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WO2009150364A1 - Dispositif de suspension d'un mobile - Google Patents

Dispositif de suspension d'un mobile Download PDF

Info

Publication number
WO2009150364A1
WO2009150364A1 PCT/FR2009/050927 FR2009050927W WO2009150364A1 WO 2009150364 A1 WO2009150364 A1 WO 2009150364A1 FR 2009050927 W FR2009050927 W FR 2009050927W WO 2009150364 A1 WO2009150364 A1 WO 2009150364A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
balance
lateral
plane
support
pivots
Prior art date
Application number
PCT/FR2009/050927
Other languages
English (en)
Inventor
Olivier Antenat
Original Assignee
Olivier Antenat
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olivier Antenat filed Critical Olivier Antenat
Priority to EP09761915A priority Critical patent/EP2288508A1/fr
Publication of WO2009150364A1 publication Critical patent/WO2009150364A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G21/00—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces
    • B60G21/007—Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces means for adjusting the wheel inclination
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
    • A63C17/00—Roller skates; Skate-boards
    • A63C17/02—Roller skates; Skate-boards with wheels arranged in two pairs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K25/00—Axle suspensions
    • B62K25/04—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
    • B62K25/12—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with rocking arm pivoted on each fork leg
    • B62K25/14—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with rocking arm pivoted on each fork leg with single arm on each fork leg
    • B62K25/16—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with rocking arm pivoted on each fork leg with single arm on each fork leg for front wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K5/00—Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
    • B62K5/02—Tricycles
    • B62K5/05—Tricycles characterised by a single rear wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K5/00—Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
    • B62K5/10—Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels with means for inwardly inclining the vehicle body on bends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B15/00—Superstructures, deckhouses, wheelhouses or the like; Arrangements or adaptations of masts or spars, e.g. bowsprits
    • B63B15/02—Staying of masts or of other superstructures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/38—Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/42—Adjusting about chordwise axes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/08—Aircraft not otherwise provided for having multiple wings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
    • A63C2203/00—Special features of skates, skis, roller-skates, snowboards and courts
    • A63C2203/52—Direct actuation of steering of roller skate or skateboards, e.g. by a foot plate

Definitions

  • the present invention relates to a suspension device for a mobile moving in a medium.
  • the mobile may be a wheeled vehicle traveling on a hard surface, a slider vehicle traveling on a surface in a relatively soft medium such as snow or water or a boat traveling on the surface of the water. or an airplane moving in the air.
  • suspension devices splitting the support means, for example motorcycles whose front wheels are split and which bow to take a turn.
  • WO 2006/130007 relating to a stabilization device for a tilting vehicle comprising at least three wheels.
  • the articulated structure of the double parallelogram includes in particular a transverse beam, dampers, a double articulated lever and a hydraulic tilt cylinder.
  • This device although resulting from a complex elaboration can not be stable in the dynamic state because the displacements of the support points of the wheels resulting from the lateral splitting, caused by the inclination of the means of locomotion, which constitute elements fon - for the determination of the displacement equilibrium, have not been taken into account for the calculation of the elements of the structure.
  • the present invention aims to develop a suspension device laterally splitting the support means on the solid medium, liquid or gaseous, to ensure the static and dynamic state, the balance of the mobile, tilting moving on a surface solid or liquid or in a gaseous or liquid medium and in particular to increase and optimize the balance of the tilting mobile in the static state and the dynamic state, by increasing the points of contact with the surface or the medium on or in which the mobile moves.
  • the invention particularly aims to develop a suspension device with duplicating support means which can be wheel type means, line of wheels, caterpillar, blade, ski, wing, set of blades, fin or float.
  • the present invention relates to a suspension device whose support means are split laterally, this device being characterized in that it comprises A- a base support receiving the load, B two lateral supports resting on the middle and constituting the split support means,
  • a two-armed balance wheel forming an obtuse angle different from 180 ° between them, the arms being joined to a central pivot and each terminated by a lateral pivot,
  • the central pivot being connected to the base support and the lateral pivots each to a lateral support
  • the axes of the pivots are parallel and form, with the direction, an angle different from 90 °;
  • the axes of the central pivots of the two articulated assemblies defining the median plane and the axes of the lateral pivots defining an auxiliary plane;
  • the median plane and the auxiliary planes being parallel and the inclination movement printed by the base support to the median plane causing the inclination of the auxiliary planes and the auxiliary supports,
  • one of the auxiliary planes moves forward / backward from the base plane while
  • the other auxiliary plane moves backward / forward with respect to the base plane, the base plane moving towards / away from an auxiliary plane while it moves away from / approaches the other auxiliary plane.
  • the structure described above makes it possible to improve the balance of the mobile, reclining in displacement and give it dynamic or moderating characteristics.
  • the lateral resolution of said articulated displacement means according to the invention allows in particular to optimize grip, braking capabilities, skid control and lateral stability.
  • the lateral splitting of the articulated floats or fins according to the device of the invention makes it possible to increase the road stability and the maneuverability.
  • the lateral splitting of the wings or sets of blades articulated according to the invention increases maneuverability while reducing the risk of stall of the wing.
  • the rockers of the structure on which the displacement means are mounted can be organized according to two different configurations:
  • a "moderating" configuration in which the vertices of the isosceles triangles forming the rockers are oriented downwards so that the sides of the isosceles triangles take the form of a " V ", lowering the center of gravity of the support during the deformation of the structure.
  • a "dynamizing" configuration in which the vertices of the isosceles triangles forming the rockers are oriented upwards so that the lateral sides of the isosceles triangles take the form of an accent circumflex, raising the center of gravity of the central base during the deformation of the structure.
  • the lateral splitting of the front wheel and / or the rear wheel is organized according to the "moderating" configuration of the structure. .
  • the lateral splitting of the line of wheels is organized according to the "dynamising" configuration of the wheel. structure.
  • the axes of the rockers can be configured according to two distinct orientations: to improve the directional rigidity of the means of locomotion, the axes of the articulations are oriented towards the bottom and toward the rear of the means of locomotion.
  • the axes of the joints are oriented towards the bottom and towards the front of the means of locomotion.
  • the axes of rotation of the structure are oriented rearwardly and downwardly when the split wheels are located on the rear of the cycle. Conversely, the axes of rotation of the structure are oriented forwards and downwards when the split wheels are located on the front of the cycle.
  • the articulated lateral splitting of the displacement means makes it possible to increase the points of contact with the surface or the medium.
  • the invention particularly relates to a method for determining the optimum angles of inclination of the axis of articulation ⁇ and the opening angle ⁇ of the balance, knowing that the algebraic value of each of these angles does not intervene not, the algebraic value depending solely on the direction of movement of the mobile for the angle ⁇ of inclination of the pivot and the reference projection plane used for the calculation, in the case of the angle ⁇ of the pendulum.
  • This method of determining the angles ⁇ and ⁇ , optimum is characterized in that it projects in a vertical view, the circle described by the ends of the pendulum on a reference horizontal plane and the hunting triangle whose base is constituted by the projection of two end joints of the balance and whose vertex is the chosen virtual hunting point, this triangle being an isosceles right triangle, and the angle pair ⁇ and ⁇ is defined so that the projection of the ends of the pendulum in this horizontal reference plane, for the pivoting of the pendulum about its axis, corresponds to trajectories in the horizontal plane which remain inside the sides of the virtual hunting triangle, the side passing through the vertex and the projection ends of the balance in neutral position, this determination being made by successive approximations by modifying one of the angles ⁇ or ⁇ , the other ⁇ or ⁇ remaining fixed or p ar a trigonometric definition of the angles ⁇ and ⁇ and resolution of the two equations in ⁇ and ⁇ .
  • FIG. 1 is a perspective diagram of the principle of the suspension device according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic side view of the suspension device showing certain angles;
  • FIGS. 3A, 3B are front views of two pendulum arrangements,
  • FIGS. 4A and 4B are views along the axis of pivoting of two rockers with a positive angle and a negative angle in a plane. perpendicular to the pivot axis highlighting the angle between the two arms of the balance,
  • FIGS. 5A, 5B are respectively a side view of a suspension system in dynamic mode, for the non-pivoted rocker and the pivoted rocker,
  • FIGS. 6A, 6B are two front views corresponding to FIGS. 5A, 5B,
  • FIGS. 7A, 7B are views of the balance in a plane perpendicular to its pivot axis, corresponding to FIGS. 5A, 5B,
  • FIGS. 8A, 8B are side views of a suspension system in moderator mode, with the unbalanced rocker and the pivoted rocker,
  • FIGS. 9A, 9B are front views corresponding to FIGS. 8A, 8B,
  • FIGS. 10A and 10B are views of the balance wheel of FIGS. 8A and 8B in a plane perpendicular to the axis of pivoting of the balance,
  • FIG. 11 is a diagram seen from the front of the kinematics of the support points applied to the determination of the angles ⁇ and ⁇ equilibrating the suspension device according to the invention
  • FIGS. 12.1-12.7 are diagrammatic views of the various steps for determining the angles ⁇ and ⁇ of the suspension system
  • FIG. 12.8 is an example of a balance wheel whose arms form an angle different from the optimum angle
  • FIGS. 13A, 13B are perspective views of a roller skate equipped with a suspension device according to the invention, in the upright position and in the cornering position,
  • FIGS. 14A, 14B are perspective views of a catamaran in the upright position and in an inclined position
  • FIGS. 15A and 15B show a two-wing aircraft equipped with a suspension device according to the invention
  • FIG. 16 is a perspective view of a cycle whose front wheel is split with a suspension device according to the invention
  • FIG. 17 is a rear perspective view of FIG. 16, FIG. 18 and the table; which completes it show the different types of trajectory of the points of support according to the orientation of the axis of the pivots and the shape of the balance.
  • the invention relates to a suspension device for a mobile, taken in the general sense and moving in a medium.
  • a mobile can be a land mobile moving on a surface such as a road.
  • the mobile can be a vehicle such as a bicycle, a motorcycle or a roller skate. It can also be a mobile moving on the water in the form of a catamaran type boat, regardless of its mode of propulsion, sail or motor. It can also be an aircraft provided with levitation surfaces that is to say wings.
  • the mobile consists of a base support 1 receiving the load to be transported. This basic support is represented by a rectangular surface.
  • the base support 1 is carried in the middle or on the lifting surface by two lateral supports 2 of symmetrical function.
  • One of the two lateral supports 2 is also represented by a rectangular surface schematically a pad. The other is not represented by not complicating the drawing. It may be as already indicated above, pads, running gear such as wheels, rolling elements in the general sense or catamaran hulls or aircraft wings.
  • These lateral supports 2 are supported on the middle.
  • the base support 1 is connected to each of the lateral supports 2 by a mechanism consisting of at least two articulated assemblies 3, operating in parallel.
  • Each articulated assembly 3 is composed of a balance 31 with two arms 31a, 31b, symmetrical, forming between them an obtuse angle ⁇ different from a flat angle (180 °).
  • the two arms 31a, 31b are connected by a hinge 32 to a central pivot 33 connected to the base support 1; the two feet of the elements 33 are aligned in the reference direction (d), the axis XoXo on the basic support 1; they are parallel and contained in a plane called median PM.
  • the pivots 33 make an angle ⁇ relative to the direction (d) of the axis XoXo.
  • the ends of the branches 31a, b of the balance 31 are also connected by joints 35 to pivots 36 carried by each lateral support 2.
  • the feet of the pivots 36 of the articulations 35 are integral with the lateral support 2 and aligned along the axis XiXi parallel to the direction (d); they are contained in a so-called lateral plane (PL).
  • the joints 35 are inclined with respect to the direction XiXi according to the angle ⁇ so that the pivots 33, 36 are all parallel and make an angle ⁇ relative to the direction (d) (XoXo, XiXi).
  • joints 32, 35 are schematically sleeves and the pivots are axes 33, 36, but the opposite is also possible.
  • angles ⁇ and ⁇ are considered as positive angles, it is also possible to have angles ⁇ , ⁇ negative and also combinations of angles ⁇ and ⁇ positive and negative. depending on the dynamics to be given to the suspension device.
  • the structure is symmetrical with respect to the median plane PM containing the pivots 33 and the rockers 31 are identical.
  • the pendulums 3 as shown are the reduction of rockers of any shape as will be explained below. Distinctly, each of the rockers 3, shown schematically, is contained in a plane PP perpendicular to the axis 33. But for reasons of practical organization, the arms 31a, 31b, real, are not necessarily contained in such a plane: it is only necessary that their projection in this plane, in the direction of the axis 33 gives two identical arms 31a, 31b, forming between them the angle ⁇ . It is the same joints 35 which are not necessarily in this plane PP but can be located at any point on the axis of the pivot 36 since the projection in the plane PP in the direction of the axes and pivots 33, 36 will be symmetrical in the PP plan.
  • the symmetry is a symmetry of structure but in operation, the lateral supports 2 or lateral planes PL are spaced differently from the median plane following the rotation of the balancer 31 around its articulation 32 and pivot 33.
  • FIG 2 is a side view of the device of Figure 1 showing angles ⁇ which will be positive or negative in the direction VA or VB moving the mobile.
  • FIGS. 3A, 3B show front views of an articulated assembly 3 with the balance 31 whose arms 31a, b form a positive or negative angle ⁇ .
  • the angle ⁇ is not exactly that plotted in FIGS. 3A, 3B since these figures are front views in the direction (d) according to FIG. 1, whereas the angle ⁇ is actually measured in a plane PP pendicular to the hinge axis 33, 36, that is to say perpendicular to the direction of the pivots 33, 36 as shown in Figures 4A, 4B.
  • the reaction of the suspension will be different depending on the orientation of the angles ⁇ and ⁇ .
  • the axis 33, 36 will be said "axis plunging forward PAV"; in the case of the circulation in the direction VB, the axis 33, 36 will be said "axis plunging to the rear PAR".
  • FIGS. 5A-10B show the deformation of the suspension device considered generally in the case of a schematization according to that of FIGS. 2 and 3A, 3B.
  • FIGS. 5A, 6A, 8A, 9A show, for comparison, the arrangement of FIGS. 2, 3A, 3B, the suspension device being in the neutral position.
  • the median plane PM is vertical and the two lateral supports are supported in a vertical position, for example on a horizontal support such as the ground.
  • the rocker rotates about the axis 33 and takes a position rotated about this axis 33.
  • the two arms 31a , B of the balance are inclined, so that one of the joints 35 is advanced and the other is retreated, but these joints remaining at the same height relative to the level of the plane of displacement.
  • the suspension is inclined and because of the angle ⁇ between the arms, the median plane PM is no longer equidistant from the two joints 35 but approaches one and the other. 'apart from the other.
  • Figure 1 1 shows, in a simplified manner, the disposition of the suspension to show how to determine the optimum angles ⁇ and ⁇ .
  • the upper part of FIG. 11 is a comparison, for comparison, of the front view arrangement of the suspension according to FIG. 9A.
  • the lateral supports 2 are arranged in an inclined plane.
  • the figure also shows the plane of horizontal displacement passing through an origin O along the horizontal axis Y'OY, the axis of movement X'OX being perpendicular to the axis Y'OY.
  • the balance 31 and the articulations which it carries at its ends 35 and its central articulation 32 are projected vertically according to FIG. on the horizontal plane XeOeX'e.
  • the optimum operating condition chosen according to the invention consists in respecting a virtual hunting triangle with vertex P v .
  • the triangle P v , B, C is an isosceles right triangle whose vertex Pv is the virtual hunting point of the axle arrow.
  • the condition to be fulfilled according to the invention is that the projections of the ends 35 of the balance when the balance pivots about its axis of articulation 33 remain inside the two sides at 45 ° of this triangle, that is to say say inside the BPv and CPv lines.
  • the projection of the lateral supports 2 move on the horizontal projection plane along two pairs of curves such as those shown in Figure 12.7.
  • This figure is also drawn in FIG. 18 in the plane of horizontal displacement but represents the displacement of the real contact points of the lateral supports according to the inclination I of the planes PM and PL of the mobile with the plane of displacement, for example the point of contact of a wheel constituting a lateral support or a point of contact corresponding to the resultant of the support of the lateral support in the case of a skate, a ski or a hull of catamaran ..
  • the neutral position for a non-inclined suspension device corresponds to the position of the points on the Y'OY axis.
  • the movements of the suspension will be explained below with the aid of FIGS. 5A-1OB:
  • FIGS. 5A-7B show the case of a dynamising balance
  • FIGS. 8A-1OB show the case of a moderator balance. Vibrant balance
  • Figures 5A, 6A, 7A show the suspension system in the neutral position.
  • the median plane PM is vertical, that is to say perpendicular to the displacement surface:
  • FIG. 5A is a side view of a pendulum of the suspension system
  • FIGS. 5B, 6B, 7B are corresponding views for a beam pivoted by an angle ⁇ . This pivoting angle of the beam results in an inclination of the median plane and the lateral planes of an angle I ( Figure 6B) and a lifting of the pivot 33 of a height + DE.
  • Balancer moderator
  • FIG. 11 is a combination of three diagrams intended to facilitate the explanation of the determination of the angles ⁇ and ⁇ so that the system respects the virtual hunting point and FIGS. 12.1-12.7 are diagrams showing the successive steps reflecting the calculation. angles ⁇ and ⁇ for a certain rotation ⁇ of the balance around its axis.
  • This rotation is not controlled by the driver of the mobile but is produced either by the lifting of a bearing surface relative to the other when the moving surface is no longer horizontal while the median plane must remain vertical (for example while driving across a slope) or when the vehicle is tilting in a bend.
  • a suspension system comprises at least two rockers and these rockers are geometrically identical (the same angle ⁇ ) and also pivoting about respective pivots inclined at the same angle ⁇ with respect to the direction d, it is sufficient to determine the angles ⁇ and ⁇ associated with a pendulum.
  • This determination of the angles ⁇ and ⁇ uses the so-called virtual hunting point.
  • This hunting point corresponds to a mobile traveling in a straight line and which, in the simplest case, has two points of support in a horizontal plane positioned symmetrically on each side of the axis of displacement.
  • the virtual hunting point is the vertex of the isosceles right triangle whose ends of the base are the two points of support.
  • the bearing points of the suspension system on the plane of displacement correspond schematically to the translation of the ends of the beam. If according to FIG. 1 1, the balance 31 is defined by its vertex A and the two ends of its base B and C, the equivalent support points, since they are translated, of the suspension system on the plane of displacement, can also be called B ⁇ and C ⁇ .
  • the virtual hunting point P v is the vertex of the isosceles right triangle whose base is BC.
  • the virtual hunting point Pv is obviously located on the axis X'eXe which is also the mediator of the base B and C.
  • each support point B, C has its virtual hunting point located on the axis X'eXe.
  • This virtual hunting point is, according to its definition given in Figure 12.1, the intersection of a line inclined at 45 ° with respect to the axis X'eXe passing respectively through point B and virtual hunting point PVB associated with point B.
  • the virtual hunting point P v c of the new point C is obtained in the same way and corresponds to the intersection of the line inclined at 45 ° with respect to the axis X'eXe and passing through the point C, intersecting the axis XeX'e at the point Pvc
  • the points P V B and P v c do not coincide and are distant from the distance VE ⁇ 0 as for the unbalanced device of Figure 12.8.
  • the two hunting points In order for the vehicle to travel normally in a straight line despite this shift of the bearing points B and C in both the transverse direction and in the longitudinal direction according to the coordinate system, the two hunting points must coincide, that is, that is, the distance VE is zero.
  • this pivoting is first projected in the vertical projection plane giving the projection points A ', B', C and then, by inverse projection, the position of the bearing points of the lateral supports 2 in the plane of displacement which, passing through the support points of the lateral supports 2, makes an angle I with respect to the vertical projection plane.
  • This angle I is actually the angle of inclination of the suspension system relative to the plane of displacement which is the horizontal plane.
  • the offset to be given to the projection of the triangle with respect to the axis X'eXe in the plane of displacement is determined. It is in fact the measurement of the medium displacement vector of the base M ⁇ of the base B ⁇ C ⁇ with respect to the intersection of the base B ⁇ C ⁇ with the axis X'eXe.
  • the virtual hunting point of each of the points B 'and C is located on the axis XX'.
  • Figure 12.2 shows the projection on the plane of displacement of the pendulum pivot, assuming that the apex of the rocker has not moved yet.
  • Figure 12.7 shows the plot of the projected trajectories of the pendulum ends.
  • This figure also shows the displacement of the middle M of the base and the displacement of the apex A of the balance.
  • the device is positioned above an orthoregular mark Xe, Oe, Ye representative of the horizontal plane P.
  • the device of the invention seen from above in a vertical equilibrium position, is represented on the Xe, Oe, Ye plane by an isosceles triangle T (O).
  • the isosceles triangle T (O) represents the superposition of the basalizers.
  • Each corner of the isosceles triangle T (O) represents the vertical projection on the Xe, Oe, Ye plane of the three pivot points of a beam formed in a plane perpendicular to the axis of rotation and oriented at an angle ⁇ with the plane Xe, Oe, Ye.
  • the angle formed by the sides of the isosceles triangle (V) on the perpendicular plane PP is ⁇ .
  • the vertex of the isosceles triangle T (O) corresponds both to the base support (1) and to the central pivot point of the balance, as well as to the ends of the base of the isosceles triangle T (O). correspond both to the lateral articulation points of the balance and to the resultant of the points of support of the surfaces of levitation of the lateral supports.
  • the top of the isosceles triangle T (O) is positioned on the center of the Oe mark.
  • X is the direction of the moving direction of the means of locomotion, the base of the isosceles triangle (TO) being oriented towards the direction of the direction and the axes of rotation being oriented dipping towards the direction from the direction, the demonstration is performed according to a device in "moderator / front" configuration.
  • the distance (r) between the point Oe and R is therefore equal to 1.
  • the norm of unity of the marker is defined by the length of the sides of the isosceles triangle (V) formed on a plane perpendicular to the pivot of the pendulum.
  • Dt thus corresponds to the offset of the projection points of the central base of the triangle between the vertical equilibrium position and the position after a rotation ⁇ of the isosceles triangle (V).
  • this triangle is subjected to translations Dt ( ⁇ ) as a function of the rotations ⁇ .
  • FIGS. 13A, 13B show an embodiment of a suspension device in the form of a roller skate:
  • the basic support is the plate 101 to which the shoe 101 1 is fastened
  • the lateral supports are each constituted by a pair 102 of rollers 1022.
  • the pairs of rollers 102 are carried by a connecting rod 1020 terminated at both ends by a yoke 1021 each carrying a wheel 1022.
  • the two pivots 133 of the base support 102 are directed rearward so that the balances 131 carried by the pivots operate in PAR mode.
  • the pendulums have their arm pointing down; they are of the dynamizing type Dy.
  • the orientation of the pivots can be PAR and PAV or PAR or PAV.
  • Figures 14A, 14B show a suspension device according to the invention applied to a catamaran, for example windsurfing type.
  • the base support 201 is the platform carrying the mast 201 1 and the sail 2012. It is connected by two rockers 231 to the lateral supports each constituted by a shell 202.
  • the hulls 202 are connected by non-detailed pivots to the arms of the rockers 231 they themselves connected by pivots to the platform 201.
  • the orientation of the pivots may be PAR or PAV type or PAR and PAV, the arrangement of the rockers being dynamic type Dy here.
  • the catamaran is represented here in the form of a windsurf board with the 2013 roll bar.
  • FIG. 14A shows, in perspective, the catamaran in an upright circulating position pushed by a tailwind and FIG. 14B showing the wheel traveling upwind, in this inclined position, the hulls act by exerting a drifting force necessary for stability. of the road.
  • Figures 15A, 15B show an aircraft whose base support is constituted by the fuselage 301 of the aircraft.
  • the fuselage 301 carries the two wings 302 connected to the fuselage 301 by two rockers 331 open upwards, that is to say in a moderating arrangement Mo.
  • the pivots connecting the pendulums 331 to the fuselage 301 can be in PAV or PAR or PAR and PAV mode.
  • Figures 16 and 17 are partial perspective views of a cycle 400 whose front is equipped with a suspension device according to the invention which has at the same time a steering function.
  • the rear wheel is not split and its installation corresponds to a classic assembly.
  • the suspension combining the steering of the wheels makes the system more complicated than that shown in FIG. 1 also to simplify the description, the steering function of the wheels and the suspension function will be distinguished even though the movements by these two functions are in reality combined.
  • the set of elements is oriented for a displacement of the cycle in a straight line, which abstracts from the direction function.
  • the handlebars or the steering column are not turned.
  • the cycle 400 consists of a frame 401 assembled tubes bearing the rear wheel 402 provided with a pinion 403 for its drive by a chain 404 passing on the plate 405 of the pedal 406.
  • the front wheel is split, replaced by two wheels 407 directional each carried by a fork 408 connected to a tube-shaped fork body 409 and a shock absorber 410.
  • Each fork body 409 is pivotally mounted in a steering auxiliary post 41 1, parallel to the main steering column 412, a first rocker 413 is connected by a hinge 414 to each auxiliary upright 41 1 and by a hinge 415 to the main upright 412.
  • the first rocker 413 does not transmit the steering movement since it is connected to the steering upright belonging to the frame 401 and not to the steering column.
  • the fork bodies 409 are each connected to a steering auxiliary column 416 housed in each auxiliary upright 41 1.
  • the hinge pins are parallel and the mounting is symmetrical for the two fork members 409 of the two wheels 407.
  • the forks 408 are actually each constituted by a set of welded tubes combining two V-shaped and joined by a U-shaped portion carrying the fender and the articulation of the shock absorber 410, the other two ends being connected by a double joint to the body Fork 409.
  • the fork bodies 409 are connected to a second balancer 417 each time by a double articulation 418 at both ends of the second beam; the second balance 417 is connected by a double articulation to the extension 420 of the main steering column 421.
  • This extension 420 is generally parallel to the fork body 409 and its double articulation 419 for the top of the second balance is equivalent to the other two double joints 418 of the fork bodies 409.
  • the articulated system comprising the main amount 412, the main column 421 supposed to be locked in neutral position in the main steering upright, the two rockers 413, 417, the auxiliary uprights 41 1 and the fork members 409 constitute an articulated assembly as the one described in principle in FIG. 1.
  • the base support 1 is constituted by the tube of the main steering upright 412 secured to the tubes of the frame 401, the inner tube forming the steering column 421 passing through the main upright 412 connected in the upper part of the handlebar not shown and in the lower part , the inclined tube forming the extension 420 of the steering column 421.
  • This inclined tube carries at the front, the double joint 419 for the second beam 417.
  • the lateral supports 2 according to FIG. 1 are constituted here by FIGS. 16, 17) each by two welded tubes, carrying the fork 408 of the wheel 407 with a shock absorber system and connected to a tube end forming the lateral upright 41 1, parallel to the tube of the main upright 412 and also bearing a hinge pin for the first beam of to form a deformable parallelogram for the two lateral supports joined by the two rockers 413, 417.
  • the second balance 417 which combines the suspension function and the transmission function of the steering movement to the two wheels 407.
  • the first joints 418a, 419a of the second beam 417 are considered as blocked : its articulation at the top and its two joints at the ends. Only the second articulations 419b can be played with the extension 420 of the steering column 421 and the second articulations 418b carried by the fork bodies 409 connected to the auxiliary steering columns 416.
  • the extension 420 bearing the top of the second beam 417 is not fixed, but carried by the steering column 421.
  • this extension 420 is rotated to the left or to the right and drives the articulation 419 of the top of the balance 417 and, consequently, the two ends of the balance to rotate the wheels 407 in one direction or the other.
  • This pivoting is made possible because the rear balance arm 413 with a single articulation makes it possible, for the steering function, to split the steering column 412 on either side, symmetrically, by two auxiliary elements of the steering column 41. that rotate both wheels as a single steering wheel of a bike.
  • the direction of the two wheels works like that of the single wheel of a bike.
  • the wheel turns without leaning.
  • FIG. 17 shows, from the top view of the rear, substantially the position of the cyclist, the disposition of the first rear balance or caliper 413 with respect to the outer tube forming the amount of the steering column and the articulation of the end of this balance to the two tubes forming the auxiliary columns of steering column.
  • the main steering column 421 carries, at one end, the extension 420 and at the other end, the handlebar in the manner of a usual bicycle handlebars. But this solution can also be replaced by a mounting releasing the middle part of the frame at the amount of the steering column in favor of side amounts.
  • the height of the main upright 412 and of the steering column is reduced and the handlebar is removed and replaced by two half-handlebars, a left half-handlebar and a right half-handlebar, fixed to the two lateral columns of the steering column. direction 416, prolonged.
  • the cycle direction movement is synchronized by the main steering column between the two auxiliary columns each associated with a wheel.
  • the steering system is composed of the following elements: the extension of the steering column and the second articulation of the double articulation of the top of the second balance as well as the second articulation of the double articulation connecting each end of the second balance to the body of the fork. If it is assumed that the frame 401 of the cycle remains in a vertical plane, the pivoting movement of the main steering column 421 produces the pivoting of its extension 420 which moves the top of the second beam 417 or forward beam. This displacement movement results in a displacement movement of each of the two ends of the second beam, that is to say the double joint connecting these two ends to the fork body.
  • the fork bodies 409 thus pivot in parallel with the extension 420 of the steering column to each auxiliary steering column in the auxiliary steering column.
  • the two auxiliary amounts 41 1 remain motionless relative to the main amount of direction since they are blocked by the first balance which, by hypothesis, remains fixed since no inclination movement is induced in the frame.
  • the steering movement is combined with a tilting motion of the frame necessary for the cycle to remain balanced in a turn. At this moment, the movements of direction and inclination combine and cause a complex displacement with inclination of the two wheels.
  • the table at the bottom of Figure 18 gives the correspondence between the rotation angle ⁇ of the beam and the inclination of the mobile for values between 0 ° and 35 ° of rotation of the angle ⁇ of the balance.

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Abstract

Dispositif comprenant un support de base (1) recevant la charge relié à deux supports latéraux (2) prenant appui sur le milieu et formés de deux ensembles articulés (3) ayant un balancier (31) à deux bras (31a, b) faisant entre eux un angle obtus (ß) différent de 180°, les bras étant réunis à un pivot central (32, 33) et terminés chacun par un pivot latéral (35, 36). Le pivot central (32, 33) est relié au support de base (1) et les pivots latéraux chacun à un support latéral (35, 36). Les pieds des pivots (33) sont situés sur une droite de base (XoXo) du support de base ( 1) et les deux pivots latéraux (36) homologues, sur une droite auxiliaire (X1X1) du support latéral (2). Les droites (XoXo) et (X1X1) sont parallèles à une direction (d) et les axes des pivots sont parallèles et forment avec la direction (d), un angle (a) différent de 90°. Les angles optimum définissant le dispositif de suspension sont a = 32,79°, ß = 149,70°.

Description

« Dispositif de suspension d'un mobile » Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de suspension pour un mobile se déplaçant dans un milieu. Le mobile peut être un véhi- cule à roues circulant sur une surface dure, un véhicule de type glisseur circulant sur une surface dans un milieu relativement souple comme de la neige ou de l'eau ou un bateau circulant à la surface de l'eau ou encore un avion se déplaçant dans l'air. Etat de la technique II existe déjà des dispositifs de suspension dédoublant les moyens d'appui, par exemple des motocyclettes dont les roues avant sont dédoublées et qui s'inclinent pour la prise d'un virage.
Mais ce moyen de suspension dédoublée n'assure pas une bonne stabilité dynamique au véhicule. L'art antérieur connaît déjà des dispositifs permettant de dédoubler latéralement des moyens de déplacement du type roue, roulette, lame, ski, aile ou flotteur, à l'aide d'un double parallélogramme déforma- ble comportant une pluralité d'articulations autorisant une variation de l'angle de chaque coin. En particulier, on connaît la demande de brevet
WO 2006/ 130007 ayant pour objet un dispositif de stabilisation pour véhicule inclinable comprenant au moins trois roues. La structure articulée du double parallélogramme comprend notamment un balancier transversal, des amortisseurs, un double levier articulé ainsi qu'un cylindre d'inclinaison hydraulique.
Ce dispositif bien que résultant d'une élaboration complexe ne peut pas être stable à l'état dynamique car les déplacements des points d'appuis des roues issues du dédoublement latéral, provoqués par l'inclinaison du moyen de locomotion, qui constituent des éléments fon- damentaux pour la détermination de l'équilibre du déplacement, n'ont pas été pris en considération pour le calcul des éléments de la structure.
D'autres dispositifs destinés au dédoublement latéral des moyens de déplacement de véhicules inclinables ont également fait l'objet de publications. Les défauts d'équilibre et de stabilité dus au dédouble- ment articulé se traduisent le plus souvent par une sur - inclinaison des moyens de locomotion dans les virages. Afin de palier à ces défauts, nombre de recherches ont été orientées vers des solutions mécaniques ou électroniques destinées à la régulation de l'amplitude de la déformation de la structure articulée mais aucune publication ne fait référence à la recherche d'un équilibre induit par la configuration des trajectoires de déplacement des points d'appuis, résultant d'une organisation géométrique des axes des articulations d'un dispositif présentant une structure de double parallélogramme déformable à deux balanciers. But de l'invention
La présente invention a pour but de développer un dispositif de suspension dédoublant latéralement les moyens d'appui sur le milieu solide, liquide ou gazeux, pour assurer à l'état statique et dynamique, l'équilibre du mobile, inclinable en déplacement sur une surface solide ou liquide ou dans un milieu gazeux ou liquide et notamment d'augmenter et d'optimiser l'équilibre du mobile inclinable à l'état statique et à l'état dynamique, en augmentant les points de contact avec la surface ou le milieu sur ou dans lequel se déplace le mobile. L'invention a notamment pour but de développer un dispositif de suspension avec dédoublement des moyens d'appui qui peuvent être des moyens de type roue, ligne de roulettes, chenille, lame, ski, aile, ensemble de pales, aileron ou flotteur. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de suspension dont les moyens d'appui sont dédoublés latéralement, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend A- un support de base recevant la charge, B- deux supports latéraux prenant appui sur le milieu et constituant les moyens d'appui dédoublés,
C- un mécanisme reliant le support de base à chacun des supports latéraux et formés de deux ensembles articulés, chaque ensemble articulé ayant
- un balancier à deux bras faisant entre eux un angle obtus différent de 180°, les bras étant réunis à un pivot central et terminés chacun par un pivot latéral,
- le pivot central étant relié au support de base et les pivots latéraux chacun à un support latéral,
* les deux pieds des pivots centraux des deux ensembles étant si- tués sur une droite de base du support de base,
* les deux pivots latéraux homologues, des deux ensembles étant situés sur une droite auxiliaire du support latéral correspondant, * la droite de base et les droites auxiliaires étant parallèles à une direction,
* les axes des pivots sont parallèles et forment avec la direction, un angle différent de 90°, - les axes des pivots centraux des deux ensemble articulés définissant le plan médian et les axes des pivots latéraux définissant un plan auxiliaire,
* le plan médian et les plans auxiliaires étant parallèles et le mouvement d'inclinaison imprimé par le support de base au plan médian entraînant l'inclinaison des plans auxiliaires et des supports auxiliaires,
- les angles optimum définissant le dispositif de suspension sont α = 32,79° β = 149,70°. Ainsi, la structure du dispositif de suspension défini de manière générale ci-dessus, se déforme en cas d'inclinaison de façon que
- l'un des plans auxiliaires avance/ recule par rapport au plan de base pendant que
- l'autre plan auxiliaire recule/ avance par rapport au plan de base, - le plan de base se rapprochant/ s 'éloignant d'un plan auxiliaire pendant qu'il s'éloigne/ se rapproche réciproquement de l'autre plan auxiliaire.
La structure décrite ci-dessus permet d'améliorer l'équilibre du mobile, inclinable en déplacement et lui donner des caractéristiques dynamiques ou modératrices.
Pour un véhicule de locomotion terrestre comprenant des moyens de déplacement pouvant être notamment constitués par des roues, des lignes de roulettes, des chenilles, des lames, des skis, le dédoublement latéral desdits moyens de déplacement articulés selon l'invention permet notamment d'optimiser l'adhérence, les capacités de freinage, le contrôle du dérapage et la stabilité latérale.
Pour des véhicules à locomotion maritime, le dédoublement latéral des flotteurs ou ailerons articulés selon le dispositif de l'invention permet d'augmenter la stabilité de route et la manœuvrabilité. Pour les véhicules à locomotion aérienne, le dédoublement latéral des ailes ou des ensembles de pales articulés selon l'invention permet d'augmenter la manœuvrabilité tout en réduisant les risques de décrochage de la voilure. Avantageusement, les balanciers de la structure sur laquelle sont montés les moyens de déplacement peuvent être organisés selon deux configurations différentes :
Pour diminuer l'énergie potentielle du moyen de locomotion, une confi- guration « modératrice » dans laquelle les sommets des triangles isocèles formant les balanciers sont orientés vers le bas de façon à ce que les côtés des triangles isocèles prennent la forme d'un "V", abaissant le centre de gravité du support lors de la déformation de la structure.
- Pour augmenter l'énergie potentielle du moyen de locomotion, une configuration « dynamisante » dans laquelle les sommets des triangles isocèles formant les balanciers sont orientés vers le haut de façon à ce que les côtés latéraux des triangles isocèles prennent la forme d'un accent circonflexe, relevant le centre de gravité de la base centrale lors de la déformation de la structure. De manière préférentielle, pour un gain de souplesse de réaction, notamment dans le cas où le moyen de locomotion est un cycle, le dédoublement latéral de la roue avant et/ ou de la roue arrière est organisé selon la configuration « modératrice » de la structure.
Toujours de manière préférentielle, pour un gain de nervosi- té de réaction, notamment dans le cas où le moyen de locomotion est un patin à roulettes en ligne, le dédoublement latéral de la ligne de roulettes est organisé selon la configuration « dynamisante » de la structure.
Avantageusement, les axes des balanciers peuvent être configurés selon deux orientations distinctes : - pour améliorer la rigidité directionnelle du moyen de locomotion, les axes des articulations sont orientés vers le bas et vers l'arrière du moyen de locomotion.
- pour améliorer la souplesse directionnelle du moyen de locomotion, les axes des articulations sont orientés vers le bas et vers l'avant du moyen de locomotion.
Bien évidemment, dans le cas où notamment le moyen de locomotion inclinable est un cycle, les axes de rotation de la structure sont orientés vers l'arrière et vers le bas lorsque les roues dédoublées sont situées sur l'arrière du cycle. A l'inverse, les axes de rotation de la struc- ture sont orientés vers l'avant et vers le bas lorsque les roues dédoublées sont situées sur l'avant du cycle. Le dédoublement latéral articulé des moyens de déplacement permet d'augmenter les points de contact avec la surface ou le milieu.
L'invention concerne particulièrement un procédé pour dé- terminer les angles optimum d'inclinaison de l'axe d'articulation α et de l'angle d'ouverture β du balancier, sachant que la valeur algébrique de chacun de ces angles n'intervient pas, la valeur algébrique dépendant uniquement du sens de déplacement du mobile pour l'angle α d'inclinaison du pivot et du plan de projection de référence utilisé pour le calcul, dans le cas de l'angle β du balancier.
Ce procédé de détermination des angles α et β, optimum, est caractérisé en ce qu'on projette selon une vue verticale, le cercle décrit par les extrémités du balancier sur un plan horizontal de référence et on trace le triangle de chasse dont la base est constituée par la projection de deux articulations d'extrémité du balancier et dont le sommet est le point de chasse virtuel choisi, ce triangle étant un triangle rectangle isocèle, et on définit le couple d'angle α et β pour que la projection des extrémités du balancier dans ce plan horizontal de référence, pour le pivotement du balancier autour de son axe, corresponde à des trajectoires dans le plan ho- rizontal qui restent à l'intérieur des côtés du triangle de chasse virtuel, côté passant par le sommet et la projection des extrémités du balancier en position neutre, cette détermination se faisant par approximations successives en modifiant l'un des angles α ou β, l'autre α ou β restant fixe ou par une défini- tion trigonométrique des angles α et β et résolution des deux équations en α et en β. Dessins
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins an- nexés dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma en perspective du principe du dispositif de suspension selon l'invention,
- la figure 2 est une vue de côté schématique du dispositif de suspension mettant en évidence certains angles, - les figures 3A, 3B sont des vues de face de deux dispositions de balancier,
- les figures 4A, 4B sont des vues suivant l'axe de pivotement de deux balanciers avec un angle positif et un angle négatif dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement mettant en évidence l'angle entre les deux branches du balancier,
- les figures 5A, 5B sont respectivement une vue de côté d'un système de suspension en mode dynamique, pour le balancier non pivoté et le balancier pivoté,
- les figures 6A, 6B sont deux vues de face correspondant aux figures 5A, 5B,
- les figures 7A, 7B sont des vues du balancier dans un plan perpendiculaire à son axe de pivotement, correspondant aux figu- res 5A, 5B,
- les figures 8A, 8B sont des vue des côté d'un système de suspension en mode modérateur, avec le balancier non pivoté et le balancier pivoté,
- les figures 9A, 9B sont des vues de face correspondant aux figu- res 8A, 8B,
- les figures 10A, 10B sont des vues du balancier des figures 8A, 8B dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement du balancier,
- la figure 1 1 est un schéma vu de face de la cinématique des points d'appui appliqué à la détermination des angles α et β équilibrant le dispositif de suspension selon l'invention,
- les figures 12.1- 12.7 sont des vues schématiques des différentes étapes de détermination des angles α et β du système de suspension, la figure 12.8 est un exemple d'un balancier dont les bras forment un angle différent de l'angle optimum,
- les figures 13A, 13B sont des vues en perspective d'un patin à roulettes équipé d'un dispositif de suspension selon l'invention, en position droite et en position de virage,
- les figures 14A, 14B sont des vues en perspectives d'un catamaran en position droite et en position inclinée,
- les figures 15A, 15B montrent un avion à deux ailes muni d'un dispositif de suspension selon l'invention,
- la figure 16 est une vue en perspective d'un cycle dont la roue avant est dédoublée avec un dispositif de suspension selon l'invention, - la figure 17 est une vue en perspective arrière de la figure 16, la figure 18 et le tableau qui la complète montrent les différents types de trajectoire des points d'appui selon l'orientation de l'axe des pivots et la forme du balancier. Description de modes de réalisation de l'invention
Le principe général de l'invention sera décrit ci-après en référence à la figure 1.
L'invention concerne un dispositif de suspension d'un mo- bile, pris au sens général et se déplaçant dans un milieu. Il peut s'agir d'un mobile terrestre se déplaçant sur une surface telle qu'une route. Le mobile peut être un véhicule tel qu'un vélo, une moto ou encore un patin à roulettes. Il peut également s'agir d'un mobile se déplaçant sur l'eau sous la forme d'un bateau de type catamaran, quel que soit son mode de pro- pulsion, à voiles ou à moteur. Il peut également s'agir d'un aéronef muni de surfaces de sustentation c'est-à-dire des ailes. Le mobile se compose d'un support de base 1 recevant la charge à transporter. Ce support de base est figuré par une surface rectangulaire.
Le support de base 1 est porté dans le milieu ou sur la sur- face de sustentation par deux supports latéraux 2, de fonction symétrique. L'un des deux supports latéraux 2 est également figuré par une surface rectangulaire schématisant un patin. L'autre n'est pas représenté par ne pas compliquer le dessin. Il peut s'agir comme déjà indiqué ci-dessus, de patins, d'organes de roulement tels que des roues, des éléments de roule- ment au sens général ou encore des coques de catamaran ou des ailes d'avion. Ces supports latéraux 2 prennent appui sur le milieu. Le support de base 1 est relié à chacun des supports latéraux 2 par un mécanisme constitué d'au moins deux ensembles articulés 3, fonctionnant en parallèle. Chaque ensemble articulé 3 est composé d'un balancier 31 à deux bras 31a, 31b, symétriques, faisant entre eux un angle obtus β différent d'un angle plat (180°).
Les deux bras 31a, 31b sont reliés par une articulation 32 à un pivot central 33 relié au support de base 1 ; les deux pieds des pi- vots 33 sont alignés suivant la direction de référence (d), l'axe XoXo sur le support de base 1 ; ils sont parallèles et contenus dans un plan dit médian PM.
Les pivots 33 font un angle α par rapport à la direction (d) de l'axe XoXo. Les extrémités des branches 31a, b du balancier 31 sont également reliées par des articulations 35 à des pivots 36 portés par chaque support latéral 2. Les pieds des pivots 36 des articulations 35 sont solidaires du support latéral 2 et alignés suivant l'axe XiXi parallèle à la direction (d) ; ils sont contenu dans un plan dit latéral (PL).
Il en est de même de l'autre support latéral 2 non représenté. Les articulations 35 sont inclinées par rapport à la direction XiXi suivant l'angle α de sorte que les pivots 33, 36 sont tous parallèles et font un angle α par rapport à la direction (d) (XoXo, XiXi).
Dans cette description, les articulations 32, 35 sont sché- matiquement des manchons et les pivots sont des axes 33, 36, mais l'inverse est également possible.
Il convient de remarquer que si dans l'exemple présenté, les angles α et β sont considérés comme des angles positifs, il est également possible d'avoir des angles α, β négatifs et aussi des combinaisons d'angles α et β positifs et négatifs en fonction de la dynamique à donner au dispositif de suspension.
Sauf cas exceptionnel pour une application très particulière, la structure est symétrique par rapport au plan médian PM contenant les pivots 33 et les balanciers 31 sont identiques.
Les balanciers 3 tels que représentés sont la réduction de balanciers de forme quelconque comme cela sera expliqué ci-après. Distinctement, chacun des balanciers 3, figuré schématiquement, est contenu dans un plan PP perpendiculaire à l'axe 33. Mais pour des raisons d'organisation pratique, les bras 31a, 31b, réels, ne sont pas nécessairement contenus dans un tel plan : il faut seulement que leur projection dans ce plan, dans la direction de l'axe 33 donne deux bras 31a, 31b identiques, faisant entre eux l'angle β. Il en est de même des articulations 35 qui ne sont nécessairement dans ce plan PP mais peuvent être situées à un endroit quelconque sur l'axe du pivot 36 puisque la projection dans le plan PP suivant la direction des axes et pivots 33, 36 sera symétrique dans le plan PP. Ces différentes possibilités ne sont pas représentées à la figure 1. En d'autres termes, la fonction d'un deuxième balancier est liée uniquement à la conservation du parallélisme des plans PL et PM lors du pivotement ; la démonstration mathématique ou présentation schématique du dispositif se fera en référence à un seul balancier. Selon l'invention, les mouvements du support de base 1 et des supports latéraux 2 sont combinés par les deux mécanismes 3 ; les supports 2 se déplacent parallèlement au support de base 1 mais en se rapprochant ou s'en écartant différemment du plan médian PM suivant l'angle de rotation des balanciers 31 autour de l'axe 33 : cela signifie aussi que les plans latéraux PL ne sont dans des positions symétriques par rapport au plan médian PM que si les balanciers 31 ne sont pas pivotes. Mais dès que les balanciers 31 sont pivotes d'un certain angle (θ) autour de leur articulation/ pivot 32, 33, cette disposition change et l'un des plans latéraux PL se rapproche du plan médian PM alors que l'autre PL s'en écarte.
En d'autres termes, la symétrie est une symétrie de structure mais en fonctionnement, les supports latéraux 2 ou plans latéraux PL sont écartés différemment du plan médian suivant la rotation du balan- cier 31 autour de ses articulation 32 et pivot 33.
Le choix des angles α et β sera décrit ultérieurement. La figure 2 est une vue de côté du dispositif de la figure 1 montrant des angles α qui seront positifs ou négatifs suivant le sens VA ou VB de déplacement du mobile. Les figures 3A, 3B montrent des vues de face d'un ensemble articulé 3 avec le balancier 31 dont les bras 31a, b forment une angle β positif ou négatif. L'angle β n'est pas exactement celui tracé aux figures 3A, 3B car ces figures sont des vues de face dans la direction (d) selon la figure 1 alors que l'angle β est en réalité mesuré dans un plan PP per- pendiculaire à l'axe d'articulation 33, 36, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction des pivots 33, 36 comme cela est montré aux figures 4A, 4B.
De façon générale et comme cela sera détaillé ultérieurement, la réaction de la suspension sera différente suivant l'orientation des angles α et β. Pour faciliter les explications et selon l'orientation de la figure 2 dans l'hypothèse d'une circulation dans le sens de la flèche VA, l'axe 33, 36 sera dit « axe plongeant vers l'avant PAV » ; dans le cas de la circulation dans le sens VB, l'axe 33, 36 sera dit « axe plongeant vers l'arrière PAR ». De façon analogue,
- le balancier 31 dont les bras 31a, b sont dirigés vers le bas comme aux figures 3A, 4B sera appelé « balancier dynamisant Dy »,
- dans le cas du balancier 31 dirigé vers le haut comme aux figures 3B, 4B, le balancier sera appelé « balancier modérateur Mo ». Les effets des différentes combinaisons PAV, PAR avec Mo, Dy seront expliqués ultérieurement. Les figures 5A- 10B montrent la déformation du dispositif de suspension considéré de manière générale dans le cas d'une schématisation selon celle des figures 2 et 3A, 3B.
Les figures 5A, 6A, 8A, 9A reprennent, à titre de comparai- son, la disposition des figures 2, 3A, 3B le dispositif de suspension étant en position neutre. Le plan médian PM est vertical et les deux supports latéraux sont appuyés en position verticale, par exemple sur un support horizontal tel que le sol.
Lorsqu'en cours de fonctionnement, le dispositif de suspen- sion est incliné, le balancier tourne autour de l'axe 33 et prend une position pivotée autour de cet axe 33. En vue de côté selon les figures 5B, 8B les deux bras 31a, b du balancier sont inclinés, si bien que l'une des articulations 35 est avancée et l'autre est reculée, mais ces articulations restant à la même hauteur par rapport au niveau du plan de déplacement. En vue de face, selon les figures 6B, 9B, la suspension est inclinée et du fait de l'angle β entre les bras, le plan médian PM n'est plus équidistant des deux articulations 35 mais se rapproche de l'une et s'écarte de l'autre.
La figure 1 1 montre, de manière simplifiée, la disposition de la suspension pour montrer comment déterminer les angles α et β optimum.
La partie supérieure de la figure 1 1 est une reprise, à titre de comparaison, de la disposition en vue de face de la suspension selon la figure 9A. La partie inférieure de la figure 1 1 mise en relation avec la par- tie supérieure, montre le même pivotement du balancier par rapport à la position de référence, en présentant le l'axe vertical Z'eOeZe selon lequel on effectue la projection verticale nécessaire pour la recherche des angles α = 32,79° et β = 149,70°. Dans ces conditions, les supports latéraux 2 sont disposés suivant un plan incliné. La figure montre également le plan de déplacement horizontal passant par une origine O, suivant l'axe horizontal Y'OY, l'axe de mouvement X'OX étant perpendiculaire à l'axe Y'OY.
Pour déterminer les angles α et β, assurant le meilleur fonctionnement de la suspension, on projette, selon la figure 1 1 , verticale- ment, le balancier 31 et les articulations qu'il porte à ses extrémités 35 ainsi que son articulation centrale 32, sur le plan horizontal XeOeX'e.
En position neutre, le plan PM étant vertical, si le balancier pivote autour de son axe, ses articulations 35 décrivent un cercle dans un plan perpendiculaire à l'axe 33. Ce cercle, dans le plan PP incliné par rapport à un plan horizontal se projette selon une ellipse sur le plan horizontal XeOeYe. Cette ellipse a pour centre OE. Le balancier se projette lui- même sous la forme d'un triangle dont les extrémités 35P se situent sur l'ellipse puisque les bras du balancier sont les rayons du cercle se projetant suivant une ellipse.
En se référant au plan horizontal de projection selon la figure 12- 1 , la condition de fonctionnement optimum choisie selon l'invention consiste à respecter un triangle de chasse virtuel de sommet Pv. Le triangle Pv, B, C est un triangle rectangle isocèle dont le sommet Pv est le point de chasse virtuel de la flèche de l'essieu.
La condition à remplir selon l'invention est que les projections des extrémités 35 du balancier lorsque le balancier pivote autour de son axe d'articulation 33 restent à l'intérieur des deux côtés à 45° de ce triangle, c'est-à-dire à l'intérieur des droites BPv et CPv.
Le calcul des angles α et β se fait par une analyse trigono- métrique. Ce calcul sera détaillé ci-après et il aboutit à une équation dont les solutions sont un angle α = 32,79° et β = 149,70°.
Lorsque la géométrie de la suspension est ainsi définie, la projection des supports latéraux 2 se déplacent sur le plan de projection horizontal suivant deux paires de courbes comme celles représentées à la figure 12.7.
Cette figure est également tracée à la figure 18 dans le plan de déplacement horizontal mais représente le déplacement des points de contact réels des supports latéraux selon l'inclinaison I des plans PM et PL du mobile avec le plan de déplacement, par exemple le point de contact d'une roue constituant un support latéral ou un point de contact correspondant à la résultante de l'appui du support latéral dans le cas d'un patin, d'un ski ou d'une coque de catamaran.. Ce point schématiquement situé au niveau de l'articulation 35 du support latéral, se déplace d'un côté suivant une trajectoire donnée à partir de l'axe OY pendant que l'autre extrémité du balancier se déplace suivant une courbe en quelque sorte anti-parallèle, située dans l'autre demi-plan de l'axe OY' et se rapprochant de l'axe OX si la première articulation s'en écarte ou réciproquement.
La position neutre pour un dispositif de suspension non incliné correspond à la position des points sur l'axe Y'OY. Les mouvements de la suspension seront explicités ci-après à l'aide des figures 5A- 1OB :
- les figures 5A-7B montrent le cas d'un balancier dynamisant, les figures 8A- 1OB montrent le cas d'un balancier modérateur. Balancier dynamisant
Les figures 5A, 6A, 7A montrent le système de suspension en position neutre. Le plan médian PM est vertical, c'est-à-dire perpendiculaire à la surface de déplacement :
- la figure 5A est une vue de côté d'un balancier du système de suspen- sion,
- la figure 6A est une vue de face du système de suspension et la figure 7A est une vue dans un plan perpendiculaire aux axes de pivotement 33, 36 du balancier toujours pour le balancier en position neutre. Les figures 5B, 6B, 7B sont des vues correspondantes pour un balancier ayant pivoté d'un angle θ. Cet angle de pivotement du balancier se traduit par une inclinaison du plan médian et des plans latéraux d'un angle I (figure 6B) ainsi que d'un soulèvement du pivot 33 d'une hauteur + DE. Balancier modérateur
Les figures 8A, 9A, 10A sont des vues d'un balancier du système de suspension en position neutre, c'est-à-dire non pivoté (θ = 0) et les figures 8B, 9B, 10B sont des vues correspondantes pour le balancier ayant pivoté d'un angle θ. Cela se traduit de nouveau par l'inclinaison des plans PM, PL (figure 9B) d'un angle I et d'un abaissement du pivot 33 (figure 10B) d'une distance -DE.
La figure 1 1 est une combinaison de trois schémas destinés à faciliter l'explication de la détermination des angles α et β pour que le système respecte le point de chasse virtuel et les figures 12.1- 12.7 sont des schémas montrant les étapes successives traduisant le calcul des angles α et β pour une certaine rotation θ du balancier autour de son axe.
Cette rotation n'est pas commandée par le conducteur du mobile mais est produite soit par le soulèvement d'une surface d'appui par rapport à l'autre lorsque la surface de déplacement n'est plus horizontale alors que le plan médian doit rester vertical (par exemple en circulant en travers d'une pente) ou lorsque le véhicule s'incline dans un virage.
Lorsque le système occupe la position représentée aux figures 6A ou 9A ou encore dans le rappel de ces figures dans la partie supé- rieure de la figure 1 1 , le système est dit en position neutre. Le plan médian est vertical et la surface de déplacement des points d'appui est horizontale. Lorsque les deux points d'appui ne sont plus dans un plan horizontal, le plan médian restant vertical, cela se traduit par un pivote- ment du balancier.
Il en est de même lorsque le véhicule s'incline, c'est-à-dire lorsque le plan médian s'incline par rapport au plan de déplacement, cela se traduit par un pivotement des balanciers.
Comme un système de suspension comporte au moins deux balanciers et que ces balanciers sont géométriquement identiques (le même angle β) et aussi pivotants autour de pivots respectifs inclinés d'un même angle α par rapport à la direction d, il suffit de déterminer les angles α et β associés à un balancier.
Cette détermination des angles α et β utilise le point de chasse dit virtuel. Ce point de chasse correspond à un mobile circulant en ligne droite et qui, dans le cas le plus simple, a deux points d'appui dans un plan horizontal positionnés symétriquement de chaque côté de l'axe de déplacement. Le point de chasse virtuel est le sommet du triangle rectangle isocèle dont les extrémités de la base sont les deux points d'appui. Tenant compte de la description donnée précédemment, les points d'appui du système de suspension sur le plan de déplacement correspondent schématiquement à la translation des extrémités du balancier. Si selon la figure 1 1 , on définit le balancier 31 par son sommet A et les deux extrémités de sa base B et C, les points d'appuis équivalents puisque translatés, du système de suspension sur le plan de déplacement, peuvent également être appelés Bθ et Cθ.
Si l'on se reporte alors à la figure 12.1 , le point de chasse virtuel Pv est le sommet du triangle rectangle isocèle dont la base est BC. Le point de chasse virtuel Pv est évidemment situé sur l'axe X'eXe qui est aussi la médiatrice de la base B et C.
Lorsque les points d'appui BC ne sont plus dans un plan horizontal ou si le mobile est incliné par rapport au plan de déplacement, cela se traduit par la rotation (forcée) du balancier autour de son axe 33 de sorte que, comme cela sera vu ensuite, en pratique, les points d'appui B et C se déplacent dans le plan et n'occupent plus la position symétrique par rapport à l'axe X'eXe puisque le balancier pivote et qu'au surplus, comme l'axe 33 du balancier n'est pas horizontal mais fait un angle α par rapport à la direction d (direction horizontale dans le cas le plus simple), le balancier se déplace par rapport au plan de symétrie verticale passant par l'axe X'eXe. La projection du sommet A du balancier n'est plus située sur l'axe X'eXe.
Cela signifie aussi que les points d'appui B et C dont déca- lés comme cela est représenté à la figure 12.4.
Le véhicule est supposé circuler en ligne droite. Dans ces conditions, chaque point d'appui B, C a son point de chasse virtuel situé sur l'axe X'eXe. Ce point de chasse virtuel est, selon sa définition donnée à l'aide de la figure 12.1 , l'intersection d'une droite inclinée à 45° par rap- port ) l'axe X'eXe passant respectivement par le point B et le point de chasse virtuel PVB associé au point B. Le point de chasse virtuel Pvc du nouveau point C est obtenu de la même manière et correspond à l'intersection de la droite inclinée à 45° par rapport à l'axe X'eXe et passant par le point C, coupant l'axe XeX'e au point Pvc Dans le cas général, les points PVB et Pvc ne coïncident pas et sont distants de la distance VE ≠ 0 comme pour le dispositif non équilibré de la figure 12.8.
Dans le cas de l'exemple de la figure 12.8 qui correspond à un balancier dont l'angle β n'est pas l'angle optimum mais égal à 165°, on voit que les points d'appui B', C ont des points de chasse virtuels PVB et Pvc très différents sur l'axe XeOeX'e donnant une valeur VE différente de O.
Pour que le véhicule circule normalement en ligne droite malgré ce décalage des points d'appui B et C à la fois dans la direction transversale et dans la direction longitudinale suivant le système de coordonnées, il faut que les deux points de chasse coïncident, c'est-à-dire que la distance VE soit nulle.
Cette condition donne l'angle α et l'angle β.
Pour déterminer l'angle α d'inclinaison des axes 36 du ba- lancier par rapport au plan de déplacement et l'angle β formé entre les bras du balancier, de façon à respecter le point de chasse virtuel, on procédera à la détermination de ces deux angles comme cela est expliqué à l'aide des figures 1 1 et 12.1- 12.7.
On suppose alors que le balancier subit une rotation d'un angle θ autour de son axe 33. Cela donne dans un plan perpendiculaire à l'axe 33, la disposition pivotée du balancier T (θ), le sommet A restant en place mais les extrémités de la base B et C passant en position Bθ et Cθ. Ce schéma intermédiaire met en évidence le déplacement du milieu M de la base BC qui, en position neutre, est dans le plan médian et qui, en position pivotée du balancier Tθ, est décalée de la distance Dt par rapport au plan médian. Ce décalage représente en réalité le décalage que subit le triangle ABΘCΘ lorsque le plan médian s'incline par rapport au plan de déplacement horizontal ou plan de projection suivant la direction verticale.
Pour faciliter le calcul, on projette d'abord ce pivotement dans le plan de projection vertical donnant les points de projection A', B', C puis, par projection inverse, on obtient la position des points d'appui des supports latéraux 2 dans le plan de déplacement qui, passant par les points d'appui des supports latéraux 2, fait un angle I par rapport au plan de projection vertical.
Cet angle I est en réalité l'angle d'inclinaison du système de suspension par rapport au plan de déplacement qui est le plan horizontal.
En d'autres termes, pour déterminer les coordonnées des points d'appui B' et C du système sur le plan de déplacement, comme ces points d'appui B', C sont les points translatés des sommets B, C du balancier, on déterminera d'abord les coordonnées des sommets B et C dans le plan perpendiculaire à l'axe de rotation du balancier puis, on projettera ces deux points sur le plan de la projection. Mais ces projections ne tenant pas compte du déplacement du sommet A produit par la rotation du balancier θ dans un repère orthonormé. Puis, on déplacera ce repère en fonction du déplacement du milieu M de la base BC. Ce mode de calcul évite d'utiliser le sommet A' pour définir la position réelle des points d'appui B', C sur le plan de déplacement.
Pour déterminer le décalage du sommet du balancier Aθ suivant l'angle de pivotement θ du balancier, on détermine le décalage qu'il faut donner à la projection du triangle par rapport à l'axe X'eXe dans le plan de déplacement. Il s'agit en fait de la mesure du vecteur de déplacement du milieu de la base Mθ de la base BΘCΘ par rapport à l'intersection de la base BΘCΘ avec l'axe X'eXe.
En d'autres termes, pour déterminer la position des points d'appui du mobile dans le plan de déplacement, on considère la projection dans le plan de déplacement du triangle représentant le balancier en considérant que le déplacement entre la projection représentant la position neutre du balancier et la projection représentant le balancier pivoté de l'angle θ autour de son axe s'obtient par la combinaison de deux mouvements :
D'abord, le pivotement du balancier de l'angle θ en supposant que le sommet du triangle reste fixe puis, on translate la projection du triangle du décalage obtenu en mesurant le décalage du milieu de la base par rapport à l'axe X'X.
Ayant les coordonnées des points B', C, projections des extrémités Bθ, Cθ du balancier pivoté de l'angle θ et translaté selon le déplacement Dt, on écrit que le point de chasse virtuel PVB du point d'appui B' projection de Bθ est égal au point de chasse virtuel Pvc du point d'appui C projection du point Cθ.
Le point de chasse virtuel de chacun des points B' et C est situé sur l'axe XX'.
On obtient ainsi les valeurs angulaires suivantes : α = 32,79° β = 149,70°.
Le calcul fait ci-après explicite l'obtention de ces deux valeurs angulaires.
Ces deux valeurs angulaires peuvent être obtenues par ité- rations successives en donnant à θ différentes valeurs angulaires, par exemple comprises entre 0 et 35° qui est l'angle d'inclinaison usuel pour le système.
Les figures 12.1- 12.7 explicitent d'une autre manière les différentes étapes de calcul en partant de la position neutre (figure 12.1) et en supposant que le plan médian a été incliné d'un angle proche de 30° en pratique qui se traduit par un pivotement du balancier d'un angle θ = 35°.
La figure 12.2 représente la projection sur le plan de déplacement du pivotement du balancier en supposant que le sommet du ba- lancier ne s'est pas encore déplacé.
Cela permet de déterminer le décalage du milieu de la base du balancier (figure 12.3) par rapport à l'axe XX'. Puis, on translate le balancier de ce décalage Dt selon la figure 12.4. Puis, selon la figure 12.5, on décrit que les points de chasse des extrémités Bθ et Cθ de la base sont le même point Pvc, PVB sur l'axe XX'.
On obtient alors selon le calcul donné ensuite, la paire de valeurs angulaires pour α et β. La figure 12.6 montre l'obtention par itérations successives de la position des différents points B' et C pour les angles θ variant de 5 en 5 de 0° et 35°.
La figure 12.7 montre le tracé des trajectoires projetées des extrémités du balancier.
Il s'agit en fait de quatre segments de courbe combinés deux à deux de part et d'autre du sommet OE du système de coordonnées et des axes X'eXe et Y'eYe.
Cette figure montre également le déplacement du milieu M de la base et le déplacement du sommet A du balancier.
La démonstration mathématique pour déterminer la valeur exacte des angles α et β caractérisant l'équilibre du dispositif de l'invention est la suivante, applique le principe décrit ci-dessus.
On positionne le dispositif au-dessus d'un repère orthonor- mé Xe,Oe,Ye représentatif du plan horizontal P.
Le dispositif de l'invention, vu du dessus en position d'équilibre vertical, est représenté sur le plan Xe,Oe,Ye par un triangle isocèle T(O).
Le triangle isocèle T(O) représente la superposition des ba- lanciers.
Chaque coin du triangle isocèle T(O) représente la projection verticale sur le plan Xe,Oe,Ye des trois points de pivotement d'un balancier formés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation est orienté suivant un angle α avec le plan Xe,Oe,Ye. L'angle formé par les côtés du triangle isocèle (V) sur le plan perpendiculaire PP étant β.
Dans ces conditions, le sommet du triangle isocèle T(O) correspond à la fois au support de base (1) et au point de pivotement central du balancier, de même que les extrémités de la base du triangle iso- cèle T(O) correspondent à la fois aux points d'articulation latéraux du balancier et à la résultante des points d'appui des surfaces de sustentation des supports latéraux.
Le sommet du triangle isocèle T(O) est positionné sur le centre du repère Oe. X est le sens de la direction du déplacement du moyen de locomotion, la base du triangle isocèle (TO) étant orientée du côté du sens de la direction et les axes de rotation étant orientés plongeant vers le sens de la direction, la démonstration est donc effectuée selon d'un dispositif en configuration «modératrice/ avant».
L'ellipse 30 est représentative de la projection verticale du mouvement circulaire des extrémités du triangle isocèle (V) suivant toutes les rotations (θ) autour de leur sommet, Par ailleurs, on définit le sommet de l'ellipse (30) au point M sur l'axe Ye-Oe-Ye'. Le point R correspond à la position de l'extrémité d'un balancier selon une rotation θ = - y2 (i80°-β).
La distance (r) entre le point Oe et R est donc égale à 1. La norme d'unité du repère est définie par la longueur des côtés du triangle isocèle (V) formé sur un plan perpendiculaire au pivot du balancier.
Les coordonnées de la projection verticale des extrémités du triangle isocèle (V) en fonction de la rotation θ, dessinant l'ellipse (30), sont définies selon les équations suivantes :
Avec Δ = Y2(180°- β) xe = sin(Δ + θ)*sin(α) et ye = cos(Δ + θ) x'e = sin(Δ - θ)*sin(α) et y'e = -cos(Δ - θ)
Sur le triangle T(θ), représentant la projection verticale du triangle isocèle (V) après une rotation θ, on remarque un décalage Dt correspondant à la distance entre le point représentant le milieu de la base et le point représentant l'intersection de la base et de l'axe X,O,X'. Les valeurs des décalages Dt en fonction des rotations θ sont définies par les équations suivantes : xDt(θ) = sin(α)*cos(π/2- θ)*TAN(θ)*sin(Δ) yDt(θ) = sin(θ)* sin(Δ)
Dt correspond donc au décalage des points de projection de la base centrale du triangle entre la position d'équilibre vertical et la position après une rotation θ du triangle isocèle (V). • Dans une première étape, pour établir l'équilibre des trajectoires des extrémités des triangles T'(θ) on fait subir à ce triangle des translations Dt(θ) en fonction des rotations θ.
La projection verticale des trajectoires équilibrées des extrémités des triangles translatés T(θ) est défini par les coordonnées sui- vantes : xp = xe-xDt et yp = ye-yDt x'p = x'e-xDt et y'p = y'e-yDt • Dans une seconde étape on trace deux axes Pv-Ch et Pv-Ch' chacun positionné symétriquement à 45° de l'axe Xe,Oe,X'e et chacun passant par une des extrémités du triangle T(O). Chacun de ces axes correspond à une chasse virtuelle définie par les équations suivantes : Pour Pv-Ch : yc = -xc+(xe(0)+ye(0))
Pour Pv -Ch' : y'c = -x'c+( xe(0)+ye(0))
• Dans une troisième étape on définit les écarts longitudinaux entre les extrémités des triangles translatés T'(θ) et les chasses virtuelles : Ei étant l'écart correspondant à l'inclinaison interne et Ee étant l'écart correspondant à l'inclinaison externe.
Les coordonnées sur l'axe Xe,Oe,X'e de la chasse virtuelle selon θ sont définit par : xc(θ) =-yp(θ)+( xe(0)+ye(0))
En tenant compte de la symétrie des trajectoires des extré- mités du triangle translaté T'(θ), les écarts longitudinaux sont calculés de la manière suivante :
Ee(θ) = xc(-θ)-xp(-θ) et Ei = xc(θ)-xp(θ)
• Dans une quatrième étape on établit la différence des écarts longitudinaux pour définir la variation des écarts longitudinaux en fonction de θ soit : la variation VE(Θ) = Ee(θ)-Ei(θ)
• Dans une cinquième étape, on recherche les valeurs de α et β pour lesquelles la variation VE soit minimum pour toutes rotations θ comprise entre -35° et 35°. Il apparaît que pour chaque valeur de β des balan- ciers, il existe une valeur de α pour les axes des articulations permettant de réduire de façon optimum la différence des écarts longitudinaux.
Les résultats de ce système d'équation à deux inconnues obtenus par approximations successives et correspondant à l'équilibre optimum, dont les valeurs approchées ont été calculées jusqu'à la treizième décimale, sont :
Δ = 15, 1508690109007°, α = 32,7889991 104801° et β = 149,6982619781986°. La démonstration mathématique pour la recherche des valeurs α et β a été effectuée par rapport à des projections verticales sur le plan Xe,Oe,Ye du mouvement de balancier du dispositif de l'invention en configuration « avant/ modérateur ». Dans cette condition, en effectuant des changements de repère on observe que pour les quatre configurations du dispositif de l'invention la recherche mathématique pour la détermination de l'équilibre optimum aboutit aux mêmes valeurs α et β. En effet, en inversant Xe et X'e on obtient la configuration
« arrière/ modérateur ».
De même en inversant Ye et Ye', à partir des deux configurations précédentes, on obtient les configurations « avant/ dynamisant » et « arrière dynamisant ». Par ailleurs, une variation de plus de deux degrés des valeurs de α et β entraîne un important accroissement de la variation VE. Afin de bénéficier du meilleur équilibre, les moyens de locomotion conçus avec le dispositif devrons être construit en respectant au plus près les valeurs de l'équilibre optimum. Les figures 13A, 13B montrent un mode de réalisation d'un dispositif de suspension en forme de patin à roulettes :
- le support de base est la platine 101 à laquelle est fixée la chaussure 101 1 ,
- les supports latéraux sont constitués chacun par une paire 102 de roulettes 1022.
Les paires de roulettes 102 sont portées par une tige de liaison 1020 terminée à ses deux extrémités par une chape 1021 portant chacune une roulette 1022. Les deux pivots 133 du support de base 102 sont dirigés vers l'arrière de sorte que les balanciers 131 portés par les pivots fonctionnent en mode PAR. Les balanciers ont leur bras dirigé vers le bas ; ils sont du type dynamisant Dy. L'orientation des pivots peut être PAR et PAV ou PAR ou PAV.
Les figures 14A, 14B montrent un dispositif de suspension selon l'invention appliqué à un catamaran, par exemple de type planche à voile.
Le support de base 201 est le plateau portant le mât 201 1 et la voile 2012. Il est relié par deux balanciers 231 aux supports latéraux constitués chacun par une coque 202. Les coques 202 sont reliées par des pivots non détaillés aux bras des balanciers 231 eux-mêmes reliés par des pivots à la plateforme 201. L'orientation des pivots peut être de type PAR ou PAV ou PAR et PAV, la disposition des balanciers étant ici de type dynamisant Dy. Le catamaran est représenté ici sous la forme d'une planche à voile avec l'arceau de maintien 2013.
La figure 14A montre, en perspective, le catamaran en position verticale circulant poussé par un vent arrière et la figure 14B le mon- tre circulant en remontant le vent, dans cette position inclinée, les coques agissent en exerçant une force antidérive nécessaire à la stabilité de la route.
Les figures 15A, 15B montrent un aéronef dont le support de base est constitué par le fuselage 301 de l'avion. Le fuselage 301 porte les deux ailes 302 reliées au fuselage 301 par deux balanciers 331 ouverts vers le haut, c'est-à-dire suivant une disposition modératrice Mo.
Les pivots reliant les balanciers 331 au fuselage 301 peuvent être en mode PAV ou PAR ou PAR et PAV.
Les figures 16 et 17 sont des vues partielles en perspective d'un cycle 400 dont l'avant est équipé d'un dispositif de suspension selon l'invention qui a en même temps une fonction de direction. La roue arrière n'est pas dédoublée et son installation correspond à un montage classique.
La suspension combinant la direction des roues rend le sys- tème plus compliqué que celui représenté à la figure 1 aussi pour simplifier la description, on distinguera la fonction de direction des roues et la fonction de suspension bien que les mouvements par ces deux fonctions soient en réalité combinés. Pour la description du dispositif de suspension, l'ensemble des éléments est orienté pour un déplacement du cycle en ligne droite, ce qui fait abstraction de la fonction de direction. Le guidon ou la colonne de direction n'est pas tournée.
Le cycle 400 se compose d'un cadre 401 en tubes assemblés portant la roue arrière 402 munie d'un pignon 403 pour son entraînement par une chaîne 404 passant sur le plateau 405 du pédalier 406. La roue avant est dédoublée, remplacée par deux roues directionnelles 407 portées chacune par une fourche 408 reliée à un corps de fourche 409 en forme de tube et à un amortisseur 410. Chaque corps de fourche 409 est monté pivotant dans un montant auxiliaire de direction 41 1 , parallèle au montant principal de direction 412, un premier balancier 413 est relié par une articulation 414 à chaque montant auxiliaire 41 1 et par une articulation 415 au montant principal 412. Le premier balancier 413 ne transmet pas le mouvement de direction puisqu'il est relié au montant de direction appartenant au cadre 401 et non à la colonne de direction. Les corps de fourche 409 sont reliés chacun à une colonne auxiliaire de direction 416 logée dans chaque montant auxiliaire 41 1. Les axes d'articulation sont parallèles et le montage est symétrique pour les deux corps de fourche 409 des deux roues 407. Les fourches 408 sont en réalité constituées chacune par un ensemble de tubes soudés combinant deux formes en V et réunis par une partie en U portant le garde-boue et l'articulation de l'amortisseur 410, les deux autres extrémités étant reliées par une double articulation au corps de fourche 409.
Les corps de fourche 409 sont reliés à un deuxième balan- cier 417 chaque fois par une double articulation 418 aux deux extrémités du second balancier ; le deuxième balancier 417 est relié par une double articulation au prolongement 420 de la colonne principale de direction 421. Ce prolongement 420 est globalement parallèle aux corps de fourche 409 et sa double articulation 419 pour le sommet du deuxième balancier est équivalente aux deux autres doubles articulations 418 des corps de fourche 409.
Ces doubles articulations 418, 419 sont en fait la combinaison d'une première articulation 418a, 419a pour la suspension et d'une seconde articulation 418b, 419b pour la direction. Comme pour simplifier la description de la structure de suspension, on suppose la direction bloquée, les secondes articulations 418b, 419b qui interviennent pour la direction, sont considérées ici pour cette description comme bloquées et seules les premières articulations 418a, 419a correspondant à la suspension, fonctionnent. Dans ce montage, les articulations 414, 418a, 415, 419a aux deux extrémités des deux balanciers 413, 417 et à leurs deux sommets correspondent à deux triangles isocèles identiques et distincts inscrits par projection selon la direction commune des axes d'articulation dans un plan perpendiculaire à cette direction, bien que la forme appa- rente des deux balanciers ne soit pas la même pour des raisons d'intégration des balanciers dans le cadre et de dégagement pour le pivotement de direction. Leur courbure globale est la même ; ici les balanciers 413, 417 ont une disposition en mode modérateur Mo, l'ouverture des deux balanciers étant tournée vers l'avant et le haut. Le système articulé comprenant le montant principal 412, la colonne principale 421 supposée bloquée en position neutre dans le montant principal de direction, les deux balanciers 413, 417, les montants auxiliaires 41 1 et les corps de fourche 409 constitue un ensemble articulé comme celui décrit dans son principe, à la figure 1. L'inclinaison du cadre 401 du vélo produit par l'intermédiaire du montant de direction 412, l'inclinaison des deux roues 407 et le pivotement des balanciers 413, 417 par les articulations 414, 418a, 415, 419a. La direction des axes d'articulation 414, 415, 418a, 419a du sommet de chaque balancier 413, 417 et celle des articulations aux extrémités du balancier sont parallèles entre elles et entre les deux balanciers.
Ces axes d'articulation font l'angle α avec la direction de déplacement ou direction de la surface sur laquelle circule le vélo (direction (d)). Cet angle n'est pas à prendre par rapport au montant de direction puisque ce montant n'a pas de signification particulière pour ce repérage angulaire et n'intervient pas puisque par hypothèse, pour les besoins de cette description, la direction est considérée comme bloquée. La vue en perspective de l'arrière selon la figure 17 permet de mieux voir l'organisation du deuxième balancier 417 montrant à la fois les mouvements de suspension et les mouvements de direction grâce aux trois doubles articulations 418, 419. Alors que le premier balancier 413 qui relie le montant principal de direction 412 aux montants auxiliai- res 41 1 , assurant uniquement la transmission des mouvements de suspension.
En référence aux termes généraux utilisés pour la description du dispositif de suspension à la figure 1 , cette description de l'ensemble articulé sera reprise ici en s'appuyant sur la figure 17 qui mon- tre le support de base et les deux supports latéraux.
Le support de base 1 est constitué par le tube du montant principal de direction 412 solidaire des tubes du cadre 401 , le tube intérieur formant la colonne de direction 421 passant dans le montant principal 412 relié en partie haute au guidon non représenté et en partie basse, au tube incliné formant le prolongement 420 de la colonne de direction 421. Ce tube incliné porte à l'avant, la double articulation 419 pour le deuxième balancier 417.
Les supports latéraux 2 selon la figure 1 sont constitués ici figures 16, 17) chacun par deux tubes soudés, portant la fourche 408 de la roue 407 avec un système d'amortisseur et reliés à un bout de tube formant le montant latéral 41 1 , parallèle au tube du montant principal 412 et portant lui aussi un axe d'articulation pour le premier balancier de façon à constituer un parallélogramme déformable pour les deux supports latéraux réunis par les deux balanciers 413, 417.
Pour la description de la direction et de son mouvement, on supposera réciproquement que les articulations de la suspension sont bloquées. Cela signifie que le premier balancier 413 est bloqué : son articulation 415 au montant 412 du cadre est bloquée, de même que ses deux articulations 414 portées par les montants auxiliaires 41 1.
Il en est de même du second balancier 417 qui combine la fonction de suspension et la fonction de transmission du mouvement de direction aux deux roues 407. Pour la description, par hypothèse, les premières articulations 418a, 419a du second balancier 417 sont considérées comme bloquées : son articulation au sommet et ses deux articulations aux extrémités. Seules peuvent jouer les secondes articulations 419b avec le prolongement 420 de la colonne de direction 421 et les secondes articulations 418b portées par les corps de fourche 409 reliés aux colonnes auxiliaires de direction 416.
Le prolongement 420 portant le sommet du second balancier 417 n'est pas fixe, mais porté par la colonne de direction 421. Ainsi, en pivotant le guidon vers la gauche ou vers la droite, on pivote ce prolon- gement 420 vers la gauche ou vers la droite et on entraîne l'articulation 419 du sommet du balancier 417 et, par voie de conséquence, les deux extrémités du balancier pour tourner les roues 407 dans une direction ou l'autre.
Ce pivotement est rendu possible car le balancier ar- rière 413 à simple articulation, permet, pour la fonction de direction, de dédoubler la colonne de direction 412 de part et d'autre, symétriquement, par deux éléments auxiliaires de colonne de direction 41 1 qui font pivoter les deux roues comme une seule roue directrice d'un vélo.
Si le cadre du vélo est maintenu en position verticale, non penché d'un côté ou de l'autre, la direction des deux roues fonctionne comme celle de la roue simple d'un vélo. La roue tourne sans se pencher.
Dans les mêmes conditions, si l'on penche le vélo d'un côté ou de l'autre en bloquant la direction dans la position neutre, il y a déplacement du point d'appui des roues, l'une des roues avance et l'autre re- cule du fait de la forme du balancier et l'inclinaison de l'axe de l'articulation de suspension.
Le mouvement réel de direction, combine ces deux mouvements puisque le cycliste pivote son guidon dans le sens qu'il souhaite et en même temps pour des raisons d'équilibre, il se penche naturellement du côté intérieur du virage.
La figure 17 montre par la vue de dessus de l'arrière, sensiblement la position du cycliste, la disposition du premier balancier ou ba- lancier arrière 413 par rapport au tube extérieur formant le montant de la colonne de direction et l'articulation de l'extrémité de ce balancier aux deux tubes formant les montants auxiliaires de colonne de direction.
La colonne principale de direction 421 porte, à une extrémité, le prolongement 420 et, à l'autre extrémité, le guidon à la manière d'un guidon habituel de vélo. Mais cette solution peut également être remplacée par un montage libérant la partie médiane du cadre au niveau du montant de la colonne de direction au profit des montants latéraux.
Dans ce cas, on réduit la hauteur du montant principal 412 et de la colonne de direction et on supprime le guidon pour le remplacer par deux demi-guidons, un demi-guidon gauche et un demi-guidon droit, fixés aux deux colonnes latérales de direction 416, prolongées.
Le mouvement de direction du cycle est synchronisé par la colonne de direction principale entre les deux colonnes auxiliaires associées chacune à une roue. Le système de direction se compose des éléments suivants : le prolongement de la colonne de direction et la seconde articulation de l'articulation double du sommet du second balancier ainsi que la seconde articulation de l'articulation double reliant chaque extrémité du second balancier au corps de fourche. Si l'on suppose que le cadre 401 du cycle reste dans un plan vertical, le mouvement de pivotement de la colonne principale de direction 421 produit le pivotement de son prolongement 420 qui déplace le sommet du second balancier 417 ou balancier avant. Ce mouvement de déplacement se traduit par un mouvement de déplacement de chacune des deux extrémités du second balancier, c'est-à-dire de la double articulation reliant ces deux extrémités au corps de fourche. Les corps de fourche 409 pivotent ainsi en parallèle au prolongement 420 de la colonne de direction à chaque colonne auxiliaire de direction dans le montant auxiliaire de direction. Les deux montants auxiliaires 41 1 restent immobiles par rapport au montant principal de direction puisqu'ils sont bloqués par le premier balancier qui, par hypothèse, reste fixe puisque aucun mouvement d'inclinaison n'est induit dans le cadre. En fonctionnement réel, le mouvement de direction se combine à un mouvement d'inclinaison du cadre nécessaire pour que le cycle reste en équilibre dans un virage. A ce moment, les mouvements de direction et d'inclinaison se combinent et provoquent un déplacement complexe avec inclinaison des deux roues.
Enfin, à l'aide de la figure 18 et du tableau, il est possible de visualiser dynamiquement, pour une inclinaison du mobile de 30° à -30° sur une surface de déplacement horizontale, la cinématique des différentes trajectoires de déplacement (AB, A'B', CD et CD') possibles des points d'appui selon les quatre configurations possibles du dispositif de l'invention, soient «modératrice/ avant», « modératrice/ arrière », «dynamisant/avant» et «dynamisant/ arrière».
Le tableau au bas de la figure 18 donne la correspondance entre l'angle de rotation θ du balancier et l'inclinaison du mobile pour des valeurs comprises entre 0° et 35° de rotation de l'angle θ du balancier.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1°) Dispositif de suspension d'un mobile portant une charge dont les moyens d'appui sont dédoublés et se déplaçant dans un milieu, caractérisé en ce qu' il comprend
A- un support de base (1) recevant la charge,
B- deux supports latéraux (2) prenant appui sur le milieu et constituant les moyens d'appui dédoublés,
C- un mécanisme reliant le support de base à chacun des supports laté- raux et formés de deux ensembles articulés (3), chaque ensemble articulé (3) ayant un balancier (31) à deux bras (31a, b) faisant entre eux un angle obtus (β) différent de 180°, les bras étant réunis à un pivot central (32, 33) et terminés chacun par un pivot latéral (35, 36), - le pivot central (32, 33) étant relié au support de base (1) et les pivots latéraux chacun à un support latéral (35, 36),
* les deux pieds des pivots centraux (33) des deux ensembles (3) étant situés sur une droite de base (XoXo) du support de base (1),
* les deux pivots latéraux (36) homologues, des deux ensembles (3) étant situés sur une droite auxiliaire (XiXi) du support latéral (2) correspondant,
* la droite de base (XoXo) et les droites auxiliaires (XiXi) étant parallèles à une direction (d),
* les axes des pivots sont parallèles et forment avec la direc- tion (d), un angle (α) différent de 90°, les axes des pivots centraux des deux ensemble articulés définissant le plan médian et les axes des pivots latéraux définissant un plan auxiliaire,
* le plan médian et les plans auxiliaires étant parallèles et le mou- vement d'inclinaison imprimé par le support de base (1) au plan médian entraînant l'inclinaison des plans auxiliaires et des supports auxiliaires, - les angles optimum définissant le dispositif de suspension sont α = 32,79° β = 149,70°.
2°) Mobile formant un navire, glisseur, avion, flottant sur ou dans un milieu, équipé d'un dispositif de suspension selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le support de base est le corps du navire, du glisseur ou de l'avion et les supports latéraux sont des flotteurs, des patins ou des voilures.
3°) Mobile équipé d'un dispositif de suspension selon la revendication 1 , formant un patin à roulettes, caractérisé en ce que le support de base est une attache (101) recevant le pied de l'utilisateur et chaque support latéral (102) est un ensemble formé de deux roulettes (1022).
4°) Mobile équipé d'un dispositif de suspension selon la revendication 1 , formant un vélo ou un motocycle, caractérisé en ce que le support de base (401) est le montant avant (412) du cadre et chaque support latéral (409) est muni d'une roue (407).
5°) Mobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que la roue (407) est portée par un axe et les deux roues des deux supports latéraux (409) sont associées (417) dans leur mouvement de pivotement autour de leur axe respectif.
6°) Procédé de détermination des angles d'inclinaison (α) et de balan- cier (β), optimum, pour un dispositif de suspension selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu' on projette le cercle décrit par les extrémités du balancier sur un plan horizontal de référence et on trace le triangle de chasse dont la base est constituée par la projection de deux articulations d'extrémité du balancier et dont le sommet est le point de chasse virtuel choisi, ce triangle étant un triangle rectangle isocèle, et on définit le couple d'angles (α) et (β) pour que la projection des extrémités du balancier dans ce plan horizontal de référence, pour le pivotement du balancier autour de son axe, corresponde à des trajectoires dans le plan horizontal qui restent à l'intérieur des côtés du triangle de chasse virtuel, ces côtés passant par le sommet et la projection des extrémités du balancier en position neutre, cette détermination se faisant par approximations successives en modifiant l'un des angles (α) ou (β), l'autre (α) ou (β) restant fixe ou par une définition trigonométrique des angles (α) et (β) et résolution des deux équations en (α) et en (β).
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