FR3001434A1

FR3001434A1 - Systeme de liaison au sol pour fourches telescopiques et bras tires oscillants

Info

Publication number: FR3001434A1
Application number: FR1300201A
Authority: FR
Inventors: Eric Jean Offenstadt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-01
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: FR3001434B1

Abstract

Agencement concernant les fourches télescopiques, les suspensions dites « à roue tirée » et les véhicules à deux et trois roues équipés desdites fourches leur permettant d'optimiser l'adhérence lors du freinage et en particulier lors de la phase de compression de la suspension correspondant au freinage en courbe.

Description

SYSTEME DE LIAISON AU SOL POUR FOURCHES TELESCOPIQUES ET BRAS TIRES OSCILLANTS. La présente invention concerne un système directionnel destiné aux véhicules à deux et trois roues dotés soit d'une fourche télescopique, soit d'une suspension avant appelée 5 « roue tirée » par l'homme de l'art. La présente invention est particulièrement destinée aux véhicules tels que les motocyclettes, scooters à une ou deux roues avant, vélomoteurs, cyclomoteurs, véhicules à trois roues appelés « trikes » par l'homme de l'art, et bicyclettes à suspension avant. Dans la configuration de l'art antérieur, les fourches télescopiques et les bras tirés ont 10 parfois utilisé des dispositifs de freinage, notamment à disque, dont la partie du frein non solidaire en rotation de la roue, notamment l'étrier de frein, étaient montés libres en oscillation autour de l'axe de roue et subséquemment mobiles par rapport aux bras de suspension afm d'obtenir ce que l'homme de l'art appelle de Panti-plongée lors de la phase de freinage. 15 Ces dispositifs ont été abandonnés parce que la dite anti-plongée induisait des contre- effets néfastes à l'adhérence du pneumatique et à la position du centre de gravité. Le but de l'invention est l'amélioration de l'adhérence au freinage et la réduction des chutes que l'homme de l'art appelle « pertes de l'avant » en particulier lors de la phase de freinage en entrée de courbe, dite « sur l'angle » par l'homme de l'art, par le moyen de la 20 réduction de Panti-plongée ou de la sur-plongée, et subséquemment des sur-accélérations ou des sur-décélérations, aussi appelées accélérations parasites induites ou « bump accelerations » par l'homme de l'art. Dans le cas d'une fourche télescopique, la cinématique d'axe de roue non verticale, due à l'angle de chasse, lors de la phase du dit freinage est la cause majeure des accélérations 25 parasites induites qui peuvent atteindre quatre millimètres pour dix millimètres de course de la fourche et induisent l'augmentation de la plongée naturelle due au transfert de charge, de la variation d'assiette, des pertes d'adhérences, et de l'usure des pneus. L'invention consiste à agencer la connexion du ou des éléments non rotatifs avec la roue, notamment des étriers de freins, par rapport aux parties rotatives desdits freins avec 30 ladite roue, notamment les disques, de façon à ce, que lorsque le ou les freins sont serrés, la compression ou la détente de la suspension produise un minimum d'accélérations parasites ce qui induit qu'un point de référence du pneumatique, par exemple non limitatif repéré par rapport à la valve du pneu, restera lié au sol en un point lui aussi repéré sur ledit sol et situé à une distance sensiblement constante des masses du véhicule. Une variation 35 sensiblement constante conforme à l'invention est inférieure à deux millimètres par centimètre de course verticale de la suspension, en particulier sur la partie de la course en compression correspondant au freinage sur l'angle. L'invention consiste à se servir d'un agencement entre l'étrier mobile et le bras de fourche ou au bras tiré pour garder un repère sur le pneu lié au sol et subséquemment 40 d'obtenir, sur les dénivellations, une vitesse de rotation de la roue sensiblement identique à celle du véhicule ce qui correspond à la défmition homocinétique du système. Un premier mode de réalisation selon l'invention consiste à connecter le support d'étrier, ou une extension vers l'extérieur dudit support avec un moyen de guidage linéaire ou courbe, tel qu'une tige de guidage ou une rainure ou un rail, solidaire des fourreaux de 45 fourche, à l'aide de moyens de translations à frottement réduits de type douilles à billes, glissières à aiguilles, paliers lisses auto lubrifiants, roulements ou tout autre moyen permettant une translation. Un second mode de réalisation consiste à inverser la réalisation précédente en positionnant le moyen de guidage linéaire ou courbe sur le support d'étrier et les moyens 50 de translation à frottements réduits sur la partie non suspendue de la fourche. Un troisième mode de réalisation consiste à lier une extension vers l'extérieur du disque du support d'étrier dont la variation angulaire sera calculée en fonction de sa tangence, par rapport au cercle décrit par l'extrémité d'un long basculeur dont l'autre extrémité sera fixée sur la partie supérieure suspendue de la fourche. Une variante à plusieurs basculeurs 55 combinés sera nécessaire dans le cas ou le rayon de la portion de courbe induite par un seul basculeur serait insuffisant pour assurer le maintien du repère du pneu à distance sensiblement constante des masses du véhicule pendant la phase de freinage en courbe. Un quatrième mode de réalisation consiste à utiliser un vérin à double effet placé entre la partie suspendue du véhicule et la partie non suspendue dite « bas de fourche ». Ledit 60 vérin est monté sensiblement parallèle aux fourreaux de la fourche et sa partie inférieure est solidaire avec un second vérin, choisi de diamètre supérieur dans le but de réduire la course de la fourche de façon à correspondre à l'oscillation choisie pour l'étrier de frein. Ledit vérin de diamètre supérieur agit sur l'étrier au moyen d'une tige coulissante, munie d'au moins un joint d'étanchéité avec l'air extérieur, reliée à un piston mobile de gros 65 diamètre séparant le média hydraulique en compression du média hydraulique en dépression afm d'éviter la cavitation. L'orientation de la tige du piston sera choisie de manière à induire une translation sensiblement tangente au diamètre extérieur du disque et relié directement ou indirectement à l'étrier de frein, et de façon non limitative, à l'aide d'une biellette munie de deux rotules à chaque extrémité ou de tout autre moyen de 70 rotation.

Un cinquième mode de réalisation consiste à utiliser l'hydraulique de la fourche télescopique pour contrer la rotation de l'étrier de frein à l'aide d'un piston mobile de gros diamètre séparant le liquide du gaz dans une réserve extérieure audit bas de fourche. Un agencement spécifique étanche entre l'huile de fourche comprimée et l'huile de fourche 75 non comprimée de façon à travailler comme un vérin double effet sera nécessaire. Un sixième mode de réalisation consiste à se servir de l'huile de la fourche pour agir sur un vérin qui assure uniquement la poussée et d'ajouter un vérin simple effet pour le rappel de mouvement afin d'éviter les phénomènes de cavitation. On peut même se passer d'un vérin de rappel pour les véhicules de bas de gamme. 80 Dans tous les modes de réalisation concernant les fourches télescopiques, on considéra comme pertinent tout agencement selon l'invention apportant une réduction de la sur-plongée et subséquemment des accélérations de roues parasites induites de moins de deux millimètres pour dix millimètres de course de la suspension lors des freinages en courbes. Un septième mode de réalisation concerne une disposition particulière du support 85 d'étrier avec une suspension à bras tiré se caractérisant par une biellette de réaction plus longue que ledit bras tiré et subséquemment fixée soit, d'une part à l'opposé dudit support par rapport la fixation de la biellette sur le bâti de la suspension, soit d'autre part par une position dudit support permettant une biellette de longueur supérieure à celle dudit bras tiré. 90 L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement, une vue en élévation latérale d'une fourche télescopique en position de repos selon le premier mode de réalisation mécanique. La figure 2 représente schématiquement, une vue en élévation latérale d'une fourche 95 télescopique comprimée selon le premier mode de réalisation mécanique. La figure 3 représente schématiquement, une vue en élévation latérale d'une fourche télescopique en position de repos selon le quatrième mode de réalisation. La figure 4 représente schématiquement, une vue en élévation latérale d'une fourche télescopique comprimée selon le quatrième mode de réalisation. 100 La figure 5 représente schématiquement, une vue en élévation latérale d'une fourche à bras tiré en position de repos selon le sixième mode de réalisation. La figure 6 représente schématiquement, une vue en élévation latérale d'une fourche à bras tiré comprimée selon le sixième mode de réalisation.

La figure 1 montre une vue latérale d'une fourche télescopique dite « inversée » en 105 position neutre et solidaire en oscillation directionnelle d'un cadre 1 par l'intermédiaire de deux « tés » de fourche 4. Ladite fourche est composée d'au moins un fourreau 2, d'au moins un tube coulissant 5, d'au moins un bas de fourche 6 porteur d'un axe de roue 16. Les éléments rotatifs solidaires figurés sont le disque de frein 7, la valve 8 et le pneu 11. L'axe vertical A représente la position longitudinale d'un point précis 3 du 110 pneu situé sur le rayon de la roue passant par l'axe de roue 16 et la valve 8 pris à titre non limitatif comme repère de rotation du pneumatique. L'axe vertical B représente la position longitudinale du cadre du véhicule. L'étrier de frein 9 est figuré en action de freinage à l'arrêt et subséquemment solidaire en rotation du disque 7, ledit étrier 9 est positionné sur l'axe passant par 16, 8 et 3 à titre non limitatif de démonstration. La tige 115 ou l'arbre de guidage 20 est solidaire d'au moins un fourreau de fourche 5. Une rotule 24, sur la prolongation du support d'étrier, permet la variation angulaire dudit support. La figure 2 montre une vue latérale de la fourche de la fig. 3 en position comprimée. La prolongation 25 du support d'étrier porte en rotation un support 23 d'une douille à billes 22 coulissant sur l'arbre de guidage. Ledit arbre de guidage est solidaire du 120 fourreau de la fourche pour l'intermédiaire de supports 21. La distance C entre les axes A et B représente une distance constante selon le sens longitudinal de la marche du véhicule, entre un point déterminé 3 du diamètre extérieur du pneu et un point déterminé du cadre 1 du véhicule. La figure 3 montre une vue latérale d'une fourche télescopique dite « inversée » en 125 position de repos identique à la fourche de la figure 1 et s'en différentiant par la présence d'un vérin à double effet 19 monté parallèlement aux tubes et fourreaux de fourche. Ledit vérin comporte un piston double effet 27, une tige 29 et une canalisation ou durit 28 permettant le passage du média hydraulique en compression comme en détente. Ladite tige est fixée à titre d'exemple non limitatif aux « Tés » inférieurs de la 130 fourche en son extrémité supérieure, le vérin 19 est en relation hydraulique avec un autre vérin de diamètre supérieur 17. Le montage des deux vérins et du bas de fourche 6 est montré rigide a titre non limitatif et pour plus de clarté de la figure. La figure 4 montre une vue latérale d'une fourche identique à celle de la Fig. 3 en position comprimée. Un vérin à double effet de gros diamètre 17 communiquant avec le 135 vérin de petit diamètre 19 contient un média hydraulique 12. Un piston 13 solidaire d'une tige coulissant dans le vérin 17 est muni de joints d'étanchéité, d'une part entre le liquide comprimé et le liquide non comprimé, et d'autre part entre le liquide et l'air extérieur pour ce qui concerne ladite tige. Une biellette 14 munie d'au moins une rotule 10 agit sur le support 15 d'étrier de frein libre en oscillation autour de l'axe de roue 16. 140 La distance constante C entre les axes A et B détermine l'oscillation requise du support d'étrier 15 et subséquemment le rapport des diamètres entre les vérins 19 et 17. La figure 5 montre une vue latérale d'une fourche à bras tiré en position de repos, directionnellement solidaire du cadre du véhicule 1 par l'intermédiaire d'au moins un « té » de fourche 4 porteur d'un bâtit de fourche 2. Le pneu 11 est solidaire en rotation 145 d'une part d'au moins un disque de frein 7, et d'autre part de la roue et de sa valve 8 qui forme la ligne de 16-8 déterminant le point repère 3 du diamètre extérieur du pneu. Les éléments non rotatifs avec le pneu du dispositif de freinage sont constitués par au moins un étrier 9 et au moins un support d'étrier 15 articulé sur l'axe de roue 16 et sur l'axe de liaison oscillant 10 constitué à titre non limitatif par une rotule, un palier ou un 150 roulement. La figure 6 montre une vue latérale d'une fourche à au moins un bras tiré en position comprimée. Le bâtit 2 porte, d'une part au moins un bras tiré 6 par l'intermédiaire d'une liaison oscillante 5 constituée à titre non limitatif par au moins un roulement à aiguilles ou au moins un palier lisse, et d'autre part en son point 155 d'oscillation 18 d'au moins une biellette 14, de longueur 10-18 supérieure à la longueur 16-5 dudit bras 6. La biellette 14 commande l'oscillation du support de frein 15 par l'intermédiaire d'une liaison rotative 10 constituée à titre non limitatif par une rotule, un palier ou un roulement. L'axe vertical A représente la position longitudinale d'un point déterminé du diamètre extérieur du pneu. L'axe vertical B représente la 160 position longitudinale du cadre du véhicule. L'étrier de frein 9 est figuré en action de frein serré à l'arrêt et subséquemment solidaire en rotation du disque 7, ledit étrier 9 est positionné sensiblement à 90° par rapport à l'axe passant par 16, 8 et 3 à titre non limitatif de démonstration. La distance C représente une distance constante selon le sens longitudinal de la marche du véhicule entre un point de référence déterminé 3 du 165 diamètre extérieur du pneu et un point déterminé du cadre 1 du véhicule. Dans une disposition non figurée les points 16-10-5-18 d'articulation du bras 6 et de la biellette 14 ne changent pas de position, mais la forme du support 15 de l'étrier de frein 9 permet de positionner le dit étrier dans une position différente. A titre d'exemple non limitatif, l'étrier pourra être situé en position basse sous la biellette 14 lorsqu'un grand diamètre 170 de disque le permettra. En référence aux figures 1 à 6 les éléments fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de références identiques.

La configuration correspondant à une fourche selon les figures 1 et 2, comportant au 175 moins un élément télescopique montré à l'arrêt du véhicule lorsque l'on fait jouer les suspensions en s'assurant que le cadre (1) monte et descende verticalement, notamment selon la course de suspension servant au freinage en courbe estimé de 30 à 40mm pour absorber les dénivellations. Lors de la compression, l'arbre de guidage (20), solidaire des fourreaux de fourches (5) par l'intermédiaire de ses supports (21), tend à écarter la douille 180 à bille (22) et son support (23) desdits fourreaux de fourche par l'intermédiaire de moyens d'oscillation (24), tels que rotules, paliers ou roulements, et subséquemment fait varier angulairement la prolongation (25) du support (15) d'étrier (9) ou la partie non rotative de tout autre type de dispositif de freinage. Le calcul de l'angle du moyen de guidage (20) par rapport à l'angle de la fourche détermine l'oscillation requise du support d'étrier (15) de 185 manière à ce que le repère (3) du pneu soit maintenu sur l'axe A. Dans le cas d'une variante par un moyen de guidage tel qu'une rainure ou un rail, le dit moyen de guidage pourra être linéaire ou courbe. Le support d'étrier bénéficie d'une variation angulaire d'autant plus importante que l'angle de chasse de ladite fourche sera important dans la phase de freinage et en particulier dans la phase de freinage dite « sur l'angle » par 190 l'homme de l'art, dans le but de maintenir le point du pneu (3) sur l'axe (A) à une distance sensiblement constante (C) des masses de la moto (B) et induit subséquemment une vitesse identique entre le diamètre extérieur du pneu et les masses du véhicule, notamment sur la portion de la course de la fourche correspondant à la phase de freinage en courbe. Ladite distance constante (C) détermine une fonction que l'homme de l'art appelle 195 « homocinétique », appelée « constant velocity » en anglais. On c,onsidèrera comme pertinent avec l'invention tout agencement concernant une fourche télescopique permettant de limiter la variation de la distance (C) en dessous de deux millimètres par dix millimètres de course en particulier pendant la compression de la fourche télescopique correspondant au freinage en courbe. Il est à noter, pour la bonne compréhension de l'agencement, 200 qu'une fourche dont les éléments télescopiques se trouveraient disposés verticalement lors de la phase de freinage sur l'angle ne nécessiterait plus l'agencement selon l'invention puisque le segment de droite entre l'axe de roue (16) et la liaison au sol (3) serait alors vertical et confondu avec l'axe (A) et subséquemment maintiendrait la distance (C) constante. Il est notoire que, dans la grande majorité des cas, les fourches sont composées 205 de deux éléments télescopiques symétriques ce qui induira, et de façon non limitative, un système selon l'invention lui aussi symétrique. La configuration correspondant aux figures 3 et 4 correspond à une fourche comportant au moins un élément télescopique, montre que, lors de la compression, la tige (29) pousse le piston (27) dans le vérin (19), le média hydraulique passe dans le vérin (17) et comprime 210 le piston de plus gros diamètre et sa tige extérieure (13). Dans une autre configuration non figurée, le vérin (19) est indépendant du vérin (17) et communique avec ledit vérin (17) par l'intermédiaire de canalisations souples ou rigides (28). La tige extérieure (13) pousse la biellette (14) munie en ses extrémités d'au moins un moyen d'articulation (10) tel que rotule, palier ou roulement. Ladite biellette est connectée par lesdits moyens d'articulation 215 au support (15) d'étrier ou à tout autre dispositif de freinage non rotatif avec la roue. Le diamètre du piston (13) est calculé de manière à ce que le déplacement du volume d'huile induit par la compression de la fourche soit égal au volume d'huile déplacé par ledit piston pour réduire sa course en fonction de l'angle de chasse de ladite fourche. Le support d'étrier bénéficiera d'une variation angulaire d'autant plus importante que l'angle de 220 chasse de ladite fourche par rapport à la verticale sera important dans la phase de freinage et en particulier dans la phase de freinage appelée « sur l'angle » par l'homme de l'art, dans le but de maintenir le point du pneu (3) sur l'axe (A) à une distance sensiblement constante (C) des masses de la moto (B), et subséquemment de conserver une vitesse identique entre le diamètre extérieur du pneu et les masses du véhicule. On considérera 225 comme pertinent avec l'invention tout agencement concernant une fourche télescopique permettant de limiter la variation de la distance (C) en dessous de deux millimètres par dix millimètres de course en particulier pendant la compression de la fourche télescopique correspondant au freinage en courbe. Il est à noter que, le plus souvent, les fourches sont composées de deux éléments télescopique symétriques ce qui induira et de façon non 230 limitative un système selon l'invention lui aussi symétrique. La configuration correspondant aux figures 5 et 6 correspond à une fourche à bras tiré montrée à l'arrêt et freins serrés. Lorsque l'on comprime les suspensions en s'assurant que le cadre (1) monte et descende sans avancer ni reculer, on peut observer que le segment de droite (16-8-3) passant par l'axe de roue, la valve et le point de repère du pneu doit subir 235 une variation angulaire calculée de façon à conserver ledit point de repère lié au sol de façon à se maintenir à une distance (C) sensiblement constante des masses du véhicule. Ladite variation angulaire est induite par la position de la biellette (14), de son axe d'articulation (18) sur le bâtit de la fourche et de son autre axe d'articulation (10) sur le support (15) de l'étrier de frein (9). Pour pouvoir induire une variation angulaire induisant 240 une distance (C) sensiblement constante, et en particulier dans la phase de compression correspondant au freinage en courbe, la longueur (18-10) de la biellette (14) doit, dans l'agencement conforme avec l'invention, être supérieure à la longueur (16-5) du bras oscillant (6).

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif pour véhicules à deux et trois roues du type comportant à l'avant un système directionnel constitué par une fourche, télescopique ou à roue tirée, équipée d'au moins un support (15) et d'un étrier de frein (9) mobiles en rotation par rapport au bras de la fourche (6) et des moyens de liaison (14-10-18-23), entre ledit support et ledit bras de suspension, par des dispositifs mécaniques ou hydrauliques. Lorsque le frein est serré à l'arrêt et que le châssis est déplacé verticalement de la valeur de la course de la suspension correspondant à l'absorption des dénivellations au freinage et plus particulièrement au freinage en courbe, le dispositif selon l'invention se caractérise par un agencement particulier par lequel le point déterminé (3) du pneumatique (11) reste lié au sol en un point dudit sol situé sur un axe A situé â. une distance sensiblement constante C de l'axe B représentant les masses du véhicule.
2. Dispositif selon la revendication 1, concernant une fourche télescopique, selon lequel un dispositif mécanique constitué par des moyens (20-21-22-23-24) de liaison assurent l'oscillation de l'extension (25) du support de l'étrier (15) caractérisé par un agencement desdits moyens permettant de définir comme sensiblement constante une valeur de la distance (C) inférieure à deux millimètres pour dix millimètres de course réelle de la suspension.
3. Dispositif selon la revendication 1, concernant une fourche télescopique, selon lequel un dispositif hydraulique constitué par des moyens (10-12-13-14-17-18-1927-28-29) de liaison assurent l'oscillation du support de l'étrier (15) et caractérisé par un agencement desdits moyens permettant de définir comme sensiblement constante une valeur de la distance (C) inférieure à deux millimètres pour dix millimètres de course réelle de la suspension.
4. Dispositif selon la revendication 1, concernant une fourche à bras tiré, selon lequel un dispositif mécanique constitué par des moyens (10-14-18) de liaison assurant l'oscillation du support de l'étrier (15), caractérisé par une biellette (18) de longueur supérieure à celle du bras tiré (6).
5. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par un arbre de guidage (20), un moyen de translation (22) oscillant en (24), à titre non limitatif (22) est une douille à bille et (24) est une rotule. Véhicule caractérisé en ce qu'il comporte un agencement de suspension selon l'une des revendications précédentes.