FR2816246A1

FR2816246A1 - Essieu souple comportant deux bras de suspension

Info

Publication number: FR2816246A1
Application number: FR0014292A
Authority: FR
Inventors: Fontenay Etienne De
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-05-10
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: FR2816246B1

Abstract

Pour monter un amortisseur rotatif (12) sur un essieu souple comportant un moyen (7) de liaison de deux bras (2) de suspension, on prévoit de fixer (13) l'amortisseur rotatif sur un arbre de suspension de ces bras de suspension. Pour éviter alors des effets de gauchissement de la fixation de l'arbre de suspension à l'amortisseur, on prévoit de lier l'amortisseur par une liaison souple (16) en réaction au châssis du véhicule. Cette liaison souple, une biellette dans un exemple, autorise des mouvements du corps de l'amortisseur dans toutes les directions sauf selon les rotations dont l'amortisseur est sensé amortir les effets. On montre alors qu'en agissant ainsi on évite un hyperstatisme de la fixation de l'amortisseur et donc par conséquent des destructions de l'ancrage de l'arbre de suspension sur l'entrée de rotation de cet amortisseur.

Description

Essieu souple comportant deux bras de suspension

La présente invention a pour objet les suspensions de véhicule automobile et parmi celles-ci, plus particulièrement les suspensions qui comportent une fonction antiroulis. Plus spécifiquement, l'invention se rapporte à une catégorie d'essieux qui comportent deux bras de suspension. Une première extrémité de chacun de ces bras supporte une fusée recevant une roue. Une autre extrémité de ces bras est montée articulée sur la caisse ou le châssis du véhicule. De préférence mais pas exclusivement, une traverse relie les deux bras de suspension entre eux.

On connaît plusieurs variantes de ces essieux souples, notamment selon la position exacte de la traverse par rapport aux bras. Par exemple, le document WO 97/47486 présente un essieu souple comportant une traverse et des bras tirés. Dans le cadre de telles réalisations, l'invention vise à augmenter la compacité d'un tel essieu souple en lui adjoignant une fonction d'amortisseur, typiquement en plaçant un amortisseur entre chaque bras de roue et le châssis du véhicule.

Dans une forme préférée de réalisation, l'essieu comporte des articulations porteuses souples pour les bras de suspension : c'est-à-dire que les axes de ces bras de suspension n'ont pas un mouvement de rotation pur, mais acceptent également des translations et des rotations significatives suivant toutes les directions.

Dans le domaine des essieux souples, les articulations porteuses, sollicitées en torsion, permettent de porter le véhicule, sans besoin de ressorts métalliques. Ces articulations porteuses et, le cas échéant, une traverse qui relie les deux bras de suspension entre eux, peuvent par ailleurs participer aux caractéristiques de raideur antiroulis du train de roue concerné. Dans ce cas, ces articulations porteuses subissent une rotation relative de leurs extrémités axiales autour d'un axe transversal. De telles sollicitations sont dues à l'adhérence transversale du pneumatique sur la chaussée et peuvent devenir très importantes en virage négocié à vive allure. Autrement dit, les articulations porteuses et la traverse contribuent à empêcher le braquage de la roue, ou du moins contribuent à contrôler rigoureusement le braquage de la roue.

L'invention a notamment pour objet un essieu souple comportant des articulations porteuses et, le cas échéant, une traverse de ce type. Mais elle pourrait correspondre à un essieu souple comportant une traverse d'un autre type, voire une traverse prétendument rigide, ou même sans traverse du tout.

Dans ce dernier cas, l'essieu est virtuel, les roues étant indépendantes.

Pour un tel essieu, il apparaît que la mise en place d'un amortisseur rotatif, à l'endroit de l'articulation porteuse d'un bras de suspension de roue conduirait à une solution plus compacte que celle utilisant un amortisseur télescopique monté en réaction entre un bras de suspension et le châssis.

Cependant, les amortisseurs rotatifs présentent la particularité de nécessiter un alignement parfait, et constant, de l'axe de rotation selon lequel ils sont sollicités. En effet, ils comportent un dispositif rotatif tournant dans un boîtier rempli d'un fluide hydraulique. Le fonctionnement hydraulique n'est pas perturbé par des contraintes sur l'axe de rotation. L'étanchéité est assurée à tout moment, l'huile passant par des trous situés à la surface d'une palette. Par contre, des frottements de la palette ou d'autres pièces engendrés par des contraintes anormales sur l'arbre d'entrée sont inacceptables.

Ainsi, les amortisseurs rotatifs exigent des mouvements de leur axe de rotation dont les tolérances dans des directions axiales, radiales, ou coniques (dans lesquelles l'arbre serait amené à tourner selon un axe incliné par rapport à son axe naturel) sont bien inférieures aux tolérances qu'on peut rencontrer avec les liaisons connues, aussi rigides soient-elles. Les principes des amortisseurs rotatifs actuels sont en fait tels qu'ils n'acceptent aucun mouvement impur. Or, si on utilisait de tels amortisseurs rotatifs montés en bout des arbres de suspension de roue, du fait de ces efforts de carrossage ou de braquage induits, ils subiraient des gauchissements auxquels ils ne sont pas adaptés. Il en résulterait une destruction instantanée de ces amortisseurs rotatifs. Ils sont donc inutilisables dans ce type d'application malgré les performances d'encombrement qu'ils procurent, sauf à accepter des contraintes démesurées et des frottements internes dans les amortisseurs. Autrement, il n'est même pas envisageable de tenter l'expérience. Le but de l'invention est toutefois de proposer une architecture d'un essieu souple et muni d'amortisseurs rotatifs, ne subissant pas les

inconvénients ci-dessus.

La solution à ce problème est obtenue dans l'invention en fixant l'arbre dont on veut amortir les rotations sur l'entrée de rotation de l'amortisseur rotatif. Pour éviter alors une destruction de cet amortisseur due au mouvement de translation, de déplacement radial ou de déplacement conique de cet arbre, on prévoit de maintenir par ailleurs l'amortisseur en réaction sur le châssis du véhicule par l'intermédiaire d'une biellette de découplage qui a juste pour effet de l'empêcher de tourner. Cette biellette joue alors dans le sens de la traction comme un lien de tension, une corde, sans imposer par ailleurs de rigidité au corps de l'amortisseur. En compression (au lieu de traction), du fait que la liaison est constituée par une biellette rigide, celle-ci procure un même effet. Le corps de l'amortisseur peut donc subir, sans résistance, en translation (selon l'axe de son arbre de rotation), en déplacement radial (à cet axe), ou en déplacement conique (en biais par rapport à cet axe) des mouvements imposés par cet arbre de rotation auquel il est maintenu.

Par contre, pour qu'il joue son effet d'amortisseur, les seuls mouvements qui sont empêchés par la biellette sont le mouvement de rotation du corps de l'amortisseur. On obtient alors le résultat que, dans une variante préférée, l'amortisseur est flottant par rapport au châssis du véhicule

sauf selon un seul degré de liberté : celui relatif à la rotation de l'arbre dont il doit amortir les mouvements. Ne subissant alors pas d'efforts indésirables, l'amortisseur rotatif ne se fatigue plus et sa destruction n'est plus provoquée. Dans une autre variante, il est possible d'inverser la position de la biellette et de l'amortisseur. Ce dernier est alors monté par son entrée de rotation sur un arbre fixe fixé au châssis, le corps de l'amortisseur étant emmené par une biellette reliée par ailleurs à la périphérie d'un arbre dont on veut amortir les rotations.

L'invention a donc pour objet un essieu souple comportant deux bras de suspension de roue munis chacun d'un arbre de suspension, des moyens de liaison pour relier les deux bras entre eux, deux articulations porteuses pour maintenir chacune un arbre de suspension de ces bras et pour maintenir l'ensemble à un châssis ou une caisse d'un véhicule, et deux amortisseurs rotatifs montés chacun en réaction entre le châssis ou la caisse

et un bras de suspension, caractérisé en ce qu'il comporte pour chaque amortisseur une biellette de réaction à monter entre l'amortisseur et le châssis ou la caisse, ou entre l'amortisseur et le bras de suspension.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : une représentation en perspective d'une première variante de réalisation d'un essieu souple selon l'invention ; - Figure 2 : une représentation schématique en coupe d'une deuxième variante de réalisation d'un essieu souple selon l'invention ;
Figure 3 : une représentation d'un cas particulier de biellette simple, utile pour supporter des mouvements de diverses natures.

La figure 1 montre un essieu souple 1 conforme à l'invention. La figure 1 montre seulement une partie latérale d'un tel essieu, l'autre partie devant être déduite de celle-ci par une symétrie selon l'axe du véhicule. L'essieu 1 comporte deux bras de suspension tel que 2 munis chacun d'un arbre de suspension tel que 3. L'arbre de suspension est prévu pour organiser des mouvements d'une fusée 4 montée en extrémité de l'arbre 2 en des rotations 5 autour d'un axe 6 de l'arbre 3. La fusée 4 est destinée à supporter une roue, non représentée, dont l'axe de rotation est sensiblement parallèle à l'axe 6. Un moyen de liaison représenté ici par une traverse 7 permet de relier les deux bras entre eux. La traverse 7 est parallèle aux arbres 3, et est située ici à coté d'eux. Dans une variante avec des roues indépendantes, un essieu virtuel résulte d'un maintien des deux arbres 3 par le châssis ou la caisse du véhicule, selon un axe de rotation sensiblement commun aux deux arbres 3.

A l'endroit de chaque bras de suspension de roue, de part et d'autre d'un véhicule (non représenté), est disposé une articulation porteuse telle que 8. Les articulations porteuses 8 sont prévues pour être fixées au châssis du véhicule notamment par l'intermédiaire de boulons passant dans des percements 9 et 10 réalisés à l'intérieur de ces articulations porteuses 8.

Pour les véhicules dont la caisse est autoportante, cette caisse joue le rôle d'un châssis et est assimilée à ce dernier dans la suite de l'exposé. L'articulation porteuse 8 reçoit l'arbre 3 pour maintenir cet arbre par rapport

au châssis du véhicule. Alors que le montage de l'arbre 3 sur le bras de suspension 2 est rigide, le maintien de l'arbre 3 dans l'articulation porteuse 8 est réalisé par l'intermédiaire d'un manchon élastique 11, par exemple réalisé en élastomère, par exemple adhérisé sur l'arbre 3 et dans l'articulation porteuse 8. Le problème rencontré dans l'état de la technique vient de la souplesse de la liaison bras-caisse, du fait de la présence du manchon élastomérique 11.

L'essieu souple 1 comporte également, pour chaque bras de suspension 2, un amortisseur rotatif 12 monté en réaction entre le châssis et ce bras de suspension. A cet effet, dans une variante préférée, l'entrée de rotation 13 de l'amortisseur 12 est rigidement montée sur l'arbre 3.

Si l'amortisseur 12 était par ailleurs fixé rigidement au châssis du véhicule, autant il serait apte à supporter et à amortir les mouvements de rotation selon la rotation 5, autant il serait incapable de supporter les mouvements imposés par la roue dans des directions 14, orientées comme l'axe 6 (mouvements axiaux), ainsi que des déplacements selon des

directions 15 (perpendiculaires aux directions 14 et à l'axe 6) retentissant en des déplacements radiaux ou coniques de l'arbre 3. Ces mouvements sont si puissants que même des roulements montés dans l'articulation porteuse 8 pour tenir l'arbre 3 arrivent à être cassés.

Dans l'invention pour empêcher alors que l'amortisseur 12 soit détruit par ces déplacements 14 et 15 inévitables, on prévoit de fixer l'amortisseur 12 par l'intermédiaire d'une biellette 16 au châssis du véhicule. Dans la variante montrée, l'articulation porteuse 8 étant elle-même fixée rigidement au châssis, la biellette 16 est maintenue à une de ses extrémités par une tête reliée à cette articulation porteuse 8. L'autre tête 18 de la biellette 16 est reliée à l'amortisseur 12. Dans une variante préférée, la biellette 16 comporte deux têtes à rotule, deux rotules étant respectivement fixées à l'articulation porteuse 8 et à l'amortisseur 12 d'une part, et la biellette comportant à ses têtes des coquilles qui reçoivent et enveloppent ces rotules. Les axes principaux 19 et 20 de ces rotules sont orientés sensiblement parallèlement à l'axe 6. Un axe principal de rotule est un axe passant par un centre d'une sphère formant la rotule et un milieu d'un ancrage de la rotule sur son support.

Le fonctionnement de cette liaison est le suivant. Lorsque l'essieu 2 est soumis à un effort 14, globalement l'arbre 3 coulisse, si légèrement soit-il, dans l'articulation porteuse 8 selon l'axe 6. Dans ces conditions l'amortisseur 12 coulisse également : se déplace en translation. Du fait de la réalisation en rotule, la biellette 16 tourne alors sur elle-même autour d'un axe perpendiculaire au plan formé par les axes 19 et 20. Ce faisant, le corps de l'amortisseur 12 n'étant pas empêché de se déplacer, aucune rupture de la liaison de l'arbre 3 à l'entrée 13 ni aucune détérioration de l'amortisseur 12 ne sont à craindre.

Globalement l'amortisseur 12 se présente sous la forme d'un arbre d'entrée, attaché à l'arbre 3, entraînant une palette perforée qui se déplace à l'intérieur d'une cavité et qui, au cours de ce déplacement, laisse passer un fluide de part et d'autre de la cloison qu'elle forme à travers ses perforations.

Le passage de ce fluide provoque le freinage, l'amortissement des efforts.

En ce qui concerne les efforts de translation 15, ils retentissent dans leur transmission par l'articulation porteuse 8 et le manchon 11 à l'entrée 13 en des efforts de translation 21 (perpendiculaires à l'axe 6) ayant pour effet de faire tourner la biellette 16 autour des axes 18 et 19. Encore un fois, ce déplacement de la biellette 16 évite la destruction de l'amortisseur.

En variante, l'entrée de rotation de l'amortisseur 12 peut être fixée à un arbre fixe, fixé au longeronnet 8 selon l'axe 19. Dans ce cas, la biellette 16 serait engagée dans une rotule montée à la périphérie de l'arbre 3. La rotation de cet arbre 3 entraînerait le déplacement du corps de l'amortisseur 12. Dans des directions interdites, la biellette continuerait à jouer son rôle de découplage.

La figure 2 montre en coupe une autre variante de réalisation dans laquelle les arbres tels que 3 de suspension des bras de suspension sont coaxiaux entre eux et avec la traverse 7. Cette variante est conforme à la description présentée dans le document référencé ci-dessus. Sur la partie droite de la figure on retrouve un bras de suspension 2 muni de sa fusée 4 destinée à recevoir une roue et qui est solidement fixée à l'arbre 3.

L'articulation porteuse 8 fixée au châssis 22 du véhicule est schématiquement représentée comme maintenant l'arbre 3 par l'intermédiaire d'un manchon élastique 11. L'arbre 3 se prolonge en direction

de l'autre bras de suspension en pénétrant à l'intérieur d'un autre arbre 23 destiné à porter l'autre bras de suspension 24 de l'essieu souple. L'arbre 23 est creux et est maintenu sur l'arbre 3 à ses extrémités respectives, par deux manchons élastomériques 25 et 26. Les deux arbres sont ainsi alignés. L'emmanchement de l'arbre 3 dans l'arbre 23 et la présence des manchons 25 et 26 confère à ce moyen de liaison 7 qui relie les deux bras de suspension 2 et 24 une fonction connue antiroulis. De part et d'autre de cet arbre commun sont montés des amortisseurs rotatifs respectivement 12 et 27.

La figure 2 permet de mettre en évidence d'autres caractéristiques de la structure de l'invention. En plus du caractère combiné en un seul organe des arbres de suspension 3 et de la pièce de liaison 7, on constate que l'amortisseur rotatif 12 est cette fois-ci placé en bout d'arbre 3, côté roue et non plus côté articulation porteuse. Autant, sur la figure 1 l'articulation porteuse 8 est placée en position intermédiaire entre la fixation de l'arbre de suspension 3 au bras de suspension 2 et la fixation 13 de cet arbre 3 à l'amortisseur rotatif 12, autant sur la figure 2, la fixation de l'arbre de suspension 3 au bras de suspension 2 est placé en position intermédiaire entre l'articulation porteuse 8 et une fixation 13 de cet arbre 3 à l'amortisseur rotatif 12. De ce point de vue, le montage avec biellette permet, en fonction des encombrements et des structures des différents véhicules, d'adopter des positions relatives des différents organes les plus adéquates.

Deuxièmement, sur la partie gauche de la figure on a représenté, d'une manière symbolique, le maintien par une biellette 28 de l'amortisseur rotatif 27. Par contre sur la partie droite on a indiqué que la biellette 16 pouvait être orientée, inclinée par rapport à la normale au fond de la caisse du véhicule. Par exemple sur la figure 1, la position au repos de la biellette est orientée globalement comme étant perpendiculaire à une face 29 de contact du articulation porteuse 8 avec le châssis du véhicule. Dans un soucis de simplifier les montages, de nombreuses solutions sont ainsi possibles.

La figure 3 montre d'une manière schématique la position d'une biellette 30 tendant à empêcher une rotation 31 d'un amortisseur rotatif 32 autour d'un axe 33 (ici côté AA'comme étant l'axe de rotation de l'arbre 3 sur

la figure 2). Le corps de l'amortisseur 32 étant maintenu, l'amortisseur 32 amortit d'une manière attendue la rotation de l'arbre qui lui est attaché selon l'axe 33.

Par contre, les mouvements de translation perpendiculaires à la figure 34 et 35, du corps de l'amortisseur 32 sont autorisés par la présence de la biellette 30. Celle-ci comporte à cet effet des liaisons par des articulations élastiques. Ces articulations élastiques sont par exemple formées par deux oeillets 36 et 37, par exemple en caoutchouc, montés dans des faces, désaxées par exemple l'une de l'autre d'environ 90 degrés sur la biellette 30, et destinés à recevoir un boulon tel que 38 pour fixer l'amortisseur 32 à la biellette d'une part, et la biellette au châssis (à l'endroit de l'oeillet 36) d'autre part. Les deux oeillets 36 et 37 sont une variante plus économique du montage de la biellette qu'avec des rotules, de tels oeillets formant des rotules en caoutchouc, sans coulissement mais à mouvement élastique. Compte tenu de la tolérance des liaisons des oeillets en caoutchouc, et par ailleurs de la fixation à 90 degrés de part et d'autre des faces de la biellette 30, on obtient une liberté de mouvement dans de nombreux degrés de liberté, sauf celui de la rotation 31 qui est empêchée. Le montage avec oeillet ou rotule peut être mixte, par exemple la biellette possédant au moins une rotule.

Ainsi, pour monter un amortisseur rotatif sur un essieu souple comportant un moyen de liaison de deux bras de suspension, et pour éviter alors les effets de gauchissement de la fixation de l'arbre de suspension à l'amortisseur, on prévoit de lier l'amortisseur par une liaison souple en réaction au châssis du véhicule. Cette liaison souple, une biellette dans l'exemple préféré décrit, autorise des mouvements du corps de l'amortisseur dans toutes les directions sauf selon les rotations dont l'amortisseur est sensé amortir les effets. En agissant ainsi on évite un hyperstatisme de la fixation de l'amortisseur et donc par conséquent des destructions de l'amortisseur.

Claims

REVENDICATIONS

1-Essieu souple comportant deux bras (2, 24) de suspension de roue munis chacun d'un arbre (3) de suspension, des moyens (7,3, 23) de liaison pour relier les deux bras entre eux, deux articulations porteuses (8) pour recevoir chacun un arbre de suspension de ces bras et pour maintenir (9,10) l'ensemble à un châssis d'un véhicule, et deux amortisseurs (12) rotatifs montés chacun en réaction entre le châssis et un bras de suspension, caractérisé en ce qu'il comporte pour chaque amortisseur une biellette (16) de réaction à monter entre l'amortisseur et le châssis, ou entre l'amortisseur et le bras de suspension.

2-Essieu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la biellette comporte au moins une tête (17,18) à rotule.

3-Essieu selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la biellette est liée par une articulation élastique.

4-Essieu selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que

la biellette comporte deux têtes, désaxées l'une de l'autre de 900 environ.

5-Essieu selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de liaison comportent une traverse (3,23) antiroulis montée sur les bras de suspension.

6-Essieu selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la biellette est fixée à une partie de l'articulation porteuse.

7-Essieu selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une articulation porteuse est placée en position intermédiaire entre une fixation d'un arbre de suspension d'un bras de suspension à ce bras de suspension et une fixation de cet arbre de suspension de ce bras à un amortisseur rotatif qui lui correspond.

8-Essieu selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une fixation d'un arbre de suspension d'un bras de suspension à ce bras est placée en position intermédiaire entre une articulation porteuse et une fixation de cet arbre de suspension de ce bras à l'amortisseur rotatif qui lui correspond.

9-Essieu selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une articulation porteuse est souple et comporte un élément élastique intermédiaire.