Brevet FR2657563A1 — publié le 19910802

i L'invention concerne un essieu arrière de véhicule automobile comportant une traverse montée pivotante par rapport à la caisse, autour d'un axe fictif situé à l'intersection du plan longitudinal médian du véhicule et du plan vertical passant par l'axe des roues arrière ou en arrière de cette intersection, la traverse étant reliée à la caisse par deux premiers dispositifs de liaison élastique situées à l'avant de l'axe des roues arrière et par deux seconds dispositifs de liaison élastique situées en arrière ou au niveau de l'axe des roues arrière, les deux premiers dispositifs de liaison élastique et les deux seconds dispositifs de liaison étant disposés respectivement symétriquement par rapport au plan médian longitudinal du véhicule L'invention concerne également un véhicule équipé d'un tel essieu. Des essieux arrière de ce type sont déjà connus Or, si l'on veut que le véhicule quant à son comportement dynamique ait de bonnes qualités routières, il est indispensable que le guidage du pivotement de la traverse arrière dans le plan > horizontal soit aussi précis que le pivotement des roues avant Cependant le guidage directionnel accompli par les quatre liaisons élastiques des essieux arrière connus ne procurent pas la précision souhaitée. La présente invention a pour but de proposer un essieu arrière qui pallie l'inconvénient qui vient d'être énonce. Pour atteindre ce but, un essieu arrière de véhicule automobile selon l'invention est caractérisé en ce que chaque premier dispositif de liaison élastique comprend des moyens de flexion, qui sont interposés entre la caisse et la traverse et adaptés pour conférer à la liaison une flexibilité relativement grande dans la direction tangentielle par rapport à l'axe fictif et une faible flexibilité dans la direction radiale. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ces moyens de flexion associés à un premier dispositif de liaison élastique comportent une biellette qui s'étend sensiblement radialement par rapport à l'axe fictif et est articulée par l'une de ses extrémités à la traverse d'essieu et par son autre extrémité à la caisse, concentriquement à ladite liaison élastique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels la figure 1 est une vue de dessus de l'essieu arrière de véhicule automobile et du système de liaison élastique de cet essieu à la caisse du véhicule, selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe, avec arrachement et à plus grande échelle, le long de la ligne II-II de la figure 1, d'un dispositif de liaison élastique avant, selon l'invention; la figure 3 est une vue en ccupe selon la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 montre un premier mode de réalisation d'un système mécanique de commande de l'essieu arrière pourvu d'un système de liaison élastique selon la figure 1; la figure 5 est une vue à plus grande échelle et avec arrachement du système mécanique de commande selon la figure 4; la figure 6 est une vue en direction de la flèche VI de la figure 5; la figure 7 montre la courbe caractéristi- que de l'angle de braquage de la traverse arrière en fonction de l'angle de rotation du volant du système mécanique de commande selon la figure 4; la figure 8 montre un deuxième mode de réalisation d'un système de commande de direction d'une traverse arrière pourvu d'un système de liaison élastique selon la figure 1; la figure 9 est une vue avec arrachement et à plus grande échelle d'un dispositif de liaison élastique à commande de direction selon la figure 8 la figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X de la figure 9; la figure 11 illustre une variante du système de commande de direction de l'essieu arrière selon la figure 8; et la figure 12 illustre sous forme d'un schéma bloc le système hydraulique d'un système de commande de direction de l'essieu arrière selon la figure 8 et de sa variante selon la figure 11. La figure 1 montre un système de liaison élastique d'un ensemble traverse essieu arrière 1 d'un véhicule automobile, à la caisse indiquée en 2 de celui-ci Ce système permet un pivotement de la traverse 1 par rapport à la caisse 2 autour d'un axe ou centre fictif 3, dans un plan horizontal Ce système s'applique tout particulièrement à une traverse d'essieu arrière du type à bras tiré dont le système de suspension est intégré à l'ensemble de la traverse pivotante. Pour assurer le maintien des charges verticales de la caisse 2 sur la traverse arrière 1, le système de liaison comprend deux dispositifs de liaison élastique 5 disposés à l'avant de l'axe X-X des roues arrières 6 et deux dispositifs de liaison élastique 7 situés à l'arrière ou au même niveau que l'axe des roues 6 Les deux dispositifs de liaison avant 5 et les deux dispositifs de liaison arrière 7 sont respectivement disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal médian Y-Y du véhicule Les quatre dispositifs de liaison 5 et 7 sont disposés de façon que l'axe fictif de pivotement 3 soit situé à l'intersection du plan médian du véhicule Y-Y et du plan vertical passant par l'axe X-X des roues arrières ou dans le plan médian en arrière de l'intersection. En se reportant aux figures 2 et 3, on constate qu'un dispositif de liaison élastique avant 5 comprend une biellette 9 fixée par l'une de ses extrémités par des moyens élastiques à flexibilité très réduite ou par une rotule à l'extrémité d'une vis verticale 11 qui fait partie d'une fixation élastique classique de la traverse 1 à la caisse 2 La vis 11 est reliée rigidement à la caisse 2 par l'intermédiaire d'un écrou 12 solidaire de la caisse et est entourée coaxialement d'une entretoise 13 qui comporte sur sa surface radialement externe un bloc en un matériau élastique 14 reposant par une partie formant tête annulaire 15 sur un orifice formant siège pratiqué dans un support 16 de la traverse 1 Le bloc 14 est axia lement interposé entre la caisse 2 et une rondelle 17 montée sur la vis 11. Comme il ressort des figures, les moyens de fixation 10 de la biellette 9 à la vis 11 sont mcntés concentriques à cette dernière et prennent appui axialement sur une extrémité de l'entretoise interne 13 en appui par son autre extrémité sur la caisse 2 La biellette 9, de longueur prédéfinie, est orientée dans un plan horizontal dans la direction radiale de la vis 11 par rapport au point de pivotement fictif 3. L'extrémité de la biellette 9, qui est oppposée à celle fixée à la vis 11, est reliée par une articulation élastique 19 à très faible flexibilité ou par une rotule à un support 20 solidaire de la traverse d'essieu arrière 1 La fixation de la bielle 9 à la caisse 2 par l'intermédiaire de la vis 11 est plus éloignée du point fictif de pivotement 3 que la fixation en 19 à la traverse d'essieu 1 On constate encore à la figure 3 que le bloc élastique 14 présentent deux cavités 21 diamétralement opposées dans la direction tangentielle. En se reportant à la figure 1, On constate en outre que les dispositifs de liaison élastique arrière 7 comportent chacun un bloc allongé en élastomère 22 orienté vers l'axe fictif de pivotement 3 et fixé par ses surfaces supérieure et inférieure en 23 et 24 respectivement à la caisse 2 et la traverse 1. Grâce à la disposition orientée sur le point ou centre de pivotement fictif 3, des biellettes 9 et du fait que la liaison articulée sur la caisse 2 est plus éloignée de son centre de pivotement 3 que celle sur la traverse, l'ensemble, en dynamique, à tendance en ligne droite à s'autocentrer dans l'axe du véhicule Y-Y, ce qui est très favorable pour la stabilité du véhicule se déplaçant à grande vitesse Si l'on considère le système dans sa version passive représentée aux figures 1 à 3 et si l'on réduit les déplacements angulaires autour du centre 3 par des butées (non représentées) sur les liaisons élastiques avant 5, il en résulte aussi dans le cas d'accélérations latérales que subit le véhicule en virage, un microbraquage sous-vireur très appréciable en sortie du virage, du point de vue de sécurité On obtient ainsi un train arrière d'essieu autobraqueur qui tente à braquer dans le même sens que les roues avant, quand l'effort latéral dû à l'accélération latérale en virage devient important. En se reportant aux figures 4 à 6, on décrit ci-après un premier mode de réalisation d'un système de commande de direction arrière pour véhicule automobile à quatre roues directrices, équipé d'un système de liaison élastique tel que représenté aux figures 1 à 3. Selon la figure 4, le système de commande 25 agit sur la traverse 1 en un point d'articulation 26 situé à l'avant de la traverse et suffisamment distant du centre de pivotement 3 afin de diminuer les efforts de maintien en position et de guidage en phase de pivotement de la traverse 1 autour du centre 3 Le système de commande 25 est du type bielle manivelle et permet d'obtenir une loi de braquage en faisant contribuer les roues arrière 6 à la direction du véhicule. Le système 25 comprend à cette fin une manivelle 28 qui agit par une bielle 29 sur le point de liaison 26 et est commandée en rctation dans un sens ou dans l'autre à partir d'une positicn zéro en ligne droite, par un axe de commande 30 formant le centre de rotaticn de la manivelle L'axe 30 est guidé en rotation par un boîtier 31 qui est relié rigidement par une vis 32 à la caisse 2 Dans la position zéro, la manivelle 28 et l'arbre de commande 30 se trouvent dans un même plan vertical et les trains avant et arrière sont parallèles Un arbre de transmission 32 est solidaire en rotation à une de ses extrémités de l'axe de commande 30 et à son autre extrémité d'un axe 33 qui porte un pignon 34 engrénart, à l'avant du véhicule, avec la crémaillère 35 du boîtier de direction 36 qui commande le braquage des roues avant indiquées en 37, en fonction de la rotation d'un pignon 38 commandé par le volant de direction 39 Toute rotation de ce dernier occasionne un déplacement axial de la crémaillère 35 qui entraîne par engrénement la rotation du pignon 34 de commande des roues arrière ainsi que, par les biellettes de direction avant 40, le braquage des roues avant. Le rapport d'engrénement du pignon 34 avec la crémaillère 35 pourrait être tel que pour un braquage complet dans un sens des roues avant 37, on obtient 0,75 tour de rotation de la manivelle 28 autour de l'axe de commande 30 La figure 7 montre, à titre d'exemple, par la courbe A l'angle de braquages L( de la traverse d'essieu arrière 1 et des roues arrière 6 en fonction de l'angle de rotation B du volant 39 tandis que la droite B indique l'angle moyen de braquage des roues avant La direction positive de l'ordonnée indique l'angle de braquage 6 de la roue à droite tandis que la direction négative indique les angles de braquage de la roue à gauche La figure 7 donne ainsi la loi de braquage du système mécanique de commande selon la figure 4 Ce système de commande des quatre roues directrices est simple, étanche et ne nécessite aucune intervention particulière Sa fiabilité est comparable à une direction mécanique avant. Il est à noter que pour obtenir une évolution de la courbe de braquage des roues arrière en fonction de la courbe de braquage des roues avant, il est possible de réaliser un engrénement à l'avant entre la crémaillère 35 et le pignon 34 avec un pas de denture variable, ce qui permet de faire varier en fonction de la position angulaire des roues avant la valeur angulaire de rotation de l'arbre de transmission 32 du système de commande de braquage des roues arrière. En se reportant aux figures 8 à 12, on décrira ci-après un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de commande de direction arrière d'un système de liaison élastique selon la figure 1 Ce dispositif est du type à commande hyraulique. Dans ce mcde de réalisation, chaque dispositif de liaison élastique avant 5 est équipé d'un vérin hydraulique 42 dont le corps de cylindre 43 est relié par deux liaisons élastiques de faible flexibilité 44 à la traverse 1 L'extrémité de la tige du piston 46 du vérin est fixée de façon élastique par un oeil 48, par l'intermédiaire d'une entretoise 50 concentrique et verticale, à l'entretoise 13 de la fixation du dispositif de liaison élastique 5, qui est fixée rigidement à la caisse 2 par la vis 11, comme il ressort de la figure 2. L'axe du vérin 42 est disposé perpendi- culairement au rayon du mouvement du pivotement autour du centre 3 et ccntenu dans un plan horizontal Le piston 46 divise l'espace interne du vérin 42 en deux chambres de pression 51, 52, dont les surfaces de pression sont différentes pour assurer un effet différentiel Le rapport pourrait être de l'ordre de 1 sur 2 Lorsque les roues avant et arrière du véhicule sont en position de ligne droite, le piston 42 est situé dans la zone médiane de la longueur du vérin. Lorsque l'on désire déplacer le piston, on régule la pression dans la chambre 51 à surface de pression plus grande, tandis que la pression dans la chambre 52 est maintenue constante Pour la mise sous pression des deux chambres 51, 52, chacune comporte à l'extrémité correspondante du vérin une conduite d'alimentation respectivement 53 et 54 Pour le retour de fuites éventuelles, côté axe du piston, un capuchon 55 est connecté à un raccord pour une conduite indiquée en 56. Comme le montre la figure 12, le système d'alimentation en fluide sous pression comprend essentiellement une centrale de pression 58 reliée à un réservoir de liquide 59 et à un régulateur hydraulique 60 La conduite 53 d'alimentation en liquide régulé de la chambre 51 de chaque vérin 42 est reliée à ce régulateur hydraulique, tandis que la conduite 54 de la chambre 52 de chaque vérin est reliée à la centrale de pression 58 Les conduites de retour de fuite 56 sont amenées au réservoir 59 Le régulateur hydraulique 60 est commandé par un calculateur électronique 61 qui reçoit de capteurs appropriés des signaux électriques correspondants à des valeurs de paramètres représentatifs de l'état dynamique du véhicule Le système comporte avantageusement des capteurs 63 à 68 pcur mesurer respectivement les angles du volant, la vitesse du véhicule, les accélérations latérales, les vitesses de lacet, et les positions relatives caisse/traverse d'essieu arrière côté gauche et côté droit, c'est-à-dire les valeurs de braquage de la traverse arrière Le calculateur électronique 61 reçoit l'énergie électrique de la batterie électrique 69. La figure 11 montre une variante du système de commande de direction arrière, représenté aux figures 8 à 10 Dans cette variante, au lieu d'associer un vérin hydraulique 42 à chaque dispositif de liaison , on utilise qu'un seul vérin 71 à effet différentiel, dont le corps de cylindre 72 est relié en 73 par une articulation élastique à la caisse 2 et dont la tige 75 est reliée en 76 par une articulation appropriée à l'avant de la traverse 1, en son milieu Ce vérin s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal Y-Y du véhicule La fixation à la caisse est située à une distance appropriée de cet axe longitudinal La structure du vérin 71 est la même que celle des vérins 42 Le vérin 71 est par conséquent relié aux conduites 53, 54 et 56 du système de la figure 12. Bien entendu de diverses modifications peuvent être apportées aux dispositifs de liaison élastique 5 et 7 tels que représentés aux figures 1 à 3 Notamment en ce qui concerne les dispositifs de liaison avant 5, il importe essentiellement que la flexibilité de ces liaisons soit relativement grande dans la direction tangentielle au centre de pivotement et que la flexibilité dans la direction radiale soit très réduite Quant au système de direction arrière, il doit assurer un pivotement guidé autour du centre de pivotement, suivant une loi prédéterminée, à partir du braquage des roues avant. il R E V E N D I C A T I O N S 1.Essieu arrière de véhicule automobile comportant une traverse montée pivotante par rapport à la caisse, autour de l'axe fictif situé à l'intersection du plan longitudinal médian du véhicule et du plan vertical passant par l'axe des roues arrière ou en arrière de cette intersection, la traverse étant reliée à la caisse par un système de liaison élastique comprenant deux premiers dispositifs de liaison élastique situés à l'avant de l'axe des roues arrière et deux seconds dispositifs de liaison élastique situés en arrière ou au niveau de l'axe des roues arrière, les deux premiers dispositifs de liaison élastique et les deux seconds dispositifs de liaison élastique étant disposés respectivement symétriquement par rapport au plan médian longitudinal du véhicule, caractérisé en ce que chaque premier dispositif de liaison élastique ( 5) comporte des moyens de flexion ( 14, 9) qui sont interposés entre la caisse ( 2) et la traverse ( 1) et adaptés pour conférer à la liaison une flexibilité relativement grande dans la direction tangentielle par rapport à l'axe fictif ( 3) et une faible flexibilité dans la direction radiale. 2 Essieu selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de flexion ( 14, 9) comportent une biellette ( 9) qui s'étend sensiblement radialement par rapport à l'axe fictif ( 3) et est articulée par l'une de ses extrémités à la traverse ( 1) et par son autre extrémité à la caisse ( 2), concentri- quement audit centre du dispositif de liaison ( 5). 3 Essieu selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque première liaison élastique ( 5) comprend une vis ( 11) solidaire de la caisse ( 2), une entretoise de révolution ( 13) coaxiale à la vis, un support élastique ( 14) avantageusement en élastomère, coaxial à la vis ( 11), prenant appui intérieurement sur l'entretoise ( 13) et extérieurement sur la traverse ( 1) et comportant deux évidements ( 21) symétriques situés perpendiculairement à la biellette ( 9), cette dernière étant reliée par l'extrémité précitée à la vis ( 11). 4 Essieu selon la revendication 3, caractérisé en ce que la biellette est articulée sur la vis ( 11) et sur la traverse ( 1), avantageusement sur une vis solidaire de la traverse, par des fixations élastiques à flexibilité réduite. Essieu selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque second dispositif de liaison élastique ( 7) comprend un bloc élastique allongé ( 22), avantageusement en un matériau élastomère, dont l'axe orienté vers l'axe fictif ( 3) de pivotement de l'essieu ( 1). 6 Essieu selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des premiers dispositifs de liaison élastique ( 5) est muni d'un vérin hydraulique différentiel à double effet ( 42) dont la tige ( 45) orientée perpendiculairement à la biellette ( 9) est articulée à la vis ( 11) solidaire de la caisse ( 2) par une fixation à flexibilité réduite et dont le cylindre ( 43) est fixé à la traverse ( 1), le vérin étant commandé en foncticn d'au moins un paramètre de conduite du véhicule. 7 Essieu selon l'une des revendications 3 à , caractérisé en ce qu'il comporte un vérin hydraulique différentiel à double effet ( 71) qui est interposé, par l'intermédiaire d'une fixation à flexibilité réduite entre la traverse ( 1) et la caisse ( 2), de façon à produire un mouvement angulaire de la traverse autour de l'axe fictif de pivotement ( 3), ce vérin étant alimenté en liquide sous pression en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule. 8 Essieu selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vérin hydraulique ( 71) est disposé perpendiculaire au plan médian (Y-Y) du véhicule et que ce vérin est articulé par son corps de cylindre ( 72) ou sa tige ( 75) à une patte solidaire de la caisse ( 2) (en 73) et par sa tige ( 75) ou son corps ( 72) à une patte solidaire de la traverse ( 1) en un point ( 76) situé dans le plan médian (Y-Y) du véhicule. 9 Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est muni d'un essieu arrière selon l'une des revendications 6 à 8 et en ce qu'il comprend un circuit hydraulique propre à alimenter le vérin différentiel ( 42, 71) selon des paramètres de conduite du véhicule, en particulier de l'angle au volant, détectés par des capteurs ( 63 à 68). Véhicule automobile à quatre roues directrices comportant une direction avant à crémaillère ainsi qu'un pignon engrenant sur cette crémaillère pour faire tourner un arbre selon le pivotement des roues avant, caractérisé en ce qu'il est muni d'un essieu arrière selon l'une des revendications 1 à 5 et que la direction ccnporte une manivelle ( 28) entraînée en rotation par l'arbre ( 31, 32, 33), cette manivelle étant articulée à une bielle ( 29) dont l'autre extrémité est articulée à la traverse ( 1) en un point ( 26) situé dans le plan médian (Y-Y) du véhicule, à une certaine distance de l'axe fictif de pivotement ( 3).