Suspension améliorée pour véhicule terrestre. La présente invention concerne une suspension pour véhicule terrestre pourvu d'un châssis et de roues indépendantes, notamment pour véhicule automobile ou pour motocyclette, du type défini dans le préambule de la revendication 1. De telles suspensions sont couramment utilisées sur les automobiles à roues indépendantes, c'est-à-dire les automobiles dont les moyens de suspension propres à chacune des roues sont indépendants mécaniquement les uns des autres. Une telle conception assure de hauts niveaux de confort et de tenue de route lors du déplacement du véhicule sur le sol.
Divers aménagements de ce type de suspension ont été proposés par le passé, portant soit sur le pneumatique des roues, soit sur les moyens de liaison des roues au châssis du véhicule. Lorsque ces moyens comportent un bras de suspension reliant une roue au châssis, il est courant de réaliser une suspension dite « oscillante » dans laquelle le bras est relié d'une part au châssis par un premier axe d'articulation, et d'autre part à une fusée de roue par un second axe d'articulation. Pourvu d'un ressort et/ou d'un amortisseur hydraulique, cette structure à bras oscillant est ainsi à même d'amortir les chocs dus aux inégalités du sol. Cependant un tel bras oscillant est par construction de longueur fixe, si bien que lorsque la hauteur du châssis par rapport au sol varie, par exemple lorsque le véhicule est fortement chargé ou lorsque, par effet d'inertie en courbe, la répartition pondérale du véhicule est transversalement et/ou longitudinalement dissymétrique, la roue est soumise à un déplacement transversal ou longitudinal sur le sol de quelques millimètres par rapport à sa position moyenne initiale.
En d'autres termes, l'oscillation du bras induit une variation de l'espacement transversal ou longitudinal entre la roue et le châssis (donc une variation de la largeur de voie, c'est-à-dire la distance séparant une paire de roues d'un même essieu pour une automobile, ou bien une variation de l'empattement, c'est-à-dire de la distance séparant les deux
roues pour une motocyclette), la roue décrivant sensiblement un arc de cercle dans un plan transversal ou longitudinal au véhicule.
Ces débattements transversaux ou longitudinaux induisent de fortes contraintes mécaniques, notamment au niveau du pneumatique des roues, ainsi qu'un déséquilibre du véhicule.
Le but de l'invention est de proposer une suspension du type défini plus haut, qui, bien que de conception simple, limite les débattements transversaux et/ou longitudinaux de la roue par rapport au châssis lorsque la hauteur de ce dernier varie, voire impose à cette roue de rester dans une position fixe par rapport au châssis.
A cet effet, l'invention a pour objet une suspension du type précité et présentant les caractéristiques de la partie caractérisante de la revendication 1.
D'autres caractéristiques de cette suspension, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont énoncées dans les revendications dépendantes.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une partie latérale d'un véhicule automobile équipé d'une suspension selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 , du même véhicule que celui de la figure 1 , la hauteur du châssis par rapport au sol étant réduite par rapport à celle représentée sur la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 , d'un second mode de réalisation d'une suspension selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue schématique d'une variante du second mode de réalisation de la figure 3 ; - les figures 5A et 5B sont des vues schématiques analogues à la figure 4, d'une seconde variante du second mode de réalisation de la figure 3 ; et
- la figure 5C est une vue schématique d'un essieu complet d'un véhicule automobile, équipé de la suspension des figures 5A et 5B.
Sur la figure 1 est représenté schématiquement le flanc gauche d'un véhicule automobile 1 dont est visible une partie du châssis 2 et une roue gauche 4. La roue est pourvue d'un pneu 6 et d'une fusée ou porte-moyeu 8 partiellement esquissés. La roue en appui sur le sol S est horizontalement, distante du châssis d'un écartement noté E (par rapport à un plan vertical arbitraire).
Une suspension 10 relie la roue 4 au châssis 2 et comporte essentiellement un bras de suspension 12 et deux barres 14 et 16 de liaison du bras au châssis.
La suspension 10 comporte également de façon classique un ou plusieurs organes d'amortissement 18, tels que des ressorts ou des amortisseurs hydrauliques, disposés entre d'une part le châssis et d'autre part la roue 4 ou le bras 12, et représentée schématiquement par un seul organe 18 sur la figure 1. Ces organes d'amortissement 18 sont adaptés pour imposer au châssis 2 une hauteur d'équilibre par rapport au sol S pour des conditions données de chargement et de déplacement du châssis et pour un état donné de la surface du sol sur lequel repose la roue. Ces organes d'amortissement étant connus en eux-mêmes, ils ne seront pas détaillés plus avant.
Une extrémité du bras 12 est articulée sur la fusée de roue 8 autour d'un axe 20. Son autre extrémité est articulée sur une première extrémité de la première barre 14, autour d'un axe 22. La longueur du bras, c'est-à-dire la distance entre les axes 20 et 22, est fixe en raison de la rigidité du bras oscillant 12, et est notée L.
Le bras 12 est pourvu dans sa partie courante d'une rainure traversante longitudinale 26, à l'intérieur de laquelle est reçu un pion articulé 28 fixé sur une extrémité de la seconde barre 16. Les deux barres 14 et 16 sont articulées sur le châssis 2 au niveau d'une de leurs extrémités, autour respectivement d'axes 30 et 32. Les entraxes de ces barres, c'est-à-dire la distance entre les axes 22 et 30 pour la barre 14, et la distance entre les axes 28 et 32 pour la barre 16, sont
notés respectivement A et B. En fonctionnement, ces entraxes A et B sont fixes.
De plus, lorsque le châssis est dans la position de la figure 1 , l'axe 22 est horizontalement distant du châssis 2 d'un écartement noté D, et l'axe 28 est distant de l'axe 20 d'un écartement noté F.
De plus, chaque axe 30, 32 est muni d'un pignon 34, 36, les deux pignons étant en prise l'un avec l'autre de façon à maintenir activement la structure en équilibre. Ces pignons sont de plus adaptés pour assurer que le pivotement d'une des barres 14, 16 autour de son axe 30, 32 entraîne le pivotement, dans le sens inverse, par engrenage des deux pignons, de l'autre barre 16, 14 autour de son axe 32, 30. Le rapport d'engrènement de ces pignons est choisi de façon à ce que la transmission du pivotement de l'une des barres à l'autre induise une différence angulaire non-nulle. Plus précisément, en se fixant comme position de repos du système la position dans laquelle le bras 12 et les barres 14 et 16 sont alignées, par exemple sensiblement à l'horizontale, le déplacement de la barre 16 est représentable par un angle menant que forme cette barre par rapport à sa position de repos ; en fonction du rapport d'engrènement des pignons 34 et 36, la barre 14 pivote autour de l'axe 30 d'un angle mené de valeur liée à la valeur de l'angle menant. En d'autres termes, en appelant angle différentiel la différence entre l'angle mené formé par la barre 14 et l'angle menant formé par la barre 16, le rapport d'engrènement impose une valeur déterminée de cet angle différentiel.
Dans l'exemple représenté, le rapport d'engrènement des pignons 34 et 36 est supérieur à 1.
Comme on le comprendra mieux ci-après, ce sont d'une part les valeurs fixes des entraxes A et B, et d'autre part les valeurs prises par l'angle différentiel qui déterminent l'amplitude de la correction effectuée par la suspension 1. Le fonctionnement de la suspension 10 de l'invention est le suivant.
Sur la figure 2 est représenté le véhicule 1 avec le châssis 2 plus proche du sol que sur la figure 1 , l'emplacement du châssis 2 et de la suspension 10 tel que sur la figure 1 étant rappelé sur la figure 2 en traits
mixtes. Un tel rapprochement du châssis est par exemple dû à une augmentation du poids du véhicule (par exemple lors de la montée d'un nouveau passager), au déplacement en courbe vers la gauche du véhicule, induisant un sur-poids d'inertie sur la partie gauche du véhicule, et/ou à la présence d'une bosse sur le sol sur le trajet de la roue 4. Dans tous les cas, cela revient à faire travailler la suspension 10 par déformation de sa structure et sollicitation de ses organes d'amortissement 18.
Plus précisément, le mouvement de rapprochement du châssis par rapport au sol S entraîne l'oscillation du bras 12 autour de son axe 20 d'articulation sur la fusée de roue 8, de sorte que l'axe 22 décrit sensiblement un arc de cercle de rayon L centré sur l'axe 20. Se faisant, d'une part l'axe 28 de liaison de la barre 16 au bras 12, reçu et guidé par la rainure 26, se rapproche du sol S, et d'autre part les pignons 34 et 36 s'engrènent de façon à entraîner en pivotement la barre 14 autour de l'axe 30. Comme expliqué plus haut, le rapport d'engrènement impose la valeur de l'angle différentiel entre les angles formés par les barres 14 et 16 par rapport à une position de repos.
Ces mouvements conjoints des barres 14 et 16 entraînent à la fois la variation de l'éloignement horizontal de l'axe 22 par rapport au châssis 2, qui passe de la valeur D (figure 1 ) à D' (figure 2), et la variation de l'entraxe des axes 28 et 20, qui passe de la valeur F (figure 1) à F' (figure 2).
Durant toute la déformation de la structure de la suspension 10, l'organe d'amortissement 18 et la coopération des pignons 34 et 36 assurent l'équilibre sensiblement vertical entre le châssis 2 et la roue 4. Cela revient à dire que, entre les figures 1 et 2, seuls l'éloignement horizontal de l'axe 22 par rapport au châssis 2, et la position, le long du bras oscillant 12 de l'axe 28 ont varié de façon que la variation de l'éloignement E de la roue par rapport au châssis reste limitée, voire sensiblement nulle comme représenté. Les mouvements transversaux de la roue 4 par rapport au châssis 2 sont ainsi compensés. On comprend que cette compensation est proportionnelle à l'amplitude de la variation des valeurs D et F, cette amplitude étant imposée par les entraxes fixes A et B et le rapport d'engrènement des pignons 34 et 36. Ces derniers sont choisis au préalable
en fonction de la longueur L du bras oscillant 12 et du débattement maximal souhaité (courbe totale suivie a priori par une extrémité du bras oscillant en fixant la position de l'autre extrémité).
A cet effet, les entraxes A et B et le rapport d'engrènement peuvent être en variante ajustés lors de l'installation sur un châssis donné d'une suspension selon l'invention, de sorte que cette dernière est facilement adaptable à un grand nombre de châssis préexistants. Par exemple, la barre 14 et/ou la barre 16 peuvent être munies de rainures longitudinales destinées à permettre de fixer la position des articulations 22 et 28 le long des barres lors de l'installation de la suspension 1.
L'oscillation du bras 12 n'induit donc pas, à la différence des suspensions à bras oscillants classiques détaillées plus haut en préambule, de fortes variations de largeur de voie du train de roues considéré, (ni de fortes variations de l'empattement des roues dans le cas d'une motocyclette), la roue décrivant, lors du rapprochement ou de l'éloignement du châssis par rapport au sol, un segment sensiblement perpendiculaire par rapport au sol.
La suspension selon l'invention n'induit donc que peu, voire aucune contrainte mécanique au pneu de la roue, ni de déséquilibre du véhicule. Sur la figure 3 est représenté un second mode de réalisation d'une suspension 1 10, qui ne diffère de la suspension 10 de la figure 1 que par la présence d'une part d'un second bras oscillant 112, sensiblement parallèle au premier bras oscillant 12, et d'autre part d'un axe 150 d'articulation de la partie basse de l'organe d'amortissement 18 à la fusée de roue 8. Le bras 1 12 est articulé sur la fusée de roue 8 autour d'un axe 120 parallèle à l'axe 20, et est relié au châssis 2 par une barre 1 14 sensiblement parallèle à la barre 14. De la même façon que le bras 12, le bras 1 12 est articulé sur le bras 114 autour d'un axe 122, le bras 114 étant articulé à son extrémité sur le châssis 2 autour un axe 130 situé à l'aplomb de l'axe 30 et parallèle à cet axe 30.
La suspension . 1 10 comporte en outre des moyens 140 de transmission du mouvement de la barre 14 à la barre parallèle 114. Ces moyens 140 se présentent, dans le mode de réalisation de la figure 3, sous
la forme d'une biellette 142 articulée à ses extrémités autour des axes 22 et 122.
Cette « double-suspension » 110 fonctionne sensiblement de la même façon que la suspension 10. Le « double-bras » 12, 112 forme deux points de tenue de la fusée de roue 8 par rapport au châssis 2, de façon à renforcer la structure de fixation de la roue au châssis. L'organe d'amortissement 18 est relié à la fusée de roue 8 par une articulation 150 qui permet à cet organe de s'incliner lors des mouvements sensiblement verticaux du châssis 2. Si l'organe d'amortissement 18 est monté sensiblement verticalement, l'articulation 150 est optionnelle pour un angle de carrossage sensiblement nul.
Un autre avantage de cette double suspension 110 réside dans la possibilité d'ajuster de façon individuelle les dimensions des bras 12 et 112, ainsi que des barres 14, 114 et 16. Il est de la sorte possible d'imposer à la roue 4 un angle de carrossage variable, asservi au débattement des bras oscillants 12 et 112.
Comme représenté schématiquement sur la figure 4, le mode de réalisation de la suspension 110 autorise de disposer les axes d'articulation 30, 32 et 130 sur une plaque support 160 non liée au châssis 2. Les barres 14 et 114 sont alors directement liées au châssis par des axes pivots 162 positionnés dans la partie courante des barres 14 et 114, c'est-à-dire respectivement entre les axes 22 et 30, et entre les axes 122 et 130. Dans ce cas, la présence des pivots 162 rend optionnelle la biellette 142, le mouvement entre les barres 14 et 114 pouvant être directement transmis par la plaque support 160.
Le fonctionnement de cette variante de suspension à double bras est sensiblement analogue à celui de la suspension de la figure 3, à la différence que d'une part les axes 22 et 122, et d'autre part les axes 30 et 130, et par là la plaque support 160 dans son ensemble, décrivent des arcs de cercle centrés sur les pivots 162. La compensation des mouvements transversaux de la roue par rapport au châssis est ainsi assurée de la même façon que précédemment, la position des pivots 162 le long des barres 14 et 114 étant ajustée en conséquence lors de l'installation.
La variante de la figure 4 permet, pour un débattement de suspension identique, de réduire le rapprochement du châssis 2 avec le sol, ce qui est avantageux pour des véhicules à châssis abaissé comme les voitures de sport. Sur les figures 5A, 5B et 5C est représentée une variante de la double suspension 110 envisagée sur la figure 4, cette variante s'en distinguant par un aménagement complémentaire optionnel concernant l'organe d'amortissement 18. De nouveau, la biellette 142 est optionnelle, la suspension étant reliée au châssis par les pivots 162. Plus précisément, cet organe 18 est, à une première extrémité 18A, articulé sur la fusée de roue 8, et, à une seconde extrémité 18B, articulé sur un prolongement 16' de la barre 16, au-delà de son point 28 articulé sur le bras 12. L'extrémité articulée 18B est montée coulissante le long de la barre 16, cette extrémité formant par exemple un pion reçu dans une rainure longitudinale formée dans le prolongement 16' de la barre 16.
L'extrémité 18B est guidée en translation le long de la barre 16 par un mécanisme commandé de positionnement non représenté, comportant par exemple un vérin hydraulique. Ce mécanisme adapte la position de l'extrémité articulée 18B le long de la barre 16 pour imposer au châssis 2 une hauteur d'équilibre par rapport au sol S en fonction des conditions de chargement et/ou de déplacement du châssis, ainsi que pour un état de surface donné du sol sur lequel repose la roue 4. Comme expliqué ci-après, c'est la position de cet axe d'articulation 18B sur la barre 16 qui détermine le degré de dureté de l'organe d'amortissement 18. Sur la figure 5A est représenté le véhicule 1 avec l'articulation 18B de l'organe d'amortissement 18 sur la barre 16 située à l'extrémité de cette barre. Un tel positionnement est par exemple imposé par le mécanisme de positionnement précité lorsque le véhicule 1 est fortement chargé (par exemple lors de la montée d'un nouveau passager) et/ou lorsque le véhicule se déplace en courbe vers la gauche ce qui induit un surpoids d'inertie sur la partie gauche du véhicule. Sur la figure 5B est représenté le même véhicule avec l'articulation 18B de l'organe d'amortissement 18 sur la barre 16 située à mi-longueur de cette barre. Ce positionnement est imposé lorsque par
exemple le poids du véhicule diminue et/ou lorsque le véhicule se déplace en courbe vers la droite ce qui induit une « perte » de poids sur la partie gauche du véhicule.
Ainsi, l'amorce de rapprochement ou d'éloignement du châssis par rapport au sol, en fonction de la charge, provoque, par l'intermédiaire des moyens de positionnement précités, l'ajustement de la position de l'axe d'articulation 18B de l'organe d'amortissement 18 sur la barre 16 de façon à utiliser la barre 16 en bras de levier et à faire varier la course de travail de l'organe de l'amortissement 18 en vue de maintenir sensiblement constante la distance entre le châssis 2 et le sol S. La variation de la valeur de couple appliqué aux pignons 34 et 36 participe alors également au maintien du châssis. En d'autres termes, entre les figures 5A et 5B, les mouvements verticaux du châssis 2 sont compensés par la modification du positionnement de l'axe d'articulation 18B. Cette compensation est avantageusement proportionnelle à la charge appliquée sur la suspension.
Sur la figure 5C est représenté un essieu complet du véhicule à l'arrêt, équipé de la suspension des figures 5A et 5B. Comme représenté, la suspension selon l'invention permet d'incliner le châssis 2 en faisant varier la position des extrémités articulées 18B des organes d'amortissement 18 sur les barres 16 pour chacune des roues. Lorsque cette configuration de positionnement représentée sur la figure 5C est adoptée pendant que le véhicule se déplace dans une courbe, le surpoids d'inertie appliqué sur la roue située à l'intérieur de cette courbe ne génère pas de roulis.
Divers aménagements des modes de réalisation décrits ci-dessus sont également envisageables sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, à titre d'exemple, chaque ensemble axe 30-pignon 34 et axe 32-pignon 36 est remplacé par une partie d'extrémité de barre dentée, articulée sur le châssis ou par des biellettes également articulées sur le châssis. De même, l'ensemble rainure de guidage 26 - axe de liaison 28 est remplacé par un fourreau coulissant disposé autour du bras oscillant et articulé à l'extrémité correspondante de la barre 16 (comme représenté schématiquement sur la figure 4).
Par ailleurs, le point d'articulation de chaque barre 14 et 16 sur le bras 12 et/ou vis-à-vis du châssis 2 ne sont pas nécessairement situés à l'extrémité de ces barres, mais peuvent au contraire être prévus dans la partie courante de ces barres, comme par exemple pour la barre 16 de la variante de suspension des figures 5A à 5C.