Brevet FR2761301A1 — publié le 19981002

La présente invention concerne un essieu, notamment arrière, de véhicule automobile. On sait que pendant les conditions de roulement d'un véhicule automobile, la caisse de celui-ci reçoit des vibrations qui provoquent du bruit dans l'habitacle du véhicule dans une gamme de fréquences de 0 à 500 Hz. Ces bruits proviennent d'une part du bruit de roulement provoqué par le contact de chaque pneumatique sur la chaussée, ce bruit de roulement pouvant être aggravé par la présence de gravillons sur cette chaussée, et d'autre part du bruit de percussion provoqué par le choc du pneumatique sur un obstacle. Pour ces deux types de bruits, les vibrations générées dans l'aire de contact du pneumatique cheminent vers les essieux qui vibrent suivant leurs modes propres de vibration. Bien que ces vibrations soient en grande partie atténuées par les liaisons élastiques des essieux à la caisse du véhicule, il subsiste des vibrations se propageant sur la caisse et provoquant le bruit dans l'habitacle du véhicule. L'atténuation du bruit dans l'habitacle du véhicule passe d'une manière générale par la maîtrise des modes vibratoires des essieux provoquant des déformations des différentes pièces de chaque essieu, l'étude du filtrage du bruit de façon à adapter les liaisons élastiques des essieux au filtrage de ces vibrations et la maîtrise des modes vibratoires de la caisse du véhicule. L'invention porte sur la maîtrise des modes vibratoires de l'essieu arrière du véhicule et plus particulièrement les modes de déformations de la traverse de cet essieu lorsque celui-ci est du type à bras tirés. Jusqu'à maintenant, l'amortissement des modes vibratoires de l'essieu arrière d'un véhicule consistait à augmenter les fréquences de vibration des différents éléments constituant le train arrière ou à utiliser des moyens dits "batteurs" consistant généralement en au moins une masse couplée élastiquement au train arrière. Cependant, ces solutions connues ont pour inconvénients que la rigidification d'éléments du train pour augmenter leurs fréquences de vibration est coûteuse et se traduit par une augmentation de la masse du train et qu'il est nécessaire de rajouter une masse qui doit être suffisamment dimensionnée pour atténuer les vibrations. La présente invention propose un essieu, notamment arrière, de véhicule automobile permettant d'éliminer les inconvénients ci-dessus des solutions connues pour atténuer le bruit dans l'habitacle du véhicule. A cet effet, l'essieu de l'invention, comprenant une traverse et au moins une barre liée à celle-ci, telle qu'une barre de torsion ou une barre anti-dévers, et un moyen permettant de diminuer le niveau vibratoire de l'essieu, est caractérisé en ce que ce moyen est agencé pour coupler entre elles la traverse et la barre. De préférence, le moyen de couplage est monté au milieu de la traverse et de la barre. Selon un premier mode de réalisation, le moyen de couplage comprend un collier entourant la traverse et la barre et dont la tension est réglée à une valeur appropriée pour atténuer le niveau vibratoire à une valeur optimale. Lorsque l'essieu comprend deux barres de torsion externes liées à la traverse et associées respectivement aux roues arrière du véhicule, le collier entoure la traverse et les deux barres de torsion. Ce collier entoure également la barre anti-dévers. Selon un deuxième mode de réalisation, le moyen de couplage comprend au moins un bloc en matériau souple, tel que du caoutchouc, monté sur la barre en entourant celle-ci coaxialement et en contact avec la traverse. Lorsque l'essieu comprend deux barres de torsion externes liées à la traverse et associées respectivement aux roues arrière, le moyen de couplage comprend deux blocs en matériau souple montés respectivement sur les deux barres de torsion en entourant coaxialement celles-ci et en contact avec la traverse. Un autre bloc en matériau élastique, tel que caoutchouc, est monté également sur la barre anti-dévers en entourant celle-ci et en contact avec la traverse. Selon un troisième mode de réalisation, le moyen de couplage comprend un bloc en matériau souple, tel que du caoutchouc, monté sur la traverse en entourant celle-ci coaxialement et en contact avec la barre. Lorsque l'essieu comprend deux barres de torsion externes liées à la traverse et associées respectivement aux roues arrière, le bloc en matériau souple est en contact avec les deux barres de torsion. Ce bloc contacte également la barre anti-dévers. L'invention s'applique de préférence à un essieu arrière du type à bras tirés. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins 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 en coupe d'un train arrière de véhicule automobile suivant un premier mode de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue de côté suivant la flèche II de la figure 1 - la figure 3 est une vue de dessus en coupe semblable à celle de la figure 1 et représentant un second mode de réalisation de l'invention - la figure 4 est une vue de côté suivant la flèche IV de la figure 3 - la figure 5 est une vue de dessus en coupe semblable à celle de la figure 1 et représentant un troisième mode de réalisation de l'invention - la figure 6 est une vue de côté suivant la flèche VI de la figure 5 - la figure 7 est une vue schématique de dessus d'un train arrière montrant la déformation d'une traverse de celui-ci suivant un mode vibratoire longitudinal - la figure 8 représente une vue arrière du train de la figure 7 et montrant la déformation de la traverse suivant un mode vibratoire vertical - la figure 9 représente une schématisation d'un ensemble connu de systèmes vibratoires à traverse et barre de torsion ou anti-dévers d'un train arrière et appliquant des vibrations à la caisse du véhicule - la figure 10 est une courbe caractéristique résultant de l'ensemble de la figure 9 et représentant l'effort transmis à la caisse du véhicule en fonction de la fréquence des vibrations appliquées à celle-ci - la figure 11 représente une schématisation d'un ensemble de systèmes vibratoires à traverse et barre de torsion ou anti-dévers d'un train arrière à moyen de couplage conforme à l'invention pour diminuer les amplitudes vibratoires appliquées à la caisse du véhicule ; et - la figure 12 est une courbe caractéristique résultant de l'ensemble de la figure 11 et représentant l'effort transmis à la caisse du véhicule en fonction de la fréquence des vibrations appliquées à celle-ci. Le train arrière de véhicule automobile tel que représenté aux figures 1 et 2 comprend une traverse généralement référencée en 1 dont le corps 2 comporte à ses deux extrémités respectivement deux bras sensiblement longitudinaux 3 solidaires de celles-ci et portant chacun une roue arrière du véhicule. Le corps 2 de la traverse 1 est supporté sur la caisse du véhicule par l'intermédiaire de deux supports parallèles 4 s'étendant en arrière de la traverse 1 et fixés à la caisse du véhicule par l'intermédiaire de deux articulations élastiques arrière 5. Chaque support 4 de la traverse 1 est également relié à la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'une articulation élastique avant 6. La traverse 1 comprend deux barres de torsion parallèles 7 associées respectivement aux deux bras longitudinaux 3 et situées à l'extérieur du corps 2 de la traverse 1. Plus précisément, la barre de torsion 7 située en arrière du corps 2 a son extrémité gauche solidaire de la partie 8 reliant rigidement le bras gauche 3 à l'extrémité correspondante du corps 2 de la traverse 1 et son extrémité droite solidaire d'un manchon 9 reliant le corps 2 de la traverse 1 au support droit 4 de manière à faire travailler en torsion la barre 7 lors de débattements verticaux du bras gauche 3. De la même manière, l'autre barre de torsion 7, située en avant du corps 2, a son extrémité droite solidaire de la partie 8 reliant rigidement le bras droit à l'extrémité correspondante du corps 2 de la traverse 1 et son extrémité gauche solidaire d'un manchon 9 reliant le corps 2 au support gauche 4 de manière à faire travailler en torsion la barre 7 lors de débattements verticaux du bras droit 3. Comme représenté en figure 1, le train arrière comprend une barre anti-dévers 10, partiellement représentée, liée au corps 2 de la traverse 1 et passant à l'intérieur de celuici, mais il est bien entendu que le train peut être du type selon lequel la barre anti-dévers est située à l'extérieur du corps de la traverse. Le train comprend de plus deux amortisseurs 1l chacun relié à la caisse du véhicule par une articulation élastique 12 et à une partie solidaire du bras correspondant 3 par une articulation 13. Avant de détailler le mode de réalisation de l'invention des figures 1 et 2 permettant d'atténuer le bruit provoqué dans l'habitacle du véhicule pendant le déplacement de celui-ci, référence sera tout d'abord faite aux figures 7 et 8 permettant de comprendre les modes vibratoires d'un essieu arrière, puis aux figures 9 et 10 d'une part et 11 et 12 d'autre part pour mettre en relief le principe d'atténuation de vibrations de l'invention par rapport à l'art antérieur. La traverse 1 d'un essieu vibre sous les excitations produites par le contact de chaque roue sur la chaussée pendant le déplacement du véhicule. Deux modes vibratoires caractéristiques se retrouvent sur tous les trains à bras tirés. La figure 7 représente le premier mode vibratoire qui est un mode vibratoire longitudinal de la traverse 1 de l'essieu. Cette figure montre en traits pleins la position initiale des éléments de l'essieu comprenant la traverse 1, les supports 4 et leurs articulations arrière 5 et avant 6. Les lignes en traits mixtes représentent la déformée qui résulte de ce mode vibratoire longitudinal. La figure 8 représente en traits mixtes la déformée résultant du second mode vibratoire vertical de la traverse 1 de l'essieu. Ces deux modes vibratoires sont extrêmement pénalisants vis-à-vis des efforts entrant sur la caisse du véhicule car leurs déformées sollicitent fortement les articulations de découplage 5 et 6 comme cela ressort des déformations symbolisées en a, b et c aux figures 7 et 8. On notera ici que, pour plus de clarté, on a largement exagéré la déformation des différents éléments du train sur les vues très schématiques des figures 7 et 8. Les barres de torsion 7 et la barre anti-dévers 10 ont également des modes propres de flexion. Ces modes sont peu amortis et calés à des fréquences différentes de celle de la traverse. Les amplitudes maximales de ces modes vibratoires sont au centre de ces barres. La figure 9 représente une schématisation d'un ensemble de deux systèmes vibratoires S1 et S2 respectivement de la barre de torsion ou anti-dévers et de la traverse, où M1 est la masse de la barre de torsion ou anti-dévers, K1 est la raideur de cette barre, M2 est la masse de la traverse et K2 est la raideur de cette traverse, Fc étant l'effort d'entrée sur la caisse C du véhicule et que l'on cherche à minimiser. La figure 10 représente la courbe caractéristique de l'effort d'entrée Fc sur la caisse en fonction de la fréquence F des vibrations. L'invention permet de coupler au mieux le système vibratoire S1 au système vibratoire S2 comme représenté dans la partie cerclée de la schématisation de la figure 11 où K' est la raideur de couplage de la traverse avec la barre de torsion ou anti-dévers et B l'amortissement des vibrations. Ce couplage de l'invention permet de caler de façon idéale la fréquence propre de chaque barre de torsion (apport de raideur) et/ou de la barre anti-dévers et amortit le mode vibratoire de cette barre. La figure 12 représente en trait fort la courbe caractéristique de l'effort Fc en fonction de la fréquence F des vibrations transmises à la caisse du véhicule comparativement à la courbe caractéristique de cet effort déjà représentée en figure 10. La figure 12 montre ainsi que le couplage de la barre de torsion et/ou de la barre antidévers avec la traverse permet d'atténuer considérablement l'amplitude de l'effort transmis à la caisse du véhicule et donc de diminuer le bruit se produisant dans l'habitacle du véhicule. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, le moyen permettant de coupler efficacement les barres de torsion 7 avec le corps 2 de la traverse de l'essieu arrière comprend un collier 14 entourant le corps 2 et les barres de torsion 7, de préférence en leur milieu. La tension du collier 14 est réglée à une valeur appropriée de manière à augmenter la fréquence vibratoire des barres de torsion 7 et leur amortissement à une valeur optimale. Lorsque l'essieu arrière est du type selon lequel la barre anti-dévers 10 est à l'extérieur du corps 2 de la traverse, le collier 14 entoure également cette barre anti-dévers. Le collier 14 peut être réalisé de préférence en matière plastique. Selon le mode de réalisation des figures 3 et 4 qui représentent un train arrière de véhicule automobile de structure générale identique à celle du train arrière des figures 1 et 2, le moyen permettant de coupler le corps 2 de la traverse 1 avec les barres de torsion 7 comprend un bloc en matériau souple 15, tel que du caoutchouc, entourant chacune des deux barres de torsion 7 coaxialement à celles-ci en leur milieu et en contact avec le corps 2 de la traverse au milieu de celui-ci. Lorsque le train arrière comporte une barre anti-dévers 10 à l'extérieur du corps 2 de la traverse, un autre bloc en matériau souple, tel que du caoutchouc, est monté sur la barre anti-dévers en entourant celle-ci coaxialement en son milieu et en contact avec le corps 2 au milieu de celui-ci. L'augmentation de la fréquence vibratoire des barres et leur amortissement sont obtenus respectivement par la raideur de chacun des blocs en matériau souple 13 et leur coefficient d'amortissement. Selon le mode de réalisation des figures 5 et 6 qui représentent un train arrière d'une manière générale semblable à celui des figures 1 et 2, le moyen de couplage comprend un bloc 16 en matériau souple, tel que du caoutchouc, monté sur le corps 2 de la traverse 1 en entourant celui-ci coaxialement en son milieu et en contact avec les deux barres de torsion 7 en leur milieu. Lorsque la barre anti-dévers 10 est à l'extérieur du corps 2 de la traverse 1, le bloc de matériau souple 16 est également en contact avec cette barre anti-dévers. L'augmentation de la fréquence vibratoire des barres 7, 10 et leur amortissement sont obtenus respectivement par la raideur du bloc 16 et son coefficient d'amortissement. L'invention permet ainsi de diminuer efficacement les niveaux vibratoires d'un essieu arrière de véhicule automobile en couplant les barres de torsion et/ou la barre anti-dévers à la traverse. Un tel couplage permet d'amortir le mode de déformation de la traverse ("effet batteur" des barres vis-à-vis de la traverse). L'invention permet, par rapport aux solutions connues antérieurement, un gain économique du fait qu'on s'affranchit d'une rigidification trop poussée, un réglage approprié du moyen de couplage pour privilégier une bande fréquentielle (calage de la fréquence des barres) et de limiter l'amplitude de l'effort transmis à la caisse du véhicule. REVEND I CAT IONS 1. Essieu, notamment arrière, de véhicule automobile, comprenant une traverse (1) et au moins une barre (7 ; 10) liée à celle-ci, telle qu'une barre de torsion (7) ou une barre anti-dévers (10), et un moyen (14 ; 15 ; 16) permettant de diminuer le niveau vibratoire de l'essieu, caractérisé en ce que le moyen (14 ; 15 ; 16) est agencé pour coupler entre elles la traverse (1) et la barre (7 ; 10). 2. Essieu selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de couplage (14 ; 15 ; 16) est monté au milieu de la traverse (1) et de la barre (7 ; 10). 3. Essieu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de couplage précité comprend un collier (14) entourant la traverse (1) et la barre (7 ; 10) et dont la tension est réglée à une valeur appropriée pour atténuer le niveau vibratoire à une valeur optimale. 4. Essieu selon la revendication 3, comprenant deux barres de torsion externes (7) liées à la traverse (1) et associées respectivement aux roues arrière du véhicule, caractérisé en ce que le collier (14) entoure la traverse (1) et les deux barres de torsion (7). 5. Essieu selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le collier (14) entoure également la barre anti-dévers (in). 6. Essieu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de couplage précité comprend au moins un bloc (15) en matériau souple, tel que du caoutchouc, monté sur la barre (7 ; 10) en entourant celle-ci coaxialement et en contact avec la traverse (1). 7. Essieu selon la revendication 6, comprenant deux barres de torsion externes (7) liées à la traverse (1) et associées respectivement aux roues arrière du véhicule, caractérisé en ce que le moyen de couplage précité comprend deux blocs (15) en matériau souple montés respectivement sur les deux barres de torsion (7) en entourant coaxialement celles-ci et en contact avec la traverse (1). 8. Essieu selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'un autre bloc en matériau souple, tel que du caoutchouc, est monté également sur la barre anti-dévers (10) en entourant celle-ci et en contact avec la traverse (1). 9. Essieu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de couplage précité comprend un bloc (16) en matériau souple, tel que du caoutchouc, monté sur la traverse (1) en entourant celle-ci coaxialement et en contact avec la barre (7 ; 10). 10. Essieu selon la revendication 9, comprenant deux barres de torsion externes (7) liées à la traverse (1) et associées respectivement aux roues arrière du véhicule, caractérisé en ce que le bloc en matériau souple (16) est en contact avec les deux barres de torsion (7). 11. Essieu selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le bloc en matériau souple (16) contacte également la barre anti-dévers (10). 12. Essieu arrière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la traverse (1) est reliée à ses extrémités respectivement à deux bras sensiblement longitudinaux (3) de support des roues arrière.