Brevet FR2712534A1 — 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 suspens ion 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 coût 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 au moins une plaque métallique fixee 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, sur au moins une partie de sa longueur, une largeur qui augmente depuis une partie arrière vers une partie avant, sensiblement suivant une fonction sensiblement parabolique. Suivant d'autres caractéristiques - chaque bras de suspension comprend une plaque métallique et un flasque latéral métallique, perpendiculaire à la plaque et s'étendant le long du bord extérieur de cette dernière, ce flasque latéral portant un organe d'articulation sur la partie suspendue du véhicule et la fusée de roue - chaque bras de suspension comprend deux plaques métalliques sensiblement parallèles, fixées à leur partie avant sur la poutre transversale et portant à leur partie arrière la fusée de roue et l'attache de la jambe de roue, un flasque lateral métallique, perpendiculaire aux plaques et s'étendant le long du bord extérieur de ces dernières, et au moins un flasque intermédiaire métallique fixé entre et perpendiculairement aux plaques et s'étendant sur toute la longueur de ces plaques, lesdites plaques ayant, sur au moins une partie de leur longueur, une largeur qui varie en croissant, depuis une partie arrière, vers une partie avant, suivant une fonction sensiblement parabolique, et ledit flasque latéral et ledit flasque intermédiaire formant un caisson relié à la poutre transversale, - chaque bras de suspension comprend deux flasques intermédiaires métalliques, fixés entre et perpendiculairement aux plaques, et s'étendant sur toute la longueur de ces plaques, ces flasques intermédiaires et le flasque latéral formant deux caissons reliés à la poutre tansversale - chaque bras de suspension comprend deux tôles embouties formant deux profilés de section en U et emboîtés l'un dans l'autre, les ailes des profilés ayant, sur au moins une partie de leur longueur, une largeur qui varie en croissant, depuis une partie arrière vers une partie avant, suivant une fonction sensiblement parabolique - le fond du profilé extérieur forme un flasque latéral portant un organe d'articulation sur la partie suspendue du véhicule, et la fusée de roue - les ailes du profilé intérieur ont une largeur inférieure aux ailes du profilé extérieur - les extrémités libres des ailes des profilés sont placées bord à bord et le fond du profilé intérieur et le fond du profilé extérieur forment un caisson relié à la poutre transversale - le flasque latéral 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 latéral - la poutre transversale est un profilé à section en oméga, dont le plan de symétrie 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 des bras de suspension optimisés ; - la figure 3 est une vue de dessus d'un essieu de type en H selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3, - la figure 5 est une demi-vue de dessus d'un essieu de type en H, selon un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne 6-6 de la figure 5, - et les figures 7A à 7C sont des vues schématiques en coupe transversale de différentes variantes des bras de suspension. 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 moments 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 rigidité en roulis. De ce fait, la structure de l'essieu doit présenter une flexibilité adéquate lors des débattements anti-symétriques, 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 sensiblement 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 au moins une plaque 1 et un flasque latéral 8 sensiblement perpendiculaire à la plaque 1, soudés entre eux, sur lesquels sont fixées 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 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 oméga, permet de réduire la rigidité en torsion. L'ouverture du profil vers l'avant du véhicule a pour but d'éviter un flambement du profilé sous l'effort des forces de ripage. Dans l'exemple représenté sur les figures 3 et 4, le flasque latéral 8 a une forme en S aplati, avec deux parties d'extrémité 8a, 8k sensiblement rectilignes et une partie intermédiaire incurvée 8c située en arrière de la poutre 7 en oméga. Entre les deux extrémités avant 8b des deux flasques latéraux 8 est disposée une barre anti-roulis 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 latéraux 8. Compte tenu de la forme complexe du bord extérieur de la plaque 1, adjacent au flasque latéral 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 latéral 8 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. Selon un autre mode de réalisation représenté sur les figures 5, 6 et 7A, chaque bras de suspension 2 comprend, d'une part, deux plaques métalliques 10 et 11 sensiblement parallèles, fixées à leur partie avant sur la poutre tansversale 7 et portant à leur partie arrière la fusée de roue 4 et l'attache 5 de la jambe de force 6 et, d'autre part, un flasque latéral métallique 12 perpendiculaire aux plaques 10 et 11 et s'étendant le long du bord extérieur de ces dernières. De plus, chaque bras de suspension 2 comprend un flasque intermédiaire métallique 13, fixé par exemple par soudage entre et perpendiculairement aux plaques 10 et 11. Le flasque intermédiaire 13 s'étend sur toute la longueur desdites plaques 10 et 11. Le flasque latéral 12 et le flasque intermédiaire 13 forment un caisson 14 de section sensiblement rectangulaire et relié à la poutre transversale 7. Les plaques 10 et 11 ont également, sur au moins une partie de leur longueur, une largeur qui varie en croissant, depuis une partie arrière vers une partie avant, suivant une fonction sensiblement parabolique. Selon encore un autre mode de réalisation représenté à la figure 7B, chaque bras de suspension 2 comprend deux flasques intermédiaires métalliques 13a et 13b fixés par exemple par soudage entre et perpendiculairement aux plaques 10 et 11. Ces flasques intermédiaires 13a et 13b forment deux caissons, respectivement 15 et 16, de section sensiblement rectangulaire et reliés à la poutre transversale 7. Le flasque latéral 12 a une forme en S aplati, avec deux parties d'extrémité 12a et 12b sensiblement rectilignes et une partie intermédiaire incurvée 12c située en arrière de la poutre 7 en oméga. Les chapes 3 d'articulation sur la partie suspendue du véhicule sont disposées également sur les flasques latéraux 12. La barre anti-roulis 9 est disposée entre les deux extrémités avant 12b des deux flasques latéraux 12 et entre les chapes 3 d'articulation et la poutre 7 en oméga. De préférence, la partie avant du flaque latéral 12 en S est relevée vers le haut et vers l'avant du véhicule comme représenté sur la figure 6 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. Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 7C, chaque bras de suspension 2 comprend deux tôles emboutis formant deux profilés 20 et 25 de section en U et emboîtés l'un dans l'autre. Les deux profilés 20 et 25 sont fixés l'un à l'autre par exemple par soudage. Les ailes 21, 22 et 26, 27 ont, sur au moins une partie de leur longueur, une largeur qui varie en croissant depuis une partie arrière vers une partie avant, suivant une fonction sensiblement parabolique. Le fond 23 du profilé extérieur 20 forme un flasque latéral, de forme identique aux flasques latéraux des précédents modes de réalisation, portant l'organe 3 d'articulation sur la partie suspendue du véhicule, la poutre 7 en oméga et la barre anti-roulis 9. De préférence, les ailes 26 et 27 du profilé intérieur 25 ont une largeur inférieure aux ailes 21 et 22 du profilé extérieur 20 et les extrémités libres des ailes 21, 22 et 26, 27 des profilés 20 et 25 sont placées bord à bord. Le fond 23 du profilé extérieur 20 et le fond 28 du profilé intérieur 25 forment un caisson 29 de section sensiblement rectangulaire et relié à la poutre transversale 7. 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 proches des fusées associées (4), caractérisé en ce que chaque bras de suspension (2) comprend au moins 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, sur au moins une partie de sa longueur, 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 latéral métallique (8), perpendiculaire à la plaque et s'étendant le long du bord extérieur de cette dernière, ce flasque latéral portant un organe (3) d'articulation sur la partie suspendue du véhicule, et la fusée de roue (4). 3. Train arrière selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bras de suspension (2) comprend deux plaques métalliques (10, 11) sensiblement parallèles, fixées à leur partie avant sur la poutre transversale (7) et portant à leur partie arrière la fusée de roue (4) et l'attache (5) de la jambe de force (6), un flasque latéral métallique (12), perpendiculaire aux plaques (10, 11) et s'étendant le long du bord extérieur de ces dernières, et au moins un flasque intermédiaire métallique (13), fixé entre et perpendiculairement aux plaques (10, 11) et s'étendant sur toute la longueur de ces plaques (10, 11), lesdites plaques (10, 11) ayant sur au moins une partie de leur longueur, une largeur qui varie en croissant, depuis une partie arrière vers une partie avant, suivant une fonction sensiblement parabolique et ledit flasque latéral et ledit flasque intermédiaire formant un caisson relié à la poutre transversale (7). 4. Train arrière selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux flasques intermédiaires métalliques (13a, 13b) fixés entre et perpendiculairement aux plaques (10, 11) et s'étendant sur toute la longueur de ces plaques, ces flasques intermédiaires (13a, 13b) et le flasque latéral (12) formant deux caissons reliés à la poutre transversale (7). 5. Train arrière selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bras de suspension (2) comprend deux tôles embouties formant deux profilés (20, 25) de section en U et emboîtés l'un dans l'autre, les ailes (21, 22 ; 26, 27) des profilés ayant, sur au moins une partie de leur longueur, une largeur qui varie en croissant, depuis une partie arrière vers une partie avant, suivant une fonction sensiblement parabolique. 6. Train arrière selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que le fond (23) du profilé extérieur (20) forme un flasque latéral portant un organe (3) d'articulation sur la partie suspendue du véhicule, et la fusée de roue (4). 7. Train arrière selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ailes (26, 27) du profilé intérieur (25) ont une largeur inférieure aux ailes (21, 22) du profilé extérieur (20). 8. Train arrière selon les revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les extrémités libres des ailes (21, 22 ; 26, 27) des profilés (20, 25) sont placées bord à bord et le fond (28) du profilé intérieur (25) et le fond (23) du profilé extérieur (20) forment un caisson (29) relié à la poutre transversale (7). 9. Train arrière suivant les revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le flasque latéral (8, 12, 23) a une forme générale en S et comporte deux parties d'extrémité sensiblement planes et une partie intermédiaire incurvée. 10. Train arrière suivant la revendication 9, 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 du flasque latéral (8, 12, 23). 11. Train arrière suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre transversale (7) est un profilé à section en oméga, dont le plan de symétrie (V V) passe sensiblement par les points (Q) de contact entre les roues du train et le sol. 12. Train arrière suivant la revendication 11, 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. 13. Train arrière suivant les revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une barre anti-roulis (9) est disposée entre les extrémités avant des flasques latéraux (8) des bras de suspension. 14. Train arrière suivant les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le plan de symétrie (V-V) de la poutre transversale (7) contient l'axe de la barre de torsion (9).