FR2607449A1

FR2607449A1 - Suspension device for a set of independent vehicle wheels

Info

Publication number: FR2607449A1
Application number: FR8616566A
Authority: FR
Inventors: Armand Froumajou
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1988-06-03
Anticipated expiration: 2006-11-27
Also published as: FR2607449B1

Abstract

The device comprises an element 20 which is transverse to the structure 10, two articulations 30 which are equidistant from the ends and two rigid arm-shaped components 40 which are secured thereto. The median part of the element between the articulations is flexible, capable of moving and bent so that its centre of curvature always remains on the same side of the element, the axes of the articulations are at a given distance from the element and on the side opposite that of the centre of curvature and the arms carry the articulations and are practically horizontal at rest.

Description

La présente invention concerne les disposi
tifs de suspension pour train de roues indépendantes de véhicule et, plus particulièrement, un dispositif de ce type qui comprend essentiellement un élément élastique transversal multifonctions.The present invention relates to disposi
suspension elements for independent vehicle wheel sets and, more particularly, a device of this type which essentially comprises a multifunctional transverse elastic element.

Pour les automobiles équipées de roues indépendantes on a déjà proposé des dispositifs de sus
pension, soit pour le train de roues avant soit pour le train de roues arrière, qui comprend essentiellement un élément élastique transversal tel qu'une lame de ressort, simple ou multiple, qui est rendue solidaire de la structure du véhicule entre deux points également distants de ses extrémités qui sont, elles, articulées aux support de roues par exemple. La lame de ressort assure, par sa déformation en flexion, la fonction de suspension élastique du véhicule.For automobiles equipped with independent wheels, we have already proposed
board, either for the front wheel set or for the rear wheel set, which essentially comprises a transverse elastic element such as a spring leaf, single or multiple, which is made integral with the structure of the vehicle between two equally distant points of its ends which are, for their part, articulated to the wheel supports for example. The leaf spring ensures, by its bending deformation, the elastic suspension function of the vehicle.

Cet élément se comporte comme une poutre flexible qui repose en deux points équidistants de ses extrémités et dont les extrémités sont articulées à la partie basse, par exemple, des supports de roues. Du fait de la présence des deux points de solidarisation de cet élément élastique transversal à la structure, qui se présentent comme deux paliers, un déplacement vertical d'une des extrémités a tendance à entrainer un déplacement dans le même sens de l'autre extrémité. This element behaves like a flexible beam which rests at two points equidistant from its ends and whose ends are articulated at the lower part, for example, wheel supports. Due to the presence of the two points of attachment of this elastic element transverse to the structure, which are presented as two bearings, a vertical movement of one of the ends tends to cause a movement in the same direction of the other end.

Ceci assure de la sorte la fonction antidévers.This thus ensures the anti-roll function.

Outre ces deux fonctions, cet élément transversal assure, en plus, une fonction de guidage transversal des roues. En effet, chacun des tronçons terminaux de l'élément transversal, compris entre une de ses extrémités et un des point d'articulation sur la structure, est soumis à des efforts de compression en virage, peu compatibles avec les capacités de flexions nécessaires pour leur faire accomplir leur fonction de suspension. En outre, on observera que cette flexion de ces tronçons terminaux introduit des distorsions dans l'épure de guidage de la roue. In addition to these two functions, this transverse element also provides a transverse guide function for the wheels. In fact, each of the terminal sections of the transverse element, lying between one of its ends and one of the points of articulation on the structure, is subjected to compression forces when cornering, hardly compatible with the flexural capacities necessary for their have their suspension function performed. In addition, it will be observed that this bending of these end sections introduces distortions in the outline of the guide for the wheel.

Pour remédier à ce défaut des suspensions du type susmentionné pour train de roues indépendantes, on a fait en sorte que l'élément élastique longiligne, orienté transversalement à l'axe longitudinal de la structure, soit constitué de ressorts fait en maté rivaux composites. de section hétérogène, qui présentent une variation progressive de l'inertie de manière à créer. pour sa partie médiane, une zone flexible assurant la fonction de ressort de suspension et pour les deux tronçons terminaux des zones plus rigides assurant la fonction de pièce rigide ou bras de guidage. To remedy this defect in suspensions of the aforementioned type for independent wheel sets, it has been arranged that the elongated elastic element, oriented transversely to the longitudinal axis of the structure, is made up of springs made of rival composite mate. of heterogeneous section, which present a progressive variation of the inertia so as to create. for its middle part, a flexible zone ensuring the function of suspension spring and for the two end sections of the more rigid zones ensuring the function of rigid part or guide arm.

Toutefois, cette solution relativement moderne ne résoud pas totalement les inconvénients relatifs aux problèmes du guidage de la roue. En effet, on constate alors que lorsqu'un tel élément assure sa fonction de suspension, la partie médiane de cet élément, comprise entre les deux articulations à la structure, change considérablement de flèche ; ceci induit un changement apparent de longueur, la distance horizontale séparant les extrémités se racourcissant quand la flèche augmente. Il faut donc permettre à cet élément de ce déplacer relativement aux articulations à la structure avec un effort transversal acceptable donc introduire une certaine élasticité dans ces articulations , c'est ce qui est connu sous l'appelation de palier "semi-flottant".Une telle élasticité des paliers "semi-flottants" se répercute au niveau de la liaison transversale où elle se manifeste par un guidage imprécis et aléatoire de la roue. However, this relatively modern solution does not completely solve the drawbacks relating to the problems of guiding the wheel. Indeed, it can be seen that when such an element performs its suspension function, the middle part of this element, lying between the two articulations of the structure, changes considerably in deflection; this induces an apparent change in length, the horizontal distance between the ends becoming shorter as the arrow increases. It is therefore necessary to allow this element to move relative to the articulations to the structure with an acceptable transverse force therefore to introduce a certain elasticity into these articulations, this is what is known by the name of "semi-floating" bearing. such elasticity of the "semi-floating" bearings is reflected at the level of the transverse connection where it is manifested by an imprecise and random guidance of the wheel.

L'invention se propose de remédier à ces défauts et vise à la construction d'un dispositif de suspension simple, léger et de bonne qualité qui assure à la fois les fonctions de suspension élastique à la manière d'un ressort, d'antidévers et de guidage à la manière d'un bras de liaison transversale. The invention proposes to remedy these defects and aims to construct a simple, light and good quality suspension device which simultaneously performs the functions of elastic suspension in the manner of a spring, anti-rollers and guide in the manner of a transverse link arm.

L'invention a pour objet, un dispositif de suspension pour train de roues indépendantes de véhicule qui comprend un élément élastique longiligne orienté transversalement à la structure du véhicule, deux articulations destinées à associer cet élément à la structure et dont les axes respectifs sont horizontaux et orthogonaux à celui de l'élément et placés à égale distance des extrémités de ce dernier et deux pièces rigides qui sont chacune solidaires de l'une des extrémités de l'élément et liées à l'un des supports de roue.Ce dispositif de suspension est remarquable en ce que la partie médiane de l'élément comprise entre les deux articulations est flexible et mobile et est cintrée de manière à présenter un centre de courbure qui reste toujours situé d'un meme côté de l'élément quelle que soit sa déformation, en ce que les axes respectifs des articulations sont tous deux situés à une distance donnée de l'élément et du coté de ce dernier opposé à celui où se trouve son centre de courbure et en ce que les pièces rigides sont des bras transversaux mobiles qui comportent chacun l'une des articulations, qui sont montés pour osciller suivant ces articulations de part et d'autre d'une position moyenne horizontale. The subject of the invention is a suspension device for a train of independent vehicle wheels which comprises a long, elastic element oriented transversely to the structure of the vehicle, two articulations intended to associate this element with the structure and the respective axes of which are horizontal and orthogonal to that of the element and placed equidistant from the ends of the latter and two rigid parts which are each integral with one of the ends of the element and linked to one of the wheel supports. is remarkable in that the middle part of the element between the two articulations is flexible and movable and is curved so as to present a center of curvature which always remains located on the same side of the element whatever its deformation , in that the respective axes of the articulations are both located at a given distance from the element and on the side of the latter opposite to that where its center of curvature is e t in that the rigid parts are mobile transverse arms which each comprise one of the articulations, which are mounted to oscillate along these articulations on either side of a horizontal mean position.

D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la lecture de la description qui suit et de l'examen du dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, où
- la Fig. 1 est une vue schématique frontale d'un dispositif de suspension selon la technique an térieure
- les Fig.2A et 2B sont des vues d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention où la
Fig.2A représente le dispositif en position moyenne et la Fig.28 en position sous forte charge
- la Fig.3 est une vue d'une variante d'exécution du mode de réalisation représenté sur la
Fig.2
- les Fig.4A et 46 sont des vues perspectives partielles de détail de deux variantes d'exécution d'un autre mode de réalisation du dispositif de suspension suivant l'invention et
- les Fig.5A et 56 sont des vues schématiques en coupe partielle par un plan vertical transversal au véhicule de variantes d'exécution d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention.Other characteristics of the invention will emerge from reading the following description and examining the appended drawing, given only by way of example, where
- Fig. 1 is a schematic front view of a suspension device according to the prior art
- Fig.2A and 2B are views of an embodiment of the device according to the invention where the
Fig.2A shows the device in the middle position and Fig.28 in the heavy load position
- Fig.3 is a view of an alternative embodiment of the embodiment shown in the
Fig. 2
- Fig.4A and 46 are partial perspective views of detail of two alternative embodiments of another embodiment of the suspension device according to the invention and
- Fig.5A and 56 are schematic views in partial section through a vertical plane transverse to the vehicle of alternative embodiments of another embodiment of the device according to the invention.

On se reportera maintenant à la Fig.l, où se trouve représentée une vue frontale schématique d un dispositif de suspension selon la technique antérieure. We will now refer to Fig.l, which shows a schematic front view of a suspension device according to the prior art.

Comme on le voit une structure 10 est portée par des roues 11 grâce à un élément de suspension 20 transversal longiligne élastique qui est associé à la structure grâce à des articulations 30 d'axes 31 parallèles à l'axe longitudinal du véhicule et, de la sorte, orthogonaux à l'axe longitudinal de l'élément de suspension 20. Cet élément 20 se compose, par exemple, d'une lame de ressort simple ou multiple. As can be seen, a structure 10 is carried by wheels 11 by means of a longilinear transverse elastic suspension element which is associated with the structure by articulations 30 with axes 31 parallel to the longitudinal axis of the vehicle and, from the so, orthogonal to the longitudinal axis of the suspension element 20. This element 20 consists, for example, of a single or multiple leaf spring.

Comme on le voit, les articulations 30 délimitent sur l'élément 20, entre ses extrémités 21, une partie médiane 22 disposée entre les articulations 30. As can be seen, the articulations 30 delimit on the element 20, between its ends 21, a median part 22 disposed between the articulations 30.

Les parties terminales 23 sont associées, par exemple à la partie inférieure, d'un support de roue 12. The end parts 23 are associated, for example with the lower part, with a wheel support 12.

On suppose qu'en position normale moyenne correspondant à une faible charge du véhicule l'élément transversal 20 est horizontal. On comprend donc qu'en fonction de la charge et des irrégularités de la voie sur laquelle circule le véhicule, cet élément élastique fléchit, dans un sens ou dans l'autre, de part et d'autre de sa position normale ; c'est ce qui est illustré sur la Fig.1 en trait discontinu. It is assumed that in the normal normal position corresponding to a low vehicle load the transverse element 20 is horizontal. It is therefore understood that, depending on the load and the irregularities of the track on which the vehicle is traveling, this elastic element flexes, in one direction or the other, on either side of its normal position; this is what is illustrated in Fig. 1 in broken lines.

On comprend donc que du fait de la prise de flèche de la partie médiane 22 de l'élément transversal 20, ses extrémités 21 décrivent approximativement, en fonction de la flèche prise par les parties terminales 23, des arcs de cercle centrés sur les axes 31 des articulations 30. It can therefore be understood that, due to the arrow taken from the middle part 22 of the transverse element 20, its ends 21 approximately describe, as a function of the arrow taken by the end parts 23, arcs of a circle centered on the axes 31 joints 30.

On voit donc, schématiquement, la manière dont les défauts indiqués précédemment se manifestent au niveau du guidage des roues. C'est ce que vise à combattre le dispositif de suspension de véhicule pour roues indépendantes selon l'invention qui assure simultanément les fonctions de suspension, d'antidévers et de guidage transversal. We therefore see, schematically, the manner in which the faults indicated above are manifested in the guiding of the wheels. This is what the vehicle suspension device for independent wheels according to the invention aims to combat, which simultaneously performs the functions of suspension, anti-roll and transverse guidance.

On se reportera maintenant aux Fig.2A et 26 qui illustrent un premier mode de réalisation de l'invention. Sur ces figures, les organes homologues à ceux de la figure précédente portent les mêmes numéros de référence. We will now refer to Fig.2A and 26 which illustrate a first embodiment of the invention. In these figures, the bodies homologous to those of the previous figure bear the same reference numbers.

Sur la Fig.2A, le dispositif de suspension selon l'invention est représenté en position moyenne et sur la Fig.2B dans la position occupée lors de la rencontre d'un obstacle ou sous forte charge du ve- hicule. In Fig.2A, the suspension device according to the invention is shown in the middle position and in Fig.2B in the occupied position when encountering an obstacle or under heavy load of the vehicle.

Dans ce mode de réalisation, l'élément transversal 20 élastique longiligne est, par exemple, une lame de ressort métallique, simple ou multiple. In this embodiment, the elongate elastic transverse element 20 is, for example, a metal spring leaf, single or multiple.

Les extrémités 21 de cette lame de ressort sont fixées sur des pièces 40 rigides. telles que des bras qui présentent chacun un méplat 41 situé à une distance donnée déterminée choisie de l'axe 31 de l'articulation 30.The ends 21 of this leaf spring are fixed to rigid parts 40. such as arms which each have a flat 41 situated at a given given distance chosen from the axis 31 of the joint 30.

La partie médiane 22 de l'élément élastique longiligne 20, comprise entre les deux articulations 30, est flexible et mobile et est cintrée de manière à présenter un centre de courbure qui reste toujours situé d'un même côté de l'élément, quelle que soit sa déformation. Les axes 31 respectifs des articulations 30 sont tous deux situés à une distance donnée de l'élément 20 et du coté de ce dernier qui est opposé à celui où se trouve son centre de courbure. Enfin les pièces 40 rigides -sont des bras transversaux mobiles qui comportent chacun l'une des articulations 30, qui sont orientés pratiquement horizontalement lorsqu'ils occupent leur position de moyenne (Fig.2A) et qui sont montés pour osciller suivant ces articulations de part et d'autre de la position moyenne. The middle part 22 of the elongate elastic element 20, comprised between the two articulations 30, is flexible and mobile and is curved so as to present a center of curvature which always remains situated on the same side of the element, whatever either its deformation. The respective axes 31 of the joints 30 are both located at a given distance from the element 20 and from the side of the latter which is opposite to that where its center of curvature is located. Finally, the rigid parts 40 are movable transverse arms which each have one of the articulations 30, which are oriented practically horizontally when they occupy their middle position (FIG. 2A) and which are mounted to oscillate along these articulations. and on the other side of the middle position.

On comprend que grâce à un tel agencement toute variation de la cambrure de la partie médiane 22, qui se manifeste par un changement de flèche, se traduit par un changement de la position des extrémités 21, fixées sur les méplats 41, qui décrivent alors exactement des arcs de cercle centrés sur l'axe 31 longitudinal des articulations 30, puisqu'elles sont situées à une certaine distance, bien déterminée, de ces derniers. Les Fig.2A et 26 montrent immédiatement clairement que le dispositif de suspension pour roues indépendantes selon l'invention assure simultanément la fonction de suspension, la fonction antidévers et la fonction de guidage transversal du fait de l'existence des bras rigides articulés de ses extrémités. It is understood that thanks to such an arrangement any variation in the camber of the middle part 22, which is manifested by a change in deflection, results in a change in the position of the ends 21, fixed on the flats 41, which then describe exactly arcs of a circle centered on the longitudinal axis 31 of the joints 30, since they are located at a certain distance, well determined, from the latter. Figs. 2A and 26 immediately show clearly that the suspension device for independent wheels according to the invention simultaneously performs the suspension function, the anti-roll function and the transverse guide function due to the existence of rigid arms articulated at its ends. .

La distance donnée déterminée qui sépare l'extrémité 21 de l'élément 20 élastique transversal de l'axe 31 des articulations 30 et la cambrure de cet élément sont choisies de manière que lorsque la flèche de la partie médiane 22 varie, le déplacement transversal au véhicule de l'extrémité 21 soit théoriquement sensiblement égal au déplacement circulaire du méplat 41 et par suite n'entraine pas sensiblement de déplacement des axes 31, ni de contraint. importante sur ceux-ci. The determined given distance which separates the end 21 of the transverse elastic element 20 from the axis 31 of the joints 30 and the camber of this element are chosen so that when the deflection of the median part 22 varies, the transverse displacement at vehicle of the end 21 is theoretically substantially equal to the circular displacement of the flat 41 and consequently does not substantially cause displacement of the axes 31, nor of stress. important on these.

La Fig.3 représente une variante d'exécution du mode de réalisation des Fig.2A et 2B où le sens de la courbure de l'élément 20 longiligne élastique transversal a été inversé , la position occupée est celle de repos
L'élément élastique longiligne transversal 20 peut être réalisé de diverses manières.Fig.3 shows an alternative embodiment of the embodiment of Fig.2A and 2B where the direction of curvature of the elongate transverse elastic element 20 has been reversed, the position occupied is that of rest
The elongate transverse elastic element 20 can be produced in various ways.

Il peut par exemple être fait d'un lame métallique qui s'étend sur toute la longueur, y compris celle des bras 40, c'est ce qui est schématisé sur les
Fig.4A et XB. Dans ces deux cas, les parties terminales 23 se présentent sous la forme de prolongements qui sont renforcées par une pièce intermédiaire servant de bras 40 qui porte au moins l'articulation 30 pour associer cet élément 20 à la structure 10. Cette pièce 40 est fixée de toute manière convenable sur le prolongement par exemple à l'aide de boulons, en deux zones 42 distantes l'une de l'autre. Sur la Fig.4A, l'extrémité est roulée pour recevoir, par exemple, une articulation élastique, non représentée, l'associant au support de roue.It can for example be made of a metal blade which extends over the entire length, including that of the arms 40, this is what is shown schematically on the
Fig. 4A and XB. In these two cases, the end parts 23 are in the form of extensions which are reinforced by an intermediate part serving as an arm 40 which carries at least the articulation 30 for associating this element 20 with the structure 10. This part 40 is fixed in any case suitable on the extension, for example using bolts, in two zones 42 distant from each other. In Fig.4A, the end is rolled to receive, for example, an elastic joint, not shown, associating it with the wheel support.

Sur les Fig,5A et 56, on a représenté par tiellement un autre mode de réalisat-ion de l'élément flexible. Dans cette variante de réalisation, l'élément élastique longiligne est constitué d'un ensemble 50 composite et monobloc qui englobe le bras et qui est fait de fibres qui en constituent l'âme 52, noyées dans une résine appropriée qui forme le corps 51. Ces fibres qui sont tressés sous forme de nappe sont par exemple des fibres de verre ou de carbone et des organes de raidissement et de fixation des articulations non représentés y sont noyés, comme il est classique de le faire.Comme on le voit, la différence essentielle entre les Fig.5A et 5B réside dans le fait que les nappes de fibres dans un cas sont juxtaposées sur toute leur longueur, et dans l'autre cas se divisent en deux nappes distinctes qui enveloppent les articulations logées dans une partie épaisse 53 qui joue le rôle de pièce rigide ou bras. In Figs, 5A and 56, there is shown partially another embodiment of the flexible element. In this variant embodiment, the elongated elastic element consists of a composite and monobloc assembly 50 which includes the arm and which is made of fibers which constitute its core 52, embedded in a suitable resin which forms the body 51. These fibers which are braided in the form of a sheet are for example glass or carbon fibers and stiffening and fixing members for the joints not shown are embedded therein, as is conventional to do. As we can see, the difference essential between FIGS. 5A and 5B resides in the fact that the layers of fibers in one case are juxtaposed over their entire length, and in the other case are divided into two distinct layers which envelop the joints housed in a thick part 53 which plays the role of rigid part or arm.

On voit donc que grâce à l'invention il y a compensation des changements de longueur apparents de la partie médiane de l'élément flexible du fait de l'écartement approprié entre chaque extrémité de cet élément et l'axe d'articulation associée, ce qui permet l'installation d'articulations 30 élastiques à grande rigidité radiale au lieu de paliers semi-flottants. Le fait d'avoir des articulations à grande rigidité radiale assure donc un excellent guidage de la roue. Il est clair qu'au lieu d'articulations 30 élastiques on peut aussi utiliser tout autre système d'articulation tournante équivalente, par exemple des rotules. On observera en outre que la partie rigide ou bras peut aussi porter une articulation élastique supplémentaire par exemple pour recevoir un amortisseur hydraulique. It can therefore be seen that, thanks to the invention, there is compensation for apparent changes in length of the middle part of the flexible element due to the appropriate spacing between each end of this element and the associated articulation axis, this which allows the installation of elastic joints 30 with high radial rigidity instead of semi-floating bearings. The fact of having joints with high radial rigidity therefore ensures excellent guidance of the wheel. It is clear that instead of elastic articulations, it is also possible to use any other equivalent rotary articulation system, for example ball joints. It will further be observed that the rigid part or arm can also carry an additional elastic articulation for example to receive a hydraulic shock absorber.

Claims

1. Suspension device for independent vehicle wheel sets which comprises a long element (20) oriented transversely to the structure (10) of the vehicle, two articulations (30) intended to associate this element with the structure (10) and the respective axes (31) are horizontal and orthogonal to that of the element and placed equidistant from the ends (21) of the latter and two rigid parts (40) which are each integral with one of the ends of the element and linked to one of the wheel supports (12), characterized in that the central part (22) of the element between the two articulations (30) is flexible and mobile and is bent so as to have a center of curvature which always remains located on the same side of the element (20) whatever its deformation, in that the respective axes (31) of the articulations (30) are both located at a given given distance from the element ( 20) on the side of the latter opposite to that where its center is located curvature and in that the rigid parts (40) are movable transverse arms which each have one of the articulations (30), which are mounted to oscillate along these articulations (30) on either side of a medium position horizontal.

2. Device according to claim 1, characterized in that the articulations (30) have a very low radial flexibility, and in that the distance which separates the axes (31) of the articulations (30) of the element (20) is chosen so that the deflection variations of the elastic element (20) resulting from the oscillation of at least one of the arms (40) produce only a very minimal radial stress at the level of the joints.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the center of curvature is located below the element (20).

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the center of curvature is located above the element (20).

5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the arms (40) each have a flat (41) inclined on the horizontal as a function of the curvature of the element, in that these flat are at the given given distance from the axes (31) of the joints (30) and in that the ends of the element (20) are each fixed to one of these flats (41) of the arms (40).

6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the elastic element (20) ends at each of its ends by extensions (23) whose length is practically equal to that of a arms (40) and in that these substantially horizontal extensions (23) in the middle position of the element (20) are each fixed to one of these arms (40) in at least two distinct zones (42).

7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that this elastic element (20) is metallic and consists of a single or multiple leaf spring.

8. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the element (20) and the two arms (40) form a set (50) composite made of a body (51) of reinforced synthetic resin of a fiber core (52) and in that this assembly has a thick part (53) which includes at least one of the joints (30).

9. Device according to claim 8, characterized in that the fibers (52) are braided in a single or multiple ply extending over the entire length of the assembly (50).