FR2552718A1 - Suspension pour automobiles et nouveau type de vehicule equipe d'une telle suspension - Google Patents

Abstract

SUSPENSION POUR VEHICULE, AUTOMOBILE NOTAMMENT, DU TYPE SELON LEQUEL LES ROUES 3 DU VEHICULE SONT ASSOCIEES A LA CARROSSERIE AU MOYEN D'UN ENSEMBLE FLEXIBLE CONSTITUE ESSENTIELLEMENT DE DEUX LONGERONS 5 AYANT SENSIBLEMENT LA LONGUEUR DE L'EMPATTEMENT DU VEHICULE, DISPOSES ENTRE LES ROUES 3 ET LES TRAVERSES 6, SOLIDAIRES DESDITS LONGERONS 5 A LEURS EXTREMITES, LESDITES TRAVERSES 6 ETANT RELIEES AUX ROUES 3 DE MANIERE CONVENTIONNELLE. L'ENSEMBLE FLEXIBLE EST RELIE A LA CARROSSERIE DU VEHICULE (OU DE TOUT AUTRE ELEMENT : PAR EXEMPLE BOITE DE VITESSE, EMBRAYAGE FIXE PAR RAPPORT A LADITE CARROSSERIE) AU MOYEN D'ELEMENTS DE LIAISON 4 DEFORMABLES ELASTIQUEMENT ELIMINANT TOUTE ARTICULATION.

Description

SUSPENSION POUR VEHICULES AUTOIIOBILES ET NOUVEAU TYPE
DE VEHICULE EQUIPE D'UNE TELLE SUSPENSION.

La présente invention a trait à un nouveau type de suspension pour véhicule automobile ; elle concerne également les véhicules équipés dlune telle suspension.

I1 est bien connu que les véhicules automobiles doivent comporter un système de suspension destiné à transmettre aux essieux le poids du véhicule pour permettre l'amortissement des chocs dus aux inégalités du chemin de roulement. En général, les suspensions conventionnelles utilisent des systèmes à ressort, à lame ou en hélice. De plus, pour éliminer les oscillations et améliorer le confort et la tenue de route, les suspensions sont associées à des sytèmes amortisseurs, hydrauliques par exemple.

Les suspensions développées à ce jour donnent satisfaction, quant au confort et à la tenue de route qu'elles procurent, mais il faut cependant reconnaître qu'elles sont techniquement complexes et par suite d'un coût éle vé. Par ailleurs, leur adaptation aux carrosseries en matière plastique telles que celles qui sont obtenues par moulage ou thermoformage est très délicate à réaliser étant donné que de telles suspensions nécessitent des points d'ancrage qui, par suite, exercent des contraintes pratiqument de manière ponctuelle, ce qui n'est pas admissible pour de telles carrrosseries moulées. Cela peut expliquer le non développement des carrosseries réalisées par thermoformage et injection de mousse, alors qu'une telle technique est particulièrement séduisante tant par le gain de poids qu'elle permet d'obtenir que par l'abaissement du prix de revient.

Parmi les différents principes envisagés pour réaliser des suspensions, il en est un qui est particulièrement séduisant par sa grande simplicité. Ce principe que l'on pourrait désigner par le terme "interactif" consiste à associer les roues du véhicule à la carrosserie au moyen d'un ensemble flexible qui prend appui contre les quatre roues et qui est monté sur le châssis de telle sorte que les contraintes exercées sur l'une des roues lors des déplacements soient répercutées sur les trois autres.

Ainsi que cela est décrit dans le brevet français n" 949 761, dans l'exemple illustré par la figure 29 de ce brevet, pour un tel type de suspension, on utilise un ensemble flexible constitué essentiellement de deux longerons ayant sensiblement la longueur de l'empatement du véhicule et de deux traverses, atticulés auxdits longerons à leurs extrémités, les roues étant reliées de manière conventionnelle aux extrémités desdites traverses.

Les traverses et longerons sont constitués de ressorts à lames qui sont articulées sur le châssis au milieu de leur longueur pour les ressorts transversaux, et en des points convenables et voisins du milieu de leur longeur, pour les ressorts latéraux (longerons).

Les axes d'articulation des ressorts transversaux sont parallèles à l'axe longitudinal du véhicule alors que ceux des ressorts latéraux sont perpendiculaires au plan de symétrie du véhicule. Les extrémités des ressorts adjacents sont articulées entre elles et ces articulations sont lites aux roues ou leurs dispositifs de suspension.

Par suite, -lorsque l'une des roues subit un déplacement vertical, ce déplacement est répercuté aux autres roues de telle sorte que les mouvements des articulations d'une diagonale soient dans le même sens et ceux de l'autre diagonale en sens inverse. En conséquence, le plan du châssis s'oriente donc toujours parallèlement aux diagonales joignant les points d'appui, sans qu'il n'en résulte une modification quelconque sur les charges réparties sur les ressorts, donc sans aucun effort de gauchissement sur le véhicule.

Ainsi que cela est indiqué dans le brevet précité, une telle solution peut être utilisée telle que pour des voitures très courtes et peut être également adpatée, en mettant en oeuvre toujours le même principe pour des véhicules ayant un grand empahement.

Cependant, du fait de la présence des articulations reliant les ressorts au châssis, ce type de suspension présente un certain nombre d'inconvénients, à savoir un prix de fabrication élevé, un poids important ainsi qu'une usure rapide au niveau des articulations.

Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement à ce type de suspension qui, non seulement en améliore l'efficacité et permet de l'utiliser éventuellement sans amortisseur additionnel mais qui, par ailleurs, en facilite l'adaptation aux véhicules comportant une coque obtenue par moulage, et notamment par thermoformage
Cela est obtenu, conformément à l'invention, d'une part, en choisissant un matériau pour constituer les traverses et longerons qui, de préférence, présente non seulement des caractéristiques de flexibilité comparables à des ressorts conventionnels, mais qui, par ailleurs, est susceptible de remplir par lui-même la fonction d'amortisseur ainsi que, d'autre part, en éliminant les articulations que comporte un tel type de suspension, ces articulations étant remplacées par des éléments de liaison déformables élastiquement.

D'une manière générale, l'invention concerne donc une suspension pour véhicule, automobile notamment, suspension dans laquelle les roues du véhicule sont associées au moyen d'un ensemble flexible qui permet de répercuter les contraintes exercées sur l'une des roues sur les trois autres, cet ensemble étant constitué essentiellement de deux longerons ayant sensiblement la longueur de l'empatement dutvéhicule, disposés entre les roues, et de deux traverses solidaires desdits longerons à leurs extrémités, ces traverses étant reliées aux roues de manière conventionelle, par exemple au moyen de fusées, la suspension selon l'invention se caractérisant par le fait qu'elle est reliée à la carrosserie du véhicule (ou de tout élément par exemple boite de vitesse ou embrayage fixe par rapport à ladite carrosserie), au moyen d'éléments de liaison déformable élastiquement.

Dans la suite de la description, par mesure de simplification, les liaisons déformables élastiquement seront désignées par l'expression "paliers souples" De plus, l'ensemble formé par les deux traverses et longerons sera désigné quant à lui par l'expression "cadre flexible''.

Si dans un mode préférentiel de mise en oeuvre de l'invention, le cadre flexible supportant la carrosserie est relié à cette dernière par quatre paliers souples, disposés sensiblement suivant l'axe longitudinal et l'axe transversal du véhicule, ilrpourrait être envisagé d'avoir deux paliers par longerons et un seul par traverse, voire même, éventuellement, deux paliers pour chaque traverse et chaque longeron.

Par ailleurs, comme matériau utilisable pour la fabrication d'un cadre flexible conforme à l'invention, on peut utiliser des barres ou lames métalliques, en acier par exemple cependant on utilisera de préférence des matériaux qui non seulement présentent des caractéristiques de flexibilité mais également remplissent par eux-mêmes la fonction d'amortissement, c'est-à-dire sont susceptibles d'aborber par eux-mêmes les vibrations. Parmi les matériaux permettant de remplir simultanément ces deux fonctions (flexibilité et amortissement), on peut citer les matériaux stratifiés tels que ceux entrant dans la fabrica tionsdes skis .De tels matériaux bien connus des techniciens sont constitués essentiellement d'un complexe comportant un noyau central autour duquel sont associées différentes couches de renforcement, notamment en tissu de verre, ces différents éléments étant liés entre eux par une résine.

Le cadre flexible entrant dans la suspension conforme à l'invention peut être réalisé éventuellement en une seule pièce mais sera, de préférence, constitué par l'assemblage de longerons et traverses élémentaires, ces éléments pouvant être à base soit de matériaux identiques, soit de matériaux différents et pouvant être eux-mêmes en une ou plusieurs parties.

Par ailleurs, conformément. à l'invention, le cadre flexible précité sera relié à la carrosserie du véhicule au moyen de paliers souples permettant non seulement la transmission des contraintes d'une roue sur les trois autres, mais également assurant une meilleure répartition des efforts au niveau des points de fixation avec la coque, ainsi qu'une fonction d'amortissement qui, ajoutée à eelle procurée par le cadre flexible lui-même permet, dans certains cas, notamment pour des véhicules légers, de supprimer les amortisseurs complémentaires, amortisseurs qui, bien entendu, peuvent éventuellement être prévus en combinaison avec ladite suspension
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif et non limitatif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en perspective illustrant le principe de réalisation d'une suspension conforme à l'invention ;;
- les figures 2 à 6 illustrent différentes variantes de réalisation d'une suspension selon l'invention
- la figure 7 est une vue en perspective qui montre plus en détail, la manière dont est réalisée la liaison entre la carrosserie (non représentée) au moyen de paliers souples avec le cadre flexible
- la figure 8 est une vue en coupe schématique d'un palier souple utilisé dans l'exemple illustré à la figure 7
- la figure 9 est une vue schématique illustrant une autre forme de réalisation d'un véhicule comportant une suspension conforme à l'invention
- les figures 10, ll et 12 sont respectivement des vues partielles en perspective, en coupe selon l'axe XX et en coupe selon l'axe YY d'une variante selon laquelle les paliers souples de liaison entre le cadre flexible et la carrosserie font partie intégrante de ladite carrosserie.

Dans la suite de la description, par mesure de simplification, les mêmes éléments ou des éléments équivalents seront désignés par des références identiques éventuellement affectées d'un indice.

Si l'on se reporte aux figures annexées, le nouveau type de suspension pour véhicule automobile conforme à l'invention est constitué essentiellement par un cadre flexible désigné par la référence générale (1), rendu solidaire de la carrosserie (2) du véhicule (ou de tout autre organe fixe par rapport à ladite carrosserie), ce cadre (1) étant relié aux roues (3),par exemple au moyen de fusées, et permettant derépartir entre les quatre roues les contraintes exercées sur l'une d'elles.

De plus, conformément à l'invention, la fixation du cadre flexible (1) à la carrosserie (2) est réalisée au moyen de paliers (4) assurant une liaison élastiquement déformable entre ledit cadre (1) et la carrosserie (2).

Ce cadre (1) est constitué de deux longerons (5) et de deux traverses (6) reliés entre eux à leurs extrémités les roues (3) étant fixées aux extrémités des traverses (6). Ces longerons (5) et traverses 46) peuvent être à base de tout matériau flexible et seront de préférence constitués d'un matériau stratifié présentant en lui-même des propriétés d'amortissement. La flexibilité du cadre sera déterminée en fonction de la charge que doit supporter le véhicule.

D'une manière similaire à la suspension faisant l'objet de la figure 9 du brevet français 949 961, lorsque l'une des roues (3apar exemple) subit un déplacemnt vertical, ce déplacement est répercuté aux autres roues (3b, 3c, 3d), ce qui permet d'obtenir une autostabilisation au roulis, la carrosserie ayant tendance à rester parallèle à l'axe des roues.

Par ailleurs, compte-tenu du fait que la liaison entre la carrosserie et le cadre flexible est obtenue au moyen de paliers souples et non pas au moyen d'articulations, on obtient un coût de fabrication beaucoup moins élevé, une structure beaucoup plus simple et moins lourde ainsi que l'élimination d'une usure au niveau des liaisons, étant donné l'absence d'articulation.

Le cadre flexible entrant dans la réalisation d'une suspension conforme à l'invention peut se présenter sous différentes configurations tel que cela est schématisé aux figures 2 à 6.

Aussi, il peut avoir une forme sensiblement parallélépipédique (figure 2), les paliers souples (4) étant diposés sensiblement au milieu des longerons (5) et des traverses (6). Eventuellement, afin notamment de faciliter le bracage des roues avant, un tel cadre peut avoir une forme de trapèze (voir figure 3) ou avoir une forme plus complexe (figure 4). Les paliers souples (4) des longerons (5) peuvent être légèrement décalés, soit à l'avant, soit à l'arrière par rapport au milieu desdits longerons, afin de tenir compte de la répartition des charges. De même, la flexibilité des éléments formant le cadre sera adaptée en fonction des charges et pourra, éventuellement, varier sur la longueur des longerons et traverses.

Les figures 5 et 6 illustrent des variantes dans lesquelles la liaison entre le cadre flexible et la coque est obtenue en utilisant non pas un seul palier souple par traverse ou longeron, mais deux paliers légèrement espacés les uns des autres.

La liaison par paliers souples entre le cadre rigide et la coque peut être réalisée de la manière illustrée aux figures 7 et 8. Dans ce mode de réalisation, le cadre ri gilde est constitué de deux longerons (5) et de deux traverses (6) reliés à leurs extrémités par des éléments de liaison rigides (7a, 7b, 7c, 7d). Les roues (3a, 3b, 3c, 3d) sont fixées dans le prolongement des traverses (6) sur lesdits éléments de liaison (7). La fixation de la carrosserie (non représentée) est obtenue au moyen de quatre paliers souples (4a, 4b, 4c, 4d).

Ainsi que cela ressort de la figure 8, ces paliers souples sont constitués essentiellement de deux blocs d'élastomère (8a, 8b) disposés de part et d'autre de la traverse (6) (ou longerons). Ces blocs d'élastomère seront maintenus entre deux plaques (9-10), l'une (10) s'appuyant contre la carrosserie (2) et l'ensemble étant maintenu au moyen de boulons de fixation (11-12). Par suite, les contraintes qui sont exercées au niveau des paliers souples sont réparties sur une grande surface, ce qui permet d'utiliser une telle suspension avec succès en combinaison avec une carrosserie en matériau thermoformé et ce, sans avoir à utiliser de- châssis additionnel.

La figure 9 illustre une variante par rapport à l'exemple décrit précédemment, variante qui réside essentiellement dans le fait que lrun des paliers souples (4), à savoir celui de la traverse arrière (6) est fixé non pas sur la carrosserie (2) mais sur une partie fixe par rapport à cette carrosserie, telle que par exemple la boite de vitesse.

Les figures 10, 11, 12 illustrent une autre forme de réalisation de liaison souple entre la carrosserie (2) et les éléments constituant le cadre flexible-. Dans ce mode de réalisation, le palier souple (4) forme partie intégrante de la carrosserie (2) et se présente essentiellement sous la forme d'un boitier solidaire de ladite carrosserie, boitier qui renferme un matériau souple (élastomère par exemple) entourant l'élément, traverse ou longeron;du cadre flexible.

Par rapport aux suspensions antérieures, la suspension conforme à l'invention présente de nombreux avantages compte-tenu du fait que non seulement elle est d'une grande efficacité mais qu'elle -permet également d'éliminer les articulations mécaniques, tant au niveau de la liaison avec la carrosserie qu'au niveau des roues.

De plus, elle peut être associée directement à une carrosserie obtenue par thermoformage étant donné que les contraintes exercées au niveau des points de jonction sont très faibles.

Ces avantages ont été clairement démontrés par des essais comparatifs réalisés au moyen d'un véhicule expérimental dont la suspension était conforme au mode de réalisation illustré par les figures 7 et 8.

Les longerons et traverses constituant le cadre flexible utilisés pour une telle suspension étaient constitués d'un matériau composite stratifié cambré réalisé soit selon la technique connue sous le nom.de voie humide soit par injection in situ.

Ce matériau a les caractéristiques suivantes
- section transversale de forme rectangulaire largeur : 70 mm ; épaisseur variant de 35mm au centre à 20mm en bout;
- les longerons (5) ont une longueur de 2,10 m::
- et les traverses (6) une longueur de 1 mètre.

Ces longerons et traverses sont réunis entre eux de manière fixe aux moyen d'éléments de jonction (7) métalliques boulonnés auxdits éléments précités.

La fixation du cadre flexible ainsi formé est obtenu au moyen de quatre paliers souples tels que représentés à la figure 8 fixés par l'intermédiaire des plaques (10) à ladite carrosserie. Ces paliers souples comportent deux butées cylindriques en polyuréthane et emprisonnent les lames.

En réalisant un véhicule comportant une suspension du type précité, on a constaté qu'il était possible de passer sur des obstacles (par exemple bordures de trottoirs) ayant une hauteur de 25 cms, et ce à une vitesse de 50 km/h, en toute sécurité et en ayant un très bon amortissement du choc subi par le véhicule.

En revanche, en réalisant la mêmè suspension mais en appliquant les enseignements du brevet français 949 961 c'est-à-dire en reliant la carrosserie au cadre flexible au moyen d'articulations permettant le pivotement des lames, il a été constaté que lesdites articulations ont été soumises à des chocs considérables entrainant une rupture à la fixation au châssis.

L'exemple qui précède montre bien les avantages apportés par l'invention et notamment la très grande simplicité du dispositif selon l'invention-.-
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit.

Ainsi, les lames permettant de réaliser le cadre flexible pourrait avoir une toute autre section que celle d'une forme rectangulaire.

De plus, il pourrait être envisagé d'associer à la suspension ainsi réalisée des amortisseurs additionnels pour en améliorer encore l'efficacité-et/ou un système anti-roulis conventionnel, ce qui permet dans certains cas d'éviter de durcir la suspension.

On peut également prévoir des butées souples entre la coque et les lames réparties de part et d'autres des paliers.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1/ Suspension pour véhicule automobile notamment, du type selon laquelle les roues (3) du véhicule sont associées à la carrosserie (2) au moyen d'un ensemble flexible constitué essentiellement de deux longerons (5) ayant sensiblement la longeur de l'empatement du véhiculé, disposés entre les roues (3) et de deux traverses (6), solidaires desdits longerons (5) à leurs extrémités, lesdites traverses (6) étant reliées aux roues (3) de manière conventionnelle, caractérisée par le fait que ledit ensemble flexible est relié à la carrosserie (1) du véhicule (ou de tout autre élément par exemple boite de vitesse ou embrayage fixe par rapport à ladite carrosserie) au moyen d'éléments de liaison (4) déformables élastiquement éliminant toute articulation.

2/ Suspension selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les longerons (5) et traverses (6) de l'ensemble flexible sont à base d'un matériau susceptible de remplir par lui-même la fonction d'amortissement.

3/ Suspension selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le cadre flexible (1) supportant la carrosserie est relié à cette dernière par quatre paliers souples (4) disposés sensiblement sur l'axe longitudinal et l'axe transversal du véhicule.

4/ Suspension selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le cadre flexible (1) supportant la carrosserie (2) est relié à cette dernière au moyen de huit paliers souples (4), deux paliers étant prévus pour chaque élément du cadre.

5/ Suspension selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le cadre flexible (1) supportant la carrosserie (2) est relié à cette dernière au moyen de six paliers souples (4), deux paliers étant prévus pour chaque longeron (5) du cadre et un palier étant prévu pour chaque traverse (6) ou vis-et-versa.

6/ Suspension selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les paliers souples (4) de liaison du cadre (1) avec la carrosserie (2) sont constitués de deux blocs (8a-8b) disposés de part et d'autre des longerons (5) et traverses (6), et maintenus entre deux plaques (9-10), l'une (10) étant fixée contre la carrosserie (2).

7/ Automobile équipée d'une suspension selon l'une des revendications 1 à 6.