Brevet FR2520072A1 — publié le 19830722

DISPOSITIF D'ARTICULATION POUR UN TRAIN ROULANT. La présente invention s'applique à l'articulation d'un train roulant, tel que'l'essieu arrière d'un véhicule automobile, sur un axe solidaire du chassis du véhicule, au moyen de bras support de roue qui sont articulés soit individuellement sur l'axe dans le cas d'une suspension arrière à roues indépendantes, soit le plus couramment,au moyen d'un faux essieu de liaison des deux roues arrière formant une sorte de châssis de liaison en H des deùx roues arrière. Selon ce dernier modederéalisation largement utilisé dans la construction automobile car il assure un guidage suffisant de l'essieu arrière pour un coût de realisation relativement modique, de courts prolongements des barres du H de la liaison des roues, sont articulés chacun sur un axe solidaire du châssis du véhicule au moyen d'une liaison annulaire en élastomère formant un bloc amortisseur de vibration du type silent-bloc qui autorise les débattements du chassis en H de liaison des deux roues arrière, à la fois en rotation, en torsion de flexion et même en déplacement transversal, sans nécessiter des moyens d'articulation onéreux du type roulement à billes ou à rouleaux. Ce mode de suspension de l'essieu arrière à l'aide d'un châssis de liaison en H ne peut cependant pas donner au véhicule des qualités de tenue de route en virage qui soient équivalentes à celles des suspensions arrière à roues indépendantes car -les débattements du châssis en H provoquent, lorsque le véhicule équipé de ce type de suspension arrière roule en virage, des variations de dérive qui affectent sérieusement la tenue de route du véhicule lorsqu'on la sollicite en virage.Les variations de dérive de l'essieu arrière conduisent généralenent le véhicule à présenter un comportement survireur qui nécessite de la part du conducteur, lorsqu'il pousse le véhicule vers ses limites de tenue de route en virage, une opération de contrebraquage de la direction pour stopper la tendance du train arriere du véhicule à se maintenir en rotation lorsque le train avant a repris son alignement. La tendance survireuse provoquée par ce type de suspension s'explique par le fait que le châssis en H du train arrière vient s'orienter tangentiellement au cercle du virage au cours de celui-ci, ce qui réduit la dérive du train arrière. Par une sorte d'effet d'hystérésis mécanique, le châssis en H ne -reçoit pas une sollicitation suffisante au moment de la remise en ligne du train avant du véhicule pour se réaligner sur ce train avant. Il faut donner une impulsion supplémentaire pour vaincre les frottement des articulations et ramener le chassis en H en position normale d'alignement et supprimer ainsi par un coup de volant de contrebraquage la tendance du véhicule à continuer le virage dans lequel il était engagé, après le réalignement du train avant pour sortir du virage. Les conducteurs des véhicules dotés d'une telle suspension n'apprécient guère la tendance survireuse du train arrière qui, bien qu'inoffensif dans les conditions usuelles de conduite, donne une impression d'insécurité. L'un des buts de la présente invention est précisément de réaliser une articulation du châssis de liaison du train arrière du véhicule qui supprime les variations de dérive de ce train arrière et la tendance survireuse du véhicule tout en exigeant seulement des moyens de guidage pratiques et peu onéreux du type des articulations annulaires formant silent-bloc. A cet effet, le dispositif d'articulation pour un train roulant tel que l'essieu arrière d'un véhicule automobile, du type dans lequel un bras support de roue est articulé en rotation sur un axe solidaire du chassis du véhicule par l'intermédiaire d'une liaison annulaire en matériau elas- tomère, interposee entre le bras support et l'axe, pour autoriser, d'une part, la- rotation limitée du bras support sous l'action de la suspension élastique du véhicule et, d'autre part, de légers débattements transversaux et axiaux du bras par rapport à l'axe solidaire du châssis sous l'action des forces transversales agissant axialement sur la roue et transmises au bras support, notamment lorsque le véhicule se déplace en virage, est caractérisé en ce que la liaison annulaire en matériau élastomère est munie de moyens de rigidification aptes à raidir cette liaison seulement dans l'un des sens d'application des forces axiales agissant sur le bras. Les moyens de rigidification sont constitués de préférence par au moins un insert rigide qui est inclus dans la liaison annulaire pour augmenter la résistance à l'écrasement du matériau élastomère sous l'action des forces axiales de compression mais qui n'augmente. pratiquement pas la résistance de la liaison annulaire à l'action des forces de traction et des couples qui lui sont appliqués par le bras support. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'insert rigide est inclus uniquement dans une zone circonférencielle de la liaison annulaire pour autoriser le désaxage de cette liaison annulaire par rapport à l'axe solidaire du châssis sous l'action des couples exerces par le bras support sous l'effet des efforts transversaux exercés sur la roue. Dans la zone circonférencielle opposée à l'insert rigide, la liaison annulaire peut présenter des parties évidées pour augmenter son élasticité dans cette zone. L'insert rigide peut être placé, soit du coté du bras support de roue pour au-gmenter la résistance de la liaison annulaire à l'écrasement sous l'action des forces axiales de compression exercées par ce bras, soit du côté opposé au bras support de roue pour diminuer la résistance de la liaison annulaire à l'écrasement sous l'action des forces de compression exercées sur ce bras tout en s'opposant au déplacement axial du bras par rapport à l'axe solidaire du châssis. Selon un mode de réalisation pratique de l'invention, l'insert rigide est une plaque noyée dans le matériau élastomère, cambrée sensiblement au rayon moyen de la liaison annulaire, dont le plan moyen est incliné par rapport à l'axe longitudinal de la liaison annulaire et dont le contour extérieur est sensiblement celui d'un secteur annulaire. La plaque est obtenue de préférence par découpe d'une tôle métallique telle qu'une tôle courante en acier et la partie la plus large du secteur annulaire est placée au voisinage de la périphérie intérieure ou exterieure de la liaison annulaire en élastomère qui enveloppe complètement la plaque et la protège ainsi de toute corrosion ou agression extérieure. La liaison annulaire et ses moyens de rigidification forment ainsi un bloc annulaire d'élastomère emprisonné entre deux éléments tubulaires rigides concentriques, l'un des bords de l'élément le plus intérieur étant rabattu vers l'extérieur pour maintenir latéralement la liaison annulaire tandis que l'un des bords de l'élément tubulaire le plus ex térieur est rabattu vers l'intérieur du côté opposé au bord rabattu de l'élément intérieur pour maintenir latéralement la liaison annulaire du côté opposé à celui maintenu par cet élément tubulaire intérieur. D'autres buts, avantanes et caractéristiques de l'invention aunaraitroni à la lecture de la description faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé où .La Figure 1 représente schématiquement en coupe l'articulation de type connu du train arrière d'un véhicule automobile. .La Figure 2 représente schématiquement les déplacements du train arrière de la Figure 1 lorsque le véhicule roule en virage. La Figure 3 représente en coupe une banue d'articulation selon l'invention pour un train arrière du type de celui de la figure 1. La Figure 4 est une vue en bout de cette bague d'articulation. La Figure 5 est une représentation schêmatique des déplacements que subit le train arrière d'un véhicule équipé de bagues d'articulation selon l'invention lorsque le véhicule roule en virage. Si l'on se reporte à la Figure 1, on voit que le châssis 1 d'un véhicule est equipé d'un train arrière de type connu dans lequel un châssis en H de liaison. 2 des roues 3 et 4 est constitué d'une poutre transversale 5 dotée de prolongements 6 et 7 qui constituent les branches courtes du H tandis que des bras 8 et 9 des roues 3 et 4 forment les branches longues du H.La liaison entre le châssis 1 du véhicule et le châssis en H 2 du train arrière est assurée par des axes 10 et 11 solidaires du châssis 1 et autour desquels sont articulés des paliers 12 et 13 ménagés dans les prolongements 6 et 7, par l'intermédiaire de blocs annulaires d'élastomère 14 et 15 constituant des sortes de "silent-blocs" qui autorisent des débattements d'amplitude limitée des paliers 12 et 13 dans toutes les directions en assurant un effort de rappel de ces paliers relativement à une position moyenne définie par rapport aux axes respectifs 10 et 11. La Figure 2 montre schématiquement les déplacements du train arriere sous l'action des forces de réaction transversales F1 et F2 transmises aux roues 3 et 4 lorsque le véhicule se déplace en virage. Les forces F, et F2 se transmettent aux paliers 12 et 13 où elles exercent sur les blocs d'elas- toméres 14 et 15 des efforts transversaux F, et F2 qui déplacent le centre du palier 12 de la position 12a à la position 12b décalée vers la droite de la Figure 2 d'une distance 12m et vers le bas sous l'effet du couple de basculement exercé sur le châssis 2 en H qui exerce sur ce bloc 14 un effor.t radial L1. Les efforts F', et F'2 et l'effort radial L2 produit par le couple de basculement exercé sur les bras 8 et 9 et le châssis 2, deplacent le centre du palier 13 de la position 13a à la position 13b vers la droite de la Figure 2 d'une distance 13m et vers le haut de la Figure. La poutre transversale 5 vient ainsi se placer en travers par rapport à l'axe du véhicule en se décalant vers la droite de la figure par rapport au châssis I du véhicule, comme représenté en pointillés sur la Figure 2. A la suite du désaxage du châssis de liaison 2, un angle de dérive important 6 apparat sur le train arrière du véhicule qui tend à diminuer le rayon R de la trajectoire du virage (voir la Figure 1) et refuse de quitter cette trajectoire en virage lorsque le train avant du véhicule revient en ligne à la sortie du virage. Pour remettre le véhicule en ligne, le conducteur est oblige ,soit de relâcher la pression sur son volant de direction avant la sortie du virage, ce qui rend la trajectoire du véhicule imprécise, soit pour les virages pris rapidement et brutalement, de contrebraquer le train avant du véhicule, ce qui nuit gravement à l'agrément de conduite pour le conducteur moyen. Pour remédier à ces défauts des dispositifs d'articulation connus, il faut s'opposer principalement au glissement latéral du châssis 2 du train arrière. Selon l'invention, la liaison annulaire en matériau élastomère qui est interposée entre chacun des paliers 12 ou 13 et son axe respectif 10 ou 11, est munie d'un insert rigide 16 constitué généralement d'une plaque de tôle noyée dans la masse des blocs d'élastomère 14 ou 15 et cambrée de préférence sensiblement au rayon moyen de l'anneau formé par ce bloc d'élastomère.L'insert 16 est logé dans le bloc d'élastomère 14 ou 15 selon un plan incliné pour constituer une sorte de bielle qui s'oppose au deplacementdu palier 12 ou 13 agissant en compression sur le bloc d'élastomère par l'intermédiaire d'un manchon extérieur annulaire 17 dont l'un des bords 18, celui de gauche sur la figure, est rabattu vers l'intérieur pour constituer une butée latérale pour le bloc d'élastomère. La liaison annulaire est montée sur l'axe 10 ou 11 solidaire du châssis 1 par l'intermédiaire d'un manchon annulaire intérieur 19 dont l'un des bords 20, du côté opposé au bord 18, est rabattu vers l'extérieur pour constituer une butée latérale pour le bloc d'élastomère. Dans la zone circonférencielle du bloc d'élastomère qui est opposée à l'insert 16, sont prévus des évidements 21 et 22 qui augmentent l'elas- ticité de cette zone. On voit sur la Figure 4 que l'insert 16 noyé dans le bloc d'élastomère, présente un contour extérieur en forme de secteur annulaire dont les angles sont arrondis pour éviter de déchirer intérieurement l'élastomère 14 ou 15 qui est acherise aux anchons 17 et 19 et a l'insert 16. Le fonctionnement d'un train arrière de véhicule équipe d'articulations selon l'invention est illustré schématiquement sur la Figure 5. On voit que l'insert 16 s'oppose au déplacement axial du châssis 2 agissant sur lui en compressionmais-peut, par contre, pivoter pour autoriser le déplacement du centre 12a du palier 12 en 12c sensiblement selon une direction radiale sous l'action des forces radiales produites par le couple agissant sur le châssis 2 du train arrière. De mime, le centre 13a du palier 13 se déplace en 13c vers le bas de la figure par suite du pivotement de l'insert 16 sous l'action de l'effort transversal F'2. Le déplacement du châssis 2 représenté en tirets et son désaxage sont beaucoup plus faibles ainsi que l'angle de dérive 6 qui ne varie que très peu au cours du déroulement d'un virage. Le véhicule ne donne plus au con ducteur l'impression de "s'enrouler autour des virages" et produit une impression de sécurité' beaucoup plus grande. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisa gées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Elle vise en particulier toutes les liaisons annulaires en matériau élas tomère qui comportent un insert rigide noyé dans la masse d'élastomère uniquement dans une zone circonférencielle de cette masse et qui peut présenter la fome d'une plaque dont le plan moyen est incliné par rapport à l'axe longitudinal de la liaison annulaire et dont le contour extérieur est sensiblement celui d'un secteur annulaire dont les arêtes ont été arrondies. On doit comprendre éqalement qu'il est possible de doter un seul des paliers 12 ou 13 d'une articulation en matériau élastomère comportant un insert rigide 16 selon l'invention, cet. unique insert suffisant pour s'oppo ser au deplacement axial du chassis de liaison 2. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'articulation pour un train roulant tel que l'essieu arrière d'un véhicule automobile, du type dans lequel au moins un bras support roue est articulé en rotation sur un axe solidaire du châssis du véhicule par l'intermédiaire d'une liaison annulaire en matériau élastomère interposée entre le bras support et l'axe pour autoriser, d'une part, la rotation limitée du bras support sous l'action de la suspension élastique du véhicule et, d'autre part, de légers débattements transversaux et axiaux du bras par rapport à l'axe solidaire du châssis sous l'action des forces transversales agissant axialement sur la roue et transmises au bras support, notamment lorsque le véhicule se déplace en virage, caractérisé en ce que la liaison annulaire en matériau élastomère (14, 15) est munie de moyens de rigidification (16) aptes à raidir cette liaison (14, 15) seulement dans l'un des sens d'application des forces axiales agissant sur le bras (8, 9). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de rigidification sont constitués par au moins un insert rigide (16) qui est inclus dans la liaison annulaire (14, 15) pour augmenter la résistance à l'écrasement du matériau élastomère sous l'action des forces axiales de compression, mais qui n'augmente pratiquement pas la résistance de la liaison annulaire (14, 15) à l'action des forces de traction et des couples qui lui sont appliqués par le bras support (8, 9). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'insert rigide (16) est inclus uniquement dans une zone circonférencielle de la liaison annulaire (14, 15) pour autoriser le désaxage de cette liaison annulaire par rapport à l'axe (10, 11) solidaire du châssis (1) sous l'action des couples exercés par le bras support (8, 9) sous l'effet des efforts transversaux exercés sur la roue (3, 4). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans la zone circonférentielle opposée à l'insert rigide (16), la liaison annulaire (14, 15) présente des parties évidées (21, 22) pour augmenter son élasticité dans cette zone opposée à celle de l'insert rigide (16). 5.- Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'insert rigide (16) est placé du côté du bras support de roue (8, 9) pour augmenter la résistance de la liaison annulaire (14, 15) à l'écrasement sous l'action des forces axiales de compression exercées par ce bras (8, 9). 6.- Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'insert rigide (16) est placé du côté opposé au bras support de roue (8, 9) pour diminuer la résistance de la liaison annulaire (14, 15) à l'écrasement sous l'action des forces de compression exercées sur ce bras (8, 9) tout en s'opposant au déplacement axial du bras (8, 9) par rapport à l'axe (10,11) solidaire du chassis (1). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'insert rigide est une plaque (16) noyée dans le matériau élastomèré, cambrée sensiblement au rayon moyen de la liaison annulaire (14, 15) dont le plan moyen est incliné par rapport à l'axe longitudinal de la liaison annulaire (14, 15) et dont le contour extérieur est sensiblement celui d'un secteur annulaire. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie la plus large de la plaque (16) est placée au voisinage de la périphérie extérieure de la liaison annulaire (14, 15). 9.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie la plus étroite de la plaque (16) formant l'insert rigide est placée au voisinage de la périphérie extérieure de la liaison annulaire (14, 15). 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la liaison annulaire (14, 15) et ses moyens de rigidification (16) forment un bloc annulaire d'élastomère emprisonné entre deux éléments tubulaires rigides concentriques (17, 19), l'un des bords (20) de l'élément le plus intérieur (19) étant rabattu vers l'extérieur pour maintenir latéralement la liaison annulaire (14, 15) tandis que l'un des bords (18) de l'élément tubulaire le plus extérieur (17) est rabattu vers l'intérieur du côté opposé au bord rabattu (20) de l'élément intérieur (19) pour maintenir latéralement la liaison annulaire (14, 15) du côté opposé celui maintenu par l'élément tubulaire intérieur (19). 11.- Liaison annulaire en matériau élastomère notamment pour la mise en oeuvre d'un dispositif d'articulation selon l'uneouelconque des revendications là 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un insert rigide (16) qui est noyé dans la masse d'élastomère (14, 15) uniquement dans une zone circonférenciel le de cette masse et qui présente la forme d'une plaque dont le plan moyen est incliné par rapport à l'axe longitudinal de la liaison annulaire (14, 15) et dont le contour extérieur est sensiblement celui d'un secteur annulaire dont les arêtes ont été arrondies.