Brevet FR2712533A1 — publié le 19950524

La présente invention concerne les essieux arrière de véhicules automobiles et leurs dispositifs de suspension. De façon plus précise, elle vise un essieu en U ou en H dit semi-rigide, du type comportant deux bras de suspension longitudinaux portant chacun une fusée de roue, reliés par une poutre transversale qui constitue la branche transversale du H ou du U et qui possède une section ouverte dont l'ouverture est dirigée vers l'avant du véhicule, cet essieu étant relié à la partie suspendue du véhicule par des articulations élastiques et par des jambes de force comportant chacune un amortisseur et un ressort hélicoïdal disposés concentriquement, dont les points d'attache respectifs sur les bras de suspension sont proches des fusées de roue. Dans son principe, un tel essieu vise à faire remplir une partie de la fonction élasticité de la suspension par une structure flexible comprenant les deux bras de suspension et la poutre transversale à section ouverte, qui travaille principalement en torsion. Ce type d'essieu offre une grande rigidité à l'égard des efforts transversaux et longitudinaux tout en restant relativement souple en torsion. On connaît un essieu de forme générale en U ou en H présentant une grande rigidité à l'égard du ripage, c'est à dire d'un effort transversal exercé sur les roues arrière. Cet essieu comprend deux bras de suspension tubulaires résistant en flexion et reliés par une poutre soudée en bout, des renforts étant prévus dans la zone de liaison entre les bras de suspension et cette poutre. La poutre transversale est constituée par un profilé à section ouverte tandis que les bras de suspension tubulaires peuvent être réalisés sous la forme de deux demi coquilles soudées entre elles. Un tel essieu présente l'inconvénient d'être peu rigide dans la zone de transition entre le bras de suspension et la poutre transversale, ce qui nécessite la présence d'emboutis de renforcement sur les bras tubulaires. De plus, de tels bras ont un cout de fabrication relativement élevé et sont la source de problèmes de corrosion résultant de leur construction soudée et de leur forme tubulaire. L'invention a pour but de proposer un train arrière de véhicule, de type comportant un essieu en H ou en U, qui soit de construction plus simple et ne présente pas les inconvénients des agencements connus, tout en étant capable de résister aux différentes contraintes mécaniques rencontrées. A cet effet, un train arrière comprenant un essieu du type défini précédemment, est caractérisé en ce que chaque bras de suspension comprend une plaque métallique fixée à sa partie avant sur la poutre transversale et portant à sa partie arrière la fusée de roue et l'attache de la jambe de force, cette plaque ayant une largeur qui augmente depuis une partie arrière vers une partie avant, sensiblement suivant une fonction parabolique. Suivant d'autres caractéristiques - chaque bras de suspension comprend une plaque métallique et un flasque métallique, perpendiculaire à la plaque et s'étendant le long du bord extérieur de cette dernière, ce flasque portant un organe d'articulation sur la partie suspendue du véhicule et la fusée de roue - le flasque a une forme générale en S et comporte deux parties d'extrémité sensiblement planes et une partie intermédiaire incurvée - la poutre transversale et l'organe d'articulation sur la partie suspendue sont fixés sur la partie d'extrémité avant du flasque - la partie d'extrémité arrière et la partie intermédiaire incurvée du flasque sont sensiblement horizontales, tandis que la partie d'extrémité avant est orientée vers le haut et vers l'avant ; - la poutre transversale est un profilé à section en omega, dont le plan de symétrie contenant l'axe de symétrie du omega, passe sensiblement par les points de contact entre les roues du train et le sol. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et sur lesquels - les figures 1A et 1B sont des schémas illustrant la répartition des contraintes mécaniques dans les bras de suspension, en fonction respectivement d'un effort transversal dû au ripage (figure 1A) et d'un effort longitudinal dû au freinage (figure 1B) - la figure 2 représente schématiquement un bras de suspension optimisé - la figure 3 est une vue de dessus d'un essieu de type en H selon l'invention ; - et la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3. L'association d'un bras de suspension rigide en flexion et en torsion avec une poutre résistante en flexion mais relativement souple en torsion entraîne des contraintes élevées dans les parties de raccordement entre le bras et la poutre sous l'action combinée des efforts de torsion et de flexion. Le problème de résistance à ces contraintes auxquelles est soumis un essieu est un problème difficile à résoudre. Un essieu du type "semi-rigide" faisant partie d'un train arrière de véhicule automobile doit assurer deux fonctions principales - un guidage du train De ce fait, la structure doit offrir une bonne résistance aux efforts horizontaux issus des contacts des roues avec le sol, c'est à dire, les efforts de ripage et de freinage - une compension anti-roulis. De ce fait, la structure de l'essieu doit présenter une flexibilité adéquate lors des débattements verticaux, relatifs des roues tout en étant neutre vis à vis des débattements desdites roues, sensiblement symétriques par rapport au plan vertical médian du véhicule. On a remarqué par ailleurs qu'un tel essieu ne supporte pratiquement pas la masse suspendue car l'effort vertical passe directement par la jambe de force en appui au voisinage de la roue. Comme représenté sur la figure 1A, sous l'influence des efforts de contact roue-sol dans le cas d'un ripage où les efforts sont transversaux (par exemple en virage), lesdits efforts Fy appliqués au point de contact Q entre la roue et le sol donnent naissance à des moments fléchissants qui croissent linéairement de l'extrémité arrière du bras jusqu'à son encastrement sur la poutre. I1 est souhaitable dans un tel cas que la section du bras ait, du fait de "l'isocontrainte" un profil sensiblement parabolique. Dans le cas d'un effort longitudinal, en cas de freinage par exemple, comme représenté sur la figure 1B, les efforts Fx appliqués au bras de suspension donnent naissance à des moments fléchissant constants. Comme il n'y a pas d'effort vertical à supporter, la forme optimisée du bras est, comme représenté sur la figure 2, une plaque 1 sensiblement horizontale, à profil parabolique dont l'axe de symétrie OX est perpendiculaire à l'axe de roue OY et à l'axe longitudinal U-U de la poutre, le sommet de la parabole étant situé du côté de l'axe de roue. La figure 3 représente une vue de dessus quelque peu schématique, d'un essieu arrière selon l'invention, comprenant deux bras 2 de suspension sensiblement parallèles et portant chacun une chape 3 de fixation de l'essieu sur la structure suspendue du véhicule, une fusée 4 de roue R, une attache 5 pour une jambe de force 6, ainsi qu'une poutre transversale 7 reliant les bras 2 de suspension. La poutre 7 profilée a une section ouverte et son ouverture 7a est orientée vers l'avant du véhicule. Selon l'invention chaque bras 2 comporte une plaque 1 et un flasque 8 sensiblement perpendiculaire à la plaque 1, sur lesquels sont fixés la chape 3, la fusée 4, l'attache 5 et la poutre 7. Cette dernière doit offrir une résistance maximale à la flexion sous l'influence des forces de ripage (forces transversales, horizontales) exercées au niveau de la surface contact entre la roue et le sol, représentée par le point Q (Figure 4). A cet effet, la poutre 7 a, de préférence, en section une forme de oméga dont l'orientation est telle que son plan de symétrie V-V contenant l'axe d'inertie U-U passe sensiblement par le point Q. La poutre doit posséder également une rigidité en torsion faible, au moins juste nécessaire pour assurer la fonction anti-roulis de l'essieu. La section ouverte, comme représenté pour un profilé en omega, permet de réduire la rigidité en torsion. L'ouverture du profil vers l'avant du véhicule est liée au fait qu'il faut éviter un flambement du profilé sous l'effort des forces de ripage. Dans l'exemple représenté aux dessins, le flasque 8 a une forme en S aplati, avec deux parties d'extrémité 8a, 8b sensiblement rectilignes et une partie intermédiaire incurvée 8 située en arrière de la poutre 7 en oméga. Entre les deux extrémités avant 8t des deux flasques 8 est disposée une barre antiroulis 9 qui peut être pleine ou de préférence tubulaire. Les chapes 3 d'articulation sur la partie suspendue du véhicule sont disposées également sur les flasques 8. Compte tenu de la forme complexe du bord extérieur de la plaque 1, adjacent au flasque 8, le bord intérieur de cette plaque n'a pas un profil purement parabolique. On peut simplement admettre que dans une portion correspondant à peu près aux deux tiers avant de cette plaque, elle présente une largeur qui varie sensiblement suivant une fonction parabolique. Ceci suppose bien entendu que la plaque ait une épaisseur constante. On notera que la barre anti-roulis 9 améliore la fonction de guidage du dispositif de suspension. En effet, elle assure à ce dispositif une rigidité accrue, en particulier à l'égard des efforts transversaux de ripage. Cette barre participe à la rigidité en torsion de l'essieu, elle donne une plus grande possibilité de réglage des caractéristiques en torsion et en flexion, d'une part en fonction de ses caractéristiques propres et d'autre part en fonction de sa position par rapport à l'articulation de l'essieu sur la structure du véhicule. De préférence, la partie avant du flasque en S est relevée vers le haut et vers l'avant du véhicule comme cela est visible sur la figure 4 et les axes des chapes d'articulation et de la barre anti-roulis sont situés dans le plan V-V de symétrie de la poutre 7. La poutre 7 et la barre 9, placées de part et d'autre de l'articulation 3 et de préférence à une même distance de celle ci, subissent des torsions égales et de sens inverse. Dans une variante de réalisation la barre 7 et la poutre 9 peuvent être placées d'un même côté de l'articulation 3. REVENDICATIONS 1. Train arrière de véhicule automobile comprenant un essieu en H dit semi-rigide comportant deux bras de suspension longitudinaux (2) portant chacun une fusée de roue (5), reliés par une poutre transversale (7) qui constitue la branche transversale du H et qui possède une section ouverte dont l'ouverture est dirigée vers l'avant du véhicule, cet essieu étant relié à la partie suspendue du véhicule par des articulations (3) élastiques et par des jambes de force (6) comportant chacune un amortisseur et un ressort hélicoïdal disposés concentriquement, dont les points d'attache respectifs (5) sur les bras de suspension sont prochés des fusées associées (4), caractérisé en ce que chaque bras de suspension (2) comprend une plaque métallique (1) fixée à sa partie avant sur la poutre transversale (7) et portant à sa partie arrière la fusée de roue (4) et l'attache (5) de la jambe de force (6), cette plaque ayant une largeur qui varie en croissant, depuis une partie arrière vers une partie avant, suivant une fonction sensiblement parabolique. 2. Train arrière suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bras de suspension (2) comprend une plaque métallique (1) et un flasque métallique (8), perpendiculaire à la plaque et s'étendant le long du bord extérieur de cette dernière, ce flasque portant un organe (3) d'articulation sur la partie suspendue du véhicule, et la fusée de roue (4). 3. Train arrière suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le flasque (8) a une forme générale en S et comporte deux parties d'extrémité (8', 8b) sensiblement planes et une partie intermédiaire (8C) incurvée. 4. Train arrière suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la poutre transversale (7) et l'organe (3) d'articulation sur la partie suspendue sont fixés sur la partie d'extrémité avant (8b) du flasque (8). 5. Train arrière suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie d'extrémité arrière (8") et la partie intermédiaire incurvée (8C) du flasque sont sensiblement horizontales, tandis que la partie d'extrémité avant (8b) est orientée vers le haut et vers l'avant. 6. Train arrière suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre transversale (7) est un profilé à section en omega, dont le plan de symétrie (V-V) contenant l'axe principal d'inertie (U-U) du omega, passe sensiblement par les points (Q) de contact entre les roues du train et le sol. 7. Train arrière suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le plan de symétrie (V-V) de la poutre transversale (7) passe sensiblement par l'axe des organes (3) d'articulation des bras sur la partie suspendue du véhicule. 8. Train arrière suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une barre anti-roulis (9) est disposée entre les extrémités avant des flasques (8) des bras de suspension. 9. Train arrière suivant les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le plan de symétrie (V-V) de la poutre transversale (7) contient l'axe de la barre de torsion (9).