Brevet FR2937904A1 — publié le 20100507

Véhicule comprenant un essieu rigide monté pivotant sur un support mobile verticalement par rapport au châssis. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication des véhicules. Plus précisément, l'invention concerne un système de suspension des trains roulants, de type essieux rigides, pour des véhicules présentant au moins trois roues, dont deux portées par un même essieu rigide. L'invention s'applique à de nombreux types de véhicules, parmi lesquels les véhicules automobiles, les camions, les véhicules tout terrain tels que les quads.... Dans le domaine de l'invention, on distingue actuellement deux catégories de système de suspension, mis en oeuvre selon qu'il s'agit d'un véhicule à traction ou à propulsion : - les systèmes comprenant un essieu souple : un tel essieu comprend deux bras longitudinaux portant chacun un support de montage de roues et reliés par un élément de liaison transversal appelé traverse ou profil, cet élément de liaison étant conçu de façon à former un élément torsible entre deux roues ; les systèmes mettant en oeuvre un essieu rigide : ces systèmes mettent traditionnellement en oeuvre des ensembles de suspension de type triangulaire, à bras de levier, associés à des amortisseurs. Le but d'un système de suspension d'un véhicule (autrement appelé liaison au sol) est d'assurer le confort et l'agrément de conduite, ceci tout en préservant la résistance statique à des efforts incidents ou la tenue en fatigue d'un cycle de chargement représentatif de la vie du train roulant. Dans ce contexte, une fonction essentielle d'un système de suspension consiste à limiter le dévers du véhicule en virage tout en préservant une grande souplesse verticale du train, garante du filtrage des imperfections de la chaussée vers la caisse du véhicule. En d'autres termes, les systèmes de suspension ont pour but de conserver les roues du véhicule en contact continu avec le sol, ceci quel que soit les défauts de ce dernier. Toutefois, la conception des systèmes de suspension actuelle engendre un inconvénient : en virage, ou plus généralement lors d'un transfert de masse du véhicule, on constate une perte d'adhérence des roues situées à l'intérieur du virage, ce qui tend à augmenter la charge et les frottements sur les roues situées à l'extérieur du virage ; ceci a pour résultat de provoquer une usure prématurée des pneumatiques. Pour pallier cet inconvénient, on a cherché à équiper les systèmes de suspension de barres stabilisatrices, qui tentent à atténuer le phénomène de dévers du véhicule et donc l'usure prématurée des pneumatiques, ceci sans toutefois supprimer complètement ce phénomène. Une autre solution, plus sophistiquée, a consisté à mettre en oeuvre des systèmes de pilotage des suspensions. A nouveau, une telle solution ne permet pas d'éliminer complètement le problème d'usure prématurée des pneumatiques due au dévers du véhicule en virage. En outre, les systèmes de suspension pilotés sont relativement coûteux et engendrent des problèmes de fiabilité. L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un système de suspension mettant en oeuvre un essieu rigide qui permette de limiter l'usure des pneumatiques due à une perte d'adhérence des roues du véhicule lorsque celui-ci est en situation de virage ou de transfert de masse. L'invention a également pour objectif de fournir un tel système de suspension qui préserve la souplesse verticale du train roulant mettant en oeuvre l'essieu rigide. L'invention a aussi pour objectif de fournir un tel système de suspension qui soit fiable et peu coûteux. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel système de suspension qui soit simple de conception et facile à mettre en oeuvre. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un véhicule comprenant au moins un essieu rigide relié au châssis dudit véhicule, caractérisé en ce que ledit essieu rigide est couplé à un support monté mobile en translation sur ledit châssis selon une direction verticale, ledit support et ledit châssis étant solidaires en rotation autour d'un axe horizontale s'étendant longitudinalement par rapport audit véhicule, ledit essieu rigide étant couplé audit support par l'intermédiaire d'au moins une liaison pivot autour d'un axe horizontale s'étendant longitudinalement par rapport audit véhicule. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient, durant n'importe quel transfert de masse du véhicule, par exemple en virage, une adhérence égale des roues sur le sol. En effet, le châssis (et donc la caisse du véhicule) peut pivoter autour de l'axe de la liaison pivot reliant l'essieu rigide à son support, ceci indépendamment de la direction que prend l'essieu rigide par rapport à l'horizontal. En d'autres termes, lors d'un transfert de masse, les effets de ce transfert agissent uniquement sur le châssis du véhicule qui tend à pivoter sur lui-même autour d'un axe horizontal s'étendant longitudinalement par rapport au véhicule, ceci sans entraîner d'effets sur l'essieu rigide. Les roues de l'essieu rigide restent donc en adhérence sur le sol. Il en résulte que l'invention permet de limiter considérablement l'usure des pneumatiques due aux transferts de masse successifs du véhicule. Par ailleurs, la souplesse verticale du train roulant équipé de l'essieu rigide monté selon l'invention est préservée grâce au degré de liberté en translation verticale du support sur lequel est monté l'essieu rigide. Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit châssis présente deux glissières verticales formant ensemble des moyens de guidage linéaire dudit support. De cette façon, l'essieu peut glisser verticalement par rapport au châssis du véhicule, tout en étant en butée selon une direction transversale à l'axe longitudinal du véhicule, ceci par l'intermédiaire du support en butée latérale contre les glissières verticales. Dans ce cas, ledit support comprend avantageusement un chariot monté entre lesdites glissières et prenant appui sur lesdites glissières par l'intermédiaire de galets. Ainsi, le chariot peut se déplacer verticalement par rapport au châssis du véhicule tout en limitant les frottements et/ou les contraintes sur les glissières. Bien entendu, des moyens alternatifs aux galets peuvent être mis en oeuvre dans d'autres modes de réalisation envisageables, tel que par exemple des roulements à rouleaux, sans sortir du cadre de l'invention. Avantageusement, ledit essieu rigide présente, en position médiane, un axe s'étendant longitudinalement par rapport audit véhicule et monté libre en rotation sur ledit support. On obtient ainsi un essieu rigide selon le principe de l'invention qui est simple de conception et facile à mettre en oeuvre. Selon une solution préférentielle, ladite liaison pivot est obtenue par l'intermédiaire d'un roulement à rotule. La mise en oeuvre d'un tel roulement s'avère particulièrement efficace dans le contexte de l'invention, dans la mesure où ce roulement évite les contraintes éventuelles dues aux dilatations, les déformations ou encore les défauts de réglage lors du montage de l'axe et/ou du support sur le châssis. Un tel roulement permet également d'absorber les flexions de l'arbre. En d'autres termes, la mise en oeuvre d'un roulement à rotule pour assurer la liaison pivot entre l'essieu rigide et le support assure en toute circonstance ou quasiment la capacité de l'essieu à pivoter par rapport à son support et contribue par conséquent à atteindre l'objectif de l'invention, à savoir la préservation des pneumatiques du véhicule. Selon une solution avantageuse, ledit essieu rigide est réalisé par un assemblage de barres. Une telle solution permet d'utiliser les techniques classiques utilisées dans le domaine de la fabrication de véhicules automobiles, à savoir les assemblages mécano-soudés. Dans ce cas, ledit assemblage de barres forme, pour chaque roue, un trapèze délimité par deux bases dont l'une est équipée d'un moyeu de roue et l'autre de ladite liaison pivot, ladite base au niveau de ladite liaison pivot étant préférentiellement plus longue que la base au niveau du moyeu de roue. Avantageusement, lesdites bases au niveau de ladite liaison pivot définissent ensemble ledit axe. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit essieu rigide est relié 15 audit châssis par des tirants à rotules. De tels tirants permettent de contrôler les mouvements avant et arrière, ceci sans nuire à la liberté verticale de l'essieu rigide par rapport au châssis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation 20 préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue arrière d'un système de suspension selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus d'un système de suspension 25 selon l'invention ; - la figure 3 est une vue de côté d'un système de suspension selon l'invention selon la coupe C-C indiquée sur la figure 2. Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention réside dans le fait de proposer un système de suspension pour véhicule dans lequel le châssis 30 du véhicule peut pivoter par rapport à l'essieu autour d'un axe horizontal longitudinal médian, l'essieu rigide étant monté mobile verticalement par rapport au châssis. En référence aux figures 1 à 3, on décrit un système de suspension d'un véhicule selon l'invention. On note que la figure 1 est une vue de face selon la ligne de coupe AA indiquée sur la figure 2, elle-même étant une vue de dessus selon la ligne de coupe BB indiquée sur la figure 1. Selon le principe de l'invention, le système de suspension comprend un châssis 1 formant un sous-ensemble du châssis général du véhicule (le châssis du système de suspension étant solidaire du châssis général du véhicule) sur lequel est monté un essieu rigide 8 de la façon suivante : - l'essieu rigide est couplé à un support 3 monté mobile en translation sur le châssis 1 selon une direction verticale ; - le support 3 et le châssis 1 sont solidaires en rotation autour d'un axe horizontal X s'étendant longitudinalement par rapport au véhicule ; - l'essieu rigide 8 est couplé au support 3 par l'intermédiaire d'une liaison pivot autour de l'axe horizontal X s'étendant longitudinalement par rapport au véhicule. Selon le présent mode de réalisation, le châssis 1 est réalisé sous forme d'un cadre présentant une base 10 et une traverse supérieure 11, entre lesquelles s'étendent deux glissières 2 parallèles et écartées l'une de l'autre selon l'axe transversal Y. Les extrémités inférieures et les extrémités supérieures des glissières 2 sont solidarisées par soudage respectivement à la base 10 et à la traverse supérieure 11 du châssis 1. Le support 3 sur lequel est monté l'essieu rigide 8 par l'intermédiaire d'une liaison pivot explicité plus en détails par la suite est montée mobile en translation entre les deux glissières 2, ces dernières formant ensemble des moyens de guidage linéaires du support 3. Tel que cela apparaît sur les figures 1 et 2, le support 3 est constitué par un chariot pourvu sur chacune de ses faces latérales d'une rangée de galets 7. En référence à la figure 2, ces galets 7 sont montés libres en rotation sur les axes 71 portés par le chariot. Selon le présent mode de réalisation, chaque axe 71 traverse le chariot 3 et porte une paire de galets 7 (un galet étant monté à chacune des extrémités des axes 71). Tel que cela apparaît sur la figure 1, le chariot présente sur chacune de ses faces latérales trois axes 71 alignés verticalement, ce qui porte le nombre de galets 7 à six (le nombre de galets pouvant varier autant que de besoin). On note que les galets 7 peuvent être montés libres en rotation sur les axes 71 tandis que les axes sont solidaires en rotation du chariot ou, alternativement, les axes 71 peuvent être montés libres en rotation sur le chariot tandis que les galets sont solidaires en rotation de l'axe 71 correspondant. Selon le montage qui vient d'être décrit, on comprend que le chariot constituant le support 3 est monté mobile en translation verticale entre les glissières 2, ceci par l'intermédiaire des galets 7 qui prennent appui sur les glissières 2. En outre, la disposition en rangée des galets 7 sur les faces latérales du chariot implique que le chariot ne peut pivoter sur lui-même autour de l'axe X entre les glissières 2. Selon le principe de l'invention rappelé précédemment, l'essieu rigide 8 est couplé au support 3 constitué par le chariot par l'intermédiaire d'une liaison pivot autour de l'axe X horizontal s'étendant longitudinalement par rapport au véhicule. Cette liaison pivot est réalisée par l'intermédiaire d'un arbre 6 intégré à l'essieu rigide 8 monté libre en rotation sur le support 3 par l'intermédiaire d'un roulement à rotule 5. Ce roulement est monté solidaire en translation sur l'arbre 6, le blocage en translation du roulement 5 sur l'arbre 6 étant assuré par un manchon de serrage. De plus, le roulement à rotule 5 est emprisonné sur le support 3 à l'aide de deux flasques 4 vissées sur le support 3, de part et d'autre de ce dernier. Selon le présent mode de réalisation, l'essieu rigide 8 est constitué par un assemblage de barres 80. Les barres 80 sont solidarisées entre elles par soudage et leur assemblage forme, pour chaque roue, un trapèze délimité par deux bases dont l'une au niveau du moyeu 81 de la roue 810 correspondante et l'autre base au niveau de la liaison pivot. L'assemblage des barres, vue de dessus tel qu'illustré par la figure 2, forme un trapèze dont la base au niveau de la liaison pivot est plus longue que la base au niveau du moyeu de roue. Tel que cela apparaît également sur la figure 2, les deux trapèzes de l'essieu rigide se rejoignent au niveau de la liaison pivot, les bases 82 des trapèzes formant l'axe de pivotement de la liaison pivot. Plus précisément, l'arbre 6 de la liaison pivot est monté par clavetage et vis d'arrêt 12 entre les deux trapèzes de l'essieu rigide 8. Par ailleurs, pour chaque trapèze de l'essieu rigide, un tirant 9 à rotules est couplé par l'une de ses extrémités à la base du trapèze, du côté du moyeu de roue, et par l'autre de ses extrémités au châssis 1. Pour ce faire, le châssis 1 comprend des longerons inférieurs et supérieurs 110, 111 reliés par des montants 112 au niveau desquels les tirants 9 sont couplés de façon articulée. Il est également prévu, dans un système de suspension selon l'invention, d'associer des amortisseurs (non représentés), munis de rotules, et reliés d'une part à l'essieu rigide 8 et d'autre part au châssis 1, ces amortisseurs occupant une position verticale ou inclinée. Ainsi, durant le travail de suspension, l'essieu rigide 8 subit un mouvement pendulaire par rapport au châssis 1, l'action des tirants 9 pouvant contribuer à ce mouvement pendulaire, l'essieu rigide 8 pouvant par conséquent prendre une position inclinée par rapport à l'horizontal. Dans le système qui vient d'être décrit, l'utilisation du roulement à rotule, la mobilité en translation verticale du chariot, les liaisons rotule des amortisseurs et des tirants 9, permettent de parer au pivotement de l'essieu rigide par rapport au chariot et procure au système un comportement autodirectionnel. Selon une variante non illustrée, l'essieu rigide 8 peut avoir une forme arquée pour augmenter la garde au sol du véhicule (le débattement du système dépend alors de la hauteur des glissières 2, ainsi que de celles des amortisseurs). On note que selon encore une autre variante envisageable, l'axe de l'essieu rigide peut être décalé de l'axe des roues pour s'adapter à un encombrement particulier, la forme et les dimensions du chariot pouvant également être adaptées à un tel cas. De façon générale, les dimensions des éléments composant le système et sa réalisation seront adaptées aux caractéristiques techniques du véhicule à équiper, ainsi qu'à l'espace disponible pour le montage du système. Un système de suspension selon l'invention peut être mis en place sur un train roulant moteur, tracté ou propulsé, ou sur un train libre.15 REVENDICATIONS1. Véhicule comprenant au moins un essieu rigide (8) relié au châssis (1) dudit véhicule, caractérisé en ce que ledit essieu rigide (8) est couplé à un support (3) monté mobile en translation sur ledit châssis (1) selon une direction verticale, ledit support (3) et ledit châssis (1) étant solidaires en rotation autour d'un axe horizontale (X) s'étendant longitudinalement par rapport audit véhicule, ledit essieu rigide (8) étant couplé audit support (3) par l'intermédiaire d'au moins une liaison pivot autour d'un axe horizontale (X) s'étendant longitudinalement par rapport audit véhicule. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit châssis présente deux glissières (2) verticales formant ensemble des moyens de guidage linéaire dudit support (3). 3. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit support (3) comprend un chariot monté entre lesdites glissières (2) et prenant appui sur lesdites glissières (2) par l'intermédiaire de galets (7). 4. Véhicule selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit essieu rigide (8) présente, en position médiane, un axe (6) s'étendant longitudinalement par rapport audit véhicule et monté libre en rotation sur ledit support (3). 5. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite liaison pivot est obtenue par l'intermédiaire d'un roulement à rotule (5). 6. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit essieu rigide (8) est réalisé par un assemblage de barres (80). 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit assemblage de barres (80) forme, pour chaque roue, un trapèze délimité par deux bases dont l'une au niveau d'un moyeu (81) de roue et l'autre au niveau de ladite liaisonpivot. 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite base au niveau de ladite liaison pivot est plus longue que la base au niveau du moyeu de roue. 9. Véhicule selon les revendications 4 et 7, caractérisé en ce que lesdites bases (82) au niveau de ladite liaison pivot définissent ensemble ledit axe (6). 10. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit essieu rigide (8) est relié audit châssis (1) par des tirants (9) à rotules.