Brevet FR2654991A1 — publié le 19910531

i L'invention concerne un dispositif de fixation notamment d'un essieu de train arrière de véhicule automobile sur la caisse du véhicule, du type comprenant des moyens de liaison présentant une certaine élasticité. Il est connu que, pour des raisons d'un bon guidage des roues arrières du véhicule automobile et pour maintenir une bonne géométrie de suspension du véhicule en régime dynamique, les traverses formant l'ensemble d'un train arrière d'essieu sont liées soit rigidement à la caisse, soit de façon élastique Pour le premier cas, le confort au niveau sonore et au niveau des vibrations est mauvais tandis que dans le deuxième cas, c'est le guidage du train arrière, c'est-à-dire des roues, qui est perturbé et la sécurité passive du véhicule s'en trcuve diminuée. La présente invention a pour objectif de proposer un dispositif de fixation du type décrit plus haut, qui ne présente pas les inconvénients qui viennent d'être énoncés. Pour atteindre ce but, le dispositif de fixation selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de liaison élastique comporte des moyens adaptés pour faire varier l'élasticité en fonction d'au moins un paramètre représentatif de l'état dynamique du véhicule. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, pour un dispositif de liaison élastique comprenant un bloc en matériau élastomère interposé entre l'essieu et la caisse, les moyens de variation de l'élasticité sont formés par des moyens adaptés pour comprimer plus ou moins ce bloc élastomère entre l'essieu et la caisse. 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 schématique d'un train arrière de véhicule automobile, équipé d'un dispositif de fixation selon l'invention, auquel est associé un premier mcde de réalisation du système de commande de la variation de l'élasticité des dispositifs de fixation; la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de fixation selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de fixation selon l'invention; la figure 4 est une vue de dessus d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de fixation selon l'invention; la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 5, mais montre le dispositif selon l'invention à l'état détendu du bloc élastique; la figure 7 est une vue en coupe axiale d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de fixation selon l'invention; la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7; et la figure 9 est une vue en coupe axiale d'un cinquième mode de réalisation d'un dispositif de fixation selon l'invention. Sur la figure 1 qui illustre, à titre d'exemple, l'application d'un dispositif de fixation selon l'invention à la fixation d'un essieu de train arrière d'un véhicule automobile sur la caisse de l'automobile, les chiffres de référence 1, 2 et 3 désignent respectivement une traverse d'essieu de train arrière du véhicule, les roues arrière et deux dispositifs de fixation de la traverse 2 à la caisse (non représentée) du véhicule, chaque dispositif étant disposé au niveau d'une extrémité de la traverse Cette dernière présente une structure connue en soi. L'élasticité des deux dispositifs de fixation est variable sous la commande d'un système schématiquement représenté en 4, en fonction d'au moins un paramètre représentatif de l'état dynamique du véhicule tel que la vitesse du véhicule, l'angle du volant ou l'accélération latérale, les valeurs des différents paramètres étant saisies par des capteurs appropriés indiqués respectivement en 5, 6 et 7 Ces capteurs sont reliés à un calculateur 8 alimenté en énergie électrique à partir d'une source 9 telle que la batterie du véhicule Le calculateur 8 agit sur l'organe de commande 10 de l'élasticité des dispositifs de fixation 3 Dans le mode de réalisation du système 4 qui est représenté à la figure 1, cet organe de commande est un régulateur de pression d'un système hydraulique dont la source de pression et le réservoir du fluide hydraulique tel que de l'huile portent les chiffres de référence respectivement 12 et 13 et sont reliés aux dispositifs de fixation 3 par des conduits respectivement 14 et 15 Bien entendu d'autres modes de réalisation du système 4 peuvent être envisagés, par exemple à commande électrique, en fonction de la nature du dispositif de fixation dont un certain nombre de modes de réalisation sera décrit ci-après. La figure 2 montre un premier mode de réalisation d'un dispositif de fixation 3 selon l'invention Ce dispositif comprend un bloc élastique 16, en un matériau élastomère, de rigidité axiale et radiale très faible et de section transversale circulaire, qui est emmanché axiale- ment dans un passage de fcrme appropriée, pratiqué dans la traverse d'essieu 1, avec interposition d'un élément 17 en forme de manchon qui est ancré dans le bloc 16 à la partie inférieure de celui-ci En haut, le bloc 16 et le manchon 17 présentent des épaulements d'appui respectivement 20 et 21 sur la traverse 1 Le bloc 16 comporte un perçage central 22 de forme tronconique se rétrécissant en direction de son extrémité inférieure Au niveau des deux extrémités, le perçage est radialement élargi et forme des espaces annulaires respectivement 23 et 24 dont les surfaces internes présentent une configuration sensiblement tronconique se rétrécissant vers le centre du bloc 16 A partir de ces surfaces s'étendent axialement vers l'intérieur du bloc 16 des échancrures 25. Le bloc 16 comprend en son centre une entretoise 26 qui s'engage axialement dans le perçage central 22 et présente à cette fin une surface externe tronconique de forme complémentaire à ce perçage La partie supérieure 27 de l'entretoise 26, qui fait saillie hors du perçage 22 du bloc 16, présente une surface externe cylindrique. L'entretoise 26 est de forme tubulaire et comporte un alésage central 28 qui se rétrécit au niveau de l'extrémité 27 en formant un épaulement annulaire 29 s'étendant radialement vers l'intérieur Sur la partie supérieure cylindrique 27 de l'entretoise 26 est placé un socle 31 qui prend appui sur la caisse du véhicule, indiquée en 32 Ce socle comporte un alésage central 33 coaxial à l'alésage 28 de l'entretoise et porte sur sa surface frontale interne un bourrelet périphérique annulaire 34 qui fait axialement saillie et s'engage dans l'espace interne 23 du bloc 16 en coiffant la partie supérieure 27 de l'entretoise, comme cela ressort de la figure La partie supérieure d'un élément tubulaire 35 est emmanchée axialement dans l'alésage 28 de l'entretoise 27. Une vis 36 s'étend axialement à travers l'élément tubulaire , l'alésage 33 du socle d'appui 31 et à travers la caisse 32 L'extrémité supérieure de la vis ayant traversé la caisse 32 est vissée dans un écrou 37 solidarisé, par exemple par soudage, avec la caisse 32 Une rondelle entretoise 38 est placée sur la vis 36 au niveau de la tête de celle-ci. L'élément tubulaire 35 constitue le piston d'un dispositif de vérin hydraulique Sur la partie inférieure dégagée 39 de cet élément piston 35 est monté axiale- ment coulissant un bloc cylindre 40 Ce dernier et l'élément piston 35 comportent chacun deux parties cylindriques de diamètres différents formant à l'endroit du changement de diamètre un épaulement radial Ainsi, la portion supérieure 41 de plus grand diamètre du bloc cylindre 40 coulisse sur la zone 42 de plus grand diamètre du piston 35 tandis que les zones de plus faible diamètre respectivement 43 et 44 du bloc 40 et du piston 35 sont également en contact de coulissement Le bloc cylindre 40 et l'élément piston 35 définissent ainsi une chambre 46 de volume variable en fonction de leur positicn relative axiale. Au niveau de chaque extrémité, le bloc cylindre est pourvu d'un joint 47 ainsi que d'un joint d'étanchéité 48 La chambre 46 est reliée à un système d'alimentation en fluide hydraulique, par exemple à la conduite 14 selon la figure 1, du régulateur de pression de fluide 10 Le cylindre 4-C comporte à ses extrémités, entre les deux joints 47, 48, une petite chambre 50 permettant de recueillir l'huile de fuite Les deux chambres de fuite 50 sont reliées l'une à l'autre par un canal 51 et à une conduite de retour de fuite telle que la conduite 15 de la figure 1. On constate encore qu'un ressort hélicoïdal 52 est axialement interposé entre la rondelle entretoise 38 et la face frontale en regard, pourvue d'une rondelle d'appui 53, du bloc cylindre 40 A son extrémité opposée, ce dernier porte une ccupelle 55 dont la forme correspond à celle de l'extrémité inférieure du bloc élastique 16 et qui est destinée à recevoir cette extrémité. Concernant le fonctionnement du dispositif de fixation qui vient d'être décrit, lorsque la pression dans la chambre 46 est nulle, ce qui correspond à la phase de grande vitesse ou mise en sécurité du véhicule, le ressort de compression 52 repoussera le bloc cylindre 40 vers le haut en réduisant le volume de la chambre 46, ce qui entraîne la compression du bloc élastique 16 par l'intermédiaire de la coupelle 55 De ce fait, le bloc 16 et la traverse 1 se trouvent maintenus et centrés sur l'axe X-X dans chacun des deux dispositifs de liaison 3 (figure 1) et déterminent ainsi, par la rigidité en plan horizontal obtenue, un très bon guidage de l'ensemble du train arrière Lorsque l'on envoie du fluide hydraulique, c'est-à-dire de l'huile, dans la chambre 46, la pression qui s'y établit exerce une poussée axiale sur le bloc 40, comprimant le ressort 52 et supprimant ainsi la contrainte exercée précédemment sur le bloc élastique 16 par l'intermédiaire de la coupelle 55. Les liaisons élastiques ainsi libérées de leur contrainte, de par leur faible rigidité en plan horizontal, permettent un bon filtrage des vibrations et le confort s'en trouve amélioré. La figure 3 montre un autre mode de réalisation d'un dispositif de fixation 3 selon la présente invention. Sur la figure 3, les pièces correspondant à celles représentées à la figure 2 portent les mêmes références que ces dernières. Dans ce mode de réalisation, le ressort 52 est disposé du côté de la caisse 32 et prend appui par une extrémité sur la surface frontale de la collerette 58 d'un manchon 59 solidaire de la caisse et par son autre extrémité sur une partie en forme de coupelle 60 s'étendant à partir de la surface externe d'un manchor 61 monté coaxialement coulissant sur le manchon 59 La surface externe de la coupelle 60 a un profil qui correspond à celui du bloc élastique 16 On constate encore que la partie interne du bloc 16 est recouverte d'une douille 62 qui est solidaire du bloc. Une autre différence par rapport au mode de réalisation selon la figure 2 réside dans le fait que le dispositif selon la figure 3 est un dispositif à commande différentielle A cette fin, l'élément piston 35 et le bloc cylindre 40 forment deux chambres 64, 65 disposées de part et d'autre d'une collerette 66 du piston 35 dont la surface cylindrique périphérique en contact avec le cylindre 40 est pourvue d'un joint d'étanchéité 67 Les surfaces annulaires frontales de la collerette 66 présentent des surfaces différentes du fait que le diamètre extérieur du piston 35 est plus grand dans sa partie formant la chambre 64 que dans sa portion formant la chambre 65 La chambre 64 à surface frontale de piston plus faible est reliée à une conduite de fluide à haute pression, dont le raccord externe est indiqué en 69, par l'intermédiaire d'un canal interne 70 La chambre 65 est reliée par un canal interne 71 au raccord d'une conduite à pression régulée 72 Le troisième raccord 73 est celui du canal de retour des fuites. Pour compléter la description, on constate encore la présence d'un élément d'entretoise 74 qui prend appui à une extrémité sur la rondelle entretoise 38 de la vis 36 et par son autre extrémité sur un élément fixe 75 sur lequel s'appuie également l'extrémité inférieure du bloc élastique 16. Le fonctionnement du dispositif selon la figure 3 ressort immédiatement de celle-ci dans la mesure o la moitié gauche de la figure représente le ressort 52 à l'état comprimé tandis que la moitié droite montre ce même ressort à l'état détendu La compression du ressort est provoquée par le déplacement du bloc cylindre 40 vers le haut sous l'effet d'une pression dans la chambre 65 régulée en conséquence par rapport à la pression constante dans la chambre 64 En diminuant la pression régulée dans la chambre 65, on provoque le déplacement du bloc cylindre 40 vers le bas et la détente du ressort 52 Dans ce dernier cas, sous l'effet du ressort, la coupelle 60 exerce une contrainte sur le bloc élastique 16 Par contre, lorsque le ressort est comprimé, aucune contrainte ne s'exerce sur ce bloc, comme le montre le côté gauche de la figure 3. En se reportant aux figures 4 à 6, on décrira un troisième mode de réalisation d'un dispositif 3 selon l'invention, qui coopère avec un dispositif de fixation classique de l'essieu, indiqué en 3 ' aux figures 4 et 5. Dans les modes de réalisation selon les figures 2 et 3, le même dispositif sert à la fois à fixer l'essieu et à faire varier la rigidité de la liaison. Comme le montre la figure 4, les dispositifs de fixation 3 et 3 ' sont juxtaposés sur le bras de liaison de la traverse 2 La structure du dispositif 3 de ce mode de réalisation de l'invention correspond à celle représentée à la figure 3, avec la différence cependant que le bloc élastique 16, avantageusement en caoutchouc, est solidaire de la coupelle 60 Le bloc élastique 16 présente une surface extérieure sensiblement tronconique et est appliqué contre un siège conique concentrique 77 de la traverse 2, de forme complémentaire, ou dégagé de celui-ci, selon que le ressort 52 est détendu comme à la figure 5 ou comprimé comme à la figure 6, sous l'effet de la pression régulée appropriée dans la chambre 65 Le dispositif classique 3 ' comporte un ensemble formé par un bloc élastique 16 ', avantageusement en caoutchouc, et un élément entretoise 26 ', correspondant à l'ensemble bloc élastique et entretoise 16 et 26 de la figure 2 Mais, au contraire de la figure 2, le bloc élastique 16 ' est maintenant axialement interposé entre, d'une part, la caisse 32 et, d'autre part, une rondelle d'appui 78 maintenue par la tête d'une vis 79 qui traverse coaxialement l'ensemble 16 ', 26 ' et la caisse 32 en étant fixée à cette dernière par un écrou Ce bloc 16 ' est emmanché dans un passage 80 cylindrique coaxial de la traverse 2 et prend appui constamment sur celle-ci par sa partie formant tête. Dans le mode de réalisation selon les figures 4 à 6, la rigidité de liaison obtenue lorsque le ressort 52 est détendu selon la figure 5, annule en quelque sorte la "souplesse" de la fixation classique 3 '. Les figures 7 et 8 montrent un mode de réalisation d'un dispositif de fixation 3 selon l'invention, qui correspond à celui représenté à la figure 2 mais dans lequel la coupelle 55 qui agit sur le bloc élastique 16 n'est pas déplacée axialement par un système à vérin hydraulique mais par un dispositif d'entraînement comprenant un moteur électrique 81 dont l'arbre rotatif 82 conformé en vis tangente entraîne en rotation une roue 83 montée rotative et coaxiale sur un élément tubulaire fixe 84 qui est traversé axialement par la vis 36 Cette roue 83 comporte un moyeu tubulaire coaxial fileté 86 qui engrène avec le filetage d'une partie 87 formant moyeu fileté coaxial de la coupelle 55 Etant donné que le moyeu de coupelle est fixe en rotation, la rotation du moyeu de la roue 83 provoque le déplacement axial de la coupelle qui peut ainsi agir sur le bloc élastique 16 Pour compléter la description, en 88 on a représenté schématiquement des roulements à billes permettant la rotation de la roue 83 avec son moyeu 86 sur l'élément tubulaire 84 Les références 89 et 90 désignent respectivement le carter et un élément de recouvrement souple, destinés à enfermer les moyens de commande de la coupelle 55 Dans ce mode de réalisation, le calculateur 8 de la figure 1 commande le moteur électrique 81. Dans un autre mode de réalisation d'un dispositif de fixation, les moyens de variation de la rigidité du bloc élastique 16 pourraient être formés par un électro-aimant commandé par le calculateur 8 et dont l'armature mobile serait solidaire de la coupelle 55 de la figure 7. La figure 9 illustre un mode de réalisation qui utilise un bloc élastique 16 correspondant à celui du mode de réalisation selon les figures 4 à 7 o le bloc est solidaire d'un organe monté axialement mobile sur la vis 36 solidaire de la caisse 32 et destiné à être dégagé d'un siège conique de la traverse 2 ou être en application sur celui-ci, en fonction de la position axiale de l'élément de support du bloc élastique Selon la figure 9, le déplacement axial de l'organe de support portant la référence 61 est commandé par un électro-aimant 93 enfermé dans un bottier 94 fixé sous la caisse 32 et dont le noyau est relié à un levier 96 qui s'étend sensiblement perpendiculairement au noyau L'autre extrémité du levier est articulée en 97 à un support 98 associé à la tête de la vis 36 solidaire de la caisse Ce levier 96 comporte une bosse de commande 99 et est disposé de façon que cette bosse puisse entraîner l'organe de support 61 en un mouvement axial à l'encontre du ressort 52, comme cela ressort clairement de la figure 9. Le dispositif à commande électromagnétique qui vient d'être décrit en se référant à la figure 9 peut aussi s'adapter à des liaisons du type "intégré" représentées aux figures 2 et 3. De toute façon, de multiples modifications peuvent être appcrtées aux différents modes de réalisation qui viennent d'être décrits, sans sortir du cadre de l'invention Tout en conservant le principe de rigidifier et de libérer les liaisons élastiques du cadre formant traverse d'essieu arrière avec la caisse, le système actif de blocage ou de libération peut être réalisé avec tout moyen approprié, électrique, hydraulique ou électromagnétique, qui soit adapté pour provoquer un déplacement axial de l'élément élastique sur la vis qui est solidaire de la caisse. Les dispositifs de fixation peuvent être adaptés pour fonctionner de façon automatique, selon le schéma donné à la figure 1, sans participation du conducteur, cu avec intervention du conducteur avec un choix entre, par exemple, un mode confort, un mode automatique ou un mode sport, avec verrouillage, quelle que soit la vitesse du véhicule. Les moyens pour faire varier l'élasticité de la liaison entre la caisse et la traverse d'essieu peuvent être adaptés pour agir selon un mode "tout ou rien" ou de façon progressive. L'invention permet sans compromis de concilier la vitesse et le confort en conservant dans tous les cas un maximum de sécurité. L'invention propose ainsi des fixations actives du train arrière pour véhicules automobiles, dont deux points de liaison de ce train arrière avec la caisse sont conçus de façon à assurer un filtrage maximum des vibrations et bruits transmis par les roues Les fixations sont pilotées en fonction de certains paramètres du véhicule, tels que la vitesse, l'angle du volant et l'accélération latérale L'invention assure un maximum de confort à faible vitesse du véhicule en laissant une valeur de liberté prédéterminée aux liaisons élastiques caisse-essieu Avec l'augmentation de la vitesse, cette valeur de liberté diminue et devient presque nulle aux très hautes vitesses, o un très bon guidage du train arrière, c'est-à-dire des roues, est demandé pour assurer la meilleure sécurité de comportement du véhicule. R E V E N D I C A T I O N S 1 Système de fixation d'un élément tel qu'un essieu de train arrière de véhicule automobile sur un élément tel que la caisse du véhicule, du type comprenant un dispositif de liaison élastique entre l'essieu et la caisse, caractérisé en ce que le dispositif de liaison élastique comporte des moyens adaptés pour faire varier l'élasticité du dispositif de liaison en fonction d'au moins un paramètre représentatif de l'état dynamique du véhicule. 2 Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre représentatif de l'état dynamique du véhicule est un paramètre tel que la vitesse du véhicule, l'angle du volant et l'accélération latérale. 3 Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de liaison élastique pourvu d'un bloc élastique ( 16) avantageusement en un matériau élastomère, interposé entre l'essieu ( 1) et la caisse ( 32) et les moyens de variation de l'élasticité sont formés par des mcyens adaptés pour comprimer plus ou moins ce bloc élastomère ( 16) entre l'essieu ( 1) et la caisse ( 32). 4 Dispositif de fixation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pcur comprimer le bloc élastique ( 16) comprennent une structure fixe solidaire de la caisse ( 32), un organe mobile sur la structure fixe entre une première position dans laquelle le bloc élastique est détendu et une deuxième position dans laquelle le bloc est comprimé, des moyens de commande du déplacement de l'organe mobile et des moyens de rappel ( 52) de l'élément mobile dans ladite deuxième position. Dispositif de fixation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de commande du déplacement de l'élément mobile sont des moyens de toute nature appropriée, tels que des moyens hydrauliques, électriques ou électromagnétiques. 6 Dispositif de fixation selon la revendication , caractérisé en ce que la structure fixe et l'organe mobile constituent un vérin hydraulique dont le piston est formé par un élément allongé cylindrique ( 35), solidaire de la caisse ( 32), et dcnt l'élément cylindre ( 40) est mobile sous l'effet de la pression d'un fluide hydraulique établie dans une chambre de travail ( 46) du vérin, en fonction d'un paramètre de fonctionnement précité et forme l'organe mobile précité. 7 Dispositif de fixation selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commande du déplacement de l'organe mobile précité comprennent un moteur électrique ( 81) et un élément tubulaire ( 83, 86) entraîné en rotation par le moteur ( 81) et monté rotatif sur la structure fixe précitée, coaxialement audit bloc élastique ( 16), en ce que l'crgane mobile ( 87) est monté sur la structure fixe coaxialement à l'élément tubulaire ( 86) et seulement axialement mcbile et en ce que l'organe mobile ( 87) et l'élément tubulaire rotatif ( 86) présentent des parties filetées en engagement mutuel assurant un déplacement axial de l'organe mobile lors de la rotation de l'élément tubulaire ( 86). 8 Dispositif de fixation selon la revendication , caractérisé en ce que les mcyens de commande de déplacement de l'organe mobile comportent un électro-aimant ( 93) dont l'armature mobile ( 95) provoque le déplacement de l'organe mobile ( 61). 9 Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier l'élasticité sont intégrés au dispositif de liaison élastique. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, montés en parallèle et séparés, un dispositif ( 3 ') à moyen de liaison élastique invariable et un dispositif ( 3) à mcyen de liaison élastique variable. 11 Dispositif de fixation selon la revendication , caractérisé en ce que le bloc élastique ( 16) est de forme conique fixé sur un siège conique axialement mobile sur la structure fixe, et susceptible de venir en application sur un siège conique ( 77) de forme complémentaire à celle du bloc élastique ( 16), ce siège ( 77) faisant partie de la traverse ( 2). 12 Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier l'élasticité de la liaison sont adaptés pour agir selon un mode tout ou rien. 13 Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier l'élasticité de la liaison sont adaptés pour agir de manière progressive.