Brevet FR2504071A1 — publié le 19821022

Mécanisme d'entraînement et de roulement pour véhicules automo- biles, notamment à quatre roues motrices. La présente invention concerne un mécanisme d'entrai- nement et de roulement pour véhicules automobiles, notamment à quatre roues motrices, comportant un groupe moteur-boite de vitesses situé à l'avant, maintenu sur un dispositif de support et en appui élastique sur la caisse du véhicule, relié rigide- ment par l'intermédiaire d'un longeron de liaison rigide à la flexion et en torsion recevant l'arbre de transmission à un groupe de transmission situé à l'arrière, maintenu sur un autre dispositif de support et en appui sur la caisse du véhicule, la suspension des roues étant articulée aux dispositifs de support. On connaît par la publication allemande 23 60 514 un dispositif d'entraînement pour véhicule automobile aux roues arrière motrices Dans ce cas, ce dispositif comprend un groupe moteur-boîte de vitesses situé à l'avant relié rigidement, par l'intermédiaire d'un longeron de liaison rigide à la flexion, supportant un arbre de transmission et conformé en tube rigide en torsion, à un groupe de transmission situé à l'arrière Dans cet agencement connu, le groupe d'entraînement antérieur et le groupe d'entraînement postérieur sont placés directement sur la caisse, chacun au moyen de deux paliers, la suspensiondes roues étant articulée à la caisse L'appui des groupes d'entraînement est rendu statiquement redondant par les quatre points d'appui, de sorte qu'il faut, lors du montage, un positionnement précis pour obtenir un système déterminable sur le plan des vibrations. Cela est d'autant plus nécessaire que l'on peut réaliser loca- lement des zones vibratoires déterminables avec précision, pour obtenir une installation des groupes coordonnée du point de vue vibratoire. On connaît en outre par le brevet allemand Na 887 608 un véhicule à quatre roues motrices comprenant un groupe d'en- traînement situé à l'avant relié rigidement à un groupe d'en- trainement situé à l'arrière par un longeron de liaison. Ces groupes s'appuient chacun directement à la caisse par deux paliers élastiques situés dans un plan transversal. On connaît en outre par la publication DE-OS 17 80 564 un véhicule automobile à roues arrière motrices comprenant une sellette pour retenir un ensemble d'entraînement, ainsi que pour recevoir les organes de guidage et de suspension des roues motrices L'ensemble d'entraînement est maintenu en to- talité sur la sellette au moyen d'un grand nombre d'appuis élastiques d'une construction et d'un montage coûteux, dispo- sés près de l'axe longitudinal du véhicule et à une certaine distance les uns derrière les autres Un tel agencement des appuis ou paliers est désavantageux dans la mesure o l'on ne peut obtenir une position favorable du point de vue vibratoire des points de fixation au châssis par les emplacements séparés des paliers. L'invention a pour objet un mécanisme de transmission et de roulement, notamment pour véhicule automobile à quatre roues motrices, du type précité, dans lequel tout système d'u- nités d'entraînement soit déterminé du point de vue vibratoire et isolé vis-à-vis de la carrosserie, et dont le coût de cons- truction et de montage soit réduit. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, l'en- semble de l'unité d'entraînement est maintenu sur les disposi- tifs de support au moyen d'une suspension élastique à trois points disposée sensiblement aux noeuds d'oscillation exté- rieurs respectifs du bloc, qui comprend deux paliers antérieurs disposés à distance l'un de l'autre dans un plan horizontal et un autre palier postérieur disposé sur l'axe longitudinal du véhicule et près de la ligne de gravité de l'unité et l'ensem- ble de l'unité est relié par ce palier par une liaison dynami- quement faible dans le sens vertical et le sens transversal, mais plus rigide dans le sens longitudinal, au dispositif de support D'autres variantes de l'invention ressortiront de la description qui va suivre. Dans un véhicule à quatre roues motrices dans lequel l'unité d'entraînement située à l'avant est reliée par un lon- geron de liaison rigide à la flexion et en torsion à une unité d'entraînement située à l'arrière, les forces engendrées par les gaz et les forces d'inertie du moteur engendrent des vi- brations sur tout le système Ces vibrations, qui sont essen- tiellement, en dehors des vibrations de torsion, des vibrations de flexion, solliciteraient relativement fortement les paliers dans le cas d'une disposition vibratoirement non-concordante de ceux-ci comme c'est le cas des réalisations connues et en- gendreraient des vibrations amoindrissant le confort. Grâce à la disposition et au nombre particulier des paliers sur une sellette antérieure et une sellette postérieu- re, ainsi qu'à leur réalisation en conformité avec les données vibratoires de l'ensemble du système, on obtient un placement de l'ensemble de l'unité d'entraînement déterminé statiquement par la suspension à trois points La disposition des paliers aux noeuds d'oscillation dans la position la plus extérieure possible permise par construction donnent non seulement une installation dépourvue de vibrations, mais également un place- ment sur les sellettes avec une base d'appui relativement grande. Pour que la sellette ne puisse pas renforcer de vibra- tions, elle est conformée en structure porteuse sans résonance. Dans ce but, les longerons et les traverses sont formésen par- tie de deux profils formant un profilé fermé ou d'un profil angulaire ouvert En particulier, pour renforcer la sellette postérieure, celle-ci comporte sur sa traverse à l'emplacement de moins grande rigidité des cloisons transversales qui servent en même temps à recevoir l'unique palier postérieur Afin de supprimer en outre la transmission des vibrations résiduelles de la sellette à la carrosserie, chaque sellette est maintenue élastiquement aux emplacements d'impédance mécanique élevée, comme par exemple sur les longerons de la structure de carros- serie. Pour placer le palier postérieur unique entre l'unité d'entraînement et la sellette le plus près possible de l'axe longitudinal et, par suite, près du centre d'oscillation, il est intégré dans le carter Dans ce but, le carter comporte une paroi constituant en même temps une paroi de logement du palier, de sorte qu'on obtient des avantages de montage, tout en conservant au maximum la rigidité du boîtier. Pour compenser les tolérances en direction longitudi- nale de l'ensemble du groupe, les clavettes transversales com- portent des logements en forme de fentes pour les boulons de fixation du palier. Pour obtenir la rigidité souhaitée de l'ensemble du système, les carters des-deux différentiels sont réalisés de façon à avoir des rigidités correspondantes Dans ce but, ils comportent des nervures de rigidification à la flexion et en torsion qui constituent une structure porteuse dynamiquement rigide en soi Le mécanisme de transmission et de roulement selon l'invention présente, par rapport aux agencements connus, comme par exemple celui de la publication allemande 17 80 564 précitée, grâce au nombre réduit de points d'appui sur l'unité d'entraînement, une réduction des frais de construction et de montage, complétée par une réduction du bruit En outre, la transmission des oscillations provoquées par les forces des gaz et les forces d'inertie du moteur, apparaissant de façon ampli- fiée dans certaines gammes de vitesses de rotation, est évitée, du fait que la suspension à trois points est placée dans des zones sans oscillations, notamment aux noeuds d'oscillation existants En outre, les paliers s'appuient sur les sellettes qui sont réalisées pour ne pas entrer en résonance et jouent en outre le rôle de masse d'arrêt pour des oscillations rési- duelles éventuelles. On va décrire à présent avec davantage de détails un exemple d'exécution non limitatif de l'invention, en regard du dessin annexé, dont: La Fig 1 est une vue latérale schématique d'un méca- nisme de transmission et de roulement selon l'invention; La Fig 2 est une vue de dessus schématique selon la Fig 1; La Fig 3 est une vue latérale du carter de boite de vitesses postérieur avec un logement de palier, en coupe; La Fig 4 est une coupe d'un longeron ou d'une traver- se de la sellette postérieure; La Fig 5 représente un autre mode d'exécution de lon- geron ou traverse, en coupe; La Fig 6 est une coupe suivant la ligne VIVI de la Fig 2, d'une traverse de la sellette postérieure comportant un carter de différentiel indiqué en coupe; La Fig 7 est une vue de face schématique de la tra- verse de la sellette postérieure, dans le sens de la flèche Z de la Fig 2; La Fig 8 est une vue latérale du carter de différen- tiel avec ses nervures. On a représenté sur la Fig 1 un mécanisme de transmis- sion et de roulement pour véhicule automobile à quatre roues motrices On trouve, en se rapportant au sens de marche, à 1 ' avant une unité d'entraînement 1 comprenant essentiellement un moteur à combustion interne 2 avec une boîte à vitesses 3 et un différentiel 4, cette unité 1 étant reliée rigidement au moyen d'un longeron de liaison 5 à une unité 6 située à l'arrière. Celui-ci comprend essentiellement un autre différentiel 7. L'unité antérieure 1 est reliée à un dispositif de sup- port 8 et l'unité postérieure 6 à un autre dispositif de support 9 par des paliers élastiques 10, 11 et 12, ces dispositifs de support 8,9 s'appuyant chacun élastiquement par des paliers 13 à 16 et 17 à 20 sur la carrosserie ou la caisse du véhicule On peut également assurer le placement des dispositifs de support par trois paliers chacun Les organes de guidage des roues sont articulés au dispositif de support, ce qu'on n'a pas représenté en détail. L'ensemble d'entraînement 1, 5 et 6 est maintenu sur les dispositifs de support 8, 9 réalisés sous la forme de sellettes 21, 22, par une suspension (un appui ou placement) à trois points , 11 et 12 Les points d'appui sont chacun respectivement rat- tachés aux noeuds extérieurs d'oscillation de l'unité qui se trouvent dans les plans A-A et B-B et occupent en outre une po- sition telle que la disposition structurelle du palier sur le carter concerné est encore favorable La position des noeuds d'oscillation dans les plans A-A et B-B sur l'ensemble du sys- tèmeest influencée essentiellement par la conformation de ri- gidité et la répartition des masses de l'ensemble du système. La suspension à trois points 10, 11, 12 est réalisée de telle façon que la sellette antérieure (par rapport au sens de marche) 21 comporte deux paliers élastiques 10 et 11 placés dans un plan transversal horizontal et à distance l'un de 1 ' autre. La sellette postérieure 22 comporte un autre palier unique 12 qui est placé sur l'axe longitudinal 23 du véhicule et près de la ligne de gravité de l'ensemble 1, 5, 6 On par- lera toujours dans la suite, d'un palier 12 unique, mais on pourrait aussi envisager que deux paliers situés tout près l'un de l'autre constituent ce palier unique 12 Il présente une caractéristique telle que l'ensemble 1, 5, 6 est relié à la sellette par une liaison dynamiquement souple dans la direc- tion verticale 24 et la direction transversale 25, mais plus rigide dans la direction longitudinale 26 Pour obtenir cette caractéristique, les paliers comportent des évidements réni- formes correspondants ou divers moyens de rigidification. L'appui des sellettes 21, 22 sur la caisse est réalisé de préférence dans des zones d'impédance mécanique relativement élevée, qui existe en particulier sur les longerons de la struc- ture de carrosserie. Les sellettes 21 et 22 constituent une structure por- teuse sans résonance comprenant essentiellement des profilés creux fermés 28, respectivement 29 (Fig 4 et 5) La structure porteuse de la sellette postérieure 22 comprend dans l'exemple d'exécution représenté des longerons 30 et des traverses 31 reliés ensemble en constituant par exemple une forme rectangu- laire Dans ce mode d'exécution, la traverse antérieure 31 a est par exemple conformée en profil de section droite en U ouvert, les deux longerons 30 comprenant avec l'autre traverse posté- rieure 31 un profil fermé et présentant une forme en U dont les extrémités libres des branches sont reliées par les traverses 31 On pourrait aussi imaginer une structure porteuse de la sellette de forme triangulaire ou trapézoïdale comprenant des poutres qui se croisent et reliées entre elles aux bouts par une autre poutre Les points d'appui 10,11 et 12 de la suspen- sion à trois points sur les sellettes 21 et 22 se trouvent chacune (par rapport au sens de marche) sur la traverse anté- rieure 31 a, respectivement 31, de la sellette 21, respective- ment 22. On a représenté sur les figures 1 et 6 un exemple d' exécution du palier postérieur 12 avec son logement de palier 32 dans le carter 33 du différentiel 7 Le logement 32 est intégré dans le carter 33 du fait que la paroi du carter est conformée en logement 32 fermé périphériquement Un autre mode d'exécution du logement 32 non représenté comprend un logement ouvert obturé par une plaque correspondante qui maintient le palier 12 dans le logement. Le palier 12 est maintenu dans le logement 32 du carter 33 du différentiel 7 et est relié à la traverse antérieure 31 de la sellette postérieure 22 par des cloisons transversales 34 à la traverse antérieure 31 de la sellette postérieure 22. Les cloisons transversales 34 servent non seulement à assurer la liaison avec le palier 12, mais également d'élément de ren- forcement pour la traverse 31 réalisée sous la forme d'un profi. ouvert et de section droite en U (figure 6) Les cloisons trans- versales 34 comportent des fentes 45 dirigées dans le sens de la longueur de l'unité, destinées aux boulons de fixation 44 du palier 12, pour compenser les tolérances de montage de 1 ' ensemble de l'unité en direction longitudinale Les carters 33 et 43 des différentiels 4 et 7 (figures 8 et 9) sont réalisés pour avoir un effet sur la rigidité de l'ensemble du système, eu égard au positionnement des noeuds d'oscillation dans les plans A-A et B-B et, par suite, des points d'appui sur les car- ters ou les sellettes, avec une rigidité en torsion et à la flexion voulue On l'obtient par un nervurage correspondant réalisé de façon que par exemple, sur le différentiel antéri- eur 4, le carter 43 comporte, des nervures 35 a 39 Elles sont placées de façon que, par exemple, la nervure 35 aille du point de fixation 40 de l'une des faces frontales du car- ter 43 au point de fixation 41 de la face frontale opposée. Les autres nervures sont également disposées de façon à réali- ser une liaison conforme au flux de force entre les emplace- ments de fixation des deux faces frontales De même, le carter 33 du différentiel postérieur 7 comporte des nervures de rigi- dification en torsion et à la flexion. REVENDICATIONS 1 Mécanisme d'entraînement et de roulement pour véhi- cules automobiles, notamment à quatre roues motrices, compor- tant un ensemble moteur-boîte de vitesses situé à l'avant, maintenu sur un dispositif de support et en appui élastique sur la caisse du véhicule, relié rigidement par l'intermédi- aire d'un longeron de liaison rigide à la flexion et en tor- sion recevant l'arbre de transmission à une unité de transmis- sion situé à l'arrière, maintenu sur un autre dispositif de support et en appui sur la caisse du véhicule, la suspension des roues étant articulée aux dispositifs de support, caracté- risé en ce que l'ensemble de l'unité d'entraînement ( 1,5,6) est maintenu sur les dispositifs de support ( 8, 9) au moyen d'une suspension élastique à trois points ( 10 à 12) disposée sensiblement aux noeuds d'oscillation extérieurs respectifs (plans A-A et B-B) du groupe ( 1, 5, 6) qui comprend deux pa- liers antérieurs ( 10, 11) disposés à distance l'un de l'autre dans un plan horizontal et un autre palier postérieur ( 12) disposé sur l'axe longitudinal ( 23) du véhicule et près de la ligne de gravité du groupe ( 1, 5, 6), et en ce que l'ensemble du groupe ( 1, 5, 6) est relié par ce palier ( 12) par une liai- son dynamiquement faible dans la direction verticale ( 24) et la direction transversale ( 25), mais plus rigide dans le sens longitudinal ( 26), au dispositif de support ( 9). 2 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la répartition des masses de l'ensemble de l'unité ( 1, , 6) est telle et déterminée pour la rigidité de telle façon que les paliers ( 10 à 12) se trouvant aux noeuds d'oscillation (plans A-A et B-B) sont disposés avec une grande base aux em- placements permis par construction de l'unité antérieure ( 1) et de l'unité postérieure ( 6) ou sur les dispositifs de support ( 8 et 9). 3 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de support antéri- eur (par rapport au sens de marche) ( 8) et le dispositif de support postérieur ( 9) sont conformés chacun en sellette ( 21, 22) et comportent un appui sur la carrosserie dans des zones à impédance mécanique relativement élevée. 4 Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque sellette ( 21, 22) est conformée en structure por- teuse sans résonnance et comprend des longerons et des traver- ses reliées entre elles, conformées en profils creux et profils fermés ( 28, 29, 30, 31, 31 a). Mécanisme selon l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'appui des sellettes ( 21, 22) sur la carrosserie est réalisé dans chaque pas en au moins trois points d'appui, l'appui de l'unité d'entraînement antérieure ( 1) et celui de l'unité postérieure ( 6) se trouvant chacun respective- ment sur la traverse antérieure ( 31, 31 a) de la sellette ( 21, 22) (par rapport au sens de marche). 6 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carter postérieur ( 33) du différentiel ( 7) (par rapport au sens de marche) ou de la boite de vitesses de l'unité postérieure ( 6) comporte un loge- ment ( 32) pour le palier ( 12) intégré dans le carter ( 33). 7 Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce que le logement ( 32) constitue une partie de la paroi du carter ( 33) et est fermé périphériquement. 8 Mécanisme selon l'ensemble des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le logement ( 32) est placé près de 1 ' axe longitudinal de l'arbre de transmission dans le carter ( 33). 9 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la traverse ( 31) de la sel- lette postérieure ( 22) est reliée à peu près dans sa zone de moins grande dureté à des cloisons transversales ( 34) pour re- cevoir le palier ( 12), placées dans un plan transversal verti- cal. Mécanisme selon la revendication 9, caractérisé en ce que les cloisons transversales ( 34) comportent, pour compen- ser les tolérances de l'unité ( 1, 5, 6) des fentes longitudi- nales ( 45) de réception de boulons de fixation ( 44) pour le palier ( 12). 11 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le carter ( 43) du différentiel ( 4) de l'unité antérieure ( 1) et le carter ( 33) du différen- tiel ( 7) de l'unité postérieure ( 6) font chacun partie du longeron de liaison ( 5), et en ce que les carters comportent des nervures ( 35 à 39) de rigidification à la flexion et en torsion. 12 Mécanisme selon la revendication 11, caractérisé en ce que les nervures sont dirigées longitudinalement et trans- versalement et sont reliées en partie entre elles, et forment une structure porteuse dynamiquement rigide, les lieux de fixa- tion ( 40, 41) aux faces frontales du carter ( 33 et 43) étant reliés entre eux en concordance avec le flux de force.