Procédé et dispositif d'amélioration de la tenue de route de véhicules automobiles par rééquilibrage des charges en virage
La présente invention concerne le domaine de l'industrie automobile, en particulier de la construction des trains roulants et a pour objet un procédé et un dispositif d'amélioration de la tenue de route de véhicules automobiles par rééquilibrage des charges en virage. Les véhicules automobiles sont soumis à des problèmes particuliers de tenues de routes en virage qui essentiellement dues à un déplacement de la charge sur les appuis ou découlant des effets dus aux forces centrifuges et qui se traduisent généralement, soit par un sous-virage, c'est-à-dire une tendance du véhicule à ne pas suivre la trajectoire que lui impose le positionnement des roues avants, soit par un survirage, qui consiste en une tendance du véhicule à déraper par l'arrière, les roues avants suivant la trajectoire imposée.
Dans le cas d'un sous-virage, la sécurité peut rapidement être dangereusement affectée, l'ensemble du véhicule ayant tendance à quitter la trajectoire normale et donc à être déportée hors de ladite trajectoire, éventuellement dans une autre file de circulation, qui est souvent en sens opposé. Il en résulte pour le moins un risque évident de collision avec un véhicule arrivant en face ou par une sortie de route du côté opposé au sens du virage. Dans le cas d'un survirage, le véhicule a tendance, suite à une perte d'adhérence du train arrière à quitter brutalement la trajectoire par l'arrière et donc à tourner par rapport aux roues directrices en sens inverse du sens du virage, ce qui peut être particulièrement dangereux par un effet de surprise sur le conducteur et le survirage peut alors se terminer, soit par une sortie de route, soit par un choc latéral contre un obstacle fixe ou mobile.
L'effet de surcharge faisant naître ces situations de sous-virage ou de survirage est essentiellement dû au fait que lors du braquage des routes directrices, la roue située vers l'extérieur du virage est soumise à une force dynamique maximale résultant du déplacement de la charge représentée par le véhicule suivant une trajectoire longitudinale, cette force étant plus ou moins brutalement affectée par le changement de direction et se traduisant par un surcroît d'adhérence sur les roues directrices, qui a pour
conséquence d'augmenter la charge sur lesdites roues directrices et, du fait de l'inscription de l'ensemble du véhicule dans le virage, les forces centrifuges développées s'exercent essentiellement sur la roue directrice située vers l'extérieur du virage. Le déplacement des forces ainsi réalisées a pour corollaire un déséquilibrage des charges sur les roues individuelles, la roue située à l'arrière et à l'intérieur du virage ayant tendance à être délestée de manière plus ou moins importante.
Ce délestage entraîne alors soit un sous-virage plus ou moins marqué en particulier dans le cas de véhicule, dont l'essentiel de la masse agit sur le train avant, soit un survirage dans le cas d'une réparation plus uniforme de la masse ou encore dans le cas où une masse plus importante agit sur le train arrière.
Le sous-virage se traduit généralement, pour le conducteur, par un effet relativement désagréable de basculement plus ou moins important du véhicule au tour d'une diagonale s'étendant de la roue avant à l'intérieur du virage vers la roue arrière à l'extérieur du virage, avec un écrasement de l'ensemble ressort-amortisseurs de la roue avant à l'extérieur du virage et un délestage de la roue arrière à l'intérieur du virage. Si un tel sous-virage s'effectue de manière relativement brutale, le conducteur peut être déstabilisé et effectuer une manœuvre dangereuse pouvant entraîner un risque d'accident.
Le survirage peut également se traduire de manière surprenante pour le conducteur dans le sens où il peut correspondre à un décrochement brutal des roues arrières, c'est-à-dire à une perte totale de leur adhérence ayant pour conséquence une embardée.
Dans les deux cas de figures, l'origine de l'incident se situe dans le délestage brusque de la roue arrière intérieure au virage.
La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient en proposant un procédé et un dispositif de rééquilibrage des charges en virage permettant d'améliorer la tenue de route des véhicules automobiles en virage.
A cet effet, le procédé d'amélioration de la tenue de route de véhicules automobiles est caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un rééquilibrage des charges en virage par déport d'au moins un appui du véhicule hors de sa position normale de service en circulation en ligne droite.
L'invention a également pour objet un dispositif de la mise en œuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par au moins un moyen de modification de la position d'au moins un appui du véhicule sur le sol. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en plan d'un véhicule entrant dans un virage et mettant en œuvre le procédé et le dispositif conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en élévation par l'arrière du véhicule suivant la figure 1 ; la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 représentant le véhicule avant mise en œuvre du procédé ; la figure 4 est une vue partielle en élévation et en coupe transversale représentant un dispositif de mise en œuvre du procédé selon l'invention ; les figures 5 à 7 sont des vues analogues à celles des figures 1 à 3 d'un véhicule mettant en œuvre une variante de réalisation de l'invention, et la figure 8 est une partielle en plan représentant un support de roue mettant en œuvre le dispositif selon les figures 5 à 7.
Les figures 1 à 3 et 5 à 7 des dessins annexés représentent un véhicule automobile 1 pourvu d'un train avant moteur et directeur 2, constitué par des roues 2', et un train arrière 3, constitué par des roues 3' les roues 2' et 3' formant les appuis du véhicule sur le sol.
Conformément à l'invention, ce véhicule met en œuvre un procédé d'amélioration de la tenue de route qui consiste à réaliser un rééquilibrage des charges en virage par déport d'au moins un appui 2', 3' du véhicule 1 hors de sa position normale de service en circulation en ligne droite.
A cet effet, le véhicule 1 est équipé d'un dispositif qui est essentiellement constitué par au moins un moyen 4 de modification de la position d'au moins un appui 2', 3' du véhicule 1 sur le sol.
Selon une caractéristique de l'invention et comme le montrent plus particulièrement les figures 1 à 3 des dessins annexés, le moyen 4 de
modification de la position d'au moins un appui 2', 3' du véhicule 1 sur le sol se présente avantageusement sous la forme d'un dispositif de déplacement d'un berceau 5 de support des roues arrière formant les appuis 3' entre deux positions extrêmes vers la droite ou vers la gauche du véhicule 1, guidé à coulissement, à partir d'une position centrée de déplacement en ligne droite. Le dispositif de déplacement d'un berceau 5 guidé à coulissement est constitué, d'une part, par un moteur linéaire 6 relié par une extrémité à une traverse du berceau 5 et par l'autre extrémité au châssis du véhicule 1 et, d'autre part, par des paliers de montage pivotant et coulissant du berceau 5 sur le châssis du véhicule 1 (figure 4).
Le moteur linéaire 6 peut être constitué par un vérin pneumatique, hydraulique ou électrique ou encore par un ensemble motoréducteur électromécanique permettant une translation rapide du berceau 5, à partir de sa position centrale vers l'une ou l'autre position d'extrémité, ainsi qu'un retour rapide dans la position centrale.
De préférence, la voie des roues arrière 3' est réduite par rapport à la voie des roues avant 2'. Il en résulte que, lors d'un déplacement vers la gauche ou vers la droite desdites roues arrière 3', la roue située du côté de l'extérieur du virage peut être déportée au moins jusque dans l'axe longitudinal de la roue avant correspondante. Ainsi, la roue arrière située du côté de l'intérieur du virage est déportée davantage sous le châssis du véhicule, alors que la roue extérieure est déplacée de manière à tangenter pratiquement avec le bord correspondant du véhicule, de sorte que la charge s'appliquant sur cette dite roue extérieure a tendance à être diminuée, du fait que la roue intérieure supporte une charge supplémentaire. Un tel déplacement de charge permet d'éviter un déséquilibrage néfaste des charges sur les roues arrières, qui a pour effet de tendre à entraîner le véhicule dans une embardée ou à charger la roue avant extérieure au virage à un point tel que l'adhérence maximale est dépassée et que le véhicule a tendance à effectuer une manœuvre appelée "tout droit", qui consiste en un dérapage de ladite roue avant extérieure suivi d'un dérapage de la roue intérieure.
Par le déplacement des appuis arrière 3' commandés par le moteur linéaire 6, l'appui du châssis du véhicule sur la roue arrière extérieure 3' ou appui arrière extérieur 3' est modifié, de même que celui sur la roue ou appui intérieur arrière 3' dans le sens d'un déséquilibrage tendant à créer une force contrebalançant l'effet de la force centrifuge, de sorte que
l'ensemble du véhicule a tendance à effectuer un mouvement de roulis autour d'une diagonale s'étendant entre la roue intérieure avant 2' et la roue extérieure arrière 3', de sorte que les charges sur les roues extérieures avant 2' et arrière 3' ont tendance à être diminuées et que leur force d'adhérence au profit d'une meilleure répartition des charges, qui a pour corollaire une augmentation de l'adhérence de l'ensemble du véhicule et donc une meilleure tenue de route, est augmentée.
Comme le montre la figure 4 des dessins annexés, le berceau 5 est avantageusement monté de manière coulissante sur des axes de guidage 7 prévus sur le châssis du véhicule 1 et le vérin formant le moteur linéaire 6 peut être solidarisé avec ledit berceau 5 et être relié par l'extrémité de sa tige de piston à un bras pivotant 8 monté sur l'un des axes de guidage 7 du berceau 5 et solidaire en translation du palier 9 dudit axe de guidage 7. Un tel montage permet d'assurer une position constante du moteur linéaire 6 par rapport au berceau 5, quelle que soit la situation instantanée du châssis du véhicule 1, c'est-à-dire dans un mouvement de basculement sur ses appuis ou pas.
Il est également possible de prévoir un montage du vérin formant le moteur linéaire 6 par l'intermédiaire d'une chape à rotule sur le berceau 5 et une liaison de l'extrémité de sa tige de piston, également par l'intermédiaire d'une rotule, directement sur le châssis du véhicule 1. Dans un tel cas, tous les mouvements relatifs entre le châssis et le berceau sont possibles, sans affecter la rigidité de l'ensemble du moteur linéaire 6, c'est- à-dire sans risquer une détérioration de ce dernier. Le mode de réalisation selon les figures 1 à 4 est plus particulièrement applicable à des trains arrière de véhicule automobile à roues montées sur berceau ou sur essieu. Cependant, l'invention est également applicable à des roues indépendantes.
Dans un tel cas, selon une variante de réalisation de l'invention et comme le montrent plus particulièrement les figures 5 à 8 des dessins annexés, le moyen 4 de modification de la position d'au moins un appui 2', 3' du véhicule 1 sur le sol est essentiellement constitué par deux dispositifs de déplacement affectés chacun à un appui ou roue 3' ou 2' du train roulant arrière 3 ou avant 2. Dans le mode de réalisation selon les figures 5 à 8, les dispositifs de déplacement sont affectés chacun à un appui ou roue 3' d'un train roulant arrière 3
Comme le montre la figure 4 des dessins annexés, chaque dispositif de déplacement affecté à un appui ou roue 3' est constitué par un support fixe 10 solidaire d'une partie mobile 11 de l'ensemble de suspension de la roue 3' et par un support mobile 12 de montage de la fusée de la roue 3'. Ainsi, il est possible de faire suivre à chaque dispositif de déplacement affecté à une roue 3' le débattement de cette roue tout en permettant un déplacement de ladite roue 3' transversalement au véhicule 1, dans le sens d'une extension vers l'extérieur du virage ou d'une rétraction vers l'intérieur, sous le châssis du véhicule 1 pour la roue 3' située à l'intérieur du virage. De préférence, les dispositifs de déplacement affectés aux roues
3' sont commandés par l'intermédiaire d'un moyen de synchronisation de mouvement empêchant notamment un déplacement des roues simultanément dans deux directions différentes. En effet, il est nécessaire d'empêcher, par exemple, que les deux roues se déplacent dans des directions différentes, à savoir notamment dans le sens d'un écartement, le déplacement vers l'extérieur de la roue 3' située à l'intérieur du virage pouvant alors avoir une incidence néfaste sur la tenue de route, le centre de gravité n'étant plus, alors, abaissé et le transfert de charge ne s'effectuant plus en direction de la roue située à l'intérieur du virage. Conformément à une caractéristique de l'invention, l'ensemble de suspension de chaque roue 3' coopère uniquement avec le support fixe 10 solidarisé avec la partie mobile 11 de suspension de la roue 3', alors que le support mobile 12 de montage de la fusée de la roue 3' n'est pas relié auxdits ensembles de suspension (figure 8). Cependant, il est également possible, d'affecter la partie d'amortissement de chaque roue 3' uniquement au support mobile 12 de montage de la fusée de la roue 3'. Ce mode de réalisation n'est pas représenté aux dessins annexés, mais dans ce cas le support fixe 10 qui est relié au bras pivotant de support de l'ensemble de la roue et de la fusée ne subit aucune action de l'ensemble ressort-amortisseur. Dans le premier cas, l'extrémité inférieure de l'ensemble ressort-amortisseur se déplace ensemble avec la roue 3' dans ses mouvements transversaux, alors que dans le deuxième cas seule la roue 3' est déplacée sur sa fusée, les caractéristiques d'amortissement restant constantes. Ce dernier mode de réalisation nécessite, cependant, la mise en œuvre d'une fusée de roue et d'un support mobile 12 présentant des caractéristiques mécaniques plus élevées, en particulier des caractéristiques de résistance à la flexion et au cisaillement.
Selon une caractéristique de l'invention les dispositifs de déplacement affectés aux roues 3' peuvent avantageusement être constituées par des moteurs linéaires du type vérin pneumatique, électrique ou hydraulique ou encore du type électromécanique, tel que des motoréducteurs ou analogues. Ces moteurs linéaires sont préférentiellement de type à déplacement très rapide, afin de permettre des déports des roues quasi instantanés compte tenu du faible déplacement à effectuer.
En effet, les déplacements des roues entre les positions extrêmes extérieures et intérieures par rapport à leur axe de déplacement longitudinal sont limités à une valeur correspondant sensiblement à leur largeur. Il s'ensuit que les déplacements dans chaque direction correspondent à une demi-largeur du pneumatique de la roue.
Selon un mode de réalisation de l'invention, non représentée aux dessins annexés, le moyen 4 de modification de la position d'au moins un appui ou roue 2', 3' peut avantageusement être commandé par l'intermédiaire d'un circuit de commande électronique mettant en œuvre des capteurs de vitesse et des capteurs de changement de direction. Un tel circuit de commande peut, par exemple, prendre en considération une vitesse de translation du véhicule et un angle de braquage des roues directrices prédéterminés, à partir desquels il délivre un signal de commande de déplacement d'au moins un et de préférence de deux appuis dans le sens d'un transfert des charges sur lesdits appuis, pour amenuiser l'effet de la force centrifuge et permettre ainsi un meilleur franchissement d'un virage, c'est-à-dire d'améliorer la tenue de route à une vitesse donnée. II est également possible, conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, d'effectuer la commande du moyen 4 de modification • de la position d'au moins un appui ou roue 2', 3' par l'intermédiaire d'un dispositif de détection de roulis, du type à pendule, dont les déviations sont contrôlées par des capteurs déclenchant, à partir d'un angle de consigne donné, un signal de commande de déplacement de la roue ou appui 3' correspondant. Un tel dispositif du type à pendule peut également être relié à un circuit électronique prenant, en outre, en compte la vitesse de déplacement du véhicule, de sorte que le dispositif conforme à l'invention n'est pas mis en œuvre à des vitesses basses. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, il est également possible d'intercaler, entre le moyen 4 de modification de la position d'au moins un appui ou roue 2', 3' et le dispositif de détection de
roulis ou le circuit de commande électronique mettant en œuvre des capteurs de vitesse et des capteurs de changement de direction, un moyen (non représenté) de neutralisation dudit dispositif de détection ou dudit circuit de commande électronique pouvant se présenter sous forme d'un simple commutateur à commande au volant du véhicule ou au poste de conduite.
Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un rééquilibrage des charges sur les appuis d'un véhicule en virage et ainsi d'améliorer la tenue de route de ces véhicules par réduction de leur tendance au sous- virage ou au survirage.
A cet effet, au moins un appui, préférentiellement une roue arrière, est déplacé de manière à modifier la charge sur l'ensemble du train de roue. Ainsi, par déplacement de la roue intérieure au virage vers l'axe longitudinal du véhicule, cette roue subit une augmentation de charge qui correspond à un délestage correspondant de l'autre roue du même train, de sorte que l'effet de roulis est diminué et que la tenue de route est améliorée, l'amortisseur de la roue intérieure étant alors moins délesté, de sorte que l'adhérence de la roue correspondante est augmentée automatiquement.
Dans le cas d'un déplacement de l'ensemble des deux roues du train arrière, la roue située à l'extérieur du virage se déplace davantage vers l'extérieur et celle située à l'intérieur du virage se déplace vers l'axe longitudinal du véhicule, de sorte que la roue extérieure subit une surcharge complémentaire qui est compensée par la surcharge se produisant sur la roue intérieure du fait de son positionnement plus central. Le procédé et le dispositif conformes à l'invention sont avantageusement plus particulièrement applicables à des véhicules d'entrée de gamme et de moyenne gamme, du fait d'une possibilité de réalisation industrielle à un coût relativement faible, assurant une grande fiabilité de fonctionnement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.