CA2328765A1 - Suspension a lame transversale et a axe de roulis superieur - Google Patents
Suspension a lame transversale et a axe de roulis superieur Download PDFInfo
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Abstract
Une suspension pour véhicules terrestres constituée par la combinaison de trois caractéristiques spécifiques pour chaque train de roues ou de skis dont une lame-ressort transversale (3) reliant le milieu de la masse suspendue (8) à deux bras transversaux de suspension (1) qui sont chacun montés directement à la masse suspendue du véhicule par un seul axe de fixation longitudinal au véhicule de façon à obtenir un axe de roulis plus élevé que le centre de masse de la masse suspendue du véhicule. Les bras de suspension reçoivent directement à leur extrémité libre, les pivots de fusée des roues (2) ou les pivots des skis. Les axes de fixation de chacun des bras de suspension sont soit coaxiaux ou soit disposés parallèlement et symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal/vertical au véhicule.
Description
SUSPENSION Ä LAME TRANSVERSALE ET Ä AXE DE ROULIS SUPÉRIEUR
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
Cette suspension est conçue pour équiper des véhicules terrestres dotés de plus de
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
Cette suspension est conçue pour équiper des véhicules terrestres dotés de plus de
2 roues ou dotés de 2 skis ou plus et d'un système d'entraînement quelconque.
II est à noter que le terme «terrestres» est utilisé dans son sens le plus large, soit celui décrivant le sol d'un corps céleste.
DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE' Un véhicule terrestre, lorsqu'il effectue un virage, est soumis à une accélération centrifuge qui agit sur toutes les masses qui le composent et qui peut ëtre schématisée au centre de l'union de ses masses. Cette accélération centrifuge est définie par l'équation mathématique c~~ = R (eq. 1.0) où «ay» représente l'accélération centrifuge, «v»: la vitesse du véhicule et «R»: le rayon du virage. Cette accélération est transmise à la masse composant le véhicule et résulte en une force centrifuge qui tend à le propulser hors du virage. Pour que le véhicule puisse progresser sur un même rayon, il faudra que la force d'adhérence générée par ses pneus (ou skis) soit équivalente à cette force centrifuge que nous noterons «Fy». Or, on dénote une distance entre le centre de masse du véhicule et ses surfaces d'appui au sol puisque le véhicule est contenu dans un volume se déplacant au-dessus du terrain. Cette distance provoque un moment de rotation de la masse du véhicule qui tend à le faire basculer autour de ses points d'appui les plus éloignés du centre du virage.
Cette représentation simpliste d'un véhicule peut être raffinée en réalisant que ce damier est composé d'une masse suspendue par un ensemble de roues, ressorts, amortisseurs et bras. On dira de cette masse qu'elle est suspendue et de l'ensemble des autres qui composent les trains de roues (ou de skis) qu'elles sont non-suspendues. Bien que l'accélération centrifuge se manifeste au centre de masse globale du véhicule, il faudra la décomposer pour isoler son effet sur le véhicule entier ainsi que sur la rotation qu'elle transmet à la masse suspendue sur ses ressorts. Pour chaque train de roues (ou skis) caractérisé géométriquement pour une assiette spécifique du véhicule, il existe un point autour duquel toute force latérale n'entraînera pas de roulis de la masse suspendue en relation avec les ressorts qui la FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) WO 00148853 PCTlCA99/00113 supportent mais aura plutôt comme effet de faire basculer le véhicule autour de ses points de contact extérieurs tel un corps rigide. On nomme ce point, le «centre de roulis ». L'agencement géométrique de l'ensemble-suspension en rapport à
l'assiette du véhicule définit la location du centre de roulis instantané. En reliant le centre de roulis de chaque train par une droite, on obtient «l'axe de roulis ». Jusqu'à
présent, les véhicules conventionnels ont été conçu de façon à positionner l'axe de roulis sous la projection de leur centre de masse dans le plan de symétrie vertical/longitudinal. II s'en suit que non seulement le véhicule entier tend à basculer autour de ses appuis extérieurs mais que sa masse suspendue, roulant autour de son axe de roulis, s'incline aussi vers l'extérieur du virage. Si on établit une équation des moments de roulis en virage pour chacune des masses soumises à des angles de rotation restreints , on obtient (ref. fig. 1.0):
F,. ~ h, + M~o - Of ~ 2 = l, ~ 9 (eq. 2.0) F,. ~ (Iz~B - hr ) - MK~ = h ~ ~ (eq. 2.1 ) L'équation 2. 0 représente la sommation des moments exercés sur la masse non-suspendue alors que l'équation 2.1 représente la sommation de ceux exercés sur la masse suspendue. Le terme qui nous intéresse est la différence de chargement vertical sur les deux roues (ou skis) de la coupe schématisée. Bien que le système soit dynamique, si nous supposons que nous nous trouvions bien en deçà de l'apparition d'un angle «6 » (les points d'appui sont tous en contact avec le sol), alors cet angle et ses dérivés seront nul et l'équation 2.0 pourra s'écrire sous la FY'h,+MK
forme: Vif= = ' (eq. 2.2) t La différence de chargement vertical est donc proportionnelle à la hauteur du centre de roulis ainsi que du moment de rigidité des ressorts et inversement proportionnelle à l'écartement des pneus. Chose importante à souligner, dans le cas d'un véhicule équipé d'une suspension conventionnelle, le moment de rigidité «Mxo»
s'additionne au premier terme de l'équation 2.2. Dans l'équation 2.1, l'accroissement de la rigidité
des ressorts limitera l'inclinaison de la masse suspendue vers l'extérieur.
Sauf que, selon l'équation 2.2, plus les ressorts seront rigides, plus rapidement ils transféreront de poids des appuis intérieurs aux appuis extérieurs selon l'accroissement de l'angle FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26)
II est à noter que le terme «terrestres» est utilisé dans son sens le plus large, soit celui décrivant le sol d'un corps céleste.
DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE' Un véhicule terrestre, lorsqu'il effectue un virage, est soumis à une accélération centrifuge qui agit sur toutes les masses qui le composent et qui peut ëtre schématisée au centre de l'union de ses masses. Cette accélération centrifuge est définie par l'équation mathématique c~~ = R (eq. 1.0) où «ay» représente l'accélération centrifuge, «v»: la vitesse du véhicule et «R»: le rayon du virage. Cette accélération est transmise à la masse composant le véhicule et résulte en une force centrifuge qui tend à le propulser hors du virage. Pour que le véhicule puisse progresser sur un même rayon, il faudra que la force d'adhérence générée par ses pneus (ou skis) soit équivalente à cette force centrifuge que nous noterons «Fy». Or, on dénote une distance entre le centre de masse du véhicule et ses surfaces d'appui au sol puisque le véhicule est contenu dans un volume se déplacant au-dessus du terrain. Cette distance provoque un moment de rotation de la masse du véhicule qui tend à le faire basculer autour de ses points d'appui les plus éloignés du centre du virage.
Cette représentation simpliste d'un véhicule peut être raffinée en réalisant que ce damier est composé d'une masse suspendue par un ensemble de roues, ressorts, amortisseurs et bras. On dira de cette masse qu'elle est suspendue et de l'ensemble des autres qui composent les trains de roues (ou de skis) qu'elles sont non-suspendues. Bien que l'accélération centrifuge se manifeste au centre de masse globale du véhicule, il faudra la décomposer pour isoler son effet sur le véhicule entier ainsi que sur la rotation qu'elle transmet à la masse suspendue sur ses ressorts. Pour chaque train de roues (ou skis) caractérisé géométriquement pour une assiette spécifique du véhicule, il existe un point autour duquel toute force latérale n'entraînera pas de roulis de la masse suspendue en relation avec les ressorts qui la FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) WO 00148853 PCTlCA99/00113 supportent mais aura plutôt comme effet de faire basculer le véhicule autour de ses points de contact extérieurs tel un corps rigide. On nomme ce point, le «centre de roulis ». L'agencement géométrique de l'ensemble-suspension en rapport à
l'assiette du véhicule définit la location du centre de roulis instantané. En reliant le centre de roulis de chaque train par une droite, on obtient «l'axe de roulis ». Jusqu'à
présent, les véhicules conventionnels ont été conçu de façon à positionner l'axe de roulis sous la projection de leur centre de masse dans le plan de symétrie vertical/longitudinal. II s'en suit que non seulement le véhicule entier tend à basculer autour de ses appuis extérieurs mais que sa masse suspendue, roulant autour de son axe de roulis, s'incline aussi vers l'extérieur du virage. Si on établit une équation des moments de roulis en virage pour chacune des masses soumises à des angles de rotation restreints , on obtient (ref. fig. 1.0):
F,. ~ h, + M~o - Of ~ 2 = l, ~ 9 (eq. 2.0) F,. ~ (Iz~B - hr ) - MK~ = h ~ ~ (eq. 2.1 ) L'équation 2. 0 représente la sommation des moments exercés sur la masse non-suspendue alors que l'équation 2.1 représente la sommation de ceux exercés sur la masse suspendue. Le terme qui nous intéresse est la différence de chargement vertical sur les deux roues (ou skis) de la coupe schématisée. Bien que le système soit dynamique, si nous supposons que nous nous trouvions bien en deçà de l'apparition d'un angle «6 » (les points d'appui sont tous en contact avec le sol), alors cet angle et ses dérivés seront nul et l'équation 2.0 pourra s'écrire sous la FY'h,+MK
forme: Vif= = ' (eq. 2.2) t La différence de chargement vertical est donc proportionnelle à la hauteur du centre de roulis ainsi que du moment de rigidité des ressorts et inversement proportionnelle à l'écartement des pneus. Chose importante à souligner, dans le cas d'un véhicule équipé d'une suspension conventionnelle, le moment de rigidité «Mxo»
s'additionne au premier terme de l'équation 2.2. Dans l'équation 2.1, l'accroissement de la rigidité
des ressorts limitera l'inclinaison de la masse suspendue vers l'extérieur.
Sauf que, selon l'équation 2.2, plus les ressorts seront rigides, plus rapidement ils transféreront de poids des appuis intérieurs aux appuis extérieurs selon l'accroissement de l'angle FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26)
3 PCT/CA99/00113 Le système deviendra instable lorsque fes ressorts seront en fin de course et que le véhicule pourra être considéré comme une masse rigide basculant autour de ses appuis extérieurs et sera maintenant pourvu d'un ceritre de masse global localisé
plus à l'extérieur et plus haut que le centre de roulis qui servait auparavant de point d'application de la force centrifuge. Le centre de roulis, en devenant le «centre de basculement», sera projeté instantanément aux appuis extérieurs ce qui aura pour effet d'accroître le moment de roulis causé par la force centrifuge.
Aussi, à vouloir contrer le balancement de la masse suspendue en augmentant la rigidité des ressorts, on vient compromettre le confort de roulement en accentuant la fréquence naturelle de la masse suspendue.
La différence de chargement vertical aux points d'appui est cruciale dans l'analyse des performances en adhésion du véhicule puisque, lors d'un virage, un train de pneus perd ses capacités à générer une force latérale équivalente à celle qui pourrait ëtre développée en ligne droite (lorsque chaque pneu est chargé
également). La courbe caractéristique de la force latérale générée par tout pneu en fonction de son chargement vertical pour un angle de déflexion défini (ou angle de slip du terme anglais) possède une pente positive décroissante. Cette courbe indique que plus le chargement vertical sur un pneu augmente, plus la force latérale qu'il génère sera grande jusqu'à atteindre un plateau asymptotique, mais aussi, plus sa canaci~g à générer une force latérale diminuera. Pour contrer l'effet de la force centrifuge et garder le véhicule sur son rayon de virage, un pneu ayant atteint un plateau d'adhérence pour un angle de slip défini devra sauter à une courbe caractéristique supérieure. Si l'angle de direction n'est pas corrigé pour atteindre le nouvel angle de slip, il s'en suivra un effet de sous-virage ou de sur-virage suivant l'emplacement du pneu ou du train de pneus en question. Tout comme la courbe de chargement vertical d'un pneu, celle définissant la force latérale en fonction de l'angle de slip possède un sommet après quoi la fonction décroît. Bien sur, cette description bi-dimensionnelle de la relation «chargement vertical - angle de slip -force latérale» n'est qu'une simplification pour illustrer des phénomènes simultanés.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) DESCRIPTION DE LA SUSPENSION «LT-ARS»
La suspension à _Lame Transversale et à A_xe de _Roulis Supérieur que nous désigneront par l'abréviation «LT-ARS» , transforme le schéma des réactions illustré
à la fig. 1.0 en un nouveau modèle réactif défini à la fig. 3Ø
Le concept de la suspension «LT-ARS» repose sur trois éléments fondamentaux:
pour chaque train de roues (ou de skis) positionné sur un mëme axe transversal au plan longitudinal/vertical du véhicule, nous devons retrouver, en premier lieu, ni plus ni moins que, deux bras transversaux de suspension (1) montés de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule. Ces deux bras peuvent ëtre montés soit coaxialement selon un axe de roulis longitudinal situé au milieu du véhicule (ref. fig. 2) ou soit montés sur deux axes longitudinaux (9) au véhicule (ref.
vue B; fig. 2); parallèlement et symétriquement de part et d'autre du plan symétrique longitudinallvertical du véhicule. Dans la plupart des cas, ces bras sont montés plus haut que le centre de masse de la masse suspendue {8) du véhicule et y sont montés rigidement sauf pour un degré de liberté de façon à permettre une rotation de chaque bras suivant l'axe {ou les axes) longitudinal{aux) au véhicule. En vue de coupe {ref.
fig. 2.0), l'axe de roulis est illustré ponctuellement. Ces deux types de position d'attache doivent faire en sorte que l'axe de roulis de la suspension soit plus haut que la projection du centre de masse de la masse suspendue dans le plan longitudinal du véhicule et ce, en tout temps, suivant le mouvement des bras de suspension en relation à toutes les assiettes pratiquement réalisable par le véhicule durant son utilisation normale.
En deuxième lieu, chaque bras de suspension doit avoir fixé à son bout extérieur le pivot de fusée (2) de chaque roue (ou pivot de ski) affectée à son coté ne conférant à
ce dernier qu'au maximum un seul degré de liberté en rotation suivant un axe de pivot (ou axe de Kingpin du terme anglais) vertical ou quasi-vertical pour tenir compte des angles de carrossage et de chasse.
En dernier lieu, chaque train doit compter une lame-ressort (3) ou un ensemble de lames-ressort (4) positionné transversalement au plan de symétrie longitudinailvertical du véhicule. Cette lame ou cet ensemble doit être fixé
rigidement au milieu de la masse suspendue du véhicule. S'il n'est question que d'une seule lame, elle sera fixée à la masse suspendue par son centre. S'il s'agit d'un ensemble de lames-ressort, leur extrémité adjacente au plan médian du véhicule sera fixée
plus à l'extérieur et plus haut que le centre de roulis qui servait auparavant de point d'application de la force centrifuge. Le centre de roulis, en devenant le «centre de basculement», sera projeté instantanément aux appuis extérieurs ce qui aura pour effet d'accroître le moment de roulis causé par la force centrifuge.
Aussi, à vouloir contrer le balancement de la masse suspendue en augmentant la rigidité des ressorts, on vient compromettre le confort de roulement en accentuant la fréquence naturelle de la masse suspendue.
La différence de chargement vertical aux points d'appui est cruciale dans l'analyse des performances en adhésion du véhicule puisque, lors d'un virage, un train de pneus perd ses capacités à générer une force latérale équivalente à celle qui pourrait ëtre développée en ligne droite (lorsque chaque pneu est chargé
également). La courbe caractéristique de la force latérale générée par tout pneu en fonction de son chargement vertical pour un angle de déflexion défini (ou angle de slip du terme anglais) possède une pente positive décroissante. Cette courbe indique que plus le chargement vertical sur un pneu augmente, plus la force latérale qu'il génère sera grande jusqu'à atteindre un plateau asymptotique, mais aussi, plus sa canaci~g à générer une force latérale diminuera. Pour contrer l'effet de la force centrifuge et garder le véhicule sur son rayon de virage, un pneu ayant atteint un plateau d'adhérence pour un angle de slip défini devra sauter à une courbe caractéristique supérieure. Si l'angle de direction n'est pas corrigé pour atteindre le nouvel angle de slip, il s'en suivra un effet de sous-virage ou de sur-virage suivant l'emplacement du pneu ou du train de pneus en question. Tout comme la courbe de chargement vertical d'un pneu, celle définissant la force latérale en fonction de l'angle de slip possède un sommet après quoi la fonction décroît. Bien sur, cette description bi-dimensionnelle de la relation «chargement vertical - angle de slip -force latérale» n'est qu'une simplification pour illustrer des phénomènes simultanés.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) DESCRIPTION DE LA SUSPENSION «LT-ARS»
La suspension à _Lame Transversale et à A_xe de _Roulis Supérieur que nous désigneront par l'abréviation «LT-ARS» , transforme le schéma des réactions illustré
à la fig. 1.0 en un nouveau modèle réactif défini à la fig. 3Ø
Le concept de la suspension «LT-ARS» repose sur trois éléments fondamentaux:
pour chaque train de roues (ou de skis) positionné sur un mëme axe transversal au plan longitudinal/vertical du véhicule, nous devons retrouver, en premier lieu, ni plus ni moins que, deux bras transversaux de suspension (1) montés de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule. Ces deux bras peuvent ëtre montés soit coaxialement selon un axe de roulis longitudinal situé au milieu du véhicule (ref. fig. 2) ou soit montés sur deux axes longitudinaux (9) au véhicule (ref.
vue B; fig. 2); parallèlement et symétriquement de part et d'autre du plan symétrique longitudinallvertical du véhicule. Dans la plupart des cas, ces bras sont montés plus haut que le centre de masse de la masse suspendue {8) du véhicule et y sont montés rigidement sauf pour un degré de liberté de façon à permettre une rotation de chaque bras suivant l'axe {ou les axes) longitudinal{aux) au véhicule. En vue de coupe {ref.
fig. 2.0), l'axe de roulis est illustré ponctuellement. Ces deux types de position d'attache doivent faire en sorte que l'axe de roulis de la suspension soit plus haut que la projection du centre de masse de la masse suspendue dans le plan longitudinal du véhicule et ce, en tout temps, suivant le mouvement des bras de suspension en relation à toutes les assiettes pratiquement réalisable par le véhicule durant son utilisation normale.
En deuxième lieu, chaque bras de suspension doit avoir fixé à son bout extérieur le pivot de fusée (2) de chaque roue (ou pivot de ski) affectée à son coté ne conférant à
ce dernier qu'au maximum un seul degré de liberté en rotation suivant un axe de pivot (ou axe de Kingpin du terme anglais) vertical ou quasi-vertical pour tenir compte des angles de carrossage et de chasse.
En dernier lieu, chaque train doit compter une lame-ressort (3) ou un ensemble de lames-ressort (4) positionné transversalement au plan de symétrie longitudinailvertical du véhicule. Cette lame ou cet ensemble doit être fixé
rigidement au milieu de la masse suspendue du véhicule. S'il n'est question que d'une seule lame, elle sera fixée à la masse suspendue par son centre. S'il s'agit d'un ensemble de lames-ressort, leur extrémité adjacente au plan médian du véhicule sera fixée
4 FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) rigidement à la masse suspendue (ref. vue A; fig. 2). Chaque extrémité libre de la lame ou de l'ensemble de lames-ressort doit venir s'insérer dans chaque bras de suspension au coté correspondant du même train de façon à ne permettre qu'un seul degré de liberté de la lame relativement au bras de suspension en un glissement transversal. Ce glissement pourrait ëtre possible en insérant l'extrémité
libre de la lame ou de l'ensemble de lames-ressort dans l'ouverture maintenue entre deux rouleaux (5) fixés transversalement au bras de suspension ét ceci pour chacun des cotés du véhicule.
La lame-ressort ou l'ensemble de lames-ressort peut être construit soit en matériaux métalliques, en matériaux plastiques, en matériaux composites, par toutes combinaisons de ces derniers ou par la confection d'un ensemble-lames construit de plusieurs lamelles.
La théorie gouvernant le fonctionnement de la suspension «LT-ARS» est la suivante:
comme tous véhicules terrestres négociant un virage, l'accélération centrifuge s'applique au centre de masse de ce dernier. Puisqu'il s'agit aussi d'un véhicule muni d'une suspension, la force engendrée doit être répartie à la fois sur l'ensemble du véhicule tel un corps rigide et à la fois sur sa masse suspendue.
Contrairement à
un véhicule équipé d'une suspension traditionnelle, celui possédant une suspension «LT-ARS» affiche des équations de moments de roulis en virage quelques peu différentes. Pour chaque masse, nous obtenons à présent:
F,. ~ h, - Mx~ - Vif. ~ 2 = l, ~ 6 (eq. 3.0) -FY ~ (!r, - Ir _~ ) + M,~o = l, ~ c~ (eq. 3.1 ) Encore une fois, l'équation 3.0 représente la sommation des moments exercés sur la masse non-suspendue alors que l'équation 3.1 représente celle des moments exercés sur la masse suspendue. Le facteur important dans ces nouvelles équations est la soustraction du moment de rigidité du ressort au moment causé par l'accélération centrifuge. En factorisant pour afZ dans l'équation 3.0 et en supposant un angle « 8» nul ainsi que ses dérivés, on obtient:
F. ~ Ir, - Mx ' (eq.3.2).
Bién que la suspension «LT-ARS» possède un centre de roulis plus élevé que celui
libre de la lame ou de l'ensemble de lames-ressort dans l'ouverture maintenue entre deux rouleaux (5) fixés transversalement au bras de suspension ét ceci pour chacun des cotés du véhicule.
La lame-ressort ou l'ensemble de lames-ressort peut être construit soit en matériaux métalliques, en matériaux plastiques, en matériaux composites, par toutes combinaisons de ces derniers ou par la confection d'un ensemble-lames construit de plusieurs lamelles.
La théorie gouvernant le fonctionnement de la suspension «LT-ARS» est la suivante:
comme tous véhicules terrestres négociant un virage, l'accélération centrifuge s'applique au centre de masse de ce dernier. Puisqu'il s'agit aussi d'un véhicule muni d'une suspension, la force engendrée doit être répartie à la fois sur l'ensemble du véhicule tel un corps rigide et à la fois sur sa masse suspendue.
Contrairement à
un véhicule équipé d'une suspension traditionnelle, celui possédant une suspension «LT-ARS» affiche des équations de moments de roulis en virage quelques peu différentes. Pour chaque masse, nous obtenons à présent:
F,. ~ h, - Mx~ - Vif. ~ 2 = l, ~ 6 (eq. 3.0) -FY ~ (!r, - Ir _~ ) + M,~o = l, ~ c~ (eq. 3.1 ) Encore une fois, l'équation 3.0 représente la sommation des moments exercés sur la masse non-suspendue alors que l'équation 3.1 représente celle des moments exercés sur la masse suspendue. Le facteur important dans ces nouvelles équations est la soustraction du moment de rigidité du ressort au moment causé par l'accélération centrifuge. En factorisant pour afZ dans l'équation 3.0 et en supposant un angle « 8» nul ainsi que ses dérivés, on obtient:
F. ~ Ir, - Mx ' (eq.3.2).
Bién que la suspension «LT-ARS» possède un centre de roulis plus élevé que celui
5 FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) retrouvé sur une suspension conventionnelle, le signe précédant la composante du moment de rigidité vient compenser cette caractéristique néfaste. Le moment de rigidité est défini comme étant ~'I~IA = Ko ~ ø (eq. 4.01. Donc, plus l'angle de roulis «ø»
e de la masse suspendue sera grand, plus le moment de rigidité aura un effet sur la redistribution du chargement vertical. Ou encore, plus la constante de rigidité du ressort «Kø » sera élevée, plus le résultat de la redistribution sera rapide pour des angles de roulis moindres. Si nous gardons une constante de rigidité faible, nous pourrons cependant assurer une fréquence naturelle de la masse suspendue plus près de la fréquence optimale pour le confort des occupants et ce pour toutes les conditions d'opération du véhicule (soit aux environs de 1 Hertz).
En redistribuant le transfert de chargement des appuis extérieurs vers les appuis intérieurs par l'action de la rotation de la masse suspendue autour de l'axe de roulis, les pneus d'un même train sont soumis à un chargement vertical plus uniforme.
La force d'adhérence totale générée par ceux-ci peut donc être plus élevée pour un angle de slip moindre. L'utilisation de la suspension «LT-ARS» permet d'optimiser la force latérale totale que peut générer un train complet d'un véhicule jusqu'au seuil pratique où la performance en virage des pneus s'estompe en augmentant leur angle de slip .
On pourrait croire, à premiere vue, que la suspension «LT-ARS» n'est pas une suspension dite «indépendante». Cependant, puisque chaque roue (ou ski) sur un même train est associée à un bras de suspension distinct et que ie centre de la lame-ressort possède une rigidité qui tend vers l'infini, -séparant ainsi ses deux cotés-nous sommes donc en présence d'une suspension indépendante.
Une suspension doit aussi posséder des appendices permettant de dissiper l'énergie emmagasinée dans ses ressorts surtout au stade de l'extension. L'utilisation d'un amortisseur télescopique par mouvement translatoire comme on en retrouve sur nos voitures conventionnelles ne peut facilement ëtre intégré à l'enveloppe de la suspension «LT-ARS». Une configuration possible pourrait prendre la forme d'un amortisseur rotatif (6) permettant une différence de vitesse angulaire entre la masse suspendue et chacun des bras de suspension. Une autre possibilité consisterait à
confectionner un amortisseur fixé à même la lame-ressort par l'assemblage d'une série de plaquettes transversales au plan longitudinallvertical du véhicule, baignant
e de la masse suspendue sera grand, plus le moment de rigidité aura un effet sur la redistribution du chargement vertical. Ou encore, plus la constante de rigidité du ressort «Kø » sera élevée, plus le résultat de la redistribution sera rapide pour des angles de roulis moindres. Si nous gardons une constante de rigidité faible, nous pourrons cependant assurer une fréquence naturelle de la masse suspendue plus près de la fréquence optimale pour le confort des occupants et ce pour toutes les conditions d'opération du véhicule (soit aux environs de 1 Hertz).
En redistribuant le transfert de chargement des appuis extérieurs vers les appuis intérieurs par l'action de la rotation de la masse suspendue autour de l'axe de roulis, les pneus d'un même train sont soumis à un chargement vertical plus uniforme.
La force d'adhérence totale générée par ceux-ci peut donc être plus élevée pour un angle de slip moindre. L'utilisation de la suspension «LT-ARS» permet d'optimiser la force latérale totale que peut générer un train complet d'un véhicule jusqu'au seuil pratique où la performance en virage des pneus s'estompe en augmentant leur angle de slip .
On pourrait croire, à premiere vue, que la suspension «LT-ARS» n'est pas une suspension dite «indépendante». Cependant, puisque chaque roue (ou ski) sur un même train est associée à un bras de suspension distinct et que ie centre de la lame-ressort possède une rigidité qui tend vers l'infini, -séparant ainsi ses deux cotés-nous sommes donc en présence d'une suspension indépendante.
Une suspension doit aussi posséder des appendices permettant de dissiper l'énergie emmagasinée dans ses ressorts surtout au stade de l'extension. L'utilisation d'un amortisseur télescopique par mouvement translatoire comme on en retrouve sur nos voitures conventionnelles ne peut facilement ëtre intégré à l'enveloppe de la suspension «LT-ARS». Une configuration possible pourrait prendre la forme d'un amortisseur rotatif (6) permettant une différence de vitesse angulaire entre la masse suspendue et chacun des bras de suspension. Une autre possibilité consisterait à
confectionner un amortisseur fixé à même la lame-ressort par l'assemblage d'une série de plaquettes transversales au plan longitudinallvertical du véhicule, baignant
6 FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) dans un milieu visqueux et glissant les unes contre les autres telles les pages d'un livre souple qu'on fléchirait. En plus de dissiper l'énergie du ressort en extension, l'amortisseur pourrait jouer un rôle important dans la phase de compression du ressort. En effet,- une suspension conventionnelle possède une butée de fin de course afin de stopper son mouvement lorsque soumise à une accélération verticale trop importante. L'intégration de butées de fin de course dans la conception de la suspension «LT-ARS» pose un problème d'ordre structural puisque ie gain de force engendré par fa longueur des bras de suspension additionné au positionnement central des points d'attache rend leur durabilité précaire.
L'addition d'un contrôle actif au fonctionnement des amortisseurs permettrait de combler cette lacune en transformant une partie de l'énergie soumise au système en chaleur lorsque l'accélération verticale en compression serait trop importante. La résistance de l'amortisseur s'additionnerait ainsi au travail du ressort.
L'utilisation d'un amortisseur à contrôle actif agissant sur un fluide électro-rhéologique ou magnéto-électro-rhéologique serait particulièrement efficace dans une telle utilisation (ref. US4942947).
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 représente une vue de coupe d'un véhicule possédant une suspension traditionnelle à pilier rigide. Cette schématisation illustre la position relative des centres de masse et de roulis ainsi que la direction des forces agissant sur les différentes masses. La figure 2 représente une vue de coupe d'un véhicule pourvu d'une suspension «LT-ARS». La figure 3 reprend la géométrie de la figure 2 et illustre le nouveau schéma réactif des forces propre à la suspension «LT-ARS».
La figure 4 montre une schématisation en perspective d'une utilisation optimale de la suspension «LT-ARS».
UNE UTILISATION OPTIMALE
De façon à minimiser l'inventaire des pièces sur un véhicule automobile possédant quatre roues (ref. fig. 4.0), chacun des trains avant et arrière est équipé de bras transversaux de suspension (1) montés sur deux axes longitudinaux (9) au véhicule, parallelement et symétriquement de part et d'autre du plan symétrique longitudinal/vertical du véhicule. Chaque axe d'attache (9) est défini par des paliers de roulement (7) installés le plus près du milieu du véhicule de façon à
minimiser le
L'addition d'un contrôle actif au fonctionnement des amortisseurs permettrait de combler cette lacune en transformant une partie de l'énergie soumise au système en chaleur lorsque l'accélération verticale en compression serait trop importante. La résistance de l'amortisseur s'additionnerait ainsi au travail du ressort.
L'utilisation d'un amortisseur à contrôle actif agissant sur un fluide électro-rhéologique ou magnéto-électro-rhéologique serait particulièrement efficace dans une telle utilisation (ref. US4942947).
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 représente une vue de coupe d'un véhicule possédant une suspension traditionnelle à pilier rigide. Cette schématisation illustre la position relative des centres de masse et de roulis ainsi que la direction des forces agissant sur les différentes masses. La figure 2 représente une vue de coupe d'un véhicule pourvu d'une suspension «LT-ARS». La figure 3 reprend la géométrie de la figure 2 et illustre le nouveau schéma réactif des forces propre à la suspension «LT-ARS».
La figure 4 montre une schématisation en perspective d'une utilisation optimale de la suspension «LT-ARS».
UNE UTILISATION OPTIMALE
De façon à minimiser l'inventaire des pièces sur un véhicule automobile possédant quatre roues (ref. fig. 4.0), chacun des trains avant et arrière est équipé de bras transversaux de suspension (1) montés sur deux axes longitudinaux (9) au véhicule, parallelement et symétriquement de part et d'autre du plan symétrique longitudinal/vertical du véhicule. Chaque axe d'attache (9) est défini par des paliers de roulement (7) installés le plus près du milieu du véhicule de façon à
minimiser le
7 FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) déplacement du centre de roulis suivant la course des bras de suspension (1 }.
Le rapprochement des paliers d'attaches (7) permet en outre l'utilisation de bras de suspension (1 ) plus longs minimisant ainsi la variation de l'écartement des pneus et la variation de ('angle de corrossage suivant le déploiement de la suspension.
Les paliers d'attache (7) sont installés plus haut que la projection dans le plan transversal du centre de masse de la masse suspendue (8). Pour chacun des cotés respectifs, chacun des axes (9) des trains avant et arrière est coaxial suivant une légère pente croissante de l'arrière vers !'avant de façon à obtenir un accroissement de rigidité en roulis à l'arrière du véhicule.
Sur le train avant, chacun des bras de suspension (1 ) a fixé à son bout extérieur le pivot de fusée (2) de chaque roue correspondante au coté désigné, permettant à
cette dernière un seul degré de liberté en rotation suivant un axe de pivot quasi-vertical. II s'agit ainsi des roues directionnelles. Sur le train arrière, on retrouve !e même arrangement sans toutefois permettre un degré de liberté en pincement.
Chacun des trains avant et arrière est muni d'une seule lame-ressort (3) positionnée transversalement au plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule. Ces deux lames (3), pour le véhicule complet, sont fixées rigidement par leur propre centre au milieu de la masse suspendue (8) du véhicule entre les paliers d'attache (7).
Chacune de leurs extrémités libres vient s'insérer dans chaque bras de suspension (1) correspondant au coté désigné entre un rouleau (5) (ref. fig. 2) supérieur et un autre inférieur, fixés transversalement à la structure du bras de suspension en question (1 ). Chaque lame (3) jouit ainsi d'un degré de liberté relativement aux bras de suspension (1 ) en un glissement transversal. Les lames (3) sont construites en matériaux composites et possèdent un épaississement de leur centre de façon à
permettre leur fixation à la structure de la masse suspendue (8).
Des amortisseurs rotatifs (6) sont installés entre chaque bras de suspension (1 ) et la structure centrale de la masse suspendue (8). Ceux-ci utilisent un fluide magnéto-électro-rhéologique et sont contrôlés activement à l'aide d'une boite de contrôle alimentée à mëme la source 12 Volts du véhicule et aiguillée à partir de lectures fournies par des accéléromètres montés sur la masse suspendue (8) et sur l'extrémité de chaque bras de suspension (1 ).
Le rapprochement des paliers d'attaches (7) permet en outre l'utilisation de bras de suspension (1 ) plus longs minimisant ainsi la variation de l'écartement des pneus et la variation de ('angle de corrossage suivant le déploiement de la suspension.
Les paliers d'attache (7) sont installés plus haut que la projection dans le plan transversal du centre de masse de la masse suspendue (8). Pour chacun des cotés respectifs, chacun des axes (9) des trains avant et arrière est coaxial suivant une légère pente croissante de l'arrière vers !'avant de façon à obtenir un accroissement de rigidité en roulis à l'arrière du véhicule.
Sur le train avant, chacun des bras de suspension (1 ) a fixé à son bout extérieur le pivot de fusée (2) de chaque roue correspondante au coté désigné, permettant à
cette dernière un seul degré de liberté en rotation suivant un axe de pivot quasi-vertical. II s'agit ainsi des roues directionnelles. Sur le train arrière, on retrouve !e même arrangement sans toutefois permettre un degré de liberté en pincement.
Chacun des trains avant et arrière est muni d'une seule lame-ressort (3) positionnée transversalement au plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule. Ces deux lames (3), pour le véhicule complet, sont fixées rigidement par leur propre centre au milieu de la masse suspendue (8) du véhicule entre les paliers d'attache (7).
Chacune de leurs extrémités libres vient s'insérer dans chaque bras de suspension (1) correspondant au coté désigné entre un rouleau (5) (ref. fig. 2) supérieur et un autre inférieur, fixés transversalement à la structure du bras de suspension en question (1 ). Chaque lame (3) jouit ainsi d'un degré de liberté relativement aux bras de suspension (1 ) en un glissement transversal. Les lames (3) sont construites en matériaux composites et possèdent un épaississement de leur centre de façon à
permettre leur fixation à la structure de la masse suspendue (8).
Des amortisseurs rotatifs (6) sont installés entre chaque bras de suspension (1 ) et la structure centrale de la masse suspendue (8). Ceux-ci utilisent un fluide magnéto-électro-rhéologique et sont contrôlés activement à l'aide d'une boite de contrôle alimentée à mëme la source 12 Volts du véhicule et aiguillée à partir de lectures fournies par des accéléromètres montés sur la masse suspendue (8) et sur l'extrémité de chaque bras de suspension (1 ).
8 FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26)
Claims (10)
1. Une suspension pour véhicules terrestres munis de plus de deux roues ou de plus d'un ski comprenant, pour chaque train de roues ou de skis, la combinaison des trois caractéristiques suivantes:
a) ni plus ni moins que deux bras transversaux de suspension montés de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule et fixés directement à la masse suspendue du véhicule de façon à ce que chacun d'eux ne soit contraint qu'à un seul degré de liberté en rotation selon un axe longitudinal au véhicule de façon à obtenir un centre de roulis de la suspension au-dessus de la projection du centre de masse de la masse suspendue dans le plan transversal et ce, pour la totalité de la course pratiquement utilisable par ces deux bras de suspension;
b) une lame-ressort ou un ensemble de lames-ressort positionné
transversalement au plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule et fixé rigidement au milieu de la masse suspendue du véhicule et ayant chacune de ses extrémités fibres insérée dans chaque bras transversal de suspension au coté correspondant de façon à n'obtenir qu'un seul degré de liberté relatif à chacun des bras transversaux de suspension en un glissement transversal;
c) un pivot de fusée pour chaque roue ou un pivot de chaque ski fixé
directement à l'extrémité libre du bras transversal de suspension affecté à son coté.
a) ni plus ni moins que deux bras transversaux de suspension montés de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule et fixés directement à la masse suspendue du véhicule de façon à ce que chacun d'eux ne soit contraint qu'à un seul degré de liberté en rotation selon un axe longitudinal au véhicule de façon à obtenir un centre de roulis de la suspension au-dessus de la projection du centre de masse de la masse suspendue dans le plan transversal et ce, pour la totalité de la course pratiquement utilisable par ces deux bras de suspension;
b) une lame-ressort ou un ensemble de lames-ressort positionné
transversalement au plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule et fixé rigidement au milieu de la masse suspendue du véhicule et ayant chacune de ses extrémités fibres insérée dans chaque bras transversal de suspension au coté correspondant de façon à n'obtenir qu'un seul degré de liberté relatif à chacun des bras transversaux de suspension en un glissement transversal;
c) un pivot de fusée pour chaque roue ou un pivot de chaque ski fixé
directement à l'extrémité libre du bras transversal de suspension affecté à son coté.
2. Une suspension telle que définie dans la revendication 1 dont les deux bras transversaux de suspension sont fixés respectivement sur deux axes longitudinaux au véhicule et positionnés parallèlement et symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal/vertical du véhicule.
3. Une suspension telle qu'énoncée dans la revendication 2 où, pour un même coté
du véhicule, tous les axes de fixation entre les bras transversaux de suspension des différents trains du véhicule et la masse suspendue sont coaxiaux.
du véhicule, tous les axes de fixation entre les bras transversaux de suspension des différents trains du véhicule et la masse suspendue sont coaxiaux.
4. Une suspension telle que définie dans la revendication 1 dont les deux bras transversaux de suspension sont fixés coaxialement au milieu de la masse suspendue et plus haut que la projection du centre de masse de la masse suspendue dans le plan transversal du train de roues ou de skis.
5. Une suspension telle qu'énoncée dans la revendication 4 où tous les axes de fixations entre les bras transversaux de suspension des différents trains du véhicule et la masse suspendue sont coaxiaux.
6. Une suspension telle que définie dans la revendication 1 dont le pivot de fusée de chaque roue ou le pivot du ski est fixé rigidement à l'extrémité libre du bras transversal de suspension affecté à son coté sauf pour un degré de liberté en rotation suivant un axe de pivot vertical ou quasi-vertical afin de tenir compte des angles de chasse et de carrossage.
7. Une suspension telle que définie dans la revendication 1 dont la lame-ressort ou l'ensemble de lames-ressort est construit soit en matériaux métalliques, en matériaux plastiques, en matériaux composites ou par toutes combinaisons de ces derniers.
8. Une suspension telle que définie dans la revendication 1 où un mécanisme d'amortissement vient se fixer uniquement à la lame-ressort ou à l'ensemble de lames-ressort de façon à dissiper son énergie par la restriction de son taux de déformation.
9. Une suspension telle que définie dans la revendication 1 où un mécanisme d'amortissement vient se fixer entre le bras transversal de suspension et la masse suspendue du véhicule pour chacun des cotés du véhicule de façon à
dissiper l'énergie contenue dans la lame-ressort ou l'ensemble de lames-ressort par la restriction du taux de rotation relatif entre chacun des bras transversaux de suspension et la masse suspendue.
dissiper l'énergie contenue dans la lame-ressort ou l'ensemble de lames-ressort par la restriction du taux de rotation relatif entre chacun des bras transversaux de suspension et la masse suspendue.
10. Une suspension telle que définie dans la revendication 8 ou 9 dont le mécanisme d'amortissement est asservi d'un contrôle hydraulique, électrique ou électronique.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CA1999/000113 WO2000048853A2 (fr) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Suspension a lame transversale et a axe de roulis superieur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2328765A1 true CA2328765A1 (fr) | 2000-08-24 |
Family
ID=4173351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002328765A Abandoned CA2328765A1 (fr) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Suspension a lame transversale et a axe de roulis superieur |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2328765A1 (fr) |
| WO (1) | WO2000048853A2 (fr) |
Family Cites Families (8)
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| FR805811A (fr) * | 1935-08-16 | 1936-12-01 | Dispositif d'essieu à roues indépendantes | |
| DE814102C (de) * | 1949-03-16 | 1951-09-20 | Hans Prasse | Querfedernanordnung an Fahrzeugen mit Pendelhalbachsen, insbesondere fuer Tiefrahmen-Fahrgestelle |
| GB718999A (en) * | 1951-08-06 | 1954-11-24 | Daimler Benz Ag | Improvements relating to vehicle body suspension |
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| FR1586361A (fr) * | 1968-06-12 | 1970-02-20 | ||
| DE3777682D1 (de) * | 1986-04-23 | 1992-04-30 | Gkn Technology Ltd | Aufhaengung fuer fahrzeug. |
| JPH05169944A (ja) * | 1991-12-18 | 1993-07-09 | Toyota Motor Corp | トレーリングアクスルビーム式サスペンション |
-
1999
- 1999-02-16 WO PCT/CA1999/000113 patent/WO2000048853A2/fr active Application Filing
- 1999-02-16 CA CA002328765A patent/CA2328765A1/fr not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000048853A2 (fr) | 2000-08-24 |
| WO2000048853A3 (fr) | 2002-10-17 |
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|---|---|---|---|
| FZDE | Discontinued |