WO2003055706A1 - Systeme de suspension d'un vehicule - Google Patents

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WO2003055706A1
WO2003055706A1 PCT/FR2001/004184 FR0104184W WO03055706A1 WO 2003055706 A1 WO2003055706 A1 WO 2003055706A1 FR 0104184 W FR0104184 W FR 0104184W WO 03055706 A1 WO03055706 A1 WO 03055706A1
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Patrick Pascal Labbe
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Patrick Pascal Labbe
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    • B60G2206/604—Subframe construction with two parallel beams connected by cross members

Definitions

  • the present invention relates to suspensions ensuring an elastic connection between the part of a body to be isolated from trepidation and at least three bodies undergoing trepidation mainly in a direction defining the vertical reference axis and secondarily in a direction orthogonal to the previous one and defining the longitudinal reference axis.
  • the invention is described in its particular application to motor vehicles and more specifically - but not exclusively - to four wheels, because it is obvious to any person skilled in the art that the suspension of a motor vehicle isolates the chassis of the trepidations - mainly vertical and secondarily longitudinal - of at least the three wheels by which it rests on the ground on which it evolves and whose perpendicular direction defines the vertical reference axis, the longitudinal reference axis being defined by the direction of evolution of said vehicle.
  • the advantage of anisotropic semi-rigid suspensions of the vertical mode is known, in which the flexible arms are linked together at one end where they merge into an inter-arm connection.
  • the present invention aims to provide an isotropic suspension structure of the longitudinal mode of trepidation, for the net benefit of customer benefits.
  • suspension elements and the suspension structure which are the subject of the present invention can in particular be associated with the rear wheel suspension described in document EP-A-0316711 and / or the front wheel suspension presented on page 26 of the Revue de la SIA No. 728.
  • the present invention relates to a semi-rigid suspension structure made up of at least three flexible arms each associated with a chaotic organ and linked together at one end where they merge into an inter-arm connection, ensuring an elastic connection between the part d '' a body to be isolated from trepidation and at least three organs undergoing trepidation mainly in the direction defining the vertical reference axis and secondarily in the orthogonal direction defining the longitudinal reference axis, anisotropic of the vertical mode of trepidation, and characterized in that it is isotropic of the longitudinal mode of trepidation.
  • the present invention relates to a semi-rigid wheel suspension structure consisting of three flexible arms at least each associated with a wheel and linked together at one end where they merge into an inter-arm connection, ensuring an elastic connection between the chassis to be isolated from the trepidation and at least three wheels undergoing trepidation mainly in the direction defining the vertical reference axis and secondarily in the orthogonal direction defining the longitudinal reference axis, anisotropic in the vertical mode of wheel trepidation , and characterized in that it is isotropic of the longitudinal mode of trepidation of the wheels.
  • the present invention has for first object a flexible suspension arm connected, on the one hand, to a chaotic member and, on the other hand, directly or indirectly and by a flexible connection to the body to be isolated from trepidations, characterized by the fact that its end opposite to the connection to the mundane member called "partial retaining end", is retained so that it is subjected to at least one vertical force, this partial retaining having at least some freedom of movement of dimension one in a horizontal plane, movement whose amplitude is close to the amplitude of the longitudinal trepidation to be filtered.
  • the second object of the present invention is an inter-arm connection which subjects the vertical relative movement of at least three arms, characterized in that it gives each of the arms at least a certain freedom of movement of dimension one in one horizontal plane, movement whose amplitude is close to the amplitude of the longitudinal trepidation to be filtered.
  • a third object of the present invention is an elastic suspension structure comprising at least one such suspension arm and / or such inter-arm connection.
  • the invention also relates to a suspension comprising an arm belonging to such a suspension structure, and a suspension comprising such a suspension structure.
  • the present invention has for first object a flexible wheel suspension arm connected, on the one hand, to the wheel support and, on the other hand, directly or indirectly, to the chassis of the vehicle by a connection flexible, characterized in that its end opposite the articulation to the wheel support known as the "partial retaining end", is retained so that it is subjected to at least one vertical force, this partial retaining having at least some freedom of movement of dimension one in a horizontal plane, movement whose amplitude is close to the amplitude of the longitudinal trepidation of wheel to be filtered.
  • the present invention has for its second object an inter-arm connection which subjects the vertical relative movement of at least three arms, characterized in that it gives each of the arms at least a certain freedom of movement of dimension one in a horizontal plane, movement whose amplitude is close to the amplitude of the longitudinal trepidation of the wheel to be filtered.
  • the present invention has as its third object an elastic suspension structure comprising at least one such suspension arm and / or such an inter-arm connection.
  • the subject of the invention is also a wheel suspension comprising an arm belonging to such a suspension structure, and a suspension for a motor vehicle, comprising such a suspension structure.
  • the first object of the invention is an arm that is flexible in bending and substantially rigid in tension-compression.
  • the arm according to the invention can be linked to the wheel support by a ball joint type joint, in particular when it is used in a front wheel suspension.
  • the arm can also be linked to the wheel support by a flexible connection with stiffness anisotropy, in particular when it is used in a multi-link rear wheel suspension, which improves the filtering quality.
  • it is a flexible connection with anisotropy of stiffness offering it mainly a freedom of movement in rotation around an axis close to a perpendicular to said arm and, secondarily, a certain freedom of movement suitably chosen on each of the other five axes.
  • This connection can be made in the form of a flexible pivot or any other flexible connection arrangement with anisotropy of stiffness.
  • the arm according to the invention is, in general, linked - between its end linked to the wheel support and its partial retaining end - to the chassis of the vehicle. Most generally, it is a flexible connection with anisotropy of stiffness offering it mainly a freedom of movement in rotation around an axis close to a perpendicular to said arm and, secondarily, a certain freedom of movement suitably chosen on each of the other five axes.
  • connection can be made in the form of a flexible pivot or any other flexible connection arrangement with anisotropy of stiffness.
  • the arm according to the invention - described according to the theory of beams - has an evolving current section along a left curve.
  • the partial retaining end of the arm has at least a certain freedom of movement of dimension one in a horizontal plane, it is not necessary that said section has a restriction of its width to obtain sufficient flexibility of the suspension structure to the longitudinal forces in order to obtain a good quality of filtering.
  • the arm may comprise - between its partial retaining end and its connection to the chassis of the vehicle - one or more ribs with an axis perpendicular to the arm.
  • the ratio of the width to the thickness of the current section of the arm advantageously has a minimum in the vicinity of the connection of the arm to the chassis and a maximum in the vicinity of the partial retaining end.
  • the current section of the arm according to the invention may in particular be square, rectangular, circular or oval (not necessarily symmetrical), solid or in thin profile.
  • the arm can be made of metal as is usual in semi-rigid suspension and also in syntactic material consisting of a metallic skin enveloping a light cellular material such as for example a metallic foam or a rigid polyurethane foam which stabilizes said skin under heavy load.
  • the profile of the arm according to the invention in horizontal projection on a vertical plane, is preferably slightly curved in the absence of load, and - under strong vertical load - substantially backwards from its connection to the wheel support to its place of connection to the chassis.
  • the second object of the invention is an inter-arm connection which subjects the vertical relative movement of at least three arms and which here constitutes the means by which the partial retention end of the arms is retained, said inter-arm connection giving each arms at least a certain freedom of movement of dimension one in a horizontal plane, movement whose amplitude is close to the amplitude of the longitudinal trepidation of wheel to be filtered.
  • it is an arrangement of flexible connections with anisotropy of flexibility in a number equal to the number of arms, each having at least a certain freedom of movement of dimension one in a horizontal plane, movement whose amplitude is close to the amplitude of the longitudinal wheel trepidation to be filtered.
  • This inter-arm connection can be made in the form of a multipod of elastomeric material, reinforced or not, each end of partial arm retention being sleeved by a podar extension which has an easily deformable zone in the direction and direction of a horizontal force applied to said sleeve by the arm, said zone advantageously being located as close as possible to the junction point of the extension axes of the arms.
  • This preferred deformation zone of said podar extension can be obtained by the presence of a vertical light, by a restriction in the width of the section of said sleeve or by combining the two.
  • At least one additional stiffness means is installed between the chassis of the vehicle and the inter-arm link.
  • Said additional stiffness means is preferably a pneumatic cylinder whose pressure of each cavity is advantageously controlled so that the stiffness of the suspension and the ground clearance are adjusted to the load, the vehicle speed, the type of terrain or the like.
  • the third object of the invention is an elastic suspension structure comprising at least one such suspension arm and / or such inter-arm connection.
  • the suspension structure according to the invention consists of at least three flexible arms, linked together at one end where they merge into an inter-arm connection, the other end of each of them being linked to a wheel support.
  • the inter-arm connection here constitutes the means by which the partial retention end of the arms is retained.
  • the suspension structure according to the invention makes it possible to ensure an elastic connection between the chassis of a motor vehicle to be isolated from vibrations and its three wheels at least experiencing vibrations mainly in the direction defining the vertical reference axis and secondarily in the orthogonal direction defining the longitudinal reference axis, anisotropic of the vertical mode of trepidation of the wheels and isotropic of the longitudinal mode of trepidation of the wheels.
  • the most advantageous embodiments from a practical point of view for a motor vehicle are such that the surface projected vertically on a horizontal plane of said inter-arm connection is inside the polygon joining the projections on the same horizontal plane ends connected to the wheel supports of the adjacent arms, which polygon is - in practice - little different from the support polygon of said vehicle.
  • the arms of the suspension structure are subjected to a stress field depending on the vertical stressing mode (pumping, roll, pitch ...), which induces a differentiation of the corresponding vertical stiffnesses.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a suspension structure according to the invention
  • FIG. 2 is a top view of a suspension structure arm
  • FIG. 3 is a top view of an inter-arm connection of the suspension structure
  • FIG. 4 is a sectional view, along A3-A3 ′ of FIG. 3.
  • Figure 1 shows a schematic view of a semi-rigid wheel suspension structure
  • the suspension structure 1, anisotropic of the vertical mode of wheel trepidation and isotropic of the longitudinal mode of wheel trepidation here consists of four arms hoses 11, 12, 13, 14, each associated with a wheel and linked together at one end where they merge into an inter-arm connection 19, the other end of each of the arms being linked to a wheel support by a articulation 15, 16, 17, 18.
  • the surface projected vertically on a horizontal plane of the inter-arm connection 19 is inside the polygon joining the projections on the same horizontal plane of the ends linked to the wheel supports of the adjacent arms 1 1, 12, 13, 14, which polygon is little different from the lift polygon of said vehicle.
  • Each arm 11, 12, 13, 14 is flexible in bending and rigid in traction-compression, at least up to a critical load greater than the stresses resulting from the normal evolution of the vehicle (not resulting from a collision).
  • FIG. 2 shows an embodiment of the front wheel suspension arm 13 linked to its wheel support by a ball joint 17.
  • the front wheel suspension arm 11 is linked to its wheel support by a ball joint 15.
  • Each rear wheel suspension arm 12, 14 - not shown - is each articulated to its wheel support by a flexible pivot link 16, 18 offering it mainly freedom of movement in rotation around an axis perpendicular to the direction in which extends the arm and, secondarily, a certain freedom of movement suitably chosen on each of the other five axes.
  • each arm 11, 12, 13, 14 is linked by a link 611, 612, 613, 614 to the chassis 3 of the vehicle; each of the connections 611, 612, 613, 614 is a flexible connection with anisotropy of stiffness offering to each arm a freedom of movement in rotation around an axis 711, 712, 713, 714 perpendicular to the direction in which the arm and, secondarily, a certain freedom of movement suitably chosen on each of the other five axes, each link 611, 612, 613, 614 being disposed between the inter-arm link 19 and its articulation 15, 16, 17, 18 at the support of wheel.
  • each link 611, 612, 613, 614 is a flexible pivot link.
  • FIG. 1 represents the arm 13 of the curved front wheel suspension such that the vector normal to the arm directed towards the center of curvature is oriented towards the ground and, in the horizontal plane of FIG. 2, its curvature is observed such that the wheel turning angle can be increased.
  • the front wheel suspension arm 11 corresponds to the same description; as for the rear wheel suspension arms 12, 14, they are curved in a vertical plane like the front suspension arms 11, 13 and rectilinear in the horizontal plane.
  • Each arm like the arm 13, has a current section, not shown, oval whose width - visible in Figure 2 - increases from the connection 17 to the wheel support to the partial retention end 1913, the ratio of the width over the thickness being minimum in the vicinity of the link 613 of the arm to the chassis and maximum in the vicinity of the partial retaining end 1913.
  • the profile of each arm 11, 12, 13, 14 in horizontal projection on a vertical plane - not shown, is slightly curved in the absence of load and - under strong vertical load - substantially straight, since its connection to the wheel support 15 , 16, 17, 18, until its connection to the chassis 61 1, 612, 613, 614,.
  • a variation in deflection of the order of 15 mm induces a significant improvement in the dynamic behavior of the vehicle.
  • the arm according to the invention can also be made of syntactic material consisting of a thin metallic skin enveloping a light cellular material such as for example a metallic foam or a rigid polyurethane foam which stabilizes said skin under heavy load. These production conditions allow a very light arm to withstand high loads, as is well known.
  • inter-arm connection 19 which subjects the vertical relative displacement of the arms 11, 12, 13, 14 and which here constitutes the means by which the partial retaining end 1911, 1912, 1913, 1914 of the arms is retained, said inter-arm connection giving each of the arms at least a certain freedom of movement 1911a, 1912a, 1913a, 1914a of dimension one in a horizontal plane, movement whose amplitude is close to the amplitude of the longitudinal trepidation of the wheel to be filtered.
  • the inter-arm connection here consists of a flexible quadripod of elastomeric material reinforced or not, each end of partial retention 1911, 1912, 1913, 1914 of arm being sleeved by a podar extension 1911b, 1912b, 1913b, 1914b which has a easily deformable zone 1911c, 1912c, 1913c, 1914c in the direction and direction of a horizontal force applied to said sleeve by the arm, said zone being advantageously located as close as possible to the meeting point of the axes of extension of the arms.
  • the preferred deformation zone of each podar extension is obtained by the presence of a vertical light 1911th, 1912th, 1913th, 1914th.
  • a pneumatic cylinder 1920, visible in FIG. 1, arranged substantially vertically here constitutes the means by which the inter-arm connection is elastically connected to the chassis of the vehicle.
  • the inter-arm connection 19 comprises - on its underside - a plate made of heavy plate 1930, the center of which is perpendicular to the meeting point of the extension axes of the arms, said disk comprising vertical tongues 191 lf, 1912f, 1913f 1914f, each associated with a light 191 le, 1912e, 1913e, 1914e inside which it extends to the face upper of the inter-arm connection, said tongue being at the shortest possible distance from the meeting point of the extension axes of the arms.
  • the inter-arm connection 19 comprises - at its center - a cylinder made of heavy plate 1931 with a vertical axis containing the meeting point of the axes of extension of the arms, open at the top, integral with the disc 1930, of greater diameter to the outside diameter of the pneumatic jack 1920 so as to create a recess in which the body of the pneumatic jack can be housed when the wheels are hanging.
  • the jack is on the one hand articulated by its rod to the inter-arm connection via a ball joint 1921 secured to the cylinder 1931 - tab disc 1930 assembly and arranged on its axis in the vicinity of the meeting point of the axes of extension of the arms.
  • the cylinder is also articulated by its body to the chassis via a flexible articulation forming a ball joint visible in FIG. 1.
  • the disc with vertical tabs and the open cylinder are made by forming.
  • the pressure of each chamber of the jack is advantageously controlled so that the suspension stiffness and the ground clearance are adjusted to the load, the speed of the vehicle, the type of terrain or the like at a lower cost than known solutions.

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Abstract

Structure de suspension semi-rigide (1) - notamment pour roue véhicule automobile, constituée de trois bras (11, 12, 13) au moins, flexibles en flexion et rigides en traction-compression, liés entre eux en une extrémité (1911, 1912, 1913) où ils se confondent en une liaison inter-bras (19) dont la surface projetée verticalement est inscrite à l'intérieur du polygone joignant les extrémités libres des bras adjacents, chacune desdites extrémités étant liée par une liaison (15, 16, 17) à un organe trépidant principalement en direction verticale et secondairement en direction longitudinale, chaque bras étant lié à la partie du corps (3) à isoler des trépidations par une liaison souple (611, 612, 613), ladite structure étant anisotrope du mode vertical de trépidation, est caractérisé par le fait qu'elle est isotrope du mode longitudinal de trépidation. La liaison inter-bras (19) est réalisée en matériau élastomère, un vérin pneumatique (1920) étant installé entre la liaison inter-bras (19) et la partie du corps (3) à isoler des trépidations.

Description

Structure de suspension semi-rigide anisotrope du mode vertical et isotrope du mode longitudinal de trépidation, notamment pour suspension de véhicule automobile
La présente invention concerne les suspensions assurant une liaison élastique entre la partie d'un corps à isoler de trépidations et au moins trois organes subissant des trépidations principalement selon une direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement selon une direction orthogonale à la précédente et définissant l'axe longitudinal de référence. Pour des raisons de commodité l'invention est décrite dans son application particulière aux véhicules automobiles et plus spécifiquement - mais pas exclusivement - à quatre roues, car il est bien évident pour tout homme de l'art que la suspension d'un véhicule automobile isole le châssis des trépidations - principalement verticales et secondairement longitudinales - des trois roues au moins par lesquelles il repose sur le sol sur lequel il évolue et dont la direction perpendiculaire définit l'axe vertical de référence, l'axe longitudinal de référence étant défini par la direction d'évolution dudit véhicule.
Dans le domaine automobile, les suspensions multibras ont démontré leurs grandes qualités. Leur emploi se développe mais elles sont toujours pénalisées par un coût élevé, en raison du grand nombre de composants constitutifs. De plus, il peut arriver que la recherche des effets élasto-cinématiques induise une sensibilité élevée du comportement dynamique du véhicule à certains paramètres, ce qui peut nécessiter de resserrer les dispersions de fabrication, au détriment du coût de production. L'intégration des fonctions guidage et raideur dans un même élément permet une réduction de coût tout en donnant accès à une réponse élastocinématique différenciée adaptée au mouvement relatif des roues par rapport au véhicule (pompage, roulis, tangage...).
Ainsi, les prestations-client peuvent être améliorées et - simultanément - les coûts réduits. Plus spécifiquement, on connaît l'intérêt des suspensions semi-rigides anisotropes du mode vertical dans lesquelles les bras flexibles sont liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras. La présente invention a pour but de proposer une structure de suspension isotrope du mode longitudinal de trépidation, au net bénéfice des prestations-client.
Les éléments de suspension et la structure de suspension objets de la présente invention peuvent notamment être associés avec la suspension de roue arrière décrite dans le document EP-A-0316711 et/ou la suspension de roue avant présentée en page 26 de la Revue de la SIA n°728.
La présente invention concerne une structure de suspension semi-rigide contituée de trois bras flexibles au moins associés chacun à un organe trépidant et liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras, assurant une liaison élastique entre la partie d'un corps à isoler des trépidations et au moins trois organes subissant des trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence, anisotrope du mode vertical de trépidation, et caractérisée en ce qu'elle est isotrope du mode longitudinal de trépidation. Plus particulièrement pour le domaine automobile, la présente invention concerne une structure de suspension de roue semi-rigide constituée de trois bras flexibles au moins associés chacun à une roue et liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras, assurant une liaison élastique entre le châssis à isoler des trépidations et au moins trois roues subissant des trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence, anisotrope du mode vertical de trépidation des roues, et caractérisée en ce qu'elle est isotrope du mode longitudinal de trépidation des roues.
Plus spécifiquement, la présente invention a pour premier objet un bras flexible de suspension relié, d'une part, à un organe trépidant et, d'autre part, directement ou indirectement et par une liaison souple au corps à isoler des trépidations, caractérisé par le fait que son extrémité opposée à la liaison à l'organe trépidant dite "extrémité de retenue partielle", est retenue en sorte qu'elle est soumise à au moins un effort vertical, cette retenue partielle présentant au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale à filtrer.
Plus spécifiquement, la présente invention a pour second objet une liaison inter-bras qui assujetti le déplacement relatif vertical de trois bras au moins, caractérisée en ce qu'elle confère à chacun des bras au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale à filtrer.
Plus spécifiquement, la présente invention a pour troisième objet une structure de suspension élastique comportant au moins un tel bras de suspension et/ou une telle liaison inter-bras.
L'invention a également pour objets une suspension comportant un bras appartenant à une telle structure de suspension, et une suspension comportant une telle structure de suspension.
Elle a également pour objet un véhicule comportant une telle suspension. Plus spécifiquement dans le domaine automobile, la présente invention a pour premier objet un bras flexible de suspension de roue relié, d'une part, au support de roue et, d'autre part, directement ou indirectement, au châssis du véhicule par une liaison souple, caractérisé par le fait que son extrémité opposée à l'articulation au support de roue dite "extrémité de retenue partielle", est retenue en sorte qu'elle est soumise à au moins un effort vertical, cette retenue partielle présentant au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer. Plus spécifiquement dans le domaine automobile, la présente invention a pour second objet une liaison inter-bras qui assujetti le déplacement relatif vertical de trois bras au moins, caractérisée en ce qu'elle confère à chacun des bras au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer.
Plus spécifiquement dans le domaine automobile, la présente invention a pour troisième objet une structure de suspension élastique comportant au moins un tel bras de suspension et/ou une telle liaison inter-bras. L'invention a également pour objets une suspension de roue comportant un bras appartenant à une telle structure de suspension, et une suspension pour véhicule automobile, comportant une telle structure de suspension.
Elle a également pour objet un véhicule automobile comportant une telle suspension. L'invention a pour premier objet un bras flexible en flexion et sensiblement rigide en traction- compression.
Le bras selon l'invention peut être lié au support de roue par une articulation de type rotule, notamment lorsqu'il est employé dans une suspension de roue avant. Le bras peut aussi être lié au support de roue par une liaison souple à anisotropie de raideur, notamment lorsqu'il est employé dans une suspension de roue arrière multibras, ce qui améliore la qualité de filtrage. Le plus généralement, il s'agit d'une liaison souple à anisotropie de raideur lui offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe voisin d'une perpendiculaire audit bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement convenablement choisie sur chacun des cinq autres axes. Cette liaison peut être réalisée sous la forme d'un pivot souple ou de tout autre agencement de liaison souple à anisotropie de raideur.
Le bras selon l'invention est, d'une manière générale, lié - entre son extrémité liée au support de roue et son extrémité de retenue partielle - au châssis du véhicule. Le plus généralement, il s'agit d'une liaison souple à anisotropie de raideur lui offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe voisin d'une perpendiculaire audit bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement convenablement choisie sur chacun des cinq autres axes.
Cette liaison peut être réalisée sous la forme d'un pivot souple ou de tout autre agencement de liaison souple à anisotropie de raideur. D'une manière générale, le bras selon l'invention - décrit selon la théorie des poutres - présente une section courante évolutive le long d'une courbe gauche.
Du fait que l'extrémité de retenue partielle du bras selon l'invention dispose au moins d'une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, il n'est pas nécessaire que ladite section présente une restriction de sa largeur pour obtenir une souplesse suffisante de la structure de suspension aux efforts longitudinaux afin d'obtenir une bonne qualité de filtrage. Afin d'accroître sa capacité à stocker l'énergie, le bras peut comporter - entre son extrémité de retenue partielle et sa liaison au châssis du véhicule - une ou plusieurs nervures d'axe perpendiculaire au bras. Le rapport de la largeur sur l'épaisseur de la section courante du bras présente avantageusement un minimum dans un voisinage de la liaison du bras au châssis et un maximum dans un voisinage de l'extrémité de retenue partielle.
La section courante du bras selon l'invention peut être notamment carrée, rectangulaire, circulaire ou ovale (pas nécessairement symétrique), pleine ou en profil mince. Le bras peut être réalisés en métal comme il est usuel en matière de suspension semi-rigide et aussi en matériau syntactique constitué d'une peau métallique enveloppant un matériau cellulaire léger comme par exemple une mousse métallique ou une mousse de polyuréthane rigide laquelle stabilise ladite peau sous forte charge. Le profil du bras selon l'invention en projection horizontale sur un plan vertical, est préférentiellement légèrement incurvé en l'absence de charge, et - sous forte charge verticale - sensiblement reculigne depuis sa liaison au support de roue jusqu'à son lieu de liaison au châssis.
L'invention a pour second objet une liaison inter-bras qui assujettit le déplacement relatif vertical de trois bras au moins et qui constitue ici le moyen par lequel l'extrémité de retenue partielle des bras est retenue, ladite liaison inter-bras conférant à chacun des bras au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer. Le plus généralement, il s'agit d'un agencement de liaisons souples à anisotropie de flexibilité en nombre égal au nombre de bras, présentant chacune au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer. Cette liaison inter-bras peut être réalisée sous la forme d'un multipode en matériau élastomère renforcé ou non, chaque extrémité de retenue partielle de bras étant manchonnée par une extension podaire laquelle présente une zone aisément déformable dans le sens et la direction d'un effort horizontal appliqué audit manchon par le bras, ladite zone étant avantageusement localisée au plus près possible du point de jonction des axes d'extension des bras.
Cette zone de déformation privilégiée de ladite extension podaire peut être obtenue par la présence d'une lumière verticale, par une restriction de la largeur de la section dudit manchon ou encore en combinant les deux.
Au moins un moyen de raideur additionnelle est installé entre le châssis du véhicule et la liaison inter-bras. Ledit moyen de raideur additionnel est préférentiellement un vérin pneumatique dont la pression de chaque cavité est avantageusement pilotée de sorte que la raideur de suspension et la garde au sol sont ajustées à la charge, à la vitesse du véhicule, au type de terrain ou autre. L'invention a pour troisième objet une structure de suspension élastique comportant au moins un tel bras de suspension et/ou une telle liaison inter-bras.
D'une manière générale, la structure de suspension selon l'invention est constituée de trois bras flexibles au moins, liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras, l'autre extrémité de chacun d'eux étant liée à un support de roue.
La liaison inter-bras constitue ici le moyen par lequel l'extrémité de retenue partielle des bras est retenue.
En particulier, la structure de suspension selon l'invention permet d'assurer une liaison élastique entre le châssis d'un véhicule automobile à isoler des trépidations et ses trois roues au moins subissant des trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence, anisotrope du mode vertical de trépidation des roues et isotrope du mode longitudinal de trépidation des roues. Les formes de réalisation les plus intéressantes d'un point de vue pratique pour un véhicule automobile sont telles que la surface projetée verticalement sur un plan horizontal de ladite liaison inter-bras est à l'intérieur du polygone joignant les projections sur le même plan horizontal des extrémités liées aux supports de roue des bras adjacents, lequel polygone est - dans la pratique - peu différent du polygone de sustentation dudit véhicule. Pour un débattement vertical de roue donné, les bras de la structure de suspension sont soumis à un champ de contraintes dépendant du mode de sollicitation verticale (pompage, roulis, tangage...), lequel induit une différenciation des raideurs verticales correspondantes.
Pour un débattement longitudinal de roue donné, les bras sont soumis à un champ de contrainte indépendant du mode de sollicitation longitudinal. Pour mieux expliciter les objets de l'invention, on va décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, des réalisations représentées sur les dessins annexés.
Sur ces dessins :
-la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une structure de suspension selon l'invention; -la figure 2 est une vue de dessus d'un bras de structure de suspension;
-la figure 3 est une vue de dessus d'une liaison inter-bras de structure de suspension;
-la figure 4 est une vue en coupe, suivant A3-A3'de la figure 3.
La figure 1 présente une vue schématique d'une structure de suspension de roue semi-rigide
1 conforme à l'invention, assurant une liaison élastique entre le châssis 3 d'un véhicule automobile à isoler des trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence et ses quatre roues, avant 2 et arrière 2', par lesquelles il repose sur le sol sur lequel il évolue, générant de ce fait lesdites trépidations.
La structure de suspension 1, anisotrope du mode vertical de trépidation des roues et isotrope du mode longitudinal de trépidation des roues est ici constituée de quatre bras flexibles 11, 12, 13, 14, associés chacun à une roue et liés entre eux en une extrémité où ils se confondent en une liaison inter-bras 19, l'autre extrémité de chacun des bras étant liée à un support de roue par une articulation 15, 16, 17, 18. La surface projetée verticalement sur un plan horizontal de la liaison inter-bras 19 est à l'intérieur du polygone joignant les projections sur le même plan horizontal des extrémités liées aux supports de roue des bras adjacents 1 1, 12, 13, 14, lequel polygone est peu différent du polygone de sustentation dudit véhicule. Chaque bras 11, 12, 13, 14 est flexible en flexion et rigide en traction-compression, tout au moins jusqu'à une charge critique supérieure aux sollicitations résultantes de l'évolution normale du véhicule (ne résultant pas d'une collision).
La figure 2 montre une réalisation de bras 13 de suspension de roue avant lié à son support de roue par une articulation à rotule 17. De même, mais non représenté, le bras 11 de suspension de roue avant est lié à son support de roue par une articulation à rotule 15.
Chaque bras 12, 14 - non représenté - de suspension de roue arrière est articulé chacun à son support de roue par une liaison pivot souple 16, 18 lui offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étend le bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement convenablement choisie sur chacun des cinq autres axes.
Chaque bras 11, 12, 13, 14 est lié par une liaison 611, 612, 613, 614 au châssis 3 du véhicule; chacune des liaisons 611, 612, 613, 614 est une liaison souple à anisotropie de raideur offrant à chaque bras une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe 711, 712, 713, 714 perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étend le bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement convenablement choisie sur chacun des cinq autres axes, chaque liaison 611, 612, 613, 614 étant disposée entre la liaison inter-bras 19 et son articulation 15, 16, 17, 18 au support de roue. Ici, chaque liaison 611, 612, 613, 614 est une liaison pivot souple. La figure 1 représente le bras 13 de suspension de roue avant incurvé tel que le vecteur normal au bras dirigé vers le centre de courbure est orienté vers le sol et, dans le plan horizontal de la figure 2, on observe son incurvation telle que l'angle de braquage de roue puisse être augmenté.
Le bras de suspension de roue avant 11 répond à la même description; quant aux bras 12, 14 de suspension de roue arrière, ils sont incurvés dans un plan vertical comme les bras de suspension avant 11, 13 et rectilignes dans le plan horizontal.
Chaque bras, comme le bras 13, présente une section courante, non représentée, ovale dont la largeur - visible sur la figure 2 - croît depuis la liaison 17 au support de roue jusqu'à l'extrémité de retenue partielle 1913, le rapport de la largeur sur l'épaisseur étant minimum dans un voisinage de la liaison 613 du bras au châssis et maximum dans un voisinage de l'extrémité de retenue partielle 1913. Le profil de chaque bras 11, 12, 13, 14 en projection horizontale sur un plan vertical - non représenté, est légèrement incurvé en l'absence de charge et - sous forte charge verticale - sensiblement rectiligne, depuis sa liaison au support de roue 15, 16, 17, 18, jusqu'à sa liaison au châssis 61 1, 612, 613, 614, .
Du fait de cette variation de courbure par déformation élastique en débattement vertical, le
Centre Instantané de Rotation de l'articulation 15, 16, 17, 18 de chaque bras ne coïncide pas exactement avec l'axe d'articulation physique de la liaison 61 1, 612, 613, 614, ce qui introduit des facultés supplémentaires de réglage des caractéristiques élastocinématiques de la suspension.
Une variation de flèche de l'ordre de 15 mm induit une amélioration significative du comportement dynamique du véhicule.
Compte tenu des faibles déformations des bras de la structure de suspension, ceux-ci peuvent être réalisés en métal comme il est usuel en matière de suspension semi-rigide. Le bras selon l'invention peut également être réalisée en matériau syntactique constitué d'une fine peau métallique enveloppant un matériau cellulaire léger comme par exemple une mousse métallique ou une mousse de polyuréthane rigide laquelle stabilise ladite peau sous forte charge. Ces conditions de réalisation permettent à un bras très léger de supporter des charges élevées, comme il est bien connu. Les figures 3 et 4 montrent une réalisation de la liaison inter-bras 19 qui assujettit le déplacement relatif vertical des bras 11, 12, 13, 14 et qui constitue ici le moyen par lequel l'extrémité de retenue partielle 1911, 1912, 1913, 1914 des bras est retenue, ladite liaison inter-bras conférant à chacun des bras au moins une certaine liberté de mouvement 1911a, 1912a, 1913a, 1914a de dimension un dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale de roue à filtrer.
La liaison inter-bras est ici constituée d'un quadripode souple en matériau élastomère renforcé ou non, chaque extrémité de retenue partielle 1911, 1912, 1913, 1914 de bras étant manchonnée par une extension podaire 1911b, 1912b, 1913b, 1914b laquelle présente une zone aisément déformable 1911c, 1912c, 1913c, 1914c dans le sens et la direction d'un effort horizontal appliqué audit manchon par le bras, ladite zone étant avantageusement localisée au plus près possible du point de rencontre des axes d'extension des bras. Ici, la zone de déformation privilégiée de chaque extension podaire est obtenue par la présence d'une lumière verticale 1911e, 1912e, 1913e, 1914e . Un vérin pneumatique 1920, visible sur la figure 1, disposé sensiblement verticalement constitue ici le moyen par lequel la liaison inter-bras est élastiquement reliée au châssis du véhicule.
La liaison inter-bras 19 comporte - sur sa face inférieure - un disque en tôle forte 1930 dont le centre est à l'aplomb du point de rencontre des axes d'extension des bras, ledit disque comportant des languettes verticales 191 lf, 1912f, 1913f 1914f, chacune associée à une lumière 191 le, 1912e, 1913e, 1914e à l'intérieur de laquelle elle s'étend jusqu'à la face supérieure de la liaison inter-bras, ladite languette étant à plus faible distance possible du point de rencontre des axes d'extension des bras.
La liaison inter-bras 19 comporte - en son centre - un cylindre en tôle forte 1931 d'axe vertical contenant le point de rencontre des axes d'extension des bras, ouvert sur le haut, solidaire du disque 1930, d'un diamètre supérieur au diamètre extérieur du vérin pneumatique 1920 de telle manière à créer un évidement dans lequel le corps du vérin pneumatique peut se loger lorsque les roues sont pendantes.
Le vérin est d'une part articulé par sa tige à la liaison inter-bras via une rotule 1921 solidaire de l'ensemble cylindre 1931 - disque à languettes 1930 et disposée sur son axe au voisinage du point de rencontre des axes d'extension des bras.
Le vérin est également articulé par son corps au châssis via une articulation souple faisant rotule visible sur la figure 1.
Le disque muni de languettes verticales et le cylindre ouvert sont réalisés par formage. La pression de chaque chambre du vérin est avantageusement pilotée de sorte que la raideur de suspension et la garde au sol soient ajustées à la charge, à la vitesse du véhicule, au type de terrain ou autre pour un coût inférieur aux solutions connues.
Les caractéristiques de l'invention sont décrites dans les revendications.

Claims

Revendications
1. Structure de suspension semi-rigide (1) - notamment pour véhicule automobile - assurant une liaison élastique entre la partie d'un corps à isoler des trépidations - tel que châssis (3) - et au moins trois organes - tels que supports de roue (2, 2') - subissant les trépidations principalement en direction définissant l'axe vertical de référence et secondairement en direction orthogonale définissant l'axe longitudinal de référence, constituée de trois bras (11, 12, 13) au moins, flexibles en flexion et rigides en traction-compression, liés entre eux en une extrémité (1911, 1912, 1913) où ils se confondent en une liaison inter-bras (19) dont la surface projetée verticalement est incrite à l'intérieur du polygone joignant les extrémités libres des bras adjacents, chacune desdites extrémités étant liée - directement ou indirectement - par une liaison (15, 16, 17) à un organe trépidant, chaque bras étant lié - entre son extrémité (1911, 1912, 1913) lié à la liaison inter-bras (19) et sa liaison (15, 16, 17) à l'organe trépidant - à la partie du corps (3) à isoler des trépidations par une liaison souple (611, 612, 613) à anisotropie de raideur offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe (711, 712, 713) voisin d'une perpendiculaire au bras et, secondairement, une certaine liberté de mouvement sur chacun des cinq autres axes, ladite structure étant anisotrope du mode vertical de trépidation, est caractérisée par le fait qu'elle est isotrope du mode longitudinal de trépidation.
2.Structure de suspension semi-rigide (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'extrémité (1911, 1912, 1913) de chaque bras (11, 12, 13) liée à la liaison inter-bras (19) est retenue en sorte qu'elle est soumise à au moins un effort vertical et présente au moins une certaine liberté de mouvement de dimension un (1911a, 1912a, 1913a) dans un plan horizontal, mouvement dont l'amplitude est voisine de l'amplitude de la trépidation longitudinale à filtrer.
3.Structure de suspension semi-rigide (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la liaison (15, 16, 17) de chaque bras (11, 12, 13) à l'organe trépidant est une articulation à rotule ou une liaison souple à anisotropie de raideur offrant principalement une liberté de mouvement en rotation autour d'un axe voisin d'une perpendiculaire audit bras (11, 12, 13) et, secondairement, une certaine liberté de mouvement sur chacun des cinq autres axes.
4.Structure de suspension semi-rigide (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'un moyen de raideur additionnel est installé entre la liaison interbras (19) et la partie du corps (3) à isoler des trépidations et que la liaison inter-bras (19) est réalisée en matériau élastomère renforcé ou non.
5.Structure de suspension semi-rigide (1) selon la revendications 4, caractérisée par le fait que le moyen de raideur additionnel est un vérin pneumatique (1920) installé sensiblement verticalement et rotule (1921) d'une part à la liaison inter-bras (19) au voisinage du point de rencontre des axes suivant lesquels les bras s'étendent et, d'autre part à la partie du corps (3) à isoler des trépidations.
6.Structure de suspension semi-rigide (1) selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la pression de chaque chambre du vérin pneumatique (1920) est pilotée.
7.Suspension d'organe trépidant comportant un bras (11, 12, 13, 14) appartenant à une structure de suspension semi rigide (l) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
8.Suspension de véhicule automobile comportant une structure de suspension semi-rigide
( 1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9Néhicule automobile comportant une suspension comportant une suspension selon la revendication 8.
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