Brevet FR2474963A1 — publié le 19810807

L'invention se rapporte à un essieu composite ou essieu à bras oscillants de liaison pour véhicules automobiles, essieu comprenant deux bras oscillants latéraux orientés au moins approximativement dans la direction de la longueur du véhicule et reliés de manière indéformable par une traverse capable de subir une torsion et rigide à la flexion dans toutes les directions, lesdits bras oscillants comportant à l'extrémité côté carrosserie des supports d'articulation sur cette derniere et, à l'extrémité libre, des fusées d'essieu qui supportent les roues ; ce type général d'essieu est décrit, par exemple, dans les demandes DE-OS NO 21 03 399, NO 22 20 199 et NO 19 62 276 ainsi que dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne NO 24 30 048. Ce type d'essieu s'utilisant avantageusement en essieu arrière léger pour les véhicules automobiles à traction avant est plus léger et d'une structure plus simple que les autres types connus d'essieu. Un avantage essentiel d'un essieu de ce type est qu'il ne s'articule sur la carrosserie du véhicule que par deux supports qui peuvent être montés avantageusement au voisinage des longerons qui se trouvent en général dans les parties latérales extrêmes du véhicule et, en conséquence, il n'est pas nécessaire de prévoir des renforts spéciaux du fond de la carrosserie ou analogues. Ces essieux connus sont en général formés d'un assemblage soudé de manière à constituer un essieu composite formé de profilés d'acier de section convenable ou de caissons de tôle d'acier. Pour obtenir un essieu composite capable de résister à tous les efforts se produisant en service, il faut non seulement étudier soigneusement le plan du tracé des joints de soudure, mais il faut aussi impérativement exécuter les joints de soudure très soigneusement - sans parler des cotes des sections des profilés utilisés qui doivent être correctement calculées -, car sinon des criques ou analogues risqueraient d'apparaître prématurément dans les joints de soudure. L'invention a pour objet un essieu composite ou un essieu à bras articulés de liaison tel que spécifié en préambule, mais qui est perfectionné et conformé de manière à être allégé et à permettre de supprimer les joints de soudure en particulier entre les bras articulés orientés longitudinalement et les traverses. Selon une particularité essentielle de l'essieu selon l'invention, il consiste en un composant en une pièce en matière plastique armée de fibres. L'utilisation de matières plastiques, en particulier aussi de matières plastiques armées de fibres, est bien connue en construction des véhicules automobiles. Mais ces matières plastiques n'ont été utilisées jusqu a présent que pour la carrosserie, l'équipement intérieur et éventuellement pour le fond en forme de bac ou analogue, mais pas pour la fabrication d'essieux du type tel que spécifié ci-dessus et exposés à des efforts particulièrement grands de torsion, de flexion, de traction et de compression. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels les figures 1 et la représentent en plan et en élévation un essieu conforme à l'invention ; les figures 2 à 7 sont différentes coupes transversales du corps de l'essieu selon les lignes II II...VII-VII de la figure 1 la figure 8 est une coupe axiale de détail représentant le support de l'essieu du côté de la carrosserie la figure 9 est une vue en plan partielle analogue à celle de la figure 1-à échelle agrandie d'un élément de support et de fixation d'un palier de fusée d'essieu à l'extrémité correspondante d'un bras articulé ; et les figures 10 et 11 sont des vues de cet élément de support selon les lignes X et XI de la figure 9, respectivement. La figure 1 représente un essieu composite ou essieu 1 à deux bras articulés latéraux 2 de liaison qui sont orientés au moins approximativement dans la direction de la longueur du véhicule qui est indiquée par une flèche et dont chacun comporte à l'extrémité 21, côté carrosserie, des supports d'articulation sur cette dernière, qui n'est pas représentée, et, à l'extrémité libre 22, des éléments de support et de fixation destinés à loger les fusées d'essieu usuelles. Une traverse 3 capable de subir une torsion et rigide à la flexion dans toutes les directions relie de manière indéformable les deux bras oscillants latéraux.Ces deux bras 2 et la traverse 3 forment un composant en une pièce de matière plastique armée de fibres, par exemple de résine de polyester, de polypropylène ou de résine époxy armées de fibres de verre, de fibres de carbone, de fibres de brai ou analogue. I1 n'existe aucun joint de soudure ni aucun joint analogue entre les bras oscillants latéraux et la traverse qui les relie. La traverse 3 comprend un premier élément transversal 31 qui est relié à l'extrémité 21, côté carrosserie, des bras oscillants 2, ainsi qu'un second élément transversal 32, qui est relié à l'extrémité 22, côté roues, des deux bras oscillants 2. Les deux éléments transversaux 31 et 32 de l'exemple de réalisation représenté sont incurvés de manière à se réunir au milieu du véhicule et à être réunis en cet emplacement par complémentarité de forme. En vue en plan, la traverse 3 a ainsi une forme au moins approximativement en X. Cette conformation de la traverse permet de bien contrôler les forces transmises lors de la marche du véhicule par les roues dans le corps de l'essieu. Mais la forme de cette traverse peut aussi être différente et, par exemple, le premier élément transversal, situé côté carrosserie, peut être au moins approximativement rectiligne ou n'être que très faiblement incurvé et, par contre, la courbure du second élément transversal peut être accrue en conséquence. I1 serait en principe possible aussi de moins incurver de manière correspondante le second élément transversal 32 et d'incurver plus fortement le premier, 31. Le choix final de celle de ces deux variantes qui doit être adoptée dépend en particulier des possibilités de montage ainsi que de l'aptitude recherchée, propre à l'essieu, à pouvoir osciller, car les variations du pincement et du carrossage des roues lors des mouvements élastiques de ces dernières les rapprochant et les écartant de la carrosserie dépendent dans une certaine mesure de la position occupée par la traverse. Dans l'exemple de réalisation représenté, chacun des deux bras oscillants latéraux 2 et des deux éléments transversaux 31 et 32 comprend une âme 4 au moins approximativement verticale ainsi que deux ailes supérieure et inférieure 5, 6 ainsi que 7, B qui sont au moins approximativement horizontales et reliées à l'âme par un coude. Les figures 2 à 5, qui sont des coupes transversales d'un bras articulé 2 ainsi que des éléments transversaux 31 et 32, représentent ces profils. Les essieux composites ou essieux à bras oscillants de liaison ainsi que les essieux dits à torsion et à traverse située au voisinage des fusées ont non seulement pour fonction de transmettre à la carrosserie les forces de contact et les forces latérales attaquant les roues, mais aussi d'apporter des forces stabilisatrices.Pour accroître l'effet stabilisateur de la traverse 3, le premier élément transversal 31 comprend une barre tubulaire 9 de section au moins approximativement circulaire, allant d'un bras oscillant à l'autre parallèlement à l'âme verticale 4 de cet élément et reliée de manière indéformable à cette âme par une entretoise au moins approximativement horizontale 10. Les figures 3 et 5 illustrent clairement ce profil. Au lieu d'avoir une section transversale circulaire, cette barre peut éventuellement aussi avoir une section elliptique. Pour faciliter la fabrication de l'essieu, il est avantageux de réaliser le corps par assemblage dé deux pièces de manière que le joint 11 soit au moins approximativement dans un plan horizontal de la manière représentée sur les figures la à 5. Les deux pièces peuvent être reliées de manière indéformable par collage ou aussi éventuellement par soudage. I1 est particulièrement avantage.ux de réaliser les deux pièces de manière qu'elles soient identiques, comme dans l'exemple de réalisation représenté, car ainsi le prix de fabrication est particulièrement bas. Les ailes coudées 5 et 6 des deux éléments transversaux 31 et 32 subissent en particulier de grandes forces de traction et de compression lors de la transmission des forces de contact et des forces latérales s'exerçant sur les roues, en particulier subissent des mouvements dus à l'élasticité de la suspension et orientés en sens inverses. Pour bien contrôler ces forces élevées, les fibres de la matière plastique qui en est chargée sont orientées dans ces deux ailes 5 et 6 des deux éléments transversaux dans la direction de la longueur de ces ailes, tandis que dans les autres parties du corps de l'essieu, elles sont orientées de manière habituelle dans toutes les directions. Pour que la transmission entre les différentes résistances mécaniques soit la plus régulière possible c'est-à-dire pour éviter les d scontinuités de résistance mécanique - entre les ailes 5 et 6 dans lesquelles les fibres sont orientées et l'âme verticale 4 à laquelle ces ailes sont reliées et dans lesquelles les fibres ne sont pas orientées, les ailes coudées 5 et 6 des deux éléments transversaux ont une section se rétrécissant de manière cunéiforme de l'âme verticale 4 vers l'extrémité libre et, dans cette section, une partie seulement des fibres qui arment la matière plastique sont orientées dans la direction de la longueur des ailes, la quantité des fibres orientées demeurant au moins approximativement égale sur la largeur de l'aile.La quantité des fibres non orientées décroît donc dans cette section vers l'extrémité libre des ailes - éventuellement jusqu'à une valeur nulle -. Cette orientation spéciale des fibres dans les ailes 5 et 6 peut s'obtenir par exemple à la fabrication de l'essieu en mettant dans le moule un ruban de matière plastique à fibres orientées, puis en injectant ensuite dans le moule de la matière plastique à fibres non orientées. Sur les figures 2, 3 et 5, la section des ailes 5 et 6 se rétrécissant en coin est représentée par noircissement de la partie de la section dans laquelle les fibres sont orientées. Pour améliorer la rigidité à la flexion du corps de l'essieu, en particulier lorsqu'il subit les efforts dus au mouvement simultané des deux roues vers la carrosserie par suite de l'élasticité de la suspension, la partie médiane du corps de l'essieu, c'est-à-dire celle dans laquelle les deux éléments transversaux 31 et 32 sont réunis, comporte trois nervures verticales 12 orientées dans la direction de la longueur du véhicule et reliant les deux éléments transversaux. La coupe transversale de la figure 6 montre bien ces nervures. Le choix du nombre et des cotes de ces nervures permet de répondre de manière simple 'aux critères imposés. Des corps métalliques d'un support d'articulation à la carrosserie du véhicule sont noyés au moulage dans chacune des extrémités 21, côté carrosserie, des deux bras oscillants 2. Ces extrémités 21 de ces bras de l'exemple de réalisation représenté comportent à cette fin des évidements 16-dont le profil diffère de celui d'un cercle et que représentent les figures la et 7. Un corps métallique 15, de profil extérieur correspondant, est introduit dans cet évidement 16 et collé aux éléments de matière plastique qui l'enveloppent. Si des questions de fabrication l'exigent, il est aussi possible de prévoir des organes mécaniques complémentaires de fixation, par exemple des boulons 17 tels que représentés dans l'exemple de réalisation de la figure 7. En particulier, lorsque le corps de l'essieu n'est pas formé d'un assemblage de deux pièces, mais est réalisé par coulée unique au moyen d'un moule de forme compliquée et correspondante, les corps métalliques de support peuvent être noyés par moulage dès la fabrication de l'essieu. Par souci de précision, un support qui convient particulièrement bien est représenté en coupe axiale sur la figure 8. Un support acier-caoutchouc 18 en deux parties est monté à la presse dans le corps métallique 15 noyé dans l'évidement 16 du corps de l'essieu, le tourillon 19 de ce support métallique 18 étant destiné à être logé dans un élément correspondant de montage de la carrosserie. Des éléments métalliques de support et de fixation sont noyés par moulage à l'extrémité libre 22 des deux bras oscillants 2 pour permettre la fixation des fusées. L'extrémité libre des bras oscillants de l'exemple représenté de réalisation comporte à cette fin un évidement 14 dont le profil diffère aussi de celui d'un cercle et dans lequel les éléments métalliques de support et de fixation sont introduits et collés, des organes mécaniques complémentaires de fixation pouvant éventuellement être aussi prévus, de la manière indiquée dans l'exemple de réalisation. Les figures 9 à 11 représentent un exemple de réalisation possible d'un élément de support et de fixation de ce type, la figure 9 étant une vue en plan - correspondante de la figure 1 - et les figures 10 et 11 étant des vues selon les flèches X et XI, respectivement, de la figure 9. Cet élément de support et de fixation 13, dont le profil extérieur correspond à celui de l'évidement 14, a un grand volume en comparaison de celui de l'élément de montage situé du côté de la carrosserie afin de permettre de bien contrôler les forces transmises par la roue au corps de l'essieu. Une surface 20 de support et de montage que l'élément de support et de fixation comporte du côté de la roue comprend plusieurs trous 25 dans lesquels se visse un support usuel et non représenté d'une fusée de roues. Une bride horizontale 22 ainsi que des éléments de cloison placés contre l'âme verticale 4 du second élément transversal 31 comportent d'autres trous 23 et 24 par lesquels l'élément de support et de fixation 13 peut être accessoirement fixé si nécessaire mécaniquement sur le corps d'essieu proprement dit. Mais en général, ces organes mécaniques complémentaires de fixation ne sont pas nécessaires, car les colles disponibles permettent d'effectuer des liaisons extrêmement résistantes. Lorsqu'il est question d'orientation verticale ou horizontale dans l'essieu composite ou essieu à bras oscillants de liaison selon l'invention, ces orientations se rapportent au corps de l'essieu lui-même. REVENDICATIONS 1. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison pour véhicules automobiles, essieu comprenant deux bras oscillants latéraux orientés au moins approximativement dans la direction de la longueur du véhicule et réunis de manière indéformable par une traverse capable de subir une torsion et rigide à l-a flexion dans toutes les directions, lesdits bras oscillants comportant à l'extrémité côté carrosserie des supports d'articulation sur cette dernière et, à l'extrémité libre, une fusée de support de roues, essieu caractérisé en ce qu'il consiste en un composant en une pièce en matière plastique armée de fibres. 2. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres qui arment la matière plastique sont orientées dans la direction de la longueur de la traverse dans les parties de cette dernière qui sont exposées à des efforts particulièrement grands de traction et de compression. 3. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la traverse (3) comprend un premier élément transversal (31) qui est relié à l'extrémité (21) côté carrosserie des bras oscillants (2) ainsi qu'un second élément transversal (32) qui est relié à l'extrémité (22) côté fusée des bras oscillants (2), au moins l'un des deux éléments transversaux étant incurvé de manière que ces deux éléments se rencontrent au milieu du véhicule et soient reliés par complémentarité de forme en cet emplacement. 4. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des bras oscillants (2) et des éléments transversaux (31, 32) comprend une âme (4) au moins approximativement verticale ainsi que des ailes supérieure et inférieure (5, 6 ainsi que 7, 8) au moins approximativement horizontales et raccordées à l'âme par un coude. 5. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fibres qui arment la matière plastique dans les ailes (5, 6) des deux éléments transversaux (31, 32) sont orientées dans la direction de la longueur de ces ailes (5, 6). 6. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ailes coudées (5, 6) des deux éléments transversaux (31, 32) ont une section transversale qui se rétrécit de manière cunéiforme de l'âme verticale (4) vers l'extrémité libre et une partie seulement des fibres qui arment la matière plastique de ces ailes sont orientées dans la direction de la longueur de ces dernières, la quantité des fibres orientées étant au moins approximativement constante sur la largeur des ailes. 7. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le premier élément transversal (31) comprend une barre tubulaire (9) de section au moins approximativement circulaire ou elliptique, parallèle à l'âme verticale (4) et allant d'un bras oscillant à l'autre afin d'accroître l'effet stabilisateur de cet élément, une entretoise (10) au moins approximativement horizontale reliant cette barre tubulaire à l'âme verticale (4) du premier élément transversal (31). 8. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est en deux pièces reliées de manière indéformable par collage ou soudage, le joint (11) se trouvant dans un plan horizontal. 9. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux pièces sont identiques. 10. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une nervure verticale (12) orientée dans la direction de la longueur du véhicule et reliant les deux éléments transversaux (31, 32) à l'emplacement auquel ceux-ci se rejoignent. 11. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que des éléments métalliques de support et de fixation (13) destinés au montage des fusées sont noyés au moulage dans l'extrémité libre (22) de chacun des deux bras oscillants (2). 12. Essieu composite ou à bra-s oscillants de liaison selon la revendication 11, caractérisé en ce que les bras oscillants (2) comportent à l'extrémité libre (22) un évidement (14) de profil différent de celui d'un cercle et dans lequel lesdits éléments métalliques de support et de fixation (13) sont introduits et collés ainsi qu'éventuellement assujettis accessoirement au moyen d'organes mécaniques de fixation. 13. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 11, caractérisé en ce que les éléments métalliques de support et de fixation (13) sont noyés au moulage dans l'extrémité libre (22) de chacun des deux bras oscillants (2) lors de la fabrication de l'essieu. 14. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que des corps métalliques (15) d'un support d'articulation sur la carrosserie du véhicule sont noyés au moulage dans l'extrémité (21) côté carrosserie de chacun des deux bras oscillants (2). 15. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits corps métalliques de montage (15) sont noyés par moulage lors de la fabrication de l'essieu. 16. Essieu composite ou à bras oscillants de liaison selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'extrémité (21) côté carrosserie de chacun des bras oscillants (2) comporte un évidement (16) dont le profil diffère de celui d'un cercle et dans lequel les corps métalliques de support ou de montage (15) ou analogues sont introduits et collés ainsi qu'éventuellement assujettis accessoirement au moyen d'organes mécaniques de fixation (17).