Brevet FR2814519A1 — publié le 20020329

La présente invention concerne une biellette de liaison apte à limiter le débattement relatif et à filtrer les vibrations entre deux éléments entre lesquels ladite biellette est interposée. Bien que cette application ne soit aucunement limitative, la biellette qui fait l'objet de l'invention est particulièrement adaptée pour remplir la fonction de reprise de couple dans la suspension d'un groupe motopropulseur équipant un véhicule automobile, de type pendulaire par exemple ; il s'agit dans ce cas d'encaisser l'effort de réaction entre le groupe motopropulseur et la caisse du véhicule lors de la mise sous couple du moteur, et de limiter ainsi le basculement du groupe motopropulseur. Les biellettes usuellement mises en oeuvre dans une telle application sont du type monobloc ; l'une de leur extrémité est fixée à la caisse par l'intermédiaire d'un dispositif à articulation élastique ; son autre extrémité est fixée au groupe motopropulseur, également par l'intermédiaire d'un dispositif à articulation élastique. L'élasticité, en général, est obtenue par une masse élastomère entourant l'axe d'articulation. Dans l'application susmentionnée, l'invention a été plus particulièrement conçue et mise au point pour servir à fixer le moteur, en sa partie basse arrière, avec la caisse ou le berceau moteur. Dans cette application, le groupe motopropulseur est suspendu à la caisse du véhicule, et plus précisément aux brancards latéraux par des dispositifs de support élastiques. Avec les dispositifs de biellette connus, tels que rappelés ci-dessus, la rigidité de la biellette détermine les performances en reprise d'efforts, et le filtrage est intégralement conditionné par les rigidités de chaque articulation. Or, chaque articulation a un faible volume, tandis que l'espace séparant les deux points d'ancrage de la biellette n'est pas exploité pour assurer le débattement relatif, ni le filtrage des vibrations ; il est donc difficile de satisfaire au mieux les différents objectifs de la biellette, à savoir d'assurer une rigidité statique suffisamment élevée pour reprendre les efforts de couple, une rigidité dynamique suffisamment faible pour filtrer les vibrations du moteur ainsi que l'emploi d'un matériau élastique assez endurant pour résister aux diverses sollicitations, ceci durant toute la durée de vie du véhicule. C'est pourquoi, l'objectif principal de l'invention est de résoudre ces difficultés, ceci en utilisant l'espace disponible entre les points d'ancrage de la biellette, pour y loger une ou plusieurs masses en matière élastomère, souple et élastique, de module faible, apte à améliorer le filtrage des vibrations. Un autre objectif de l'invention est de permettre d'absorber les charges importantes résultant de l'accélération et du freinage du véhicule, ceci de manière douce et progressive, grâce à la présence et à la disposition judicieuse de butées garnies d'organes d'amortissement appropriés. Un autre objectif est de conférer à la biellette une fonction d'antitraversée et de participation à l'absorption d'une partie de l'énergie cinétique en cas de choc violent. Ces différents objectifs sont atteints, conformément à la présente invention, grâce au fait que la biellette de liaison est composée de deux pièces solidaires l'une de l'autre et qui sont destinées à être fixées chacune à l'un des deux éléments à relier, à savoir : - une première pièce comprenant une partie principale adaptée pour être fixée à l'un de ces éléments et une partie secondaire-ou appendice-en forme de lame ; - une seconde pièce en forme de chape comprenant deux parois parallèles-ou joues-reliées par un pontet transversal, entre lesquelles est insérée la lame ; - un dispositif de liaison souple et élastique de la lame avec les joues, qui autorise un débattement en translation de la lame, dans son propre plan, à l'intérieur de la chape. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses, non limitatives de l'invention : - ledit dispositif de liaison comprend une paire de plaquettes en matière élastomère interposées entre ladite lame et chacune des joues ; - chaque plaquette est fixée à la lame et à la face interne d'une joue par adhérisation ; - ladite lame et lesdites joues sont planes, ou sensiblement planes, et s'étendent dans des plans parallèles ou sensiblement parallèles ; - la biellette de liaison comporte des moyens formant butées aptes à limiter le débattement de la lame à l'intérieur de la chape, suivant deux directions opposées ; - lesdits moyens formant butée sont munis d'organes amortisseurs en matière souple et élastique ; - lesdits moyens formant butées, suivant une direction, comprennent, d'une part une paire de faces d'appui qui sont formées sur la partie principale de la première pièce et sont dirigées vers l'appendice, ces faces d'appui étant disposées transversalement par rapport au plan de la lame et, d'autre part, une paire d'ailettes solidaires de la seconde pièce, positionnées chacune en regard d'une face d'appui ; - lesdits moyens formant butées, suivant la direction opposée, comprennent, d'une part, une face d'appui qui est formée sur l'appendice et est dirigée vers la partie principale, cette face d'appui étant disposée transversalement par rapport au plan de la lame et, d'autre part, ledit pontet, celui-ci étant positionné en regard de ladite face d'appui ; - ledit pontet s'étend sur une partie seulement de la hauteur des joues, tandis que lesdites ailettes sont constituées par des parties desdites joues rabattues à angle droit vers l'extérieur, au niveau de l'autre partie de cette hauteur ; - lesdites joues comportent des ouvertures destinées à permettre la fixation de la seconde pièce à l'un des éléments par exemple au moyen de boulons ; - la partie principale de la première pièce est traversée par un perçage dont l'axe est disposé transversalement par rapport au plan de la lame et est destiné à permettre la fixation de cette première pièce à l'autre élément ; - la fixation de la première pièce à l'autre élément est réalisée par l'intermédiaire d'une articulation élastique comprenant un tube logé dans le perçage avec interposition d'un manchon en matière élastomère ; - cette biellette assure la liaison entre la caisse d'un véhicule et un groupe motopropulseur équipant ledit véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1 et 2 sont des schémas, respectivement vus en bout et dessus qui illustrent le principe de la suspension d'un groupe motopropulseur sur la caisse d'un véhicule automobile ; sur la figure 2, la flèche AV symbolise la direction avant du véhicule ; - les figures 3 et 4 sont des vues en perspective, et respectivement de dessus, d'une biellette conforme à l'invention ; - les figures 5 et 6 représentent, en perspective, les deux pièces principales constitutives de ladite biellette ; - la figure 7 est une vue de face de la biellette, coupée par un plan longitudinal référencé VII-VII sur la figure 4 ; sur cette figure, la partie médiane inférieure, délimitée par un trait mixte fort, n'est pas coupée ; - la figure 8 est une vue de dessus de la biellette de la figure 7, coupée par le plan brisé référencé VIII-VIII sur la figure 7. Sur les figures 1 et 2, la référence GMP désigne le groupe motopropulseur d'un véhicule automobile, disposé transversalement, composé d'un moteur thermique M et d'une boîte de vitesses BV. Le groupe motopropulseur est suspendu à la caisse du véhicule, et plus précisément aux brancards gauche et droit, désignés respectivement Bg et Bd par des dispositifs de support Sg et, respectivement, Sd. Cette suspension est réalisée par l'intermédiaire de mains de fixation, respectivement mg (main gauche) et md (main droite). Les références Bm et A représentent des dispositifs de fixation additionnels, à savoir le berceau moteur (en partie basse) et l'articulation anti-couple inférieure arrière, respectivement. La référence f désigne la face du moteur par laquelle se fait la distribution. L'objet de la présente invention se rapporte à la liaison, en partie inférieure arrière, du groupe motopropulseur avec la caisse, liaison qui est réalisée au moyen d'une biellette du type représenté sur les figures suivantes. La biellette est composée de deux pièces principales 1 et 2 visibles en perspective sur les figures 6 et 5 respectivement. Il s'agit de pièces rigides, en métal ou en matière plastique, très résistantes mécaniquement. Elles ont toutes deux une forme symétrique par rapport à un plan longitudinal (vertical sur les figures). La pièce 1 est composée d'une partie principale 14, qui-comme on le verra plus tard-est adaptée pour être fixée à l'un des deux éléments à relier, par exemple à la caisse du véhicule, et une partie secondaire, ou appendice 15. La partie 14, relativement massive, possède un bord externe en arc de cylindre 102, et est traversée transversalement par un alésage cylindrique (perçage) 3, d'axe XX'. En direction de l'appendice 15, elle a la forme d'un bloc à parois supérieure et inférieure planes et parallèles 101, 101' (disposées horizontalement sur la figure 6) ; ses flancs latéraux sont avantageusement creusés par des évidements d'allègement 103, qui délimitent des ailettes horizontales. L'appendice 15 consiste en une lame 100, de faible épaisseur, et de forme générale rectangulaire, qui s'inscrit sensiblement dans un plan longitudinal médian P perpendiculaire à l'axe XX' (et vertical sur la figure). La lame 100 se raccorde à un élément 9 faisant saillie au-dessus du plan supérieur 101, dans la zone centrale de la partie 14 ; à sa base, l'élément 9 est relié, par une zone arquée 90 à la portion frontale de cette partie 14. Cette proéminence 9 présente une face plane 91 s'étendant transversalement, dans un plan perpendiculaire au plan P, et vertical sur la figure. La face 91 qui-comme on le verra plus tard-fait office de butée est tournée vers la partie principale 14 et, plus précisément, vers l'espace surplombant la face 101 sus-mentionnée. La face frontale, du côté de l'appendice 15, de la partie 14 présente une paire de faces latérales planes 11, également situées dans un plan transversal vertical, ou approximativement vertical. La pièce 2 illustrée sur la figure 5 a la forme générale d'une chape (de profil en"U") composée de deux joues latérales approximativement verticales 20 reliées, dans leur zone supérieure, par un pontet transversal 8. Ce dernier a une hauteur plus faible que celle des joues, par exemple moitié de celle des joues ; dans leur portion basse, en dessous du niveau du pontet, ces dernières sont rabattues vers l'extérieur sensiblement à angle droit, de manière à constituer des ailettes transversales 10. Dans la partie extérieure haute de chaque joue est prévue une paire de trous 5, destinés à assurer la fixation de la pièce 20 à l'élément auquel il doit être solidarisé (en l'occurrence au groupe motopropulseur). On notera que le pontet transversal 8 et certaines zones des joues 20, au voisinage des ailettes 10, présentent des ondulations ; leur fonction sera expliquée plus loin. Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 3, pour réaliser l'assemblage de la biellette, on positionne la pièce 2 en forme de chape de telle manière qu'elle vienne embrasser l'élément proéminent 9 ; les dimensions respectives des pièces 1 et 2 sont déterminées de telle sorte que la face 91 de l'élément 9 se trouve alors en correspondance avec la face interne du pontet 8, en regard de celle-ci, tandis que chacune des ailettes latérales 10 se trouve en vis-à-vis d'une face latérale 11. La lame 100 se trouve, quant à elle, positionnée dans la zone centrale située entre les deux joues 20, parallèlement à ces dernières, dans le plan de symétrie de la chape. C'est à ce niveau qu'est assurée la liaison des deux pièces 1 et 2, grâce à la présence d'une paire de pains 7 en matière élastomère, souple et élastique. Chaque pain, en forme de plaquette rectangulaire, est intercalé entre une face de la lame 100 et la face interne d'une joue 20, et est adhérisée à chacune de ces faces. On comprend que grâce à cette disposition, il y a une possibilité de mouvements relatifs de la lame par rapport aux joues, sur une amplitude limitée ; un déplacement de course relativement importante est possible notamment en translation longitudinale, dans le plan de la lame, chacun des pains élastomère 7 travaillant alors au cisaillement. Ce mouvement bidirectionnel est figuré par la double flèche h sur la figure 4. A titre indicatif, l'épaisseur des pains élastomères 7, et leur module d'élasticité sont choisis de telle sorte que la course en translation soit de l'ordre de + 15 mm. On peut utiliser un caoutchouc de module d'élasticité relativement faible, qui permette une filtration convenable dans une gamme de fréquence de l'ordre de 25 à 200 Hz, ce qui correspond à la filtration dynamique requise pour un moteur à quatre cylindres par exemple. Un léger débattement transversal, mais de moindre amplitude est également possible, bien entendu, en direction transversale (perpendiculairement à la lame 100), les pains élastomères 7 travaillant alors à la compression. Les éléments 9,8 d'une part et 10, 11 d'autre part font office de butées limitant le déplacement relatif en translation des deux pièces 1 et 2, selon deux directions opposées, respectivement référencées F et G. Sur la paroi interne du pontet 8 est fixée, également par adhérisation, une garniture en matière élastomère 12. De même, une paire de garnitures en matière élastomère 13 sont fixées sur par adhérisation sur les ailettes 10, en regard des surfaces d'appui 11. Lorsque la biellette n'est pas sollicitée, il existe un certain jeu entre la face 9 et la garniture 12, ainsi qu'entre les surfaces 11 et les garnitures 13. Ces jeux ont une valeur de quelques millimètres. Il convient de noter que des forces de poussée très élevées, de l'ordre de 20 000 à 30 000 N, peuvent être observées au freinage ou à l'accélération avec un véhicule automobile de catégorie moyenne. Les masses élastiques 12 ou 13-qui travaillent à la compression- permettent d'absorber en douceur ces fortes poussées, par écrasement avec une dureté progressivement croissante. En cas de choc violent, dû notamment à un accident, les masses élastiques 7,12 ou 13, ainsi que les butées 8-9 ou 10-11 (selon le sens de la sollicitation) contribuent à l'absorption d'une partie de l'énergie cinétique dans la chaîne de déformation du véhicule, en limitant le risque d'une intrusion du moteur dans l'habitacle (fonction d'anti-traversée). On notera que les ondulations de paroi précédemment mentionnées sur le pontet 8 et sur les joues 20 de la pièce 2 assurent une bonne retenue des masses élastomères 7 et 12 lors de l'adhérisation et renforcent la pièce 2 pour éviter les déformations lors de l'application des efforts. Dans l'alésage 3 précité est monté un manchon tubulaire 6, en matériau rigide, avec interposition d'une masse annulaire souple 4, également en forme de manchon. Ceci permet d'assurer également un montage élastique à ce niveau. C'est en effet au moyen du tube 6 que se fait le montage, de manière classique de la biellette dans une chape appropriée prévue dans le berceau moteur, ceci par l'intermédiaire d'un axe de fixation (boulon par exemple). La pièce 2, quant à elle, est fixée au groupe motopropulseur par un appendice solidaire de celui-ci et conformé pour pouvoir s'adapter et se loger partiellement à l'intérieur de la chape 2, au niveau des trous de fixation 5, la fixation étant assurée par boulonnage par exemple. Ce mode de suspension permet un débattement multi-directionnel des points d'ancrage 6 et 5, avec une capacité importante de translation longitudinale dans les deux sens F et G. Le dispositif qui vient d'être décrit est de conception simple, d'un prix de revient relativement faible, et apporte une amélioration sensible des performances, pour ce qui est de l'absorption des vibrations et de la souplesse de la liaison. Sous réserves de modifications à la portée de l'homme du métier, une telle biellette pourrait être également prévue en partie haute du groupe motoproulseur, au niveau des mains de fixation. Des applications étrangères au domaine de l'automobile sont en outre parfaitement envisageables pour ce genre de biellette, dès lors qu'il s'agit de relier deux éléments animés de mouvements vibratoires relatifs. REVENDICATIONS 1. Biellette de liaison apte à limiter le débattement relatif et à filtrer les vibrations entre deux éléments, caractérisé par le fait qu'elle est composée de deux pièces (1,2) solidaires l'une de l'autre et qui sont destinées à être fixées chacune à l'un des deux éléments à relier, à savoir : - une première pièce (1) comprenant une partie principale (14) adaptée pour être fixée à l'un de ces éléments et une partie secondaire-ou appendice- (15) en forme de lame (100) ; - une seconde pièce (2) en forme de chape comprenant deux parois parallèles-ou joues- (20) reliées par un pontet transversal (8), entre lesquelles est insérée la lame (100) ; - un dispositif de liaison souple et élastique de la lame (100) avec les joues (20), qui autorise un débattement en translation de la lame (100), dans son propre plan, à l'intérieur de la chape. 2. Biellette de liaison selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit dispositif de liaison comprend une paire de plaquettes (7) en matière élastomère interposées entre ladite lame (100) et chacune des joues (20). 3. Biellette de liaison selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque plaquette (7) est fixée à la lame (100) et à la face interne d'une joue (20) par adhérisation. 4. Biellette de liaison selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite lame (100) et lesdites joues (20) sont planes, ou sensiblement planes, et s'étendent dans des plans parallèles ou sensiblement parallèles. 5. Biellette de liaison selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'elle comporte des moyens (9-8 ; 10-11) formant butées aptes à limiter le débattement de la lame (100) à l'intérieur de la chape, suivant deux directions opposées (F, G). 6. Biellette de liaison selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens formant butée sont munis d'organes amortisseurs (12 ; 13) en matière souple et élastique. 7. Biellette de liaison selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens formant butées, suivant une direction (F) comprennent, d'une part une paire de faces d'appui (11) qui sont formées sur la partie principale (14) de la première pièce (1) et sont dirigées vers l'appendice (15), ces faces d'appui (11) étant disposées transversalement par rapport au plan de la lame (100) et, d'autre part, une paire d'ailettes (10) solidaires de la seconde pièce (2), positionnées chacune en regard d'une face d'appui (11). 8. Biellette de liaison selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens formant butées, suivant la direction opposée (G), comprennent, d'une part, une face d'appui (91) qui est formée sur l'appendice (15) et est dirigée vers la partie principale (14), cette face d'appui (91) étant disposée transversalement par rapport au plan de la lame (100), et d'autre part, ledit pontet (8) celui-ci étant positionné en regard de ladite face d'appui (15). 9. Biellette de liaison selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit pontet (8) s'étend sur une partie seulement de la hauteur des joues (20), tandis que lesdites ailettes (10) sont constituées par des parties desdites joues rabattues à angle droit vers l'extérieur, au niveau de l'autre partie de cette hauteur. 10. Biellette de liaison selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que lesdites joues (20) comportent des ouvertures (5) destinées à permettre la fixation de la seconde pièce (2) à l'un des éléments. 11. Biellette de liaison selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la partie principale (14) de la première pièce (1) est traversée par un perçage (3) dont l'axe (XX') est disposé transversalement par rapport au plan (P) de la lame (100) et est destiné à permettre la fixation de cette première pièce (1) à l'autre élément. 12. Biellette de liaison selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la fixation de la première pièce (1) à l'autre élément est réalisée par l'intermédiaire d'une articulation élastique comprenant un tube (6) logé dans le perçage (3) avec interposition d'un manchon (4) en matière élastomère. 13. Biellette de liaison selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'elle assure la liaison entre la caisse d'un véhicule et un groupe motopropulseur (GMP) équipant ledit véhicule.