sustentation supérieur à 3. Cela étant, les 15 années de développement de la suspension CONTTRACTIVE ont permis de constater que les meilleurs résultats étaient obtenus avec un rapport pour les roues de l'essieu avant compris entre 3,2 et 3,71 rapports considérés au niveau des éléments, ce qui prend en compte les dérives dues aux flexibilités parasites existant dans les suspensions et aussi à la dérive due à la flexibilité de raccordement et entre 3 et 3,5 toujours à l'élément pour les roues de l'essieu arrière. Les paramètres ci-dessus déterminés permettent la réalisation d'un ensemble de suspension fonctionnant sans barres anti-dévers pour un véhicule associant à la fois une grande efficacité de tenue de route avec un confort de haut niveau. F_ 1 11K 2FJ M REVENDICATIONS 1. Ensemble de suspension destiné à un véhicule quadricycle à au moins deux places avant comprenant un dispositif de suspension pour chaque roue du véhicule, chaque dispositif étant pourvu d'éléments élastiques en phase de compression (C) et d'éléments élastiques en phase de détente de valeurs très différentes avec une raideur de détente supérieure à celle des éléments élastiques en phase de compression (C), caractérisé par le fait que le point de basculement entre la phase de compression (C) et la io phase de détente (DL + RP) est localisé au niveau de la position statique du véhicule en ordre de marche avec un réservoir de carburant vide et une charge de masse comprise entre 67 kg et 83 kg sur chaque place avant. 2. Ensemble de suspension selon la revendication 1 dans lequel les dispositifs de suspension présentent en phase de détente une zone de raideur linéaire (DL) et une zone de raideur de raccordement (RP), de raideur inférieure progressive située entre la zone de raideur linéaire (DL) et le point de basculement. 3. Ensemble de suspension selon la revendication 2 dans lequel la zone de raideur de raccordement (RP) est comprise entre 25% et 45% de la totalité 20 de la course de la phase de détente. 4. Ensemble de suspension selon la revendication 2 dans lequel la zone de raideur de raccordement (RP) est comprise entre 30% et 40% de la totalité course de la phase de détente. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 dans lequel chaque dispositif comporte des éléments élastiques en phase de compression (C) dotés d'un ressort de sustentation configuré pour produire une fréquence d'oscillation naturelle des suspensions du véhicule comprise entre 1,25 et 1,50 Hertz pour les roues de l'essieu avant. 6. Ensemble selon la revendication 5 dans lequel chaque dispositif comporte des éléments élastiques en phase de compression (C) dotés d'un ressort de sustentation configuré pour avoir une fréquence d'oscillation naturelle des suspensions du véhicule comprise entre 1,25 et 1,75 Hertz pour les roues de l'essieu arrière. 2888780 io 7. Ensemble selon la revendication 5 ou 6 dans lequel le rapport de raideur au niveau de l'élément entre la zone de raideur linéaire (DL) de la phase de détente et celle correspondant au ressort de sustentation ou la phase de compression est compris entre 3,2 et 3,7 pour les roues de l'essieu avant. 8. Ensemble selon la revendication 7 dans lequel le rapport de raideur au niveau de l'élément entre la zone de raideur linéaire (DL) de la phase de détente et celle correspondant au ressort de sustentation ou la phase de compression est compris entre 3,0 et 3,5 pour les roues de l'essieu arrière. 9. Véhicule intégrant un ensemble de suspension selon l'une quelconque io des revendications 1 à 8.