Brevet FR2828440A1 — publié le 20030214

d'extrdmitd lat6rale opposes de la griffe de montage. DESCRIPTION La présente invention se rapporte d'une façon générale à des systèmes de suspension de roues, destinés à des véhicules à moteur, et plus particulièrement, à un système de suspension de voiture transversale intégrée comprenant un montage MacPherson. Un système de suspension sur une automobile oeuvre avec les pneumatiques, le châssis ou la carrosserie, les roues, les roulements de roues, le système de freinage et le système de direction afin de procurer un mode de transport sûr et confortable. Un système de suspension à plusieurs fonctions importantes, comprenant le soutien des divers composants d'une automobile, permettant aux pneumatiques de se déplacer vers le haut et 0 vers le bas afin de procurer une conduite confortable, en permettant de prendre des virages rapidement sans roulis extrême de la carrosserie, en maintenant les pnenmatiques sur la route, en empêchant un affaissement excessif de l'arrière de la carrosserie lors d'une accélération, en empêchant une plongée excessive de l'avant de la carrosserie lors d'un freinage, en permettant que les roues avant tournent côte-à-côte en vue de prendre un virage, et, en combinaison avec le système de direction, en maintenant les roues en alignement correct. Ces systèmes de suspension utilisent des ressorts avant et arrière pour suspendre un châssis, une carrosserie ou un corps rendu unitaire, un moteur, et un groupe motopropulseur de véhicule au-dessus des roues. Ces ensembles relativement lourds 2 o constituent ce qui est appelé poids "suspendu". Le poids "non suspendu", par contre, comprend les roues et les pnenmatiques, les ensembles de freinage, et d'autres éléments de structure non soutenus par les ressorts. Malheureusement, un poids important "non suspendu" peut résulter en des caractéristiques de véhicule déLavorables. Une réduction du poids "non suspendu", de ce fait, est souhaitable. 2 5 Le système de montage MacPherson est utilisé sur la plupart des voitures mini citadines et compactes à traction avant. Un système de suspension avant à montage MacPherson caractéristique met en oeuvre de longs montants d'amortisseurs entourés par des ressorts hélicodaux. Des bras de commande inférieurs, des axes de roue, des articulations, une barre stabilisatrice et des tiges de liaison font partie du principe 3 0 MacP hers on. De nombreux systèmes de suspension avant et arrière incorporent des ressorts hélicoïdaux de type à compression. Certains ressorts hélicodaux avant et arrière sont montés entre un bras de commande inférieur et un logement ou un siège de ressort dans le châssis ou la carrosserie du véhicule. Les ressorts hélicodaux sont faits en acier ou en alliage d'acier et peuvent comporter des spires espacces de façon égale ou variable afin de procurer un voyage confortable tout en maintenant la stabilité du véhicule dans toutes les conditions de charge prévues. Malheureusement, les ressorts hélicodaux de type à compre s s i on so nt s ouvent lourds et néce s sitent un e space de po sitionnement cons équent à l'intérieur d'un véhicule. En outre, une barre antiroulis est habituellement fixée depuis le bras de commande inférieur de suspension au longeron de chassis afin d'empécher un balancement (mouvement de roulis) de la carrosserie. Malheureusement, les barres antiroulis sont de 0 façon caractéristique lourdes, augmentent la complexité du système et le nombre de pièces, et nécessitent un espace de conditionnement significatif à l'intérieur d'un véhicule. Les inconvénients associés à ces techniques de suspension classiques ont mis en évidence qu'une nouvelle technique pour les suspensions était nécessaire. La nouvelle technique intogrera de multiples fonctions de suspension d'automobile dans une unité intégrée. En outre, la nouvelle technique devra réduire le nombre de pièces et le poids tout en améliorant les caractéristiques NVH et en réduisant la complexité. La présente invention s'intéresse à ces fins. C'est de ce fait un but de l'invention de réuliser un système de suspension de voiture transversale intégrée amélioré et fiable comprenant un montage MacPherson. Un 2 o autre but de l'invention est de réduire le nombre de pièces et le poids tout en améliorant potentiellement les caractéristiques NVH et en réduisant la complexité. Conformément aux buts de cette invention, un système de suspension de voiture transversale intégrée comprenant un montage MacPherson est réalisé. Ainsi, l'invention a pour objet une suspension transversale avant pour véhicule à 2 5 montage MacPherson comprenant: ^,. un cnasss, une paire de roues avant, chacune des roues de ladite paire de roues avant étant couplée à un moyeu avant, une paire d'articulations avant, l'une de ladite paire d'articulations avant étant 3 o couplée à un moyeu respectif parmi lesdits moyeux avant, une paire de montants avant comportant chacun une extrémité supérieure avant et une extrémité inférieure avant, ladite extrémité supérieure avant dudit montant avant étant couplée avec possibilité de rotation, par exemple par joint sphérique, audit chassis, ladite extrémité inférieure avant desdits montants avant étant couplée à l'une desdites 3 5 articulations avant, un faux-châssis de véhicule couplé audit chassis, et une poutrelle composite avant comportant une partie avant de l'avant et une partie arrière de l'avant réunies au niveau d'une paire de trous de fixation avant, ladite partie avant de l'avant et ladite partie arrière de l'avant de ladite poutrelle composite avant comportant chacune un pivot de fixation avant, lesdits trous de fixation avant étant couplés avec possibilité de rotation à chacune de ladite paire d'articulations avant, et chacun desdits pivots de fixation avant étant couplé avec possibilité de rotation audit faux-chassis du véhicule, ladite poutrelle composite avant commandant la raideur du débattement et du roulis et le positionnement de ladite paire de roues avant. 0 Préférentiellement, ledit châssis est un corps rendu unitaire et comprenant en outre une paire de tiges de liaison de direction et une crémaillère de direction, chacune desdites tiges de liaison de direction étant couplée entre ladite crémaillère de direction et une articulation respective parmi ladite paire d'articulations avant. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention ladite poutrelle composite avant est composée d'un matériau de stratifié de polymère renforcé de fibres. Avantageusement, ledit matériau de stratifié de polymère renforcé de fibres comprend un matériau de fibres et une résine époxy, ledit matériau de fibres étant choisi parmi le groupe constitué de fibre de carbone et de fibre de verre. Ainsi, selon l'invention, un système de suspension de voiture transversale 2 o comprenant un montage MacPhers on remp lace le s bras de commande inféri eurs, le s ressorts hélicodaux et l'ensemble de barre antiroulis de la technique antérieure avec une poutrelle composite. En concevant soigneusement la forme de la poutrelle, le système de matériaux et les emplacements des pivots, les taux de débattement et de roulis ainsi que les caractéristiques de carrossage et de parallélisme du système de suspension de la 2 5 technique antérieure d'origine peuvent étre conservés. La présente invention réalise ainsi un système de suspension de voiture transversale intégrée amélioré avec des montages MacPherson. La présente invention est avantageuse en ce qu'elle intègre de multiples fonctions de suspension d'automobile dans une unité intogrée. 3 o Des avantages et des caractéristiques supplémentaires de la présente invention deviendront évidents à partir de la description qui suit, prise conjointement avec les dessins annexés. De manière à ce que l' invention puisse étre bien comprise, il sera maintenant décrit certains modes de réalisation de celle-ci, donnés à titre d'exemple, en faisant 3 5 rétérence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une illustration d'une poutrelle composite conforme à un mode de réalisation préféré de la présente invention, La figure 2 est une coupe transversale d'une partie de préforme tissée tridimensionnelle destinée à une poutrelle composite conforme à un mode de réalisation prétéré de la présente invention, La figure 3 est une illustration d'un système de suspension de voiture transversale avant intégrée comprenant un montage MacPherson comportant la poutrelle composite de la figure 1 conforme à un mode de réalisation de la présente invention, La figure 4 est une illustration d'un système de suspension de voiture transversale 0 arrière intégrée comprenant un montage MacPherson comportant la poutrelle composite de la figure 1 conforme à un mode de réalisation de la présente invention" La figure S est une vue en coupe du ressort composite de la figure 4 prise suivant la ligne 5-S, et La figure 6 est une vue en coupe du point de fixation du ressort composite de la figure 5 prise suivant la ligne 6-6. Dans les figures suivantes, les mêmes références numériques seront utilisées pour identifier des composants identiques dans les diverses vues. La présente invention est illustrée par rapport à un système de suspension de voiture transversale intégrée comprenant un montage MacPherson, particulièrement adapté pour le domaine 2 o automobile. Cependant, la présente invention est applicable à diverses autres utilisations qui peuvent nocessiter un système de suspension de voiture transversale comprenant des montages MacPherson. En se rétérant à la figure 1, une poutrelle composite avant 16 conforme à un mode de réalisation prétéré de la présente invention est représentée comme comprenant une 2 5 partie avant 17, une partie arrière 19, et une paire de trous de fixation 28 formés entre chaque extrémité de la partie avant 17 et de la partie arrière 19. La partie avant 17 et la partie arrière 19 comportent chacune des pivots de fixation 32. La poutrelle composite avant 16 est composée de préférence d'un matériau stratifié de polymère thermodurci ou thermoplastique renforcé de fibres. De préférence, le polymère utilisé dans les couches de 3 o stratifié composite est une résine époxy. Le procédé de fabrication de la poutrelle composite avant 16 est décrit ci-dessous sur la figure 2. En se référant à la figure 2, une coupe transversale d'une préforme tissée tridimensionnelle 16' destinée à une poutrelle composite 16 conforme à un mode de réalisation de la présente invention est illustrce. Dans ce procédé, de multiples bobines de 3 5 fibre (de verre et/ou de carbone) font avancer de la fibre dans une machine à tisser qui boucle la fibre sur la largeur et au travers de l'épaisseur, une majorité des fibres s'étendant suivant la longueur de la préforme de poutrelle composite. La préforme initiale serait approximativement de 1,5 m de large et pourrait êke fabriquée en utilisant un procédé de tissage textile tridimensionnel. Approximativement 50 mm de la préforme initiale seraient découpés pour chaque préforme 16'. La section de préforme 17' et la section de préforme 19' seraient séparées et torsadées à quatre-vingt- dix degrés afin de former la partie avant 17 et la partie arrière 19 de la poutrelle composite 16. Des éléments rapportés sacrificiels seraient placés dans les fentes de la préforme correspondant aux trous de fixation 28' et à une paire de pivots de fixation 32' en les expansant ainsi dans les trous l o qui sont utilisés pour former les trous de fixation 28 et la paire de pivots de fixation 32, respectivement. Cette préforme 16' pourrait ensuite être placée dans un moule et consolidée avec de la résine en utilisant un procédé d'injection de résine (RTM) ou d'injection de résine aidée par le vide (VARTM) afin de former la poutrelle composite finie 16. La poutrelle composite 16 peut également être réalisée en utilisant d'autres techniques de fabrication de composite. Ces techniques peuvent comprendre l'utilisation de fibres préimprégnées de résine, de fibres sèches consolidées en utilisant soit le procédé RTM, soit le procédé VARTM, un enroulement de filament, un tressage textile, ou d'autres technologies de fabrication de composite connues dans la technique. 2 o L es figures 3 et 4 ill ustrent un système de suspension de vo iture kansvers al e avant et arrière comprenant un montage MacPherson. Le système de suspension de voiture transv ers ale comprenant un montage MacPherson remp lace les bras de c o mmande inférieurs, les bras de commande supérieurs, les ressorts hélicoidaux et l'ensemble de barre antiroulis de la technique antérieure par une simple poutrelle composite. En 2 5 concevant soigneusement la forme de la poutrelle, le système de matériaux et les emplacements des niveaux de fixation, les taux de débattement et de roulis ainsi que les caractéristiques de carrossage et de parallélisme du système de suspension MacPherson d'origine de la technique antérieure peuvent étre conservés. En se référant à la figure 3, un système de suspension avant de voiture transversale 3 0 intégrée comprenant un montage MacPherson 14 conforme à un mode de réalisation de la présente invention est illustré. Un châssis de véhicule à moteur (non représenté) (ou une carrosserie ou un chassis rendus unitaires) est supporté sur les roues avant gauche et droite 12 par un système de suspension de roues avant 14. Le système de suspension de roues avant 14 comprend une poukelle composite avant 16 et une paire de montants avant 3 5 18, ou amortisseurs. Chaque extrémité supérieure avant 21 d'un montant avant respectif 18 est couplée avec possibilité de rotation par l'intermédiaire d'un joint sphérique à une carrosserie ou un chassis de véhicule (non représenté), tandis que chaque extrémité inférieure avant 23 du montant avant 18 est couplée à une articulation avant 22. L'articulation avant 22 est également couplée à une roue avant gauche ou droite respectives 12 par l'intermédiaire d'un moyeu avant 15. En outre, une tige de liaison de direction 24 est couplée entre la crémaillère de direction 26 et l'articulation avant 22. La poutrelle composite avant 16 est couplée à chacune des articulations avant 22 par l'intermédiaire d'un trou de fixation avant 28. Un joint à rotule inférieur en acier 31 est de préférence pressé (ou collé) à 1 0 l'intérieur de chaque trou de fixation avant 28 avant le couplage de la poutrelle composite avant 16 à l'articulation avant 22. En outre, les pivots de fixation avant 32 de la partie avant 17 et de la partie arrière de l'avant 19 sont chacun utilisés pour le couplage de la poutrelle composite avant 16 au faux- châssis du véhicule 30. Une vue rapprochée pour le couplage de la poutrelle composite avant 16 au faux-châssis du véhicule 30 est représentée ci-dessous sur les figures 5 et 6. En se rétérant à la figure 4, un système de suspension arrière comprenant un montant MacPherson 54 conforme à un mode de réalisation de la présente invention est illustré. Un châssis de véhicule à moteur (non représenté) (ou une carrosserie et un châssis rendus unitaires) est supporté sur les roues arrière gauche et droite 52 par un 2 0 système de suspension de roues arrière 54. Le système de suspension de roues arrière 54 comprend une poutrelle composite arrière 16A et une paire de montants arrière 58, ou amortisseurs arrière. La poutrelle composite arrière 16A est dimensionnée, conformée et fabriquée de façon similaire à la poukelle composite avant 16 comme décrit ci-dessus sur les fgures 1 et 2. De manière à faire la différence entre la poutrelle composite avant 16 et 2 5 la poutrelle composite arrière 16A, dans un but de simplicité, les caractéristiques similaires sur la poutrelle composite arrière 16A sont indiquées avec un A. Ainsi, par exemple, la partie arrière de la poutrelle composite avant est indiquée par 19, tandis que la partie arrière de la poutrelle composite arrière est indiquée par 19A. Chaque extrémité supérieure arrière 71 d'un montant arrière respectif 58 est couplé 3 o avec possibilité de rotation par l'intermédiaire d'un joint sphérique à une carrosserie ou un châssis de véhicule (non représentés), tandis que chaque extrémité inférieure arrière 73 est couplée à une articulation arrière 62. L'articulation arrière 62 est également couplée à une roue arrière gauche ou droite respective 52 par l'intermédiaire d'un moyeu arrière 55. En outre, une biellette de parallélisme 64 est couplée au 3 5 faux-châssis du véhicule 30 par l'intermédiaire d'un pivot 66 et à l'articulation arrière 62. La poutrelle composite arrière 16A est couplée à l'articulation arrière 62 par l'intermédiaire d'une paire de trous de fixation arrière 28A. Un joint à rotule inférieur en acier 31A est de prétérence pressé (ou collé) à l'intérieur de chaque trou de fixation avant 28A avant le couplage de la poutrelle composite arrière 16A à l'articulation arrière 62. En outre, les pivots de fixation arrière 32A de la partie avant de l'arrière 17A et la partie arrière de l'arrière 19A sont chacun utilisés pour le couplage de la poutrelle composite arrière 16A au faux-chassis du véhicule 30. En se référant maintenant aux figures 5 et 6, une vue rapprochée du couplage de la poutrelle composite avant 16 au faux-châssis du véhicule 30 est illustrée. Sur les figures 5 o et 6, un ensemble de boulon 34 est de préférence utilisé pour fixer la partie avant de l'avant 17 et la partie arrière de l'avant 19 de la poutrelle composite avant 16 au faux châssis du véhicule 30 par l'intermédiaire de leurs pivots de fixation avant respectifs 32. De façon caractéristique, la poutrelle composite 16 serait isolée du fauxchâssis en utilisant une douille de caoutchouc 90. Bien entendu, dans d'autres modes de réalisation, n'importe quel nombre d'autres procédés connus dans la technique peuvent être utilisés pour fixer la poutrelle composite avant 16 au faux-châssis du véhicule 30 par l'intermédiaire des pivots de fixation avant 32. Bien que n'étant pas illustrée, la poutrelle composite arrière 16A est couplée au faux-châssis 30 d'une manière similaire à celle qui est représentée sur les figures 5 et 6. 2 o La présente invention réalise ainsi un système de suspension de voiture transversale intégrée amélioré et fiable comprenant un montage MacPherson en utilisant une poutrelle composite. De cette manière, la présente invention intègre de multiples fonctions de suspension d'automobile en une unité intégrée. Ceci résulte en une réduction du nombre de pièces et du poids tout en améliorant potentiellement les caractéristiques 2 5 NVH et en réduisant la complexité globale. En outre, du fait que la fonction de ressort hélicodal est intégrée dans la poutrelle composite, aucun ressort hélicodal n'est nécessaire. Dans la présente invention, de ce fait, la partie de montant réalise les fonctions d'amortissement et de positionnement. En tant que telle, la hauteur de l'amortisseur peut être réduite, en nécessitant ainsi moins d'espace 3 0 de conditionnement à l'intérieur du véhicule. Ceci à son tour permet une plus grande liberté dans la conception de la surface extérieure de la carrosserie des véhicules. D'après ce qui précède, il peut être observé qu'il a été apporté à la technique un système de suspension de roues nouveau et amélioré comportant un bras de commande, un ressort et une barre antiroulis intégrés. I1 doit être bien entendu que la description 3 5 précédente du mode de réalisation prétéré est simplement illustrative de certains des nombreux modes de réalisation particuliers qui représentent les applications des principes de la présente invention. Evidemment, des agencements nombreux et autres seraient évidents pour l'homme de l' art sans s'écarter des principes de l'invention. REVENDICATIONS 1. Suspension de voiture transversale avant comprenant un montage MacPherson destinée à un véhicule, caractérisée en ce qu'elle comprend: un chassis, une paire de roues avant (12), chacune des roues de ladite paire de roues avant étant couplée à un moyeu avant (15), une paire d'articulations avant (22),1'une de ladite paire d'articulations avant étant couplée à un moyeu respectif parmi lesdits moyeux avant (15), une paire de montants avant (18) comportant chacun une extrémité supérieure avant (21) et une extrémité inférieure avant (23), ladite extrémité supérieure avant dudit 0 montant avant étant couplée avec possibilité de rotation, par exemple par joint sphérique, audit chassis, ladite extrémité inférieure avant desdits montants avant étant couplée à l'une desdites articulations avant (22), un faux-chassis de véhicule (30) couplé audit chassis, et une poutrelle composite avant (16) comportant une partie avant de l'avant (17) et une partie arrière de l'avant (19) réunies au niveau d'une paire de trous de fixation avant (28), ladite partie avant de l'avant et ladite partie arrière de l'avant de ladite poutrelle composite avant comportant chacune un pivot de fixation avant (32), lesdits trous de fixation avant (28) étant couplés avec possibilité de rotation à chacune de ladite paire d'articulations avant (22), et chacun desdits pivots de fixation avant (32) étant couplé avec 2 o possibilité de rotation audit faux-chassis du véhicule (30), ladite poutrelle composite avant (16) commandant la raideur du débattement et du roulis et le positionnement de ladite paire de roues avant (12). 2. Suspension de voiture transversale avant comprenant un montage MacPherson destinée à un véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit châssis est un 2 5 corps rendu unitaire. 3. Suspension de voiture transversale avant comprenant un montage MacPherson destinée à un véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une paire de tiges de liaison de direction (24) et une crémaillère de direction (26), chacune desdites tiges de liaison de direction (24) étant couplée entre ladite crémaillère 3 o de direction (26) et une articulation respective parmi ladite paire d'articulations avant (22). 4. Suspension de voiture transversale avant comprenant un montage MacPherson destinée à un véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite poutrelle v composite avant (16) est composée d'un matériau de stratifié de polymère renforcé de fibres. 5. Suspension de voiture transversale avant comprenant un montage MacPherson destinée à un véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau de stratifié de polymère renforcé de fibres comprend un matériau de fibres et une résine époxy, ledit matériau de fibres étant choisi parmi le groupe constitué de fibre de carbone