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Suspension progressive particulièrement destinée aux véhicules automobiles et aux remorques.
Dans un véhicule suspendu qui franchit avec une vitesse déterminée un obstacle déterminé la force du choc occasionnée par l'obstacle est proportionnelle au poids suspendu. Lorsque par exemple le véhicule vide ne pèse que le quart du poids du véhicule chargé, le choc causé à vide par l'obstacle n'est que le quart de la force du choc en charge.
Comme les ressorts ordinaires présentent une caractéristique linéaire, courbe I fig. l, de telle sorte
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que, dans tout leur domaine d'efficacité, un même dépla- ce-Tient du ressort correspond aux mêmes efforts de choc, le choc Pv qui se produit à plaine charge produit un débattemment du ressort fv proportionnel à Pv , tan- dis que le choc P1 en marche à vide produitun débat- tement f1 qui lui est proportionnel, et qui est à fv comme Pl est à Pv, et est par conséquent plus petit, proportionnellement à la force du choc.
La condition idéale qui peut être imposée à une suspension est que, dans le cas de choc ressorti avec des chargements différents, les débattements de la suspension soient immuablement les mêmes, de telle sorte que pour une vitesse donnée, un choc à pleine charge produira le même débattement que dans le cas de la marche à vide.
Formulé mathétiquement, cela conduit à cette condition que: la caractéristique d'une telle suspension soitune courbe II de la fig, 1, dans laquelle tg [alpha] , c'est-à-dire la dérivée, soit égale à c, c'est-à-dire que
P le débattement f = c ln. P. Si l'on s'impose le même débat- tement total disponible par construction, la suspension sera proportionnellement plus dure dans le domaine des charges plus élevées qu'elle l'était dans le même domaine pour une caractéristique linéaire , et elle sera plus mol- le dans la même proportion dans le domaine des charges moindres.
Le fait qu'il est plus avantageux pour la sus- pension des véhicules automobiles d'utiliser au lieu de suspensions à caractéristique linéaire des suspensions à caractéristique progressive n'estpas nouveau.
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On connaît ainsi des suspensions à caractéristique progressive dans lesquelles la charge agit par une ou plusieurs manivelles sur un ressort à boudin ordinaire, par exemple cylindrique (brevet allemand N 607 579).
Mais cette construction est compliquée par rapport à une suspension normale dans laquelle leressort est intercalé directement entre la roue et la charge. De plus elle ne remplit qu'imparfaitement la condition idéale ci-dessus indiquée comme le montre la ligne représentative III dans la fig. 1.
On a également déjà proposé, par exemple dans le brevetallemand N 37 754, de constituer, dans le cas de ressort à boudin cylindrique, leditressort sur une partie de la longueur avec une section uniforme mais moindre que sur le reste de sa longueur.
Un ressort de cet ordre présente comme caractéristique deux droites inclinées différemment et réunies par un court raccord. Il ne satisfait pas à la condition posée à priori de l'égalité du débattement soue le choc.
D'autre part il est aussi connu d'utiliser des ressorts tronconiques, servant de ressorts de tampon, et dont les spires s'aplatissent les un@s sur les autres lors de la charge. Sur la fig. 1 la courbe IV représente la daractéristique d'un tel ressort. Elle présente cet inconvénient que, avec elle, les débattements produits par des chocs dans le domaine de la pleine charge, sont exceptionnellement petits, et sont au contraire très grands dans le, domaine des charges moindres. Ces suspensions se comportent
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ainsi exactement à l'inverse des suspensions à caractéristique linéaire, et sont par suite tout aussi peu utilisables pour obtenir des débattements identiques.
La présente invention résoud de deux façons le problème qui consiste à créer une suspension qui assure à toutes les charges an même amortissement du choc.
La première solution utilise ce fait que la caractéristique d'un ressort tampon ordinaire, de dimension convenable, courbe I, fig. 8 et 9, et la caractéristique d'un ressort à caractéristique linéaire, courbe II des fig. 8 et 9, se combinent, lorsque la charge est répartie dans une proportion déterminée sur les deux ressorts, en une caractéristique totale, courbe III des fig. 8 et 9, qui ne s'écarte que très faiblement de la caractéristique logarithmique. Dans ce mode d'exécution, les deux ressorts d'une suspension se trouve soit disposés parallèlement, fig. 8, soit l'un derrière l'autre, fig. 9.
L'autre solution fait usage de ressorts à boudin présentant des spires venant s'appliquer l'une sur l'autre successivement et dont les sections, les rayons de spire et les débattements sont choisis de telle sorte que l'on obtienne la caractéristique désirée.
Ce mode d'exécution de l'invention repose donc sur ce faitparticulier qu'il estpossible dans le cas d' un ressort à boudin dont les spires viennent s'appliquer l'une sur l'autre successivement, d'obtenir la caractéristique désirée, en donnant à au moins unerdimension du ressort (pour chaque spire, section, rayon, débattement) @ @ les exigences de la caractéristique désirée.
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Cela peut avoir lieu dans le cas de ressort à boudin cylindrique, déjà tout simplement par le fait qu' on donne des dimensions inégales convenablement choisies au débattement de chaque spire, ce qui conduit à un effort total des spires décroissant pour chaque spire avec le débattement et par suite à une mauvaise utilisation de la matière.
Mais on peut y remédier en modifiant de façon continue et déterminée le débattement et la section du ressort à boudin cylindrique.
Dans le cas des ressorts coniques également, on peut obtenir la caractéristique désirée, par un changement du débattement à chaque spire.
On peut également obtenir des ressorts à boudin de la caractéristique désirée, en partant d'un enroulement circulaire et en faisant croître graduellement les spires en leur donnant, pour un même petit diamètre, un grand diamètre progressivement croissant, de telle sorte que les spires individuelles s'allongent progressivement en partant de la spire la plus dure (ressort en coin) .
On peut également exécuter la suspension, de telle sorte que des ressorts normaux (à caractéristique linéaire) guident les roues et reçoivent les chocs latétaux, mais ne supportent cependant qu'une petite partie de la charge,tandis que la majeure partie de celle-ci est supportée par des ressorts conformes à l'invention.
On a représenté sur les dessins divers modes d' exécution donnésà titre d'exemples.
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La fig. 1 représente un groupement de courbes représentatives de divers ressorts; la fig. 2 est un ressort à boudin cylindrique, avec section circulaire uniforme; la fig. 3 est un ressort à boudin cylindrique, avec section rectangulaire non uniforme, etplacée trans- versalenent; la fig. 4 est un ressort à boudin cylindrique se composant de plusieurs couches de longueurs différences; la fig. 5 représente un ressort à boudin cylin- drique, se composant de deux parties disposées l'une à l' intérieur de l'autre; la fig. 6 est un ressort en coin, vu de côté; la fig. 7 en est une vue en plan; la fig. 8 représente diverses courbes de ressorts complémentaires montés parallèlement; la fig. 9 représente différentes courbes de ressorts complémentaires disposés les uns derrière les autres;
la fig. 10 représente un essieu suspendu; la fig. 11 est un levier oscillant suspendu, vu de l'avant; la fig. 12 est une vue latéraledu même levier; la fig. 13 montre latéralement des doubles roues suspendues avec des leviers oscillants.
Sur la fig. 1, la courbe représentative II montre la caractéristique avec laquelle le débattement f du ressort est le même pour toutes les charges. Cette condition est remplie, comme il a été dit ci-dessus, par la courbe f = c.ln P . Le ressort doit satisfaire à cette
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condition a partir de P1,eonstituant la chargeà vide, tandis que son comportement pour les charges plus petites n'a pas d'importance. Par suite, on tire en P1 une tan gente à la courbe, et l'on obtient ainsi la partie du ressort avant l'aplatissement de la spire la plus faible, partie qui possède ensuite une caractéristique linéaire.
La suspension conforme à l'invention doit être approximativement calculée suivant cette courbe représentative II.
La fig. 2 montre un ressort cylindrique à section circulaire et invariable, et distances variables en- tre les différentes spires, ces distances étant choisies de telle sorte qu@à partir de l'aplatissement de la spire la plus faible, le comportement ultérieur de la caractéristique suive celui qui est représenté sur la courbe représentative II de la fig. 1. Les efforts lqrs de l'aplatissement de chaque spire sont alors proportionnels à la distance initiale séparant les spires, de telle sorte que la fatigue du ressort est moindre et son poids est plus élevé, que celui d'un ressort travaillant entièrement dans toutes ses spires.
Sur la fig. 3, le ressort cylindrique se compose d'une lame plate dont la hauteur de section H varie suivant les exigences de la caractéristique désirée. Les distances entre spires peuvent alors être en général égales car, à égalité de fatigue, le débattement d'une spire ne dépend ici que de la grandeur des petits cotés B du rectangle qui restent ici identiques.
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La proportion entre le plus grand et le plus petit H est d'abord fixée par le rapport des efforts entre lesquels la caractéristique du ressort doit suivre la courbe logarithmique. Si l'on diminue les hauteurs H à partir de l'intérieur, et si l'on laisse subsister le diamètre extérieur initial, le rayon R des spires croîtra à mesure que H diminue, et l'on économise par suite une partie de la diminution de ce dernier.
La fig. 4 montre le même ressort que celui de la fig. 3 avec cette différence qu'au lieu d'avoir une dimension H variable, le ressort est constitué par plusieurs ressorts, de hauteur H1 identiques, et superposer le nombre de ces ressorts diminuant conformément à la mesure de H de la fig. 3, et un seul de ces ressorts ayant la longueur totale, tandis que les autres, en nombre de plus en plus grand, sont plus courts. Les extrémités libres des ressorts de suspension sont coupées obliquement pour empêcher les modifications brusques d'effort. L'inconvénient de la disposition réside, en plus de la constitution en plusieurs pièces, en ce que dans ce cas également, pour des efforts égaux, des distances de spires identiques conduisent à un pas variable par suite de la superposition des ressorts, ce qui complique la fabrication.
Il en est de même dans le cas où l'on place de champ la bande plate de la fig. 3. Si la caractéristique désirée conduit de toutes façons à des ressorts dont la valeur Il croit uniformément, oh peut alors utiliser deux
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ressorts identiques .2 et d (fig. 5, enroulés l'un à 1 intérieur de l'autre, et qui ont alors un pas constant.
Pour des ressorts de section circulaire et rectangulaire,avec des rayons de spires pouvant varier à volonté, la caractéristique logarithmique conduiten pratique à des diemensions pratiquement peu appropriées. La longueur de spire de la partie dure du ressort de petit rayon est en effet grande par rapport à la longueur de spire de la partie molle de ressort de grand rayon. Cela complique l'exécution pratique du ressort.
De bons résultats peuvent être obtenus avec le ressort en coin des fig. 6 et 7. Ce ressort se compose d' un fil rond qui estt d'abord enroulé cylindriquement sur un rayon R et qui ensuite s'enroule suivant une forme à peu près rectangulaire dont les petits cotés sont en forme de demi-cercle de rayons égaux à R . De plus, la longueur des cotés du rectangle dépend des efforts, et la distance des spires dépend des battements du ressort, qui, quand on envisage des efforts globaux différents, peuvent être égaux pour toutes les spires. L'avantage du ressort réside dans l'utilisation de fils ronds de section invariable, et dans une meilleure utilisation de la matière employée par rapport à ce qui est le cas avec le ressort cylindrique de la fig. 2.
Par rapport au ressort en cône, on s'épargne la nécessité des enroulements situés l'un à l'intérieur de l'autre qui devaient, comme dans le cas des tessorts cylindriques, venir s'aplatir les uns sur les autres. Dans le cas de ressorts en cônes, de ressorts tampons et de ressorts en coin, on peut produire la modification
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du débattement pour chaque spire également par un profil convenable de la cuvette du ressort sur laquelle s'appliquent les spires.
Quand les ressorts confonnes à l'invention ne reçoivent qu'une partie de la charge, leur caractéristi- que est choisie de telle sorte qu'elle se totalise avec celle des ressorts qui absorbent le reste de la charge pour obtenir approximativement la courbe logarithmique.
Pour l'autre solution du problème objet de l'invention, et conformément aux diagrammes des fig. 8 et 9, il y a, comme il a été indiqué, deux possibilités: le montage en parallèle des deux ressorts (fig. 9 à 11) et leur montage l'un derrière l'autre (représente fig. 13).
Pour le montage en parallèle, le ressort tampon ordinaire offre une possibilité d'exécution satisfaisante.
Pour une section uniforme, le débattement est le même pour toutes les spires, et le rayon de la spire se modifie unifonnément de telle sorte qu'il est particulièrement facile à fabriquer.
Sa caractéristique I, fig. 8, part linéairement depuis le zéro. Pour cette valeur de l'abcisse, la première spire s'aplatit, et pour le reste du débattement la caractéristique est incurvée. La caractéristique II du ressort normal de -même débattement s'étend linéairement.
En additionnant les abaisses des deux caractéristiques, c'est-à-dire des efforts, on obtient la caractéristique totale IV qui ne s'écarte que très peu de la courbe logarithmique III.
Dans le cas du montage en série l'un derrière l'autre, fig. 9, d'un ressort tampon de ce genre ordi-
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naire et d'un ressort nonnal, la caractéristique totale se rapproche de la courbe logarithmique. La courbe I représente la caractéristique du ressort tampon qui coupe l'axe des abaisses en P1 et qui jusqu'à mi-chemin du débattement monte en s'incurvant, La caractéristique rectiligne II du ressort complémentaire s'étend entre les mêmes points. L'addition de leurs ordonnées, c'est-à-dire des débattements conduit à la caractéristique totale III qui ne s'écarte de la courbe logarithmique que dans des proportions si faibles qu'elles ne sont pas visibles sur le dessin.
Le ressort supplémentaire associé en parallèle avec le ressort de suspension peut de son c8té se composer de deux ressorts situés l'un derrière l'autre avec une caractéristique linéaire et incurvée, et il en est de même du ressort supplémentaire associé en série avec le ressort de suspension, ce ressort supplémentaire pouvant se composer de deux ressorts disposés parallèlement et de caractéristique linéaire et incurvée.
Dans le cas d'une suspension avec levier oscillant (fig. 'il à 13, le bras de levier A varie lors du débattement, de telle sorte que la caractéristique de la suspension totale, alors même que le ressort de suspension a lui-même une caractéristique rectiligne, ne forme pas une ligne droite. Cette caractéristique peut être modifiée également conformément à l'invention pour coincider avec ou se rapprocher d'une caractéristique logarithmique, et eela aussi bien à l'aide de ressorts dont la caractéristique est librement choisie (fig. 2 à 7) que par des ressorts complémentaires, par exemple des ressorts tampons ordinaires.
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Les fig. 10 à 13 représentent quelques modes d' exécution de la suspension.
Sur la fig. 10, on a représenté la suspension d'un essieu f de voiture de poids lourds, ou de remorque, dans laquelle le ressort à lames g normal est lié de manière déterminée avec lechâssis h et supporte en- vifon la moitié de la charge. Associé parallèlement à lui, se trouve, entre le châssis et l'essieu, un ressort tampon ordinaire i qui supporte l'autre moitié de la charge, et qui est calculé de telle sorte que la caractéristique totale soit logarithmique.
Les fig. 11 à 12 montrent un véhicule avec letiers oscillants k qui sont fixés à des ressorts de torsion 1 qui ne peuvent fléchir. Ces ressorts ont eux-mêmes une caractéristique linéaire, mais la caractéristique du véhicule est transformée en caractéristique dégressive par suite du bras de levier A , c'est-à-dire que dans le cas d'une charge grandissante, l'amortissement croît encore plus fortement que dans le cas d'une caractéristique linéaire. Les ressorts à boudin m sont associée parallèlement avec les ressorts 1 et sont calculés de telle sorte que la caractéristique totale soit exactement, ou à peu près, logarithmique. A chaque levier oscillant sont associés deux ressorts m qui, d'une part, sont fixés au châssis ou à la caisse de la voiture h , et,d'autre part, à des saillies n du levier oscillant k .
Sur la fig. 13 les deux leviers oscillants o des roues arrière d'une voiture à six roues par exemple tournent autour du faux essieu commun p . Les leviers oscillants o portent des
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prolongements q entre lesquels se trouve un ressort r qui fournit, eu égard à la longueur du levier A , une caractéristique logarithmique.
REVENDICATIONS
1. Suspension progressive, particulièrement destinée aux véhicules automobiles et aux remorques, avec des ressorts à boudin dont les spires viennent successivement au contact les unes des autres lors de l'accroissement de la charge, caractérisé par le fait que les ressorts de la suspension, en eux-mêmes, ou en combinai- quant à leur section, son avec les ressorts connus, sont calculés / quant àu débattement de chaque spire, ou quant au diamètre de chaque spire, ou encore quant à plusieurs de ces grandeurs, de telle sorte que la caractéristique totale de la suspension se rapproche de la courbe logari thmique.