Brevet FR2591155A1 — publié le 19870612

La présente invention concerne les moyens de transport et notamment la suspension des roues d'un véhicule par exemple, la fixation des roues à la carrosserie des voitures de tourisme. On connaît une suspension des roues d'un moyen de transport (brevet d'invention allemand nO 24 25 740 et demande allemande nO 24 30 048.9) reliant les roues arrière d'un moyen de transport à sa carrosserie. Cette suspension est constituée par des leviers tubulaires rigides à la flexion et à la torsion et une traverse en forme d'équerre rigide à la flexion mais souple à la torsion. En vue d'assurer une résistance suffisante, on a soudé un gousset plat et long, c'est-à-dire, une plaque triangulaire. Toutefois, cette construction assez légère est caractérisée par une longueur limitée de la zone dans laquelle se produit la torsion libre de la traverse, une course totale insuffisante de la suspension ainsi que par la quantité élevée de métal pour la fabrication par suite de la nécessité de réaliser les pièces de la suspension à partir d'une tôle relativement épaisse en vue d'éviter la formation de contraintes inadmissibles de torsion. On connaît également une suspension des roues d'un moyen de transport (brevet d'invention allemand nO 27 35 939) comprenant des leviers tubulaires longitudinaux rigides à la flexion et à la torsion et une traverse en V ou en U rigide à la flexion mais souple à la torsion accouplés entre eux par une plaque courbée, dont le profil répète approximativement le profil de la traverse. Cette construction,plus perfectionnée que la précédente, est caractérisée par une zone limitée de torsion de la traverse et nécessite une quantité assez élevée de métal pour sa fabrication. Une partie de la longueur de la traverse, qui aurait pu présenter une certaine souplesse à la torsion, est liée à la plaque courbée reliant les leviers tubulaires et la traverse. On connaît aussi une suspension des roues d'un moyen de transport utilisée pour la liaison des roues arrière à la carrosserie d'un véhicule automobile (certificat d'auteur de 1'U.R.S.S. nO 998144, cl. Int. B 60 G 3/14, publié le 23 février 1983) comportant une poutre, constituée par une base, dont le profil a un contour ouvert orienté par sa partie ouverte dans la direction du déplacement en avant du moyen de transport. La poutre comprend aussi deux branches, disposées de part et d'autre de la base de profil à contour fermé, reliée à la base en une seule pièce par des éléments de raccordement de forme courbe, dont les profils sont à contour ouvert et à contour fermé. La suspension comporte aussi deux supports ayant, chacun, deux ailes fixées par soudure à l'un desdits éléments de raccordement de la poutre et une plaque de raccordement, disposée du coté de l'essieu de roue. Cette plaque de raccordement de la suspension accouple l'une à l'autre les ailes d'un support. La particularité de ladite suspension réside en ce que, si une roue se déplace vers le haut et l'autre vers le bas, non seulement la base de la poutre est rigide à la flexion et souple à la torsion mais les éléments de raccordement, dont le profil a un contour ouvert, sont eux aussi rigides à la flexion et souples à la torsion. Ce résultat est obtenu parce que les éléments de raccordement de la poutre sont liés aux appuis de la carrosserie par des supports, dont le profil a un contour ouvert. Les ailes des supports sont calculées de manière qu'elles puissent se déformer (se déplacer) facilement par la torsion de la base de la poutre parallelement à l'axe de la base conjointement avec les éléments de raccordement, dont le profil a un contour ouvert. En même temps, les branches et les éléments de raccordement, ayant le profil d'un contour fermé, assurent, conjointement avec la plaque de raccordement et les ailes des supports, une rigidité requise à la torsion et à la flexion dans les plans horizontal et vertical en faisant fonction de levier longitudinal de la suspension.Grâce à ces particularités, cette constructuion assure, par comparaison avec les constructions précédemment décrites, une plus grande longueur de la zone de torsion de la base et, par conséquent, une réduction tant des contraintes de torsion que des contraintes totales. De ce fait, elle nécessite une quantité moindre de métal pour sa fabrication. On estime que l'association de deux profils résistant à la flexion, mais souples à la torsion de manière à éviter la formation de "contraintes de pointe" trop élevées dans les parties de raccordement sous l'action des efforts de torsion et de flexion est un des problèmes techniques les plus difficiles à résoudre. Les supports reliant la poutre aux appuis à la carrosserie influent sensiblement sur les conditions de torsion de la poutre. La forme géométrique adaptée des viles est telle que les ailes sont exécutées plates sous forme de - quadrilatères ressemblant à un trapèze, dont la grande base est fixée par soudure sur les éléments de raccordement de la poutre. On assure ainsi, à l'endroit de la fixation des ailes des supports et des éléments de raccordement de la poutre, la torsion libre uniquement d'une petite partie des éléments de raccordement, dont le profil a un contour ouvert, ce qui contribue, dans une faible mesure, à la réduction des "contraintes de pointe"dans la zone de jonction du secteur de la poutre, secteur rigide à la flexion mais souple à la torsion, et des branches et des parties des supports rigides à la flexion et à la torsion reliant les branches aux appuis de la carrosserie. De plus, les soudures des parties avant, suivant le sens de déplacement, des supports de la construction connue sont disposées sous un angle par rapport à la génératrice de la poutre ce qui est imposé par la géométrie des supports et la plaque de raccordement est soudée à la branche correspondante dans une section normale par rapport à la surface de cette branche ce qui constitue, dans les deux cas, un concentrateur supplémentaire des contraintes. On s'est donc proposé de créer une suspension des roues d'un moyen de transport pourvue de tels supports et d'une telle base de la poutre disposés réciproquement de manière à assurer l'augmentation de la zone de torsion de la poutre et la réduction des "contraintes de pointe" dans la zone de raccordement du secteur souple à la torsion de la poutre avec les supports et les branches et d'obtenir ainsi la réduction de la quanité consommée de métal pour la construction de tout l'ensemble de suspension. La suspension, selon l'invention, des roues d'un moyen de transport comporte une poutre constituée par une partie centrale, de section ouverte,orientée par sa partie ouverte dans la direction avant suivant le déplacement du véhicule et deux branches, de section fermée, associées en une seule pièce par des éléments de raccordement, dont la section est ouverte puis fermée, et des consoles, fixées aux éléments de raccordement, comportant des ailes et une plaque de raccordement accouplant les ailes entre elles et disposée du côté de l'essieu de roue, les ailes des consoles étant réalisées en Y, certaines des parties des ailes d'une console, disposées sur les éléments de raccordement, étant réalisées avec une courbure ou un galbe qui correspond à la courbure ou au galbe desdits éléments de raccordement et les autres parties des ailes, disposées sur les éléments de raccordement, formant, avec la plaque de raccordement, une selle dont la surface épouse la surface de la branche de la poutre. Selon une variante de l'invention, la base et les éléments de raccordement à section ouverte ainsi que les parties des ailes des supports orientées vers la partie ouverte du profil présentent des bords rabattus, les bords extrêmes des parties des ailes disposées sur lesdits éléments de raccordement étant fixés sur la poutre dans la zone de jonction de la partie centrale et des éléments de raccordement de section ouverte. Selon une autre variante, la partie terminale de la selle de la console est de forme sensiblement elliptique. Selon une dernière variante, la partie terminale de la selle de la console est pourvue d'une fente longitudinale symétrique par rapport au plan de symétrie de la selle de la console. La suspension des roues d'un véhicule selon l'invention permet de prévenir le pincement des parties ouvertes de la partie centrale et des éléments de raccordement, de diminuer ainsi leur résistance à la torsion et les contraintes dans la poutre et aussi d'assurer l'assemblage des ailes de la console avec les éléments de-raccordement de sorte que la soudure soit disposée suivant une ligne courbe répétant approximativement la courbure de la surface de la poutre, ce qui élimine une concentration supplémentaire des contraintes. L'invention permet de réduire le poids de la poutre, sa robustesse étant conservée. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente, vue de dessus, avec arraché partiel, une suspension de roues d'un moyen de transport, selon l'invention ; - la figure 2 représente, en perspective un élément de la variante de l'invention - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1 ;; - la figure 4 représente, vue de dessus, une partie d'une variante de la suspension de l'invention - la figure 5 représente une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 - la figure 6 est une vue avec arrachement partiel suivant la flèche A de la figure 4. La suspension des roues d'un moyen de transport comporte une poutre comprenant partie centrale 1, transversale à la direction "a" de déplacement du véhicule de section ouverte (figure 3) orientée par sa partie ouverte 1 dans la direction du mouvement avant du moyen de transport représentée par la flèche "a". La poutre est terminée par deux branches 2 orientées parallélément à la flèche a de section fermée, tubulaires, reliées à la partie centrale 1 par les éléments de raccordement 3 et 4 de forme courbe. Les éléments de raccordement 3, prolongeant la partie 1, ont une section ouverte tandis que les éléments de raccordement 4, reliés aux branches 2 ont une section fermée.La section ouverte de l'élément de raccordement 3 se ferme progressivement pour se raccorder à l'élément de raccordement 4 de section fermée (cf. certificat d'auteur de l'U.R.S.S. nO 998144, Cl. Int. B 60 G 3/14 publié le 23 février 1983). Les éléments de raccordement 3 peuvent, selon une variante, être d'une seule pièce avec la partie 1. Les courbures successives des deux pièces 3, 4 consécutives d'un côté de la suspension permettent de passer de la direction d'une branche 2 à celle de la partie centrale 1. L'ensemble des éléments 1, 2, 3, 4, présente une symétrie générale par rapport à un plan horizontal. La suspension comporte également deux consoles 5, fixées par soudure aux éléments de raccordement 3, 4. Les deux consoles 5, à droite et à gauche de la figure 1, sont sensiblement symétriques par rapport au plan vertical passant par l'axe du véhicule et chaque console 5 présente en position le même plan de symétrie que l'ensemble 1, 2, 3, 4. Par des des appuis articulés 6, la suspension est fixée sur la carrosserie 7 (les figures 1 et 4 représentent la carrosserie 7 d'une manière conventionnelle). Les appuis articulés 6 présentent une certaine élasticité. Les essieux des deux roues 8 sont fixés du côté extérieur aux branches 2 de la suspension et du côté intérieur aux ressorts et amortisseurs 9 Sur les figures 1, 2 et 4, on voit qu'une console 5 comporte deux ailes 10 en Y, fixées par soudure aux éléments de raccordement 3, 4 en les enserrant entre elles (figure 1). Il convient de noter que les parties 11, 13 des ailes 10 (figure 2) fixées sur les éléments de raccordement 3, 4 (figure 1), sont réalisées courbes de manière que leurs formes épousent la courbure des éléments de raccordement 3, 4. Les ailes 10 (figure 2) sont liées aux appuis 6 (figure 1) de la carrosserie 7 et sont accouplées entre elles par une plaque de raccordement 12 (figure 2). Les parties 13 des ailes 10 forment avec la plaque de raccordement 12, une selle 14 fixée par soudure à la branche 2 et à la pièce de raccordement 4 (figure 1) de la poutre, la surface de la selle 14 (figure 2) étant répartie convenablement sur la surface de la branche 2 et de la pièce 4 de part et d'autre de ces éléments (figure 1). La plaque 12 et les branches 13 peuvent être réalisées en une seule pièce 14 convenablement galbée pour épouser sensiblement la forme de la partie correspondante 2 et/ou 4 qui se raccorde avec elles. Comme il ressort de la figure 3, la largeur "b" de la partie 11 de l'aile 10 est inférieure à la largeur "c" de l'élément de raccordement 3 à section ouverte dans la zone de liaison de ces éléments. Dans ce cas, la section ouverte de l'élément de raccordement 3 est en forme d'U et la partie ouverte 1 de la partie est orientée dans la direction du déplacement en avant indiquée par la flèche "a" (figure 1). Grâce à la construction, illustrée sur les figures 1 à 3, de la poutre et des consoles 5 et à leur disposition mutuelle, on augmente sensiblement la longueur de la zone de torsion de la poutre et on diminue les "contraintes de pointe" dans la zone de raccordement de la partie centrale, souple à la torsion, de la poutre et des consoles 5, elles aussi à section ouverte, avec les branches 2 ou la partie 1 à section ouverte de la partie se déforme facilement à la torsion conjointement avec les parties 11, des ailes 10, fixées sur cette partie 1. L'augmentation de la longueur de la zone de torsion permet de réaliser la poutre de suspension à partir d'un plat d'une épaisseur moindre et de diminuer ainsi la consommation de métal. Cependant, la diminution de l'épaisseur du plat peut aboutir à la formation de "contraintes de pointe" à l'endroit du raccordement de la poutre avec les ailes 10 des consoles 5, engendrées par les contraintes de compression dans les parois horizontales de la partie 1 de la poutre et aboutissant à l'instabilité des formes desdites parois. Pour éviter cet inconvénient, conformément à la variante représentée sur les figures 4 et 5, la partie 1 et les éléments de raccordement 3, de section ouverte, sont réalisés avec des leviers à bords rabattus 15. Les bords rabattus 15 (ici vers l'extérieur) permettent de réduire les "contraintes de pointe", comme le montre la pratique, de plus de 40 % dans la zone de la jonction de l'élément de raccordement 3 avec les ailes 10 grâce à la réduction du moment d'inertie car ce dernier assure des moments plus élevés de résistance à la flexion tant dans le plan horizontal que dans le plan vertical. On contribue ainsi à la diminution des contraintes de compression sur la partie centrale 1 de la poutre celles qui justement provoquent l'instabilité des formes de cette partie 1. Les bords rabattus 15 peuvent être formés avec la poutre par estampage à partir de découpes des tôles sans faire appel à un profilé plat spécial à bords arrondis tel qu'on en utilise dans les fabrications déjà connues. Les parties 16 (figure 5) des ailes 10 (figure 2), orientées vers la partie ouverte 1' (figure 5) sont réalisees elles aussi avec des bords rabattus 17. Les bords rabattus 17 des parties 11 (figure 2) ou 16 (figure 4) peuvent être prolongés jusqu'au voisinage immédiait des appuis 6. Le bord extrême 18 (figure 2) de la partie 11 de chaque aile 10 est fixé, par exemple par soudure, à la poutre dans la zone 19 (figure 4) de la jonction de la partie 1 et de l'élément de raccordement 3. Par zone 19 de jonction, on entend la zone encadrant la limite 20 entre l'élément de raccordement 3 et la partie 1, que cette limite soit matérialisée, par exemple cordon de soudure reliant les pièces 1 et 3, ou fonctionnelle, par exemple passage d'une zone de courbure selon une direction à une paire de courbure selon deux directions. Les dimensions de la zone de jonction sont de 20 à 100 mm selon les dimensions de la poutre et sa constitution pour chaque type de véhicules automobiles. La partie terminale 21 de la selle 14 est de profil sensiblement elliptique. Les bords rabattus 17 sur les parties 16 (figure 5) des ailes 10 (figure 2) des consoles 5 (figure 5) permettent de réduire les "contraintes de pointe" dans la zone de jonction des consoles 5 à la partie 1 grâce à l'augmen tation des moments d'inertie mais, à la différence du cas précédent, cette augmentation des moments d'inertie ne contribue pas à l'amélioration de la stabilité de leur forme (la longueur des consoles 5 est relativement petite) et ne sert qu'à augmenter les moments résistants. En fixant les bords extrêmes 18 des parties 11 (figure 2) des ailes 10 dans la zone 19 (figure 4) de jonction, on évite la formation de fissures due à la fatigue dans la zone du raccordement de la partie 1 avec la console 5. L'endroit pour la fixation est choisi compte tenu du fait que les fissures se propagent approximativement sous un angle ( 450 par rapport à l'axe de la poutre. Grâce à la fixation du bord extrême 18 de la partie 11 dans la zone 19 de jonction, on assure le recouvrement des bords rabattus 15 de la partie 1 et des éléments de raccordement 3 de la poutre sur les bords rabattus 17 des parties 11 (figure 2) des ailes 10 delta console 5 suivant toute leur longueur à partir de la zone 19 de jonction (figure 4) jusqu'à la zone de la transformation progressive du profil à section ouverte en profil à section fermée et on prévient ainsi la formation de fissurations dues à la fatigue qui commencent habituellement à partir du bord extrême 18. Il convient de noter que la distance "j" entre les bords rabattus 15 et 17 (figure 5) est inférieure à la longueur de l'arc "k" de recouvrement entre eux desdits bords ra-battus 15 et 17. La figure 6 montre la forme de la partie terminale 21 de la selle 14 ainsi que par arrachement partiel la zone de la transformation progressive du profil à section ouverte de l'élément de raccordement 3 en profil à section fermée de l'élément de raccordement 4. La partie terminale 21 de la selle 14 est pourvue d'une fente longitudinale 22 symétrique par rapport au plan général de symétrie "d-d" de la console 5 et destiné à loger une soudure 23 de raccordement des deux bords 15. La forme sensiblement elliptique de la partie terminale 21 de la selle 14 permet d'éviter la réalisation de la soudure 23 jusque dans un plan de section normale de la branche 2, de disposer la soudure suivant la surface courbe de la selle 14, d'assurer alors, avec la soudure de l'aile 10 (figure 2) de la console 5, un passage progressif et de supprimer pratiquement la concentration des contraintes, la formation de fissures et la détermination prématurée de la poutre. La présence de la fente 22 (figure 6) sur la partie terminale 21 de la selle 14 permet, en premier lieu, d'éviter l'intersection des soudures de la branche 2 avec la selle 14 de la console 5 (figure 2) et-de diminuer la contrainte dans les soudures et, en deuxième lieu, elle donne la possibilité d'allonger la soudure longitudinale de la branche 2 (figure 5) de la longueur de la fente 22 en abaissant la tension. La suspension de l'invention fonctionne de la manière suivante. Pendant que les roues 8 (figure 1) se déplacent vers le haut ou vers le bas, le-s branches 2 tournent conjointement avec les supports 5 autour des axes des appuis articulés 6 et sont soumis alors à une contrainte de flexion dans le plan vertical. Si une roue 8 se déplace vers le haut et l'autre vers le bas de la partie centrale 1 de la poutre et les éléments de raccordement 3 se déforment en fonctionnant comme stabilisateur de la suspension pendant les déplacements indépendants des deux roues 8. Les forces latérales sont transmises des roues 8 aux appuis articulés 6 de la carrosserie 7 sans pièces spéciales par l'intermédiaire des branches 2 des éléments de raccordement 4 et 3, de la partie centrale 1 de la console 5. Tous ces éléments sont rigides à la flexion.La forme des consoles 5 et leur disposition par rapport à la partie centrale 1 et aux éléments de raccordement 3 à section ouverte permettent d'augmenter la zone de torsion de la poutre ce qui diminue tant l'importance de la torsion que la "contrainte de pointe" au moment d'un brusque déplacement des roues 8 dans des directions différentes. La suspension de l'invention est d'une construction légère, simple mais malgré son faible poids et cette conception simple elle assure de parfaites qualités de marche et une grande longévité des véhicules automobiles même en cas d'utilisation dans les conditions défavorables des routes difficiles. Comme la pratique de l'utilisation l'a fait appa raire, l'invention permet de réduire la masse de la poutre de 20 % par comparaison avec des poutres précédemment connues ce qu'on a obtenu grâce à la réduction des "contraintes de pointe aux endroits de jonction des pièces de la suspension. REVENDICATIONS 1. - Suspension des roues d'un moyen de transport comportant une poutre, constitué par une partie centrale (1), de section ouverte,orientée par sa partie ouverte (1') dans la direction de déplacement du véhicule deux branches (2), de section fermée assemblées en une pièce unique par des éléments de raccordement (3,4) de section respectivement ouverte et fermée;;des consoles (5)fixées aux éléments de raccordement (3,4) et comprenant des ailes (10) et une plaque de raccordement (12) accouplant les ailes (10) et disposée du côté de l'axe de la roue (8), caractérisée en ce que les ailes (10) des consoles (5) sont réalisées en forme d'Y, certaines des parties (11) des ailes (10) de la console (5), disposées sur les éléments de raccordement (3) étant réalisées avec une courbure ou un galbe qui correspond à la courbure ou galbe des éléments de raccordement (3) et les autres parties (13) des ailes (10), disposées sur les éléments de raccordement (4) formant, avec la plaque de raccordement (12), une selle (14) dont la surface épouse la surface de la branche (2) de la poutre. 2. - Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie centrale (1) et les éléments de raccordement (3) ainsi que les parties (16) des ailes (10) des consoles (5) orientées vers la partie ouverte (1') de la poutre présentent des bords rabattus (15,17), en ce que les bords extremes (18) des parties (11) des ailes (10), disposées sur les éléments de raccordement (3), sont fixés sur la poutre dans la zone (19) de jonction de la partie centrale(1) et des éléments de raccordement (3). 3. - Suspension, selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la partie terminale (21) de la selle (14) de la console (5) est sensiblement de forme elliptique. 4. - Suspension, selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie terminale (21) de la selle (14) de la console (5) est pourvue d'une fente (22) symétrique par rapport au plan de symétrie (d-d) de la selle (14) de la console (5).