Brevet FR2656838A1 — publié le 19910712

- STRUCTURE DE GUIDAGE DE ROUE La présente invention concerne une structure de guidage de roue po ur un train avant de type "faux MAC PHERSON" à éléments intégrés et destiné plus particulièrement aux véhicules automobiles et utilisant un ressort en forme de lame en matériau composite qui assure les fonctions de ressort de suspension, de stucture support de train, de guidage de roue, ainsi que de barre anti-dévers. On connaît l'utilisation d'une lame rectiligne en matériau composite capable d'assurer la fonction ressort de la suspension, mais généralement sa construction avec des fibres unidirectionnelles s'étendant parallèlement à sa grande dimension et son mode de fixation, sur la structure du véhicule, par des appuis glissant permettant de compenser son débattement, n'autorisent pas le contr 8 le de la trajectoire de la roue sous effort. De tels systèmes ne sont pas compatibles avec les contraintes d'architecture des véhicules modernes. En effet, l'implantation de moteurs transversaux sous des capots moteurs dont la ligne s'abaisse de plus en plus pour satisfaire les critères de style et d'aérodynamisme, impose que la lame de ressort ne soit pas implantée au droit des roues pour ne pas augmenter l'encombrement vertical. L'invention décrite a pour objet la réalisation d 'une structure qui permet, par rapport à un système traditionnel de type "faux MAC PHERSON" de: diminuer le poids de façon significative, 4 * 3 " f I Is diminuer le nombre de pièces en intégrant la fonction berceau, la fonction guidage et la fonction ressort à lame en matériau composite, d'assurer un effet antidévers de par la constitution et le mode de fixation de la lame transversale, de maîtriser le filtrage longitudinal et transversal des mouvements de la roue tout en assurant un guidage correct de la roue Ceci est rendu possible par la forme, le choix des points d'attache et l'orientation des fibres de renfort au sein de la lame composite ainsi qu'au comportement viscoélastique de celle-ci, une conséquence directe de ces propriétés étant la disparition d'une partie des blocs de caoutchouc assurant habituellement le filtrage. Les figures annexées illustrent l'invention La figure l représente une structure de guidage selon l'état de la technique avec une lame de ressort transversal, La figure 2 représente une structure de guidage selon l'invention vue en perspective, La figure 3 représente une coupe selon un plan vertical passant par l'axe longitudinal de la partie avant de la structure, La figure 4 représente une lame de ressort en matériau composite avec l'implantation des fibres de renfort, 4 O t 167 La figure 5 représente la même lame de ressort en matériau composite avec les axes fictifs de déformation de la lame, La figure 6 représente la même lame de ressort en matériau composite qui montre le sens de déplacement des extrémités de la lame, La figure 7 représente le sens des efforts de propulsion et de freinage appliqués aux e:xtrémités de la même lame, La figure B représente le sens des efforts de ripage appliqués aux extrémités de la même lame. Un train avant de technologie traditionnelle du type "faux MAC PHERSON" avec une lame de ressort en matériau composite est représenté sur la figure 1. La lame 1 en matériau composite rectangulaire avec des fibres unidirectionnelles s'étendant parallèlement à la grande dimension, est fixée à la structure du véhicule par des appuis glissants 2 La seule attache du porte-roue 4 sur ladite lame avec la rotule 3 ne permet pas de bien contr&ler le débattement de la roue 5 sous effort Le groupe motopropulseur 6 qui est placé au-dessus de la lame 1, occupe une position naturellement haute dans la structure avant du véhicule. La figure 2 qui représente une vue en perspective d'une structure selon l'invention, est constituée des éléments suivants: U 93 W I 1 ' Une lame 7 réalisée en matériau composite constituée de renforts 17 comme des fibres ou des tissus, enrobés dans une résine qui assure le rôle de liant, et qui s'étendent transversalement entre les roues avant 5 d'un véhicule automobile. Cette lame 7, si on se réfère à des systèmes de train avant de technologie traditionnellel, réalise les fonctions de ressort de suspension, de structure support de train, de guidage des roues, ainsi que de barre anti-dévers, Deux porte-fusée 8, Deux jambes de force portant les amortisseurs 9. Cet ensemble d'éléments qui forment la structure de guidage de roues est lié à la caisse de la façon suivante: Deux points de fixation arrière 10 et 1 I' permettent de fixer la lame 7 à la structure de la caisse et sont construits de façon à immobiliser la lame 7 dans les trois directions X, Y, Z (longitudinale, latérale, hauteur), Deux points de fixation avant Il et 1 ' permettent de fixer la lame 7 à la structure de la caisse de façon à bloquer les mouvements de ladite lame suivant la direction Z (hauteur) tout en laissant une légère libertée dans les directions X et Y (longidutinale et latérale) grâce à l'emploi de biellettes 13 montées sensiblement verticalement et qui relient, par 4930 I 16: des fixations non infiniment rigides, les points 11 11 ' de la lame 7 à la structure en 15, 15 ' Les points 10, Il et 10 ', Il' appartiennent à deux droites symétriques 18, I 8 ' par rapport à l'axe longitudinal de la voiture, positionnées entre ledit axe longitudinal et les extrémités 16, 16 ' de la lame 7, Deux points de fixation 12 permettent de fixer les attaches supérieures d'amortisseurs à la caisse comme on le voit sur la figure 3 la forme en oméga ( _CL) de la lame 7 permet de s'affranchir des problèmes d'architecture, en contournant l'encombrement du groupe motopropulseur 6 par l'arrière, ce qui n'entraîne pas d'empilage vertical qui empocherait l'abaissement du capot avant 14 On voit très bien sur cette figure la forme particulière de la lame 7 qui permet la fixation en quatre points 10, IO' et 11, 1 ' sous la caisse, ce qui allège la structure avant du véhicule On voit très bien les fixations arrières 10, IO' de la lame 7 sur la structure ainsi que les biellettes 13, 13 ' qui sont fixées en 11, 1 l' à la partie avant de ladite lame et en , 15 ' sur la structure. La figure 4 montre que pour assurer un guidage du plan de roue satisfaisant, les renforts nécessaires à la rigidité de la lame 7 sont orientés de telle façon que l'on puisse s'appuyer sur les points de fixations 10, 1 O' de la caisse Il en résulte, ainsi que représenté sur la figure 4, que les nappes de 43 t 1 W' tissus de renfort forment entre eux un angle déterminé par les droites reliant les points 16 à ' et 16 ' à 10 ( 16 et 16 ' étant sensiblement les projections des axes de rotule sur la lame). La valeur de cet angle est dépendant de la voie avant du véhicule (v) et de la position des fixations. Cette orientation permet donc de donner un sens de raideur privilégiée à la pièce, permettant de bénéficier d'une rigidité satisfaisante lorsque l'on applique des efforts à la roue et donc aux points 16 et 16 '. Cette orientation privilégiée des caractéristiques mécaniques de la pièce, combinée avec celles des points de fixations en 10 y 10 ', 11 11 ' autorise de satisfaire à la fois aux contraintes de confort de suspension et de guidage de la roue sous effort. Le débattement de la suspension est obtenu par déformation de la lame 7 autour d'axes fictifs 18 et 18 ' passant par 10, 11 et 10 ', 11 ' ainsi que représenté sur la figure 5. Le filtrage des chocs longitudinaux subis par la roue est obtenu par déformation de la lame, celle-ci s'arc-boutant sur les points 10 et 10 ' La position des points 16 ou 16 W lorsque la lame est déformée, se situe dans une zone située entre la trajectoire décrite par le segment IO'165 et celle décrite par y 16 ' ainsi que représenté sur la figure 6 La déformée de la lame 7 au niveau des points 16, 16 ' est déterminée par la rigidité de celle-ci, de façon 43 M 1 i fi: 7 - à ce que la trajectoire décrite par le point 16 soit similaire à celle décrite par le point de liaison de la biellette de direction sur le porte moyeu afin de ne pas engendrer de réactions parasites dans le système de direction. Le comportement de la lame sous effort de propulsion PF et de freinage F" (figure 7) est similaire à celui nécessaire au filtrage des chocs longitudinaux La géométrie générale du train est déterminée de sorte que le mouvement final du plan de roue sous ces efforts entraîne une trajectoire du point 16 ou 16 ' vers l'avant et l'intérieur du véhicule, entraînant une augmentation de l'angle de pince favorable à la stabilité de celui-ci. Lorsque la lame 7 est soumise à un effort de ripage "R" (figure B)e celleci est sollicitée dans une direction o sa raideur est grande et compte tenu des déplacements bloqués par les points de fixation i 1 l il 10, 1 O', on obtient une déformation déterminée de celle-ci, tendant à faire rentrer les points 16 ou 16 ' vers l'intérieur du véhicule, provoquant une prise de pince. t*o 3 1 It REVEND I CAT IONS 10) Structure de guidage de roue pour un train avant de type "faux MAC PHERSON" intégré, et destiné plus particulièrement aux véhicules automobiles dont l'extrémité inférieure de chaque porte-fusée ( 8) est fixée par une rotule à chaque extrémité ( 16) ( 16 ') d'une lame transversale ( 7) qui sert de ressort de suspension à la voiture, caractérisé en ce que la lame ( 7) est fixée en quatre points: deux points de fixation arrière ( 10) ( 10 ') directement liés à la structure de façon à immobiliser la lame ( 7) dans les trois directions (X) (Y) (Z), deux points de fixation avant ( 11) ( 11 ') liés à la structure grâce à deux biellettes ( 13) ( 13 ') montées sensiblement verticalement avec des liaisons ( 11) ( 11 ') sur la lame ( 7) et sur la structure ( 15) ( 15 ') non infiniment rigides de façon à immobiliser la lame ( 7) dans la direction (Z) tout en laissant une légère liberté dans les directions (X) et (Y). 2 ) Structure de guidage de roue suivant la revendication 1 l caractérisé en ce que les points ( 10) ( 11) et ( 10 ') ( 11 ') appartiennent à deux axes fictifs ( 18) ( 18 ') symétriques par rapport à l'axe longitudinal de la voiture et positionnés entre ledit axe longitudinal et les extrémités ( 16) ( 16 ') de la lame ( 7). 4 g)3I ISl -9 - 3 ) Structure de guidage de roue suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la lame ( 7) qui est réalisée en matériau ccmposite possède des renforts ( 17) constitués de fibres ou de nappes de tissus qui forment entre eux un angle () déterminé par leur positionnement dans des directions qui relient le point de fixation de rotule ( 16) au point de fixation arrière ( 10 ') et le point de fixation de rotule ( 16 ') au point de fixation arrière ( 10). ) Structure de guidage de roue suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la lame ( 7) a une forme en oméga (-2) qui lui permet de contourner par l'arrière le groupe moto-propulseur ( 6). 43 Ht JI 14