FR2819752A1 - Vehicle wheel support and suspension system has suspension rods giving wheel a degree of camber freedom - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne la liaison au sol des véhicules, en particulier les dispositifs de suspension, et plus particulièrement le guidage des roues. Les dispositifs de suspension ont deux fonctions principales qui doivent être assurées simultanément à tout moment lors du fonctionnement. L'une de ces fonctions et celle de suspendre le véhicule, c'est à dire permettre des oscillations sensiblement verticales de chaque roue en fonction de la charge appliquée à cette roue. L'autre de ces fonctions de ces dispositif est celle de guider la roue c'est à dire contrôler la position angulaire du plan de roue. The present invention relates to the ground connection of vehicles, in particular the suspension devices, and more particularly the guidance of the wheels. Suspension devices have two main functions which must be carried out simultaneously at all times during operation. One of these functions is that of suspending the vehicle, that is to say allowing substantially vertical oscillations of each wheel as a function of the load applied to this wheel. The other of these functions of these devices is that of guiding the wheel, that is to say controlling the angular position of the wheel plane.
On appelle"plan de roue"le plan, lié à la roue, qui est perpendiculaire à l'axe de la roue et qui passe par le centre de l'aire de contact avec le sol. La position angulaire du plan de roue par rapport à la caisse du véhicule est définie par deux angles, l'angle de carrossage et l'angle de braquage. L'angle de carrossage d'une roue est l'angle séparant, dans un plan transversal perpendiculaire au sol, le plan de roue du plan médian du véhicule. Cet angle est positif lorsque la partie supérieure de la roue s'écarte du plan médian vers l'extérieur du véhicule, on parle alors
couramment de"carrossage"ou de"carrossage positif". A l'inverse, lorsque cet angle est négatif, on parle de "contre-carrossage" ou de "carrossage négatif". L'angle de braquage d'une roue est l'angle séparant, dans un plan horizontal parallèle au sol, le plan de roue du plan médian du véhicule. The plane, linked to the wheel, which is perpendicular to the axis of the wheel and which passes through the center of the area of contact with the ground, is called "wheel plane". The angular position of the wheel plane relative to the vehicle body is defined by two angles, the camber angle and the steering angle. The camber angle of a wheel is the angle separating, in a transverse plane perpendicular to the ground, the wheel plane from the median plane of the vehicle. This angle is positive when the upper part of the wheel deviates from the median plane towards the outside of the vehicle, we then speak
commonly known as "camber" or "positive camber". Conversely, when this angle is negative, we speak of "camber" or "negative camber". The steering angle of a wheel is the angle separating, in a horizontal plane parallel to the ground, the wheel plane from the median plane of the vehicle.
Sur la plupart des véhicules, l'angle de carrossage (on emploiera carrossage pour angle de carrossage par la suite) est fixe pour une position particulière de la suspension et du braquage c'est à dire qu'il ne peut théoriquement pas varier indépendamment du débattement de suspension ou du braquage. Cependant, il subit des variations induites par les déformations des éléments constitutifs du dispositif de suspension provoquées par les efforts exercés par le sol sur la roue. On most vehicles, the camber angle (we will use camber for camber angle later) is fixed for a particular position of the suspension and steering, i.e. it cannot theoretically vary independently of the suspension or steering travel. However, it undergoes variations induced by the deformations of the constituent elements of the suspension device caused by the forces exerted by the ground on the wheel.
Ces variations peuvent être importantes. Par exemple, un véhicule de tourisme courant voit son carrossage varier de plusieurs degrés sous les efforts transversaux développés sur le pneumatique dans une courbe, indépendamment de la contribution du roulis de la caisse du véhicule (qui s'incline généralement dans le même sens sous l'effet de la force centrifuge). Cette variation élastique du carrossage fait tendre le carrossage vers des valeurs positives pour la roue extérieure au virage et vers des valeurs négatives pour la roue intérieure au virage. On intègre depuis longtemps ces variations prévisibles dans les compromis de conception ou de réglage des dispositifs de suspension de ces véhicules courants afin de limiter les effets néfastes qu'elles ont sur le fonctionnement de la liaison au sol. These variations can be significant. For example, a current passenger vehicle sees its camber vary by several degrees under the transverse forces developed on the tire in a curve, independently of the contribution of the roll of the vehicle body (which generally tilts in the same direction under the effect of centrifugal force). This elastic variation in the camber causes the camber to tend towards positive values for the wheel outside the bend and towards negative values for the wheel inside the bend. These foreseeable variations have long been incorporated into the design or adjustment compromises of the suspension devices of these current vehicles in order to limit the harmful effects they have on the functioning of the ground connection.
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Le carrossage a en effet une grande influence sur le comportement du véhicule et les performances de la liaison au sol. En particulier, les performances d'un pneumatique sont très variables en fonction de la configuration de son aire de contact au sol et cette configuration dépend en grande mesure du carrossage. Ce sont ces variations qui motivent principalement le choix de l'angle de carrossage statique. Ainsi, par exemple, on introduit généralement un carrossage statique négatif important sur un véhicule de compétition afin de compenser les variations dues aux déformations du pneumatique, des éléments de suspension pourtant bien plus rigides que sur les véhicules de tourisme et au roulis de la caisse. Cette configuration est à la fois utile et acceptable en compétition car les critères d'adhérence en virage y sont prédominants. Au contraire, sur un véhicule de tourisme, l'usure des pneumatiques et la stabilité en ligne droite ayant plus de poids dans le compromis recherché, on choisit un carrossage statique initial très faiblement négatif et on s'accommode de poussées de dérives réduites, principalement dans les courbes, lorsque les déformations du pneumatique et des éléments de la liaison au sol sous les efforts latéraux voient leurs effets sur le positionnement du plan de roue s'additionner aux effets du roulis du véhicule. The camber has a great influence on the behavior of the vehicle and the performance of the ground connection. In particular, the performance of a tire varies widely depending on the configuration of its contact area on the ground and this configuration depends to a large extent on the camber. It is these variations that mainly motivate the choice of the static camber angle. Thus, for example, a large negative static camber is generally introduced on a competition vehicle in order to compensate for variations due to deformations of the tire, suspension elements which are however much more rigid than on passenger vehicles and the roll of the body. This configuration is both useful and acceptable in competition because the cornering grip criteria are predominant. On the contrary, on a passenger vehicle, the wear of the tires and the stability in a straight line having more weight in the desired compromise, one chooses an initial static camber very slightly negative and one accommodates reduced thrusts of drifts, mainly in curves, when the deformations of the tire and of the elements of the connection to the ground under the lateral forces see their effects on the positioning of the wheel plane add to the effects of the roll of the vehicle.
Dans le but d'optimiser le carrossage, en particulier lors d'accélérations transversales, on a conçu des dispositifs de suspension dont le carrossage varie en fonction du débattement vertical de la roue. De cette manière, le roulis pris par la caisse du véhicule peut induire une variation utile du carrossage qui vienne compenser en partie ou totalement l'inclinaison de la caisse du véhicule et les déformations décrites plus haut. C'est le cas des systèmes appelées multi-bras . Ces dispositifs exigent une conception et une architecture de véhicule spécifiques, qu'on ne peut pas, pour des raisons d'encombrement et de prix de revient, mettre en oeuvre sur la plupart des véhicules actuels. Ces systèmes ne réagissent qu'à la conséquence (débattement, roulis) d'une accélération transversale et non aux efforts qui la provoquent ce qui d'une part retarde l'effet de la correction et d'autre part oblige à tolérer un roulis généralement supérieur à ce que pourrait souhaiter l'utilisateur. De plus, pour permettre une variation suffisante du carrossage, la cinématique de ces systèmes imposent des déplacements de la position de l'aire de contact par rapport au véhicule, appelées variations de voie et ces variations peuvent également constituer une gêne. L'amplitude des corrections de carrossage rendues possibles par de tels systèmes est donc relativement limitée. In order to optimize the camber, in particular during transverse accelerations, suspension devices have been designed, the camber of which varies as a function of the vertical travel of the wheel. In this way, the roll taken by the vehicle body can induce a useful variation of the camber which partially or totally compensates for the inclination of the vehicle body and the deformations described above. This is the case of systems called multi-arm. These devices require a specific vehicle design and architecture, which cannot, for reasons of space and cost, be implemented on most current vehicles. These systems react only to the consequence (clearance, roll) of a transverse acceleration and not to the forces which cause it which on the one hand delays the effect of the correction and on the other hand forces to tolerate a roll generally higher than the user might want. In addition, to allow a sufficient variation of the camber, the kinematics of these systems impose displacements of the position of the contact area relative to the vehicle, called lane variations and these variations can also constitute discomfort. The amplitude of the camber corrections made possible by such systems is therefore relatively limited.
Du point de vue cinématique, en termes de degrés de liberté, les dispositifs de suspension n'ont en général qu'un degré de liberté (de la roue ou du porte-roue par rapport au véhicule). Ce degré de From a kinematic point of view, in terms of degrees of freedom, the suspension devices generally have only one degree of freedom (of the wheel or of the wheel carrier relative to the vehicle). This degree of
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liberté permet des mouvements de suspension verticale qui, comme on vient de le voir, peuvent être combinés à des variations de carrossage limitées. freedom allows vertical suspension movements which, as we have just seen, can be combined with limited camber variations.
On connaît cependant des systèmes où le contrôle du carrossage est actif, c'est-à-dire que les modifications de géométrie sont commandées par des mouvement de vérins, comme décrit, par exemple, dans les documents US 4515390, US 4700972, et DE 19717418. Dans ces systèmes, on a permis au moins un degré de liberté supplémentaire contrôlé par des actionneurs. Ces systèmes sont très particuliers puisqu'ils ne peuvent pas concerner les véhicules les plus courants en particulier à cause de leur encombrement et de la puissance importante nécessaire aux actionneurs. However, systems are known where the camber control is active, that is to say that the geometry modifications are controlled by movements of jacks, as described, for example, in documents US 4515390, US 4700972, and DE 19717418. In these systems, at least one additional degree of freedom has been allowed controlled by actuators. These systems are very specific since they cannot relate to the most common vehicles in particular because of their size and the large power required for the actuators.
De plus, les variations de carrossage s'accompagnent d'importantes variations de hauteur de caisse ou de voie. In addition, the camber variations are accompanied by significant variations in body or track height.
Un objectif de l'invention est un dispositif de suspension de construction simple, qui autorise un contrôle du carrossage sans apport d'énergie ou avec un apport faible, sensiblement indépendamment des oscillations verticales de la suspension et, plus généralement, des mouvements de la caisse du véhicule, et qui permette de minimiser les variations de voie. An objective of the invention is a suspension device of simple construction, which allows a camber control without energy input or with a low input, substantially independently of the vertical oscillations of the suspension and, more generally, of the movements of the body. of the vehicle, and which makes it possible to minimize lane variations.
Cet objectif est réalisé par un dispositif de suspension reliant un porte-roue à une caisse d'un véhicule, ledit porte-roue étant destiné à porter une roue de rayon'r', ladite roue étant destinée à reposer au sol par l'intermédiaire d'une aire de contact, ledit dispositif comportant des moyens conférant au porte-roue, par rapport à la caisse, un degré de liberté de carrossage et un degré de liberté de débattement de suspension indépendants l'un de l'autre, caractérisé en ce que ledit dispositif est configuré de manière à ce que le mouvement de carrossage du porte-roue par rapport à la caisse admette, autour d'une position moyenne, un centre instantané de rotation situé dans un intervalle allant de 0.5 r au dessus du sol à r en dessous du sol. Le dispositif de suspension de l'invention comporte en effet deux degrés de liberté permettant des mouvements de suspension et de carrossage indépendants. Le mouvement de carrossage s'effectue autour d'un centre instantané de rotation situé à une distance limitée de l'aire de contact afin de limiter les variations de voie lors de la prise de carrossage ou de contre-carrossage et de limiter l'apport d'énergie nécessaire dans le cas d'un contrôle actif du carrossage. This objective is achieved by a suspension device connecting a wheel carrier to a body of a vehicle, said wheel carrier being intended to carry a wheel of radius 'r', said wheel being intended to rest on the ground by means of a contact area, said device comprising means giving the wheel carrier, with respect to the body, a degree of freedom of camber and a degree of freedom of suspension suspension travel independent of each other, characterized in that said device is configured so that the camber movement of the wheel carrier relative to the body admits, around a medium position, an instantaneous center of rotation located in an interval ranging from 0.5 r above the ground at r below the ground. The suspension device of the invention in fact comprises two degrees of freedom allowing independent suspension and camber movements. The camber movement takes place around an instantaneous center of rotation located at a limited distance from the contact area in order to limit track variations when taking camber or counter-camber and to limit the intake energy required in the case of an active camber control.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit centre instantané de rotation est situé dans un intervalle allant de 0.2 r au dessus du sol à 0.4 r en dessous du sol et préférentiellement encore, de 0.1 r au dessus du sol à 0.3 r en dessous du sol. In a preferred embodiment, said instantaneous center of rotation is situated in an interval ranging from 0.2 r above the ground to 0.4 r below the ground and preferably still, from 0.1 r above the ground to 0.3 r below the ground .
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Afin d'assurer un fonctionnement stable, le dispositif est, de préférence, configuré de manière à ce qu'il soit proche de l'équilibre dans ladite position moyenne en l'absence d'effort transversal exercé par le sol sur la roue dans l'aire de contact et préférentiellement encore, configuré de manière à ce que, en l'absence de variations de carrossage, l'effort transversal exercé par le sol sur la roue dans l'aire de contact généré au cours du débattement de suspension ne dépasse pas une limite correspondant à 0.3 P, P étant le poids du véhicule. In order to ensure stable operation, the device is preferably configured so that it is close to equilibrium in said average position in the absence of transverse force exerted by the ground on the wheel in the contact area and preferably still, configured so that, in the absence of camber variations, the transverse force exerted by the ground on the wheel in the contact area generated during the suspension travel does not exceed not a limit corresponding to 0.3 P, P being the weight of the vehicle.
Un mode préféré de réalisation de l'invention comporte un support intermédiaire lié d'une part à la caisse et d'autre part au porte-roue, la liaison dudit support intermédiaire au porte-roue permettant ledit degré de liberté de carrossage et la liaison dudit support intermédiaire à la caisse permettant ledit degré de liberté de débattement de suspension. A preferred embodiment of the invention comprises an intermediate support linked on the one hand to the body and on the other hand to the wheel carrier, the connection of said intermediate support to the wheel carrier allowing said degree of camber freedom and the connection of said intermediate support to the body allowing said degree of freedom of suspension travel.
De préférence, pour assurer une meilleure stabilité du dispositif de suspension, le mouvement du porte-roue par rapport au support intermédiaire admet, autour de ladite position moyenne, un centre instantané de rotation situé sensiblement dans le plan de la roue. Preferably, to ensure better stability of the suspension device, the movement of the wheel carrier relative to the intermediate support admits, around said average position, an instantaneous center of rotation situated substantially in the plane of the wheel.
Pour permettre un fonctionnement passif, ledit centre instantané de rotation peut être de préférence situé sous le plan du sol afin que des efforts transversaux exercés par le sol sur la roue dans l'aire de contact induisent une inclinaison du porte-roue par rapport à la caisse dans le sens d'une diminution de carrossage lorsque lesdits efforts transversaux sont dirigés vers l'intérieur du véhicule et dans le sens d'une augmentation de carrossage lorsque lesdits efforts transversaux sont dirigés vers l'extérieur du véhicule. Dans ce cas de fonctionnement passif lié aux efforts transversaux, le dispositif peut comporter un moyen de mesure du déplacement de la bascule afin d'en déduire lesdits efforts transversaux. To allow passive operation, said instantaneous center of rotation may preferably be located under the ground plane so that transverse forces exerted by the ground on the wheel in the contact area induce an inclination of the wheel carrier relative to the body in the direction of a reduction in camber when said transverse forces are directed towards the interior of the vehicle and in the direction of an increase in camber when said transverse forces are directed towards the outside of the vehicle. In this case of passive operation linked to transverse forces, the device may include means for measuring the movement of the rocker in order to deduce said transverse forces.
Un mode de réalisation prévoit que le support intermédiaire soit lié au porte-roue par des biellettes configurées de façon à permettre le mouvement de carrossage du porte-roue par un mouvement instantané de rotation du porte-roue par rapport au support intermédiaire. One embodiment provides that the intermediate support is linked to the wheel carrier by connecting rods configured so as to allow the camber movement of the wheel carrier by an instantaneous movement of rotation of the wheel carrier relative to the intermediate support.
Dans certaines conditions, il peut être nécessaire ou intéressant de prévoir en outre des moyens de contrôle aptes à influencer le carrossage de la roue. Ces moyens peuvent comprendre un élément élastiquement déformable s'opposant au mouvement de carrossage, l'élément déformable étant constitué par exemple par des articulations élastomériques. Under certain conditions, it may be necessary or advantageous to further provide control means capable of influencing the camber of the wheel. These means may include an elastically deformable element opposing the camber movement, the deformable element being constituted for example by elastomeric joints.
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Enfin, l'invention concerne également un véhicule équipé d'un tel dispositif de suspension. Plusieurs modes de réalisations de l'invention vont être décrits afin d'en illustrer les caractéristiques et d'en exposer les principes. Naturellement, de nombreux autres modes de réalisation de l'invention sont possibles comme le suggèrent les nombreuses variantes. Finally, the invention also relates to a vehicle equipped with such a suspension device. Several embodiments of the invention will be described in order to illustrate the characteristics and to set out the principles thereof. Of course, many other embodiments of the invention are possible as suggested by the many variations.
-Fig 1 : Schémas de principe et de fonctionnement d'un dispositif selon l'invention. -Fig 1: Diagrams of principle and operation of a device according to the invention.
-Fig 2,3 : Schémas d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention en vue longitudinale, -Fig 4,5, 6 : Schémas de principe et de fonctionnement de différents modes de réalisation. -Fig 2,3: Diagrams of a device according to a first embodiment of the invention in longitudinal view, -Fig 4,5, 6: Diagrams of principle and operation of different embodiments.
La figure 1 représente en vue longitudinale plane le principe d'un dispositif de suspension selon l'invention. Cette représentation plane (c'est à dire en 2 dimensions) est très commode car elle montrent bien ce en quoi le dispositif selon l'invention se distingue des dispositifs de l'état de la technique. Figure 1 shows in plan longitudinal view the principle of a suspension device according to the invention. This planar representation (that is to say in 2 dimensions) is very convenient because it clearly shows how the device according to the invention differs from the devices of the prior art.
Le dispositif de suspension 1 comprend un porte-roue 3 destiné à maintenir le plan PR d'une roue 2, par rapport à la caisse 5 d'un véhicule. La roue de rayon r est en appui sur le sol S par l'intermédiaire de son aire de contact AC. Le mouvement de carrossage de la roue est permis par un liaison du porte-roue 3 avec le support intermédiaire 4 par des biellettes 6 et 7. Le mouvement de débattement de suspension est permis par une liaison du support intermédiaire 4 avec la caisse 5 par des bras supérieur 8 et inférieur 9. Ainsi, le dispositif de suspension 1 est configuré de manière à conférer au porte-roue, par rapport à la caisse 5, un degré de liberté de carrossage puisque le porte-roue peut s'incliner par rapport à la caisse et un degré de liberté de suspension puisque le porte-roue peut effectuer des mouvements sensiblement verticaux de façon connue en soi, par exemple à la manière des systèmes multi-bras . The suspension device 1 comprises a wheel carrier 3 intended to maintain the plane PR of a wheel 2, relative to the body 5 of a vehicle. The wheel of radius r is supported on the ground S by means of its contact area AC. The camber movement of the wheel is allowed by a connection of the wheel carrier 3 with the intermediate support 4 by links 6 and 7. The movement of suspension travel is allowed by a connection of the intermediate support 4 with the body 5 by upper arm 8 and lower 9. Thus, the suspension device 1 is configured so as to give the wheel carrier, relative to the body 5, a degree of camber freedom since the wheel carrier can tilt relative to the body and a degree of freedom of suspension since the wheel carrier can perform substantially vertical movements in a manner known per se, for example in the manner of multi-arm systems.
En admettant l'hypothèse classique d'une liaison ponctuelle de la roue 2 sur le sol S, la théorie de la colinéarité des centres instantanés de rotation dans un mouvement plan permet de situer le centre instantané de rotation du mouvement de carrossage (CIR r/c) à l'intersection du plan de roue PR et de la droite (DC) portant les deux autres centres instantanés de rotation, celui du
mouvement de suspension du support intermédiaire 4 par rapport à la caisse (CIR s/c) et celui du mouvement du porte-roue par rapport au support intermédiaire (CIR r/s). Ce raisonnement cinématique est d'usage courant dans le domaine de la liaison au sol. On comprend alors que c'est By admitting the classic hypothesis of a point connection of the wheel 2 on the ground S, the theory of the collinearity of the instantaneous centers of rotation in a planar movement makes it possible to locate the instantaneous center of rotation of the camber movement (CIR r / c) at the intersection of the wheel plane PR and the line (DC) carrying the two other instantaneous centers of rotation, that of
movement of suspension of the intermediate support 4 relative to the body (CIR s / c) and that of the movement of the wheel carrier relative to the intermediate support (CIR r / s). This kinematic reasoning is in common use in the field of ground connection. We understand then that it is
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le choix de la configuration, c'est à dire des dimensions et de l'orientation des différent éléments constitutifs du dispositif de suspension qui (en définissant les positions des axes caractéristiques des éléments de suspension) permet d'obtenir une position voulue du centre instantané de rotation (CIR r/c) du mouvement de carrossage. La figure 1 représente le dispositif de suspension dans une position moyenne, que l'on pourrait définir comme la position correspondant au roulage en ligne droite sur un sol plat, le véhicule portant sa charge nominale. Le carrossage statique est représenté ici par l'angle a que forme le plan de roue PR avec le plan vertical PV. the choice of configuration, that is to say of the dimensions and of the orientation of the various constituent elements of the suspension device which (by defining the positions of the characteristic axes of the suspension elements) makes it possible to obtain a desired position of the instantaneous center of rotation (CIR r / c) of the camber movement. FIG. 1 represents the suspension device in a medium position, which could be defined as the position corresponding to driving in a straight line on flat ground, the vehicle carrying its rated load. The static camber is represented here by the angle a formed by the wheel plane PR with the vertical plane PV.
La figure 2 représente un mode de réalisation du dispositif de suspension de l'invention. Sur cet exemple, le mouvement de débattement de suspension est assuré par un système Macpherson comprenant une jambe de force 18 et un bras ou triangle inférieur 19. L'axe de pivot AP est l'axe autour duquel pivote la jambe de force pour permettre de diriger le véhicule de manière connue en soi. Sur cette jambe de force est articulé un porte-roue 3 par des biellettes 6 et 7. La jambe de force joue constitue dans ce mode de réalisation le support intermédiaire 4 de la figure 1. Le centre instantané de rotation (CIR r/s) du mouvement du porte-roue par rapport à ce support intermédiaire se trouve à l'intersection des axes des biellettes 6 et 7, sous l'aire de contact AC, dans le plan de roue PR. Dans cette configuration préférée, en application du principe de colinéarité, le centre instantané de rotation de carrossage (CIR r/c) est confondu avec le centre instantané de rotation (CIR r/s) du mouvement du porte-roue par rapport au support intermédiaire/jambe de force 18. FIG. 2 represents an embodiment of the suspension device of the invention. In this example, the suspension movement movement is ensured by a Macpherson system comprising a strut 18 and a lower arm or triangle 19. The pivot axis AP is the axis around which the strut pivots to allow steer the vehicle in a manner known per se. On this strut is articulated a wheel carrier 3 by links 6 and 7. The strut plays in this embodiment constitutes the intermediate support 4 of Figure 1. The instantaneous center of rotation (CIR r / s) of the movement of the wheel carrier relative to this intermediate support is at the intersection of the axes of the links 6 and 7, under the contact area AC, in the wheel plane PR. In this preferred configuration, in application of the principle of collinearity, the instantaneous center of camber rotation (CIR r / c) is coincident with the instantaneous center of rotation (CIR r / s) of the movement of the wheel carrier relative to the intermediate support / strut 18.
Cette configuration présente un équilibre parfaitement stable, c'est à dire que même en l'absence raideur au niveau des articulations (comme c'est le cas pour des rotules mécaniques), le dispositif en équilibre dan sa position moyenne en en l'absence d'effort transversal (Fy) exercé par le sol sur la roue dans l'aire de contact. Dans la pratique, compte tenu des différents éléments déformables comme le pneumatique, un configuration proche de l'équilibre est satisfaisante en terme de fonctionnement. Des expérimentations ont montré que lorsque la position du centre instantané de rotation (CIR r/s) par rapport au centre de la roue forme un angle inférieur à 150 avec le plan de la roue, cette condition est satisfaite. This configuration presents a perfectly stable equilibrium, that is to say that even in the absence of stiffness at the level of the joints (as is the case for mechanical ball joints), the device in equilibrium in its average position in the absence transverse force (Fy) exerted by the ground on the wheel in the contact area. In practice, taking into account the various deformable elements such as the tire, a configuration close to equilibrium is satisfactory in terms of operation. Experiments have shown that when the position of the instantaneous center of rotation (CIR r / s) relative to the center of the wheel forms an angle less than 150 with the plane of the wheel, this condition is satisfied.
La figure 4 représente une configuration différente de la figure 2 mais utilise des éléments semblables. La différence réside dans le fait que le porte-roue 31 se situant sous les points de liaison à la jambe de force, les biellettes 6 et 7 travaillent en compression. Ainsi, l'équilibre du porte-roue est un équilibre instable alors qu'il est stable dans le cas de la figure 2. Afin de permettre la comparaison directe avec les autres figures, les centres instantanés de rotation (CIR r/b, CIR b/c, CIR r/c) ont les mêmes positions (dans la position moyenne de la roue). Cependant, Figure 4 shows a different configuration from Figure 2 but uses similar elements. The difference lies in the fact that the wheel carrier 31 being located under the points of connection to the strut, the links 6 and 7 work in compression. Thus, the equilibrium of the wheel carrier is an unstable equilibrium while it is stable in the case of FIG. 2. In order to allow direct comparison with the other figures, the instantaneous centers of rotation (CIR r / b, CIR b / c, CIR r / c) have the same positions (in the middle position of the wheel). However,
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ceci, comme pour le premier mode, n'est qu'un exemple, une infinité de configurations étant possibles comme décrit à la figure 1. La figure 5 montre une architecture proche de celle de la figure 1. En effet, le degré de liberté de suspension est assuré ici par un système multi-bras ou double triangle connu en soi. Sur cet exemple, les bras 81 et 91 étant parallèles entre eux et horizontaux, la droite DC portant les centres instantanés de rotation est également horizontale. Ce dispositif se différencie de celui de la figure 1 en ce que, selon un mode préféré de réalisation semblable à celui des figures 2 et 3, le centre instantané de rotation (CIR r/s) du mouvement du porte-roue 32 par rapport au support intermédiaire 41 est positionné dans le plan de roue PR, pour une position moyenne de la roue 2
en terme de carrossage. Ainsi, ce point constitue également le centre instantané de rotation (CIR r/c) du mouvement de carrossage. On a représenté également en pointillé, un moyen de contrôle, de préférence actif, sous la forme d'un vérin apte à commander les variations de carrossage. Dans le cas d'un contrôle actif, la position du centre instantané de rotation (CIR r/c) du degré de liberté de carrossage se situera avantageusement au niveau du sol S ou au dessus de ce niveau mais à une distance réduite pour permettre un contrôle à faible énergie. this, as for the first mode, is only an example, an infinity of configurations being possible as described in figure 1. Figure 5 shows an architecture close to that of figure 1. Indeed, the degree of freedom suspension here is provided by a multi-arm or double triangle system known per se. In this example, the arms 81 and 91 being mutually parallel and horizontal, the straight line DC carrying the instantaneous centers of rotation is also horizontal. This device differs from that of FIG. 1 in that, according to a preferred embodiment similar to that of FIGS. 2 and 3, the instantaneous center of rotation (CIR r / s) of the movement of the wheel carrier 32 relative to the intermediate support 41 is positioned in the wheel plane PR, for an average position of the wheel 2
in terms of bodywork. Thus, this point also constitutes the instantaneous center of rotation (CIR r / c) of the camber movement. There is also shown in dotted lines, a control means, preferably active, in the form of a jack capable of controlling the camber variations. In the case of an active control, the position of the instantaneous center of rotation (CIR r / c) of the degree of camber freedom will advantageously be located at ground level S or above this level but at a reduced distance to allow a low energy control.
Au contraire, le moyen de contrôle peut avoir un rôle passif de régulation des mouvements de carrossage provoqués par exemple par les efforts transversaux comme exposé par la figure 3. On the contrary, the control means can have a passive role of regulating the camber movements caused for example by transverse forces as shown in FIG. 3.
Qu'il soit passif ou actif le moyen de contrôle, s'il est pilotable, peut être commandé en fonction de divers paramètres de roulage du véhicule (par exemple, accélération longitudinale ou transversale, position du volant, roulis, capteur de lacet, efforts sur les roues, type de conduite, comportement souhaité par le conducteur). Whether passive or active, the control means, if it can be controlled, can be controlled as a function of various vehicle running parameters (for example, longitudinal or transverse acceleration, position of the steering wheel, roll, yaw sensor, efforts on the wheels, type of driving, behavior desired by the driver).
Suivant une construction similaire, le moyen de contrôle peut comprendre un moyen de mesure des mouvements de carrossage. Dans le cas de mouvements de carrossage provoqués par les efforts transversaux, cette mesure permet par des méthodes connues en soi de connaître ces efforts. Cette information est utile par exemple pour piloter des système de sécurité ou de régulation du comportement du véhicule. According to a similar construction, the control means can comprise a means of measuring camber movements. In the case of camber movements caused by transverse forces, this measurement makes it possible, by methods known per se, to know these forces. This information is useful for example for piloting safety systems or regulating the behavior of the vehicle.
La figure 6 représente un dispositif comparable à celui de la figure 5 en terme de cinématique mais différent en terme d'équilibre comme on l'a décrit pour la figure 4. Les biellettes 6 et 7 travaillent en compression entre le porte-roue 31 et le support intermédiaire 42. On a représenté le ressort 60 FIG. 6 represents a device comparable to that of FIG. 5 in terms of kinematics but different in terms of balance as has been described for FIG. 4. The rods 6 and 7 work in compression between the wheel carrier 31 and the intermediate support 42. The spring 60 is shown
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en appui sur le support intermédiaire 42 mais il peut naturellement prendre appui sur l'un des bras supérieur 81 ou inférieur 91 comme dans les systèmes de suspension connus. bearing on the intermediate support 42 but it can naturally bear on one of the upper 81 or lower 91 arms as in known suspension systems.
Comme on l'a vu, on peut choisir, en fonction du fonctionnement souhaité, une position du centre instantané de rotation du degré de liberté de carrossage (CIR r/c) dans un intervalle allant de 0.5 r au dessus du sol à r sous le sol (r étant le rayon de la roue). Le fait de positionner ce point près du sol permet de limiter la variation de voie. Par exemple, dans le cas d'un centre instantané de rotation situé à r du sol et pour une roue de 300 mm de rayon, un carrossage de 50 provoque un déport de l'aire de contact par rapport à la caisse (variation de demie voie) d'environ 25 mm. On a constaté que cette valeur doit être considérée comme une limite à ne pas dépasser. Cependant, lorsque le centre instantané de rotation du degré de liberté de carrossage (CIR r/c) se situe au dessus du sol, c'est à dire que le dispositif de l'invention doit comporter un actionneur afin d'orienter activement le plan de roue (voir figure 5), des expérimentations ont montré qu'au delà d'une certaine hauteur, la puissance nécessaire à ce fonctionnement actif rend le système trop complexe et surtout trop consommateur d'énergie. Cette hauteur limite s'est avérée correspondre sensiblement à un demi rayon de roue. As we have seen, we can choose, depending on the desired operation, a position of the instantaneous center of rotation of the camber degree of freedom (CIR r / c) in an interval ranging from 0.5 r above the ground to r under the ground (r being the radius of the wheel). Positioning this point close to the ground limits the lane variation. For example, in the case of an instantaneous center of rotation located at r of the ground and for a wheel with a radius of 300 mm, a camber of 50 causes an offset of the contact area relative to the body (variation of half track) of about 25 mm. It was found that this value should be considered as a limit not to be exceeded. However, when the instantaneous center of rotation of the camber degree of freedom (CIR r / c) is situated above the ground, that is to say that the device of the invention must include an actuator in order to actively orient the plane wheel (see Figure 5), experiments have shown that beyond a certain height, the power required for this active operation makes the system too complex and above all too energy consuming. This limit height has been found to correspond substantially to a half wheel radius.
Les différents exemples des figures illustrent le fait que le dispositif de suspension de l'invention peut être réalisé à partir de principes de suspension très différents, pourvu que l'on obtienne la définition cinématique désirée. En particulier, les éléments que l'on a représentées dans des formes arbitraires peuvent prendre toute forme convenable permettant de positionner adéquatement les axes d'articulation et naturellement de supporter les contraintes de la suspension. The different examples of the figures illustrate the fact that the suspension device of the invention can be produced from very different suspension principles, provided that the desired kinematic definition is obtained. In particular, the elements which have been represented in arbitrary forms can take any suitable form making it possible to adequately position the articulation axes and naturally to withstand the stresses of the suspension.
Un particularité du dispositif de suspension de l'invention est qu'il est adaptable à tous les schémas de suspensions connus puisque l'on ajoute à ces systèmes existants des éléments permettant un degré de liberté de carrossage en plus du degré de liberté de suspension existant. Un avantage de ce dispositif est sa compacité qui permet de ne pas remettre en question la conception des véhicules courants. A particularity of the suspension device of the invention is that it is adaptable to all known suspension schemes since elements which allow a degree of camber freedom in addition to the existing suspension freedom are added to these existing systems. . An advantage of this device is its compactness which allows not to question the design of current vehicles.
Les figures représentent en projection sur un plan orthogonal au sol et transversal au véhicule passant par le point d'application de la résultante des forces dans l'aire de contact, les principes et plusieurs modes de réalisation de l'invention. Cette représentation en deux dimensions est avantageuse afin d'illustrer clairement les caractéristiques essentielles du dispositif de l'invention dont l'objectif est une variation contrôlée du carrossage. Dans cette représentation, le mouvement The figures represent in projection on a plane orthogonal to the ground and transverse to the vehicle passing through the point of application of the resultant of the forces in the contact area, the principles and several embodiments of the invention. This two-dimensional representation is advantageous in order to clearly illustrate the essential characteristics of the device of the invention, the objective of which is a controlled variation of the camber. In this representation, the movement
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de carrossage est une rotation dans le plan autour d'un point de pivot (centre instantané de rotation). Il ne faut cependant pas oublier qu'une rotation s'effectue en réalité (en trois dimensions) autour d'un axe de pivot, réel ou virtuel (axe instantané de rotation). Cet axe est représenté par un point dans la représentation plane. Cet axe peut être construit sensiblement parallèle au plan du sol et à l'axe longitudinal du véhicule pour permettre les variations de carrossage visées. Cependant, en faisant varier l'orientation de cet axe, on peut créer des effets supplémentaires de braquage, de pince, d'ouverture ou d'enroulement en fonction des efforts transversaux (courbe) et longitudinaux (freinage, accélération) subis par la roue dans l'aire de contact. L'homme du métier sait, en procédant à des essais et/ou par des méthodes théoriques, déterminer l'orientation qu'il convient d'adopter en fonction du comportement qu'il attend de ce dispositif. Des expérimentations ont par exemple montré qu'une inclinaison de l'axe de pivot de 6 par rapport à l'horizontale permet d'induire un braquage lié au carrossage, selon un angle 10 fois inférieur à celui du carrossage. Ainsi lorsque les efforts transversaux induisent un carrossage de 5 , le braquage est d'environ 0. 5 . L'inclinaison de l'axe de pivot peut être obtenu par exemple en équipant le véhicule d'un dispositif incliné de 60 par rapport à la verticale. Camber is a rotation in the plane around a pivot point (instantaneous center of rotation). However, it should not be forgotten that a rotation takes place in reality (in three dimensions) around a pivot axis, real or virtual (instantaneous axis of rotation). This axis is represented by a point in the planar representation. This axis can be constructed substantially parallel to the ground plane and to the longitudinal axis of the vehicle to allow the intended camber variations. However, by varying the orientation of this axis, it is possible to create additional turning, gripping, opening or winding effects as a function of the transverse (curve) and longitudinal (braking, acceleration) forces undergone by the wheel. in the contact area. A person skilled in the art knows, by carrying out tests and / or by theoretical methods, determining the orientation which should be adopted as a function of the behavior which he expects from this device. Experiments have for example shown that an inclination of the pivot axis of 6 relative to the horizontal makes it possible to induce a deflection linked to the camber, at an angle 10 times less than that of the camber. So when the transverse forces induce a camber of 5, the turning is around 0. 5. The inclination of the pivot axis can be obtained for example by equipping the vehicle with a device inclined by 60 relative to the vertical.
Les articulations des différents éléments du dispositif de suspension de l'invention peuvent être réalisées de diverses manières. Les articulations élastomériques utilisées couramment dans le domaine de la liaison au sol peuvent permettre de simplifier l'obtention de l'équilibre du système car elles introduisent des raideurs. D'autre part, il est connu qu'elles favorisent le confort du véhicule. The articulations of the various elements of the suspension device of the invention can be produced in various ways. The elastomeric joints commonly used in the field of ground connection can make it possible to simplify the obtaining of the balance of the system because they introduce stiffnesses. On the other hand, it is known that they promote the comfort of the vehicle.
Le dispositif de l'invention peut être mise en oeuvre dans le but de compenser les déformations des éléments de la liaison au sol des véhicules actuels et permettre de meilleures performances. C'est à dire que l'on peut employer le dispositif de l'invention pour garantir que le plan de roue reste, en toutes circonstances, sensiblement orthogonal au plan du sol ou légèrement incliné pour tenir compte également la déformation éventuelle du pneumatique. Ce but est atteint par un dispositif de l'invention dont l'amplitude de carrossage utile est de quelques degrés seulement. Mais, le dispositif de l'invention peut également être mise en oeuvre dans le but de permettre une variation bien plus importante du carrossage, c'est à dire permettre un fonctionnement de la liaison au sol plus proche de celui d'une motocyclette que de celui des véhicules à trois roues et plus, actuellement sur le marché. The device of the invention can be implemented in order to compensate for the deformations of the elements of the ground connection of current vehicles and allow better performance. That is to say that the device of the invention can be used to guarantee that the wheel plane remains, in all circumstances, substantially orthogonal to the ground plane or slightly inclined to also take account of any possible deformation of the tire. This object is achieved by a device of the invention whose useful camber amplitude is only a few degrees. However, the device of the invention can also be implemented with the aim of allowing a much greater variation in the camber, that is to say allowing an operation of the ground connection closer to that of a motorcycle than of that of vehicles with three wheels and more, currently on the market.
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D'une façon générale, les figures représentent une roue (2) comportant un bandage pneumatique mais l'invention s'adresse naturellement à tout type de roue avec ou sans bandage élastique, pneumatique ou non pneumatique, une caractéristique essentielle étant la position du centre instantané de rotation par rapport à l'aire de contact, quelle qu'elle soit. In general, the figures represent a wheel (2) comprising a pneumatic tire, but the invention is naturally intended for any type of wheel with or without an elastic tire, pneumatic or non-pneumatic, an essential characteristic being the position of the center. instantaneous rotation relative to the contact area, whatever it is.
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