Brevet FR3119796A1 — publié le 20220819

Véhicule pendulaire comportant un châssis avec un essieu à deux roues (2) équipé d’une première suspension comprenant pour chaque roue (2) un ressort latéral de suspension (18) relié d’un côté à un bras de suspension (4) de la roue (2), comportant un palonnier (12) allongé suivant la direction transversale du véhicule, présentant un pivot (14) aligné suivant la direction longitudinale du véhicule, ce palonnier (12) recevant à chaque extrémité l’autre côté (16) des ressorts latéraux (18), et comportant une motorisation (34) de contrôle de l’inclinaison du palonnier (12) par rapport au châssis, le pivot du palonnier (14) est relié au châssis par un bras oscillant (30) comprenant une deuxième suspension (26) prenant appui sur ce châssis. Figure 1 VEHICULE PENDULAIRE AVEC ESSIEU A DEUX ROUES EQUIPE D’UNE PREMIERE SUSPENSION La présente invention concerne un véhicule pendulaire comportant un essieu à deux roues équipé d’une première suspension. Un type de véhicule pendulaire connu, présenté notamment par le document FR-A1-3082783, comporte un essieu avant à voie étroite comprenant deux roues avant reliées chacune au châssis par deux triangles superposés pivotant suivant des axes fixés au châssis et disposés près de l’axe longitudinal du véhicule. Chaque roue dispose d’un combiné latéral de suspension comprenant un ressort et un amortisseur, présentant une base fixée au triangle inférieur, qui assure une suspension indépendante des roues avant. Chaque côté du véhicule forme en vue de face sensiblement un parallélogramme déformable, les triangles de suspension constituant les bras horizontaux de ce parallélogramme. Un palonnier allongé transversalement, fixé au châssis par un pivot disposé dans l’axe longitudinal du véhicule, reçoit à chaque extrémité une articulation liée à l’appui supérieur d’un combiné latéral de suspension comprenant un ressort et un amortisseur. Une motorisation électrique de contrôle actif du roulis du véhicule piloté par un calculateur utilisant des capteurs, applique sur le palonnier un angle de rotation autour de son pivot, qui agit sur les combinés latéraux de suspension avec en même temps une montée de l’appui supérieur de l’un et une descente de l’appui supérieur de l’autre. On obtient une déformation opposée des parallélogrammes formés par la suspension de chaque côté permettant de contrôler l’angle de roulis du véhicule, notamment son inclinaison en virage, le maintien vertical aux basses vitesses et à l’arrêt, ainsi que le redressement actif du véhicule, par exemple lorsqu’une roue descend une bordure de trottoir ou lors d’un arrêt sur une voie en dévers. Ce type de contrôle permet en particulier de réaliser un véhicule léger fermé qui n’oblige pas le conducteur à sortir les pieds à l’arrêt pour prendre appui sur le sol afin de maintenir le véhicule vertical. Par ailleurs pour obtenir un confort suffisant il faut prévoir des ressorts de suspension présentant une raideur assez faible, donnant à la suspension une fréquence propre d’oscillation comprise entre 1Hz et 1,5 Hz. Dans ce cas le mouvement du palonnier fixé rigidement au châssis, commandé par sa motorisation, est mal transmis aux suspensions à cause de la souplesse des ressorts qui se compriment ou se détendent facilement, avec un faible effet sur les triangles de suspension pour contrôler leurs positions. En d’autres termes, une assez grande raideur verticale de la suspension est nécessaire pour obtenir une raideur de roulis importante, permettant un pilotage de l’angle de roulis par le palonnier et le moteur, et cette raideur importante est difficilement compatible avec une fréquence confortable de la suspension du train, typiquement comprise entre 1 et 1,5 Hz. De plus afin d’assurer la sécurité de fonctionnement du véhicule, notamment pour le contrôle de son inclinaison aux basses vitesses, quand les effets gyroscopiques des roues sont encore insuffisants pour assurer une stabilité naturelle comme sur une moto, il faut prévoir une motorisation présentant un très haut niveau de sécurité ce qui entraîne des coûts élevés. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un véhicule pendulaire comportant un châssis avec un essieu à deux roues équipé d’une première suspension comprenant pour chaque roue un ressort latéral de suspension relié d’un côté à un bras de suspension de la roue, comportant un palonnier allongé suivant la direction transversale du véhicule, présentant un pivot aligné suivant la direction longitudinale du véhicule, ce palonnier recevant à chaque extrémité l’autre côté des ressorts latéraux, et comportant une motorisation de contrôle de l’inclinaison du palonnier par rapport au châssis, ce véhicule étant remarquable en ce que le pivot du palonnier est relié au châssis par un bras oscillant comprenant une deuxième suspension prenant appui sur ce châssis. Un avantage de ce véhicule est qu’on obtient deux systèmes de suspension disposés en série, comportant la première suspension comprenant les deux ressorts reliant les roues au palonnier, qui peuvent présenter une raideur élevée, puis la deuxième suspension reliant le palonnier au châssis par son bras oscillant, qui peut présenter une raideur plus faible. Le bras oscillant reliant le palonnier au châssis permet d’assurer de manière simple et efficace un guidage précis du palonnier. On obtient une fréquence propre de la suspension associant ces deux systèmes en série qui présente une souplesse totale suffisante pour assurer un confort élevé, et en même temps une forte raideur sur les deux ressorts du premier système qui permet au palonnier de transmettre aux deux suspensions indépendantes des mouvements de manière plus directe grâce à ces ressorts plus fermes. On peut utiliser une motorisation électrique du palonnier présentant un niveau de sécurité qui est réalisée avec un coût réduit. Le véhicule pendulaire selon l’invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement le bras oscillant est relié au châssis par un axe de pivotement disposé suivant la direction transversale. Dans ce cas, le bras oscillant peut former un triangle comprenant sur l’axe de pivotement transversal deux articulations qui sont écartées l’une de l’autre. Avantageusement, la motorisation est insérée à l’intérieur du bras oscillant formant un triangle. En particulier, l’essieu peut être à l’avant du véhicule, l’axe de pivotement transversal étant disposé à l’arrière de l’axe des roues de cet essieu. Avantageusement, le bras oscillant comporte au sommet opposé à son axe de pivotement un support allongé vers le bas, recevant en partie inférieure la deuxième suspension. Dans ce cas, avantageusement le support du bras oscillant comporte à son extrémité supérieure une chape recevant à l’intérieur le palonnier maintenu par son pivot. Avantageusement, la deuxième suspension comporte un unique combiné ressort et amortisseur. Dans ce cas, le combiné de la deuxième suspension peut être disposé sensiblement parallèlement au support allongé verticalement. Avantageusement, la première suspension présente une raideur globale comprise entre une à trois fois la raideur de la deuxième suspension. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : est une vue en perspective du train avant d’un véhicule pendulaire selon l'invention ; est une vue de côté de ce train avant, la roue gauche étant retirée ; est une vue de dessus de ce train avant ; et est une vue d’avant du véhicule, la roue gauche étant prête à descendre une bordure de trottoir. Les figures 1, 2 et 3 présentent un train avant d’un véhicule léger comportant vers l’avant de ce véhicule indiqué par la flèche AV, de chaque côté une roue 2 reliée au châssis par un triangle inférieur 4 et un triangle supérieur 6 qui sont superposés. Chaque triangle 4, 6 comporte un sommet tourné vers l’extérieur du véhicule, comprenant une articulation 8 de maintien du pivot de la roue 2, et un côté tourné vers l’intérieur fixé au châssis par un axe central 10 disposé suivant la direction longitudinale du véhicule. Un palonnier 12 allongé suivant la direction transversale, maintenu par un pivot longitudinal 14, reçoit à chaque extrémité une articulation liée à l’extrémité supérieure 16 d’un combiné latéral de suspension 18 comprenant un ressort et un amortisseur. L’extrémité inférieure 20 du combiné latéral 18 est fixée au triangle inférieur de suspension 4. Les deux combinés latéraux 18 constituent une première suspension du train avant du véhicule. De chaque côté du véhicule les triangles superposés 4, 6 restant globalement parallèles, forment sensiblement un parallélogramme déformable. Un support allongé verticalement 22 comporte en partie supérieure deux pattes parallèles disposées suivant un plan transversal, formant une chape recevant à l’intérieur le palonnier 12 maintenu par un pivot longitudinal 14. L’extrémité inférieure du support 22 forme une pointe se prolongeant vers l’avant, qui reçoit au-dessus par une articulation la base d’un combiné unique de suspension 26 comprenant un ressort et un amortisseur. L’extrémité supérieure 28 du combiné unique 26 est fixée au châssis du véhicule par une liaison non représentée. Un bras oscillant comprenant un triangle de suspension unique 30 formé dans cet exemple par un tube cintré, est fixé au châssis par deux articulations 36 écartées l’une de l’autre, passant par un axe de pivotement 32 disposé suivant la direction transversale du véhicule, en arrière de l’axe des roues avant 2. Le triangle unique 30 formant un plan qui descend vers l’avant, comporte une partie avant disposée suivant la direction transversale, qui traverse l’extrémité supérieure du caisson du support 22 pour être fixé à ce support. En variante le triangle unique 30 peut être formé de toute autre manière, par exemple par une pièce moulée pouvant comprendre le support 22 et les deux articulations 36. Une force verticale appliquée par les roues 2 sur le palonnier 12 par l’intermédiaire des deux combinés latéraux 18, tend à lever le support 22 qui comprime le combiné unique 26 prenant appui par son extrémité supérieure 28 sur le châssis, en réalisant une deuxième suspension disposée en série avec la première. La première suspension comporte avec ses deux combinés latéraux 18 disposés en parallèle une raideur globale supérieure à celle de la deuxième suspension avec son combiné unique 26, ce qui permet au palonnier 12 d’agir efficacement par l’intermédiaire des deux combinés pour redresser le véhicule si nécessaire. En particulier la première suspension peut comporter une raideur comprise entre une à deux fois celle de la deuxième suspension, avantageusement une raideur égale à 1,5 fois celle de la deuxième suspension. Dans ce cas chaque combiné latéral 18 présente une raideur comprise entre deux à quatre fois celle du combiné unique 26. Une motorisation électrique 34 comportant un moteur et un réducteur, fixée au triangle unique de suspension 30 entre ses deux bras, en avant de l’axe transversal 32 de ce triangle, comporte un arbre de sortie longitudinal non représenté, relié au pivot 14 du palonnier 12 de manière à appliquer un couple de rotation dessus. La motorisation électrique 34 est pilotée par un calculateur recevant des informations de capteurs de fonctionnement du véhicule, en particulier sa vitesse, son angle d’inclinaison, la position du volant de direction ou l’accélération transversale du véhicule en virage, de manière à calculer en temps réel l’inclinaison à donner au palonnier 12. La motorisation 34 disposée ainsi près de l’axe transversal 32 du triangle unique 30, constitue une masse qui apporte à ce triangle une faible inertie en rotation supplémentaire à cause de cette distance limitée. De plus la motorisation 34 disposée entre les deux bras du triangle unique 30, est protégée en cas de chocs mécaniques par ce triangle. En variante la motorisation 34 peut être disposée en arrière de l’axe transversal 32, de la même manière près de cet axe. On obtient lors d’un mouvement de pompage de l’ensemble de la suspension une compression du combiné unique 26, et un mouvement rigoureux en arc de cercle C présenté , du support 22 guidé par le triangle unique 30 qui oscille autour de son axe transversal 32, formant un système de guidage simple et économique. La présente le véhicule avant la descente d’une bordure de trottoir par la roue gauche. La motorisation 34 a reçu les instructions du calculateur, lui-même alimenté par les différents capteurs, et a fortement incliné le palonnier 12 vers la droite, de manière à lever la roue avant gauche et en même temps baisser la roue avant droite ce qui maintient le châssis vertical. Le véhicule avançant, la roue gauche quitte la bordure et descend brutalement suivant la flèche D. La motorisation 34 réagit alors en temps réel pour faire pivoter le palonnier vers la gauche suivant la flèche R, de manière à obtenir un redressement instantané du châssis qui suit le mouvement de descente de la roue gauche. La forte raideur des ressorts des combinés latéraux 18 donne une action rapide sur l’angle d’inclinaison du châssis avec un débattement limité du palonnier 12. Dans une situation de vie où le véhicule roule à basse vitesse sur route dégradée, les deux étages de la suspension se combinent pour garantir un confort optimal au conducteur, l’ensemble des trois combinés de suspension 18, 26 travaillent avec des déplacements respectifs dépendant de leur raideur. Dans une situation de vie de roulage à haute vitesse et sur sol lisse, la motorisation 34 permet d’accompagner le mouvement naturel de roulis du véhicule, qui se penche à l’intérieur du virage comme une moto. Les ressorts des combinés latéraux 18 n’ont presque pas de compression si le sol et lisse, et le mouvement de rotation du palonnier 12 accompagne l’inclinaison des bras de suspension 4, 6 et du véhicule dans le virage Dans une situation de vie de roulage à haute vitesse sur route dégradée, l’ensemble de la suspension travaille, et la motorisation de contrôle de roulis 34 agit comme précédemment. La puissance mise en jeu par cette motorisation 34 est d’autant plus forte que la vitesse du véhicule baisse, à cause de la diminution de l’effet gyroscopique des roues 2. A contrario, plus la vitesse du véhicule augmente, plus la puissance mise en jeu par la motorisation de contrôle de l’inclinaison 34 est faible. Véhicule pendulaire comportant un châssis avec un essieu à deux roues (2) équipé d’une première suspension comprenant pour chaque roue (2) un ressort latéral de suspension (18) relié d’un côté (20) à un bras de suspension (4) de la roue (2), comportant un palonnier (12) allongé suivant la direction transversale du véhicule, présentant un pivot (14) aligné suivant la direction longitudinale du véhicule, ce palonnier (12) recevant à chaque extrémité l’autre côté (16) des ressorts latéraux (18), et comportant une motorisation (34) de contrôle de l’inclinaison du palonnier (12) par rapport au châssis, caractérisé en ce que le pivot du palonnier (14) est relié au châssis par un bras oscillant (30) comprenant une deuxième suspension (26) prenant appui sur ce châssis. Véhicule pendulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras oscillant (30) est relié au châssis par un axe de pivotement disposé suivant la direction transversale (32). Véhicule pendulaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bras oscillant (30) forme un triangle comprenant sur l’axe de pivotement transversal (32) deux articulations (36) qui sont écartées l’une de l’autre. Véhicule pendulaire selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la motorisation (34) est insérée à l’intérieur du bras oscillant (30) formant un triangle. Véhicule pendulaire selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l’essieu est à l’avant du véhicule, l’axe de pivotement transversal (32) étant disposé à l’arrière de l’axe des roues (2) de cet essieu. Véhicule pendulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bras oscillant (30) comporte au sommet opposé à son axe de pivotement (32) un support (22) allongé vers le bas, recevant en partie inférieure la deuxième suspension (26). Véhicule pendulaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support du bras oscillant (22) comporte à son extrémité supérieure une chape recevant à l’intérieur le palonnier (12) maintenu par son pivot (14). Véhicule pendulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième suspension (26) comporte un unique combiné ressort et amortisseur. Véhicule pendulaire selon la revendication 6 ou 7, et la revendication 8, caractérisé en ce que le combiné de la deuxième suspension (26) est disposé sensiblement parallèlement au support allongé verticalement (22). Véhicule pendulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première suspension présente une raideur globale comprise entre une à trois fois la raideur de la deuxième suspension.