EP0203951A1 - Suspension applicable aux roues d'une motocyclette ou d'un vehicule de meme technique - Google Patents

Suspension applicable aux roues d'une motocyclette ou d'un vehicule de meme technique

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EP0203951A1
EP0203951A1 EP19850905835 EP85905835A EP0203951A1 EP 0203951 A1 EP0203951 A1 EP 0203951A1 EP 19850905835 EP19850905835 EP 19850905835 EP 85905835 A EP85905835 A EP 85905835A EP 0203951 A1 EP0203951 A1 EP 0203951A1
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EP
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kinematic chain
wheel
elements
suspension
suspension according
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EP19850905835
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German (de)
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Inventor
Jean-Marie Flamme
André Leroy
Pierre Doncque
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Individual
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K25/00Axle suspensions
    • B62K25/04Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
    • B62K25/12Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with rocking arm pivoted on each fork leg
    • B62K25/14Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with rocking arm pivoted on each fork leg with single arm on each fork leg
    • B62K25/16Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with rocking arm pivoted on each fork leg with single arm on each fork leg for front wheel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K25/00Axle suspensions
    • B62K25/04Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
    • B62K25/28Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with pivoted chain-stay
    • B62K25/286Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with pivoted chain-stay the shock absorber being connected to the chain-stay via a linkage mechanism

Definitions

  • the object of the invention is a suspension applicable to the wheels of a motorcycle or a vehicle of the same technique.
  • the invention relates more precisely to the guidance subsystem which is associated with a separate spring-damper subsystem of known type to constitute either a front suspension or a rear suspension.
  • known guidance systems use one of the following solutions: the articulated quadrilateral, the swinging arm or the telescopic fork.
  • the articulated quadrilateral is found in several organizations which are distinguished by the low or high part of the quadrilateral, by the suspended or unsprung character of the steering pivot, associated or integrated with one of the elements of the quadri 1 atère.
  • the swingarm can be hinged to the pivot to push or pull the wheel.
  • the telescopic fork exclusively uses cylindrical guides, two in number, acting in parallel, so as to materialize a prismatic connection with a certain degree of hyperstaticity.
  • the quadrilateral systems in the low position and the unsprung pivot are handicapped by the difficulty of reconciling the necessary steering angle and the possible inclination of the motorcycle when cornering with the limited transverse size; moreover, the distribution of the masses of the wheel-pivot assembly is not ideal for the majority of the current phases of evolution.
  • the overall stiffness of the guide mechanism is insufficient and there is also an incompatibility between the search for improvement of the guide qualities and an ideal weight distribution.
  • fluctuations in the braking torque exploit the significant elasticity of the guide mechanism and cause significant variations in the bearing force which can lead, in extreme cases, to dripping and falling ⁇ ?. u pi 1 cte.
  • the known guidance systems call on the following solutions: "sliding suspension", oscillating arm and, exceptionally, articulated quadrilateral. Neither of these solutions allows the longitudinal vibrations of the wheel axis to be adjusted.
  • the conventional swing arm has the drawback of being hardly compatible with a power transmission by shaft.
  • the suspension object of the invention comprises a guidance subsystem constituting with a suspended element a closed kinematic chain, theoretically planar, with six elements and seven rotoid connections.
  • This chain is organized so that the suspended element and the element carrying the wheel materialize "binary" elements (that is to say comprising only two links) of the closed kinematic chain, on each of which is articulated a binary element and a "ternary” element (ie comprising three bonds) of the same kinematic chain.
  • the suspended element, the element carrying the wheel and two intermediate elements of the closed kinematic chain constitute an open kinematic chain comprising only rotoid connections as perfect as ours.
  • the suspension thus designed applies to a front wheel or to a rear wheel, it is characterized by greater freedom of design than any other known suspension: it allows first of all to choose, with a certain freedom, the trajectory of the axis of the wheel with respect to the suspended element with respect to which it is guided, and this while respecting a favorable mass distribution; this design freedom above all makes it possible to obtain, without having to use any additional element, good anti-diving and anti-rearing characteristics.
  • this suspension system guides the element carrying the wheel and the brake calipers with respect to the steering pivot which, integral with the chassis, constitutes the suspended element.
  • the two intermediate elements of the open kinematic chain corresponding to the most common embodiment mentioned above are ternary elements, so as to reduce the importance of the unsprung masses.
  • the binary elements of the closed kinematic chain are symmetrically doubled so as to act in parallel; such an arrangement makes it possible to accommodate between the doubled elements the wheel on the one hand, and, on the other hand, the spring-shock absorber subsystem then consisting of a single spring and a single coaxial shock absorber so as to facilitate settings.
  • this suspension system guides, relative to the chassis, the element carrying the wheel, the brake caliper and the drive pinion of the bevel gear, the final member of the power transmission to the wheel, when this transmission is ensured by a tree.
  • the two intermediate elements of the open kinematic chain are one binary, the other ternary, so as to facilitate the installation of the guidance subsystem.
  • this suspension is the only one which naturally adapts to a shaft transmission while fully preserving horizontal and vertical filtering capacities.
  • Figures 1, 2 and 3 of plates 1/2, 2/2 show by way of nonlimiting examples two suspensions in accordance with
  • Figure 1 of plate 1/2 shows, in isometric view, a front suspension.
  • Figures 2 and 3 of the board 2/2 respectively show an elevational view and a plan view, with partial sections, of a rear suspension.
  • the front wheel 1 and the brake calipers such as 2 are carried by the fork 3 which is articulated in a on the rocker arm 4 which constitutes a ternary element articulated moreover in b on the rocker 5 and in c 'and c "on connecting rods such as 6 themselves articulated in g 'and g "on the steering pivot 8
  • the rocker 5, the second ternary element, is articulated at d on the pivot 8 and at e 'and e "on two connecting rods such as 7, themselves articulated at f and f" (f "not shown) on the fork 3.
  • the combined shock absorber 9 is articulated, on the one hand, on the pivot 8 and on the other hand, on the rocker arm 4.
  • the six theoretical elements of the closed kinematic chain are: the fork 3, the rocker arm 4, the rocker 5, the connecting rod 6 and its counterpart, the connecting rod 7 and its counterpart, as well as the steering pivot 8.
  • the four elements of the open kinematic chain are the fork 3, the rocker arm 4, the rocker 5 and the steering pivot 8.
  • the rotoid bonds as perfect as possible are the bonds a, b and d; the four imperfect desired connections c ', c ", e', e", f ', f "and ⁇ ', g" are for two of them
  • the rear wheel 10, the brake caliper 11, and the drive pinion (not visible) are carried by the casing 12, which is articulated in h on the connecting rod 13, itself articulated in i on the balance 14 , first ternary element, articulated, on the one hand, at j on the chassis 15 (suspended element) and, on the other hand, at k on the rocker arm 16, second ternary element, itself articulated, on the one hand, at 1 on the casing 12, and, on the other hand, at m on the connecting rod 17 also articulated at n on the chassis 15.
  • the spring-damper combination 18 is articulated on the one hand at p on the casing 12 and at q on the chassis 15.
  • the six elements of the closed kinematic chain are the casing 12, the connecting rod 13, the balance 14, the chassis 15, the rocker arm 16, and the connecting rod 17.
  • the four elements of the open kinematic chain are the casing 12, the connecting rod 13, the balance 14 and the chassis 15;
  • the rotoid bonds as perfect as possible are the h, i and j bonds; the other four connections k, 1, m, n desired imperfect are for two of them k and n cylindrical guides with needles and for the other two 1 and m silentblocks on anti-friction rings.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Axle Suspensions And Sidecars For Cycles (AREA)

Abstract

L'invention est caractérisée en ce que le système de guidage constitue avec l'élément suspendu (8) une chaîne cinématique fermée théoriquement plane à six éléments (3 à 8) et sept liaisons rotoïdes (a, b, c, d, e, f et g) laquelle chaîne est organisée de manière telle que l'élément suspendu (8) et l'élément (3) portant la roue (1) matérialisent des éléments binaires de la chaîne cinématique sur chacun desquels s'articulent un élément binaire (6, 7) et un élément ternaire (4, 5). Application à l'industrie des véhicules à deux roues.

Description

SUSPENSION APPLICABLE AUX ROUES D'UNE MOTOCYCLETTE OU D'UN VEHICULE DE MEME TECHNIQUE
L'objet de l 'invention est une suspension applicable aux roues d'une motocyclette ou d'un véhicule de même technique. L'invention porte plus précisément sur le sous-système de guidage qui s'associe à un sous-système séparé ressort-amortisseur de type connu pour constituer soit une suspension avant, soit une suspension arrière.
Appliqués à la suspension de la roue avant d'une motocyclette, les systèmes de guidage connus retiennent l'une des solutions ci-après : le quadrilatère articulé, le bras oscillant ou la fourche télescopique.
Le quadrilatère articulé se retrouve dans plusieurs organisations qui se distinguent par la partie basse ou haute du quadrilatère, par le caractère suspendu ou non suspendu du pivot de direction, associé ou intégré à l'un des éléments du quadri 1 atère.
Le bras oscillant peut être articulé au pivot de manière à pousser ou à tirer la roue. Contrairement à ces solutions, la fourche télescopique fait exclusivement appel à des guidages cylindriques, au nombre de deux, agissant en parallèle, de manière à matérialiser une liaison prismatique avec un certain degré d ' hyperstaticité.
Toutes les solutions actuellement utilisées ont en commun de ne pouvoir maîtriser les flexibilités verticale, longitudinale ou transversale. En outre, lorsque les suspensions ainsi conçues ne sont pas munies d'un système additionnel d ' anti-plongée, elles ne concilient jamais de bonnes caractéristiques de guidage et d* anti-plongée. En ce qui concerne les systèmes à quadrilatère articulé, il y a lieu de remarquer que les systèmes dont le quadrilatère est en position haute présentent par une cinématique de guidage non satisfaisante et incompatible avec la cinématique d' anti-plongée souhaitable. De même, les solutions utilisant un pivot non suspendu sont le siège de frottements gênants pour la sensibilité de la direction à basse vitesse. En outre, il faut remarquer que les systèmes à quadrilatère en position basse et pivot suspendu nécessitent le doublement de la plupart des éléments de guidage, et compte tenu de la limitation de leur encombrement transversal, leur mode de travail implique un mauvais rapport masse/raideur globales.
Enfin, les systèmes à quadrilatère en position basse et pivot non suspendu sont handicapés par la difficulté de concilier l'angle de braquage nécessaire et l'inclinaison possible de la moto en virage avec l 'encombrement transversal limité ; de plus, la répartition des masses de l 'ensemble roue-pivot n'est pas idéale pour la majorité des phases courantes d'évolution.
En ce qui concerne les systèmes â bras oscillant et â roue tirée, la cinématique de guidage est mauvaise si le bras oscillant fait avec l 'horizontale un angle trop important et la diminution de cet angle complique la conception du châssis qui acquiert difficilement la raideur souhaitable à l'endroit où s'articule le bras oscillant.
En outre, le recours à un système additionnel d' anti -plongée est indispensable.
Par contre, les systèmes à bras oscillant et à roue poussée présentent trop d ' anti -plongée naturelle en position de détente.
Ces systèmes ont également l'inconvénient de présenter une raideur globale du système de guidage insuffisante, couplée à une mauvaise répartition des masses.
Pour ce qui est des fourches télescopiques, il y a lieu de noter que ces systèmes présentent des frottements excessifs, dus au guidage prismatique situé le plus souvent trop loin de l'action du sol sur la roue.
De plus, la raideur globale du mécanisme de guidage est insuffisante et il y a également incompatibilité entre la recherche de l 'amélioration des qualités de guidage et une répartition idéale des masses. En outre, les fluctuations du couple de freinage exploitent l 'élasticité importante du mécanisme de guidage et provoquent des variations importantes de la force d'appui pouvant conduire, dans les cas extrêmes, au driblage et à la chute <?. u pi 1 cte . Appliqués à la suspension de la roue arriére d'une motocyclette, les systèmes de guidage connus font appel aux solutions ci-après : "suspension coulissante", bras oscillant et exceptionnellement quadrilatère articulé. Aucune de ces solutions ne permet le fitrage des vibrations longitudinales de l 'axe de la roue.
Les suspensions coulissantes ont disparu en raison des conséquences des jeux inévitables pris par les organes de guidage cylindrique et des effets des frottements. Le quadrilatère articulié n'a pu faire la preuve d'aucun avantage sensible par rapport au bras oscillant de réalisation plus simple.
Le bras oscillant classique présente l'inconvénient d'être difficilement compatible avec une transmission de puissance par arbre.
La suspension objet de l'invention comporte un sous-système de guidage constituant avec un élément suspendu une chaîne cinématique fermée, théoriquement plane, à six éléments et sept liaisons rotoïdes. Cette chaîne est organisée de manière à ce que l'élément suspendu et l'élément portant la roue matérialisent des éléments "binaires" (c'est à dire ne comportant que deux liaisons) de la chaîne cinématique fermée, sur chacun desquels s'articule un élément binaire et un élément "ternaire" (c'est à dire comportant trois liaisons) de la même chaîne cinématique.
Dans la réalisation la, plus courante de cette suspension, quatre des sept liaisons rotoïdes au plus sont voulues mparfa tes par rapport à la liaison rotoîde théorique (c'est à dire réalisées notamment par des articulations élastiques et amorties -"si lentblocs"- pour conférer à la suspension une aptitude au filtrage de vibrations bidirectionnelles et/ou réalisées par des guidages assimilables à des liaisons sphëriques ou cylindriques pour éliminer les hyperstaticitës dues aux imperfections de réalisation). Dans cette réalisation, l 'élément suspendu, l 'élément portant la roue et deux éléments intermédiai es de la chaîne cinématique fermée constituent une chaîne cinématique ouverte ne comportant que des liaisons rotoïdes aussi parfaites que nos si bl e . Que la suspension ainsi conçue s'applique à une roue avant ou à une roue arrière, elle se caractérise par une plus grande liberté de conception que toute autre suspension connue : elle permet d'abord de choisir, avec une certaine liberté, la trajectoire de l'axe de la roue par rapport- à l'élément suspendu par rapport auquel elle est guidée, et ce en respectant une répartition de masse favorable ; cette liberté de conception permet surtout d'obtenir, sans recourir à aucun élément supplémentaire, de bonnes caractéristiques d' anti-plongée et d*anti-cabrage.
Elle permet ensuite contrairement aux systèmes connus, de concilier une grande raideur transversale et une capacité propre d'amortissement élevée des vibrations horizontales et verticales, et ce, quelle que soit la trajectoire retenue pour 1' axe de 1a roue.
Appliqué à la roue avant, ce système de suspension guide l'élément portant la roue et les étriers de frein par rapport au pivot de direction qui, solidaire du châssis, constitue 1 'élément suspendu. Dans une réalisation particulière d'une telle suspension avant, les deux éléments intermédiaires de la chaîne cinématique ouverte correspondant à la réalisation la plus courante évoquée ci-dessus sont des éléments ternaires, de manière à réduire l'importance des masses non suspendues. Dans une autre réalisation particulière, les éléments binaires de la chaîne cinématique fermée sont doublés symétriquement de manière à agir en parallèle ; une telle disposition permet de loger entre les éléments doublés la roue d'une part, et, d'autre part, le sous-système ressort-amortisseur alors constitué d'un seul ressort et d'un seul amortisseur coaxiaux de manière à faciliter les réglages.
Appliqué à la roue arrière, ce système de suspension guide par rapport au châssis l'élément portant à la roue, l'ëtrier de frein et le pignon d'attaque du couple conique, organe terminal de la transmission de puissance à la roue, lorsque cette transmission est assurée par un arbre. Dans une réalisation particulière d'une telle suspension arrière, les deux éîëments intermédiaires de la chaîne cinématique ouverte sont l 'un binaire, l 'autre ternaire, de manière à faciliter l 'implantation du sous-système de guidage. Quelle que soit la réalisation de la suspension arrière conforme à l 'invention, cette suspension est la seule qui s'adapte naturellement à une transmission par arbre tout en préservant intégralement des capacités de filtrage horizontal et vertical . Les figures 1 , 2 et 3 des planches 1/2, 2/2 représentent à titre d'exemples non limitatifs deux suspensions conformes à
1 ' i nvention.
La figure 1 de la planche 1/2 représente, en vue isométrique, une suspension avant. Les figures 2 et 3 de la planche 2/2 représentent respectivement une vue en élévation et une vue en plan, avec coupes partielles, d'une suspension arrière.
La roue avant 1 et les ëtriers de frein tels que 2 sont portés par la fourche 3 qui s'articule en a sur le culbuteur 4 qui constitue un élément ternaire articulé par ailleurs en b sur le basculeur 5 et en c' et c" sur des bielles telles que 6 elles-mêmes articulées en g' et g" sur le pivot de direction 8
(élément suspendu).
Le basculeur 5, deuxième élément ternaire, est articulé en d sur le pivot 8 et en e' et e" sur deux bielles telles que 7, elles-mêmes articulées en f et f" (f" non représenté) sur la fourche 3.
Le combiné ressort-amortisseur 9 est articulé, d'une part, sur le pivot 8 et d'autre part, sur le culbuteur 4. Les six éléments théoriques de la chaîne cinématique fermée sont : la fourche 3, le culbuteur 4, le basculeur 5, la bielle 6 et son homologue, la bielle 7 et son homologue, ainsi que le pivot de direction 8.
Les quatre éléments de la chaîne cinématique ouverte sont la fourche 3, le culbuteur 4, le basculeur 5 et le pivot de direction 8.
Les liaisons rotoïdes aussi parfaites que possible sont les liaisons a, b et d ; les quatre liaisons voulues imparfaites c ' , c", e' , e", f ' , f" et π ' , g" sont pour deux d'entre elles
* Al f, f" et g', g" des silentblocs sur bague anti-friction, et pour les deux autres c', c" et e', e" des guidages cylindriques à aiguilles.
La roue arrière 10, l'étrier de frein 11, et le pignon d'attaque (non visible) sont portés par le carter 12, qui s'articule en h sur la bielle 13, elle-même articulée en i sur le balancier 14, premier élément ternaire, articulé, d'une part, en j sur le châssis 15 (élément suspendu) et, d'autre part, en k sur le culbuteur 16, second élément ternaire, lui-même articulé, d'une part, en 1 sur le carter 12, et, d'autre part, en m sur la bielle 17 également articulée en n sur le châssis 15.
Le combiné ressort-amortisseur 18 est articulé d'une part en p sur le carter 12 et en q sur le châssis 15.
Les six éléments de la chaîne cinématique fermée sont le carter 12, la bielle 13, le balancier 14, le châssis 15, le culbuteur 16, et la bielle 17.
Les quatre éléments de la chaîne cinématique ouverte sont le carter 12, la bielle 13, le balancier 14 et le châssis 15;
Les liaisons rotoïdes aussi parfaites que possible sont les liaisons h, i .et j ; les quatre autres liaisons k, 1, m, n voulues imparfaites sont pour deux d'entre elles k et n des guidages cylindriques à aiguilles et pour les deux autres 1 et m des silentblocs sur bagues anti -friction.

Claims

REVENDICATIONS .
1.' Suspension de motocyclette constituée d'un sous-système ressort-amortisseur unique et d'un sous-système de guidage, CARACTERISE en ce que le sous-système de guidage constitue avec l'élément suspendu (8, 15) une chaîne cinématique fermée théoriquement plane à six éléments (3, 4, 5, 6, 7 et 8 ou 12, 13, 14, 15, 16 et 17) et sept liaisons rotoïdes (a, b, c, d, e, f et g ou h, i, j, k, 1 et n) organisée de manière telle que l 'élément suspendu ( 8 ou 15) et l 'élément (3 ou 12) portant la roue (1 ou 10) matérialisent des éléments binaires de la chaîne cinématique sur chacun desquels s'articulent un élément binaire (6, 7, 13 ou 16) et un élément ternaire (4, 5, 14 ou 16).
2. Suspension selon la revendication 1 caractérisée en ce que quatre (c, e, f, g, ou k, 1, m, n) des sept liaisons au plus sont voulues imparfaites par rapport à la liaison rotoïde théorique, l 'élément suspendu (8, 15), l'élément (3 ou 12) portant la roue (1 ou 10),et deux éléments intermédiaires (4 et 5 ou 12 et 13) de la chaîne cinématique fermée constituant une chaîne cinématique ouverte ne comportant que des liaisons rotoïdes aussi parfaites que possible.
3. Suspension selon la revendication 1 ou 2 appliquée à la roue avant (1) caractérisée en ce que l 'élément suspendu (8) est un pivot de direction solidaire du châssis.
4. Suspension selon la revendication 3 caractérisée en ce que les deux éléments -intermédiaires (4, 5) de la chaine cinématique ouverte sont ternaires.
5. Suspension selon la revendications 3 ou 4 caractérisée en ce que les éléments binaires (3, 6, 7, 8) de la chaîne cinématique fermée sont doublés symétriquement de manière à agir en parallèle.
6. Suspension selon la revendication 1 ou 2 appliquée à la roue arrière (10) , caractérisée en ce que l'élément suspendu (15) s'identifie au châssis de la motocyclette.
7. Suspension selon la revendication 6 caractérisée en ce que les deux éléments intermédiaires (13, 14) de la chaîne cinématique ouverte sont l'un (13) binaire, l'autre (14) te naire.
EP19850905835 1984-12-04 1985-11-22 Suspension applicable aux roues d'une motocyclette ou d'un vehicule de meme technique Withdrawn EP0203951A1 (fr)

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