CA2401072A1

CA2401072A1 - Essieu souple pour vehicule automobile, a dispositif anti-roulis perfectionne

Info

Publication number: CA2401072A1
Application number: CA002401072A
Authority: CA
Inventors: Philippe Deletombe
Original assignee: Individual
Current assignee: ArcelorMittal Tubular Products Vitry SAS
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2001-09-07
Also published as: WO2001064463A1; AU2001237495A1; FR2805776B1; BR0108872A; AR028904A1; EP1259391A1; JP2003525158A; CZ20022940A3; CN1419501A; KR20020091110A; US20030141757A1; MXPA02008543A; PL365161A1; FR2805776A1

Abstract

Dans un essieu, comprenant deux bras (4A, 4B) articulés sur la caisse d'un véhicule, munis chacun d'une fusée porte-roue (5A, 5B) et reliés par une traverse (3), la liaison réalisée entre les deux bras par la traverse comporte au moins un insert (2) défini par un élément élastomérique (21), placé, conformé et agencé pour assurer en partie au moins un couple de réaction en torsion aux oscillations d'un bras par rapport à l'autre. Selon l'invention, l'insert comprend en outre au moins un palier (22) pour maintenir une angulation de chacun des deux bras par rapport à la traverse, tout en autorisant une rotation due à l'oscillation des bras, rotation à laquelle réagit en torsion l'élément élastomérique (21).

Description

Essieu soude pour véhicule automobile, à dispositif anti-roulis perfectionné
L'invention concerne Ies suspensions de véhicules automobi-les.
Elle concerne plus particulièrement les essieux à bras tirés, réunis par une traverse souple ou semi-rigide, une extrémité
de chaque bras supportant une fusée recevant une roue, tandis que l'autre extrémité est montée articulée sur la caisse du véhicule.
La traverse doit être rigide en flexion pour guider le plan des roues dans une trajectoire adéquate en limitant toute variation d'angulation des bras entre eux, mais souple en torsion pour permettre une oscillation de chacun des bras.
Il est en outre souhaitable que l'essieu assure une fonction anti-roulis par un moyen assurant le rappel d'un bras par rapport à l'autre dans une position centrale.
Le brevet EP 0 229576 décrit un tel essieu semi-rigide obtenu par mise en forme d'un seul tube métallique pour réaliser de manière intégrale les bras et la traverse.
il n'est pas facile toutefois d'optimiser l'ensemble des fonctions demandées à un tel essieu.
Dans la demande internationale PCT W097/47486, l'une des Demanderesses a proposé un essieu souple comportant une traverse et deux bras tirés, reliés par deux pièces d'accou-~;5 pleurent en matériau élastomérique qui assurent notamment une fonction ~rti-roulis. Ces deux pièces d'accouplement, disposées symétriquement chacune à proximité d'un bras, sont conformées et agencées pour assurer un couple de réaction en torsion aux oscillations relatives d'un bras par rapport à
l'autre. Les pièces d'accouplement, de raideur prédéterminée

2 le long de la traverse, assurent un guidage dans cette direction. Pour contrôler la flexion de l'ensemble en service, la traverse comprend deux tubes emboîtés l'un dans l'autre et fixés rigidement chacun à un bras. Les pièces élastomériques sont alors logées entre les deux tubes, chacune à proximité d'un bras.
Ces pièces élastomériques possèdent des raideurs appropriées de par leur structure en torsion par rapport à l' axe de la traverse, dans le sens axial de celle-ci et dans son sens radial de manière à optimiser à 1a fois le contrôle des mouvements de caisse et le guidage des roues.
Cette technique s'est avérée extrêmement prometteuse mais la réalisation de la traverse avec deux tubes emboîtés sur une grande partie de leur longueur contribue notamment à augmen-ter le poids des éléments non suspendus et indirectement son prix de revient.
La présente invention vient améliorer la situation.
Elle porte sur un essieu, comprenant deux bras destinés à
être montés articulés sur la caisse et muni chacun d'une fusée porte-roue. L'essieu comprend une traverse montée entre ces deux bras et la liaison réalisée entre les deux bras par la traverse comporte au moins un insert défini par un élément slastomérique. Cet élément est placé, conformé et agencé pour assurer au moins un couple de réaction en torsion aux oscillations d'un bras par rapport à l'autre.
Selon une caractéristique générale de l'invention, l'insert comprend en outre un palier destiné, en coopération avec =~_'élément élastomérictue à mainter_ir sensiblement une angula tion de chacun des deux bras par rapport à la traverse, tout en autorisant une rotation due à l'oscillation des bras, rotation à laquelle réagit en torsion. l'élément élastoméri-que.

3 PCT/FR01/00551 -, L'élément élastomérique assure ainsi la fonction anti-roulis de l'essieu.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le palier assure, en coopêration avec l'élément élastoméri-que, un guidage des déformations en empêchant ou en limitant les déformations transverses à la traverse. Le palier permet ainsi de maintenir l'angulation .de chacun des bras par rapport ~ la traverse (dans un plan contenant ce bras et la traverse). La coopération d'un tel palier avec l'élément élastomérique permet ainsi de prévoir une traverse monobloc, ou encore réalisée par emboîtement seulement partiel de deux tubes.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le palier assure en outre, en coopération avec l'élément élastomérique, un guidage des déformations de la traverse en autorisant, dans certaines configurations et de manière limitée, les déformations dans l'axe longitudinal de la traverse, ce qui, dans des essieux semi-rigides légers, permet d'améliorer la tenue en fatigue de l'essieu, en particulier la tenue, en service, de ï'encastrement de la traverse dans les bras, comme on le verra plus loin.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après et des dessins annexés sur lesquels .
- la figure 1 est une vue partielle, en plan, d'un essieu selon un premier mode de réalisation de l'invention;
- la figure 2 représente partiellement un essieu selon un second mode de réalisation de l'invention;
- la figure 3 représente partiellement un essieu selon un troisième z~ode de réalisation de l'invention.;
- la figure 4 est une vue détaillée d'un insert prévu dans un essieu tel que représenté sur l'une des figures l, 2 et 3;

4 - la figure 5 est la vue détaillée d'une variante de l'insert représenté sur la figure 4 ;
- les figures 6A et 6B représentent un palier que comporte l'insert, dans une forme de réalisation particulière ; et - la figure 7 représente partiellement un insert monobloc selon une forme de réalisation avantageuse.
La description détaillée ci-après et les dessins annexés sont, pour l'essentiel, de caractère certain. Ils pourront non seulement servir à mieux faire comprendre l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire un essieu destiné à être monté sur la caisse d'un véhicule automobile.
Cet essieu comporte une traverse 3, reliant deux bras de suspension 4A et 4B. Chaque bras 4A porte une fusée 5A
destinée à recevoir une roue (non représentée). L'autre extrémité de chaque bras 4A est relié à un arbre (non représenté) permettant une articulation le long d'un axe d'oscillation ou de débattement du bras par rapport à la caisse. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les axes d'oscillation des bras sont colinéaires.
En pratique, il est prévu des articulations élastiques de suspension qui entourent chaque arbre du type précité. Une réalisation particulièrement avantageuse de ces articulations est décrite dans la demande WO 97/47486.
Dans le premier moàe de réalisation représenté sur la figure 1, la traverse 3 est constituée de deux tubes 3A et 3B, t~artiell eurent emboîtés l' un dans 1 ' autre . La longueur commune des deux. tubes 3A et 3B représente une faible partie de la longueur de la traverse, typiquement de l'ordre du dixième de cette longL.eur. En particulier, le tube 3B est fixé rigide-ment par l'une de ses extrémités au bras 4B, tandis que l'autre extrémité est insérée dans une première extrémité du tube 3A, coaxiale et de rayon supérieur au rayon du tube 3B.
L'autre extrémité du tube 3A est fixée rigidement au bras 4A.
La fixation des extrémités des tubes 3A et 3B aux bras 4A et

5 4B peut être effectuée par emmanchement, par sertissage, par emboîtement de cannelures ou encore par soudage. L'insert de l'essieu selon l'invention est disposé entre les extrémités respectives des tubes 3A et 3B constituant la traverse 3.
En se référant à ï'une des figures 4 et 5, cet insert est formé d'au moins un palier 22, en association avec un élément 21 réalisé dans un matériau élastomère. Préférentiellement, le palier 22 est pïacé à proximité immédiate de l'élément élastomérique 21.
Avantageusement, l'élément 21 est constitué par une bague en caoutchouc dont les surfaces internes et externes sont solidarisées, par exemple par adhésion ou autre à des éléments tubulaires 23 et 24 (figure 7), tels que des bagues ou des coupelles métalliques.
Le comportement en déformation de l'élément 21 dans les directions axiales et radiales est obtenu ici par un choix judicieux du caoutchouc, de cavités ou au contraire de renforts ménagés dans la bague en caoutchouc, ainsi que par la forme des coupelles métalliques 23 et 24.
Le palier 22 est ici un roulement à billes, à aiguilles, ou encore à rouleaux cylindriques ou coniques.
Dans l'exemple décrit, la paroi interne du palier 22 et la coupelle intérieure 24 de l'élément élastomérique 21 sont fixées à 1a paroi externe 60, par exemple d'un tube 3B de la traverse. La paroi externe du palier 22 et la coupelle extérieure 23 de l'élément élastomérique 21 sont fixées à la paroi interne 61, par exemple d'un autre tube 3A de la traverse, cru encore de l'un des bras de suspension 4A (4B), comme on le verra plus loin.

6 La fixation du palier 22 et des coupelles métalliques de l'élément élastomérique 21 peut se faire par tout moyen connu tel que, par exemple, par emmanchement à force.
Dans la réalisation avantageuse représentée sur la figure 7, les coupelles métalliques extérieures et/ou intérieures ont une longueur axiale qui dépasse celle de la bague en caout-chouc en permettant ainsi d'y solidariser le palier 22.
L'insert est alors monobloc et sa mise en place dans la traverse est plus facile. Avantageusement, on réduit consi-dérablement les temps de montage et, par conséquent, les coûts de fabrication. A ce titre, la présente invention vise aussi un insert monobloc du type ci-avant.
Dans une autre variante, la bague en caoutchouc peut être directement fixée aux tubes métalliques 3A et 3B sans l'aide de coupelles rmétalliques.
Le palier 22, de largeur choisie, possède un feu radial propre, extrêrmement faible. Il est disposé à distance choisie de 1â bague en élastomère 21, pour, en coopération avec celle-ci, maintenir une angulation sensiblement constante, en fonction des débattements, de l'un des bras 4A et 4B par rapport à la traverse 3 (formée, 1e cas échéant, de l'assem-blage des tubes 3A et 3B). Cette angulation est à considérer dans un plan comprenant un bras et la traverse.
En effectuant des tests sur des essieux semi-rigides ainsi conçus, les Demanderesses ont er_ effet constaté que la distance entre le palier et 1a bague en élastomère, pour un même insert, était un paramètre important pour le maintien de l''angulation des bras par rapport à la traverse. Ainsi, cette distance entre le palier et ïa bague es-~ avantageusement choisie en fonction de la rigidité de la bague en élastomère, en vue d'optimiser cette coopération entre la bague et le palier.
ru fait du maintien. de l'angulation des bras par rapport à la traverse, tout effort sur l'un et/ou l'autre des bras,

7 susceptible de faire varier l'orientation du plan des roues, induit sur la traverse (le cas échéant formée de l'assemblage des tubes 3A et 3B) des moments de flexion. La section et le matériau des ces tubes sont prêvus pour les rendre raides en flexion .
On obtient ainsi un excellent guidage des roues.
Le palier 22 possède généralement un jeu propre, extrêmement faible, le long de la grande dimension de la traverse 3, ce qui limite ainsi les déformations en service de la traverse dans le sens longitudinal de celle-ci. Le palier peut néanmoins être choisi pour posséder un jeu plus important dans cette direction, comme on le verra plus loin.
La réaction à la torsion induite par l'oscillation des bras 4A et 4B sur la traverse 3 est principalement assurée ici par l'élément élastomérique 21 dont la raideur est choisie pour assurer un couple de réaction à la torsion, les tubes 3A et 3B étant pratiquement raides en torsion du fait de leur section et de leur matériau.
Or. obtient ainsi une rigidité en torsion et en flexion au moins aussi satisfaisante que celle décrite dans W097/47486, la fonction anti-roulis étant assurée par l'élément élastomé-rique de l'insert tandis que la fonction guidage des roues est assurée par la coopération entre le palier et l'élément élastomérique de l'insert.
Les éléments constitutifs de la traverse 3 sont préférentiel-lement rézlisés en métal, en aluminium ou en alliage d'alumi-n~um.
Optionnellement, les éléments constitutifs de la traverse 3 sont réalisés dans un matériau composite, comportant une résine chargée de fibres renforçantes. La légèreté de ce mtériau est particulièremer_t appropriée lorsque l ' on cherche à minimises la masse des parties non suspendues du véhicule.

8 Dans une variante d'une réaïisation à base de roulements, le palier 22 peut se présenter aussi sous la forme de deux bagues lisses 220 et 221 (figures 6A et 6B), insérées l'un dans l'autre. Leur zone de contact 222 est à faible frotte-s ment de par les matériaux constitutifs ou des traitements de surface réalisés ou encore l'interposition d'un lubrifiant.
La bague de plus petit rayon 220 peut ainsi coulisser dans la bague de grand rayon 221. Ces bagues peuvent être réalisées en métal, en plastique, ou autre. La surface interne de 1a bague 220 et la surface externe de la bague 221 sont fixées rigidement à des éléments constitutifs de l'essieu tels que la traverse et/ou l'ur_ au moins des bras.
La bague externe 221 peut se déplacer relativement par rapport à la bague interne 220, en rotation autour de l'axe X-X âe la traverse (figure 1) et/ou en translation le long de cet axe. La réaction à ces déplacements est assurée par l'élément élastomérique 21 qui coopère ainsi avec le palier 22 pour restreindre la translation.
La translation possible de l'une des bagues lisses par rapport à l'autre, le long de cet axe longitudinal, permet de limiter les pics de contraintes au niveau de l'encastrement des tubes 3A, 3B dans les bras 4A, 4B, ces pics étant évoqués dans 1a demande WO 97/47486.
Dans une autre variante, le palier est formé d'une seule bague dont la surface interne est fixée rigidement à la paroi 60 (figures 4 et 5). La surface externe d'une telle bague peut posséder des caractéristiques antifriction adaptées et/ou être enduite de graisse pour réduire les frottements avec la paroi 61.
En variante de la réalisation représentée sur la figure a et dar_s laquelle l'insert 2 est muni d'un seul palier 22, il peut être prévu un insert comprenant ur_ élément élastomérique 21 et deux paliers 22A et 22B ( figure 5 ) . Ces deux paliers sont disposés de part et d'autre àe l'élément élastomérique 21. Dans cette forme de réalisation, les largeurs respectives

9 PCT/FRO1/00551 des paliers 22A et 22B sont choisies en fonction de la largeur de l'élément êlastomérique 21 et de sa raideur.
On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire un essieu selon un second mode de réalisation de la présente invention.
Dans cette forme de réalisation, préférée, la traverse 3 est monobloc, formée d'un unique tube, dont les extrémités sont solidaires des bras de suspension 4A et 4B. Dans l' exemple ZO représenté sur la figure 2, les extrémités du tube 3 viennent s'emboîter dans des ouvertures respectives que comportent les bras 4A et 4B, par l'intermédiaire d'inserts respectifs 2A
et 2B, du type représenté sur l'une des figures 4 et 5.
Dans une variante (figure 3) du mode de réalisation repré-senté sur la figure 2, la traverse monobloc 3 est fixée rigidement et directement à l'un des bras de suspension 4A, par l'une de ses extrémités. Son autre extrémité est solida-risée à l'autre bras de suspension 4B, par l'intermédiaire d'un insert 2 comprenant un élément élastomérique et au moins un palier.
Dans cette variante, la dissymétrie des réactions aux contraintes de flexion auxquelles est soumise la traverse, peut être palliée par une forme adaptée de la traverse monobloc 3 sur une portion 31 de sa longueur. Préférentielle-ment, le tube 3 a été embouti radialement pour présenter localement, à une distance donnée et su-r une longueur adéquate, une section beaucoup plus souple en flexion.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à 1a forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple. Elle s'étend à d'autres variantes.
Ainsi, on comprendra que les bras de suspension aA et 4B
peuvent, dans une variante de l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, comporter des tiges sensiblement cylindriques, faisant saillie l'une et l'autre vers la traverse monobloc 3. Les extrémités àe ces tiges sont alors emboîtées dans les extrémités du tube formant la traverse monobloc 3, par l'intermédiaire d'inserts respectifs 2A et 2B.
Bien entendu, il peut être prévu une pluralité d'éléments élastomériques 21, par exemple deux éléments élastomérigues 21 de part et d'autre d'un unique palier 22, selon les exigences de l'application visée.
Les bagues décrites ci-avant, en matériau élastomêre ou en matériau rigide, peuvent être de forme cylindrique, conique ou autre pour optimiser 1e comportement mécanique de la bague.
De façon plus générale, l'insert de l'essieu selon l'inven-tion peut se présenter sous toute autre forme à base de palier et d'élément élastomère, assurant de mêmes fonctions d'ami-roulis et de guidage des bras de roues.
Bien entendu, le terme "tubes", utilisé ci-avant pour décrire des éléments constitutifs de la traverse référencés 3A,3B, est à prendre au sens large. I1 désigne des élêments de forme gênérale sensiblement tubulaire, cylindrique ou non, avec, le cas échéant, des variations de diamètre, ou encore de forme, le long de leur grande dimension.
Dans les modes de réalisation représentés, les bras de roues oscillent autour d'un axe commun parallèle à l'axe de la traverse mais distant de cet axe.
Dans d'autres modes non représentés, les bras de roues peuvent osciller autour d'un axe confondu avec l'axe de la traverse.
La présente invention s'applique également à tout autre mode ou disposition d'attache des bras de roues à la caisse.
Un essieu du type àécrit ci-avant trouve une application intéressante dans la conception d'un train arrière d'un WO 01/64463 ~ 1 PCT/FRO1/00551 véhicule de tourisme ou d'un véhicule utilitaire. La simpli-cité de cet essieu permet notamment une adaptabilité à une large catégorie de véhicules. Suivant les applications visées, il est possible de choisir les largeurs respectives du (des) palier(s), la largeur et/ou la raideur du (des) éléments) élastomère(s), la raideur du (des) tubes) formant la traverse 3, etc.

Claims

Revendications

1. Essieu, comprenant deux bras (4A,4B) destinés à être montés articulés sur la caisse et munis chacun d'une fusée porte-roue (5A,5B), ainsi qu'une traverse (3) reliant ces deux bras et munie d'au moins un insert (2) comprenant un élément élastomérique (21), placé, conformé et agencé pour assurer en partie au moins un couple de réaction en torsion aux oscillations d'un bras par rapport à l'autre, caractérisé en ce que l'insert comprend en outre un palier (22) destiné, en coopération avec l'élément élastomé
rique, à maintenir sensiblement une angulation de chacun des deux bras par rapport à la traverse, tout en autorisant une rotation due à l'oscillation des bras, rotation à laquelle réagit en torsion l'élément élastomérique (21).

2. Essieu selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit palier (22) assure en outre un guidage à des déforma-tions de la traverse (3) en autorisant lesdites déformations de manière limitée dans le sens longitudinal de la traverse.

3. Essieu selon l'une des revenàications 1 et 2, caractérisé
en ce que l'insert comprend en outre deux éléments tubulaires imbriqués (23,24) entre lesquels sont logés l'élément élastomérique (21) et le palier (22), en vue de former un insert monobloc.

4. Essieu selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou 1 es paliers ( 22 ) sont placés à
distance choisie de l'élément élastomérique (21).

5. Essieu selon 1'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un premier insert (2A) comprenant un élément élastomérique et un palier est monté entre la traverse (3) et l'un des bras (4A), tandis qu'un second insert (2B) comprenant lui aussi un élément élastomérique et un palier est monté entre la traverse et l'autre bras (4B).

6. Essieu selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce que l'insert (2) comprenant l'élément élastomérique et le palier est monté entre la traverse et l'un des bras (4B), tandis que la traverse (3) est fixée rigidement à l'autre bras (4A).

7. Essieu selon la revendication 6, caractérisé en ce que la traverse (3) présente, le long de son axe longitudinal (X-X), une variation choisie (31) de sa section.

8. Essieu selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce que l'insert (22) comprenant l'élément élastomérique et le palier est monté entre deux pièces constitutives de la traverse (3A,3B).

9. Essieu selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux extrémités de la traverse (3A,3B) sont fixées rigidement aux deux bras (4A,4B), respectivement.

10. Essieu selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé
en ce que l'insert comprend deux paliers (22A,22B), placés de part et d'autre de l'élément élastomérique (21).

11. Insert monobloc pour un essieu selon l'une des revendi-cations précédentes, comprenant un élément élastomérique (21) et un palier (22), ainsi que des moyens (23,24) pour mainte-nir l'élément élastomérique (21) et le palier (22) sensible-ment coaxiaux et placés à une distance choisie l'un de l'autre.