Brevet FR2836093A1 — publié le 20030822

L'invention est relative à un dispositif antiroulis à raideur réglable, pour véhicule ayant une partie suspendue susceptible d'osciller autour d'une direction longitudinale, du genre de ceux qui comprennent une barre de torsion transversale montée rotative dans des supports fixés sous la partie suspendue du véhicule, cette barre étant munie à chacune de ses extrémités d'un bras longitudinal dont l'extrémité éloignée de la barre est reliée, par un moyen de liaison, à un support de roue du véhicule, au moins l'un des deux bras longitudinaux de la barre étant monté rotatif autour de son axe géométrique dans un palier solidaire de la barre et étant libre de tourner relativement au moyen de liaison, ce bras rotatif ayant une section dont la résistance en flexion à l'égard d'efforts verticaux varie suivant son orientation angulaire, un moyen de commande étant en outre prévu pour modifier l'orientation du bras relativement à la direction verticale. D'une manière générale, un dispositif antiroulis est destiné à réduire l'oscillation (ou roulis) de la partie suspendue du véhicule autour d'un axe parallèle à la direction longitudinale de ce véhicule, qui correspond à sa direction de progression. Le roulis apparaît notamment lorsque le véhicule est soumis à une accélération transversale, par exemple dans un virage, ou lorsque le véhicule roule sur un sol bosselé. Le dispositif antiroulis exerce un effet de rappel élastique qui dépend de différents éléments, en particulier de la raideur en torsion de la barre transversale et de la raideur en flexion des bras longitudinaux. L'effet antiroulis a une influence sur la tenue de route du véhicule et il est avantageux de le moduler selon les circonstances et conditions d'utilisation du véhicule. Un dispositif antiroulis du genre défini initialement est connu d'après FR-A-2 626 819 ou d'après US 4 796 911 (voir figure 11), par exemple. Cet état de la technique propose un dispositif antiroulis dans lequel la raideur en flexion verticale d'au moins un bras longitudinal peut être modifiée en faisant tourner ce bras autour de son axe géométrique. L'invention a pour but surtout d'améliorer la structure du, ou de chaque, bras longitudinal rotatif du dispositif antiroulis, notamment pour simplifier sa fabrication, améliorer sa tenue mécanique et sa e résistance à la corrosion, et offrir de plus larges possibilités de réglage. Le dispositif antiroulis doit être d'une conception robuste et économique. Il est souhaitable également que la commande en rotation du bras autour de son axe géométrique soit améliorée. Selon l'invention, un dispositif antiroulis du genre défini précédemment est caractérisé par le fait que le bras longitudinal rotatif comprend une âme en un matériau rigide, entourée d'un enrobage en une matière moins rigide que celle de l'âme. Avec un bras composé d'au moins deux matériaux de rigidités différentes, il est possible de modifier plus facilement les caractéristiques de résistance en flexion du bras pour influer sur la raideur du dispositif antiroulis. L'enrobage protège l'âme de la corrosion. De préférence, l'âme du bras rotatif est métallique, notamment en acier. L'enrobage peut être en matière élastomère ou équivalente. Le bras rotatif peut être prismatique, de section transversale constante. Le bras est solidaire à chaque extrémité d'un pivot cylindrique. La section de l'âme peut être rectangulaire, de préférence avec une longueur supérieure à dix fois son épaisseur. L'enrobage admet de préférence le même axe géométrique et les mêmes plans de symétrie que l'âme. Toutefois, l'enrobage peut avoir une section et une forme plus complexe que l'âme, cette forme et cette section étant choisies en fonction de la raideur recherchée. Par exemple, l'enrobage peut avoir une section trapézoïdale, hexagonale ou pentagonale. Avantageusement, l'enrobage peut avoir une section octogonale obtenue à partir d'une section rectangulaire à côtés parallèles à ceux de l'âme, et dont les angles ont été abattus suivant des faces faiblement inclinées sur les grands côtés. La section transversale de l'enrobage peut avoir une hauteur sensiblement double de celle de l'âme et une épaisseur au moins huit fois supérieure à celle de l'âme. La barre transversale peut comporter à chacune de ses extrémités un bras longitudinal monté rotatif, ce bras ayant une section dont la résistance en flexion varie suivant son orientation. Le bras longitudinal rotatif, à son extrémité adjacente à la barre, est solidaire d'un pivot cylindrique de révolution, coaxial, traversant un palier solidaire de la barre, le pivot faisant saillie du côté opposé au bras. Le moyen de commande pour modifier l'orientation du bras comprend avantageusement un dispositif d'entraînement, de préférence électromécanique, fixé sur la barre transversale et comportant un pignon de sortie qui engrène avec un secteur denté fixé sur la partie du pivot de bras longitudinal sortant du palier. Le secteur denté est situé dans un plan orthogonal à l'axe géométrique du bras. Le dispositif d'entraînement peut être commandé par une unité électronique de commande séparée en fonction de paramètres fournis par des capteurs du véhicule, ou par l'unité centrale d'un système ABS (anti-blocage des roues) ou ESP (contrôle dynamique du châssis). Dans le cas d'une barre équipée à chacune de ses deux extrémités d'un bras longitudinal rotatif, deux dispositifs d'entraînement séparés peuvent être prévus, un respectivement pour chaque bras longitudinal, ce qui permet d'individualiser la commande de chaque bras. Le véhicule peut comporter deux barres antiroulis l'une pour le train avant et l'autre pour le train arrière, chaque barre antiroulis pouvant être équipée de bras longitudinaux rotatifs tels que définis précédemment. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées cidessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit en détail avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif antiroulis selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective à plus grande échelle d'une extrémité de la barre transversale et du bras longitudinal orienté pour une raideur maximale. La figure 3 montre, semblablement à la figure 2, le dispositif antiroulis avec le bras longitudinal qui a tourné de 90 pour une raideur minimale. La figure 4, enfin, est une section verticale du bras selon la figure 2. En se reportant à la figure 1 on peut voir un dispositif antiroulis D à raideur réglable pour un véhicule (non représenté) dont la partie suspendue est susceptible d'osciller autour d'une direction longitudinale X-X. Un dispositif antiroulis peut être prévu au niveau du train de roues avant et/ou au niveau du train de roues arrière. Le dispositif D comprend une barre de torsion 1 transversale à la direction longitudinale X-X, en général perpendiculaire à cette direction. La barre 1 est montée rotative dans des supports ou paliers 2, 3 fixés sous la partie suspendue, coque ou châssis, du véhicule. La barre 1 est munie à chacune de ses extrémités d'un bras B, Ba longitudinal, c'est-à-dire sensiblement parallèle à la direction X-X. L'extrémité de chaque bras B, Ba éloignée de la barre 1 est reliée, par un moyen de liaison 4,5 à un support S, Sa de roue R, Ra d'un même train de roues. Dans l'exemple représenté, les supports S, Sa sont constitués par des triangles, mais d'autres supports classiques sont possibles. Les roues R, Ra sont schématiquement représentées. Une articulation est prévue pour permettre une rotation, entre le moyen de liaison 4,5 et le bras correspondant B, Ba, autour d'un axe géométrique parallèle à la barre 1. Le bras longitudinal B est monté rotatif autour de son axe géométrique Y-Y dans un palier 6 solidaire d'une extrémité de la barre 1. L'autre bras Ba est formé par un prolongement de la barre 1 coudée sensiblement à 90 . Bien entendu il est possible de prévoir à la place du bras Ba un bras rotatif semblable au bras B et monté d'une manière analogue. L'extrémité du bras B éloignée de la barre 1 est munie d'un pivot libre de tourner, autour de l'axe Y-Y, dans un manchon 7 solidaire d'une articulation à rotule 8 assurant la liaison avec l'extrémité supérieure du moyen de liaison 4. Le bras rotatif B a une section transversale dont la résistance en flexion à l'égard des efforts verticaux varie suivant son orientation angulaire. Sur la figure 2, la grande dimension de la section du bras B est verticale ce qui donne au dispositif antiroulis sa raideur maximale. Sur la figure 3 la grande dimension de la section du bras B est horizontale de sorte que la résistance en flexion du bras est minimale. La raideur du dispositif antiroulis est alors minimale. Un moyen de commande C est prévu pour modifier l'orientation du bras B relativement à la direction verticale, en le faisant tourner autour de son axe Y-Y en fonction d'instructions reçues d'une unité de commande U qui prend en compte les conditions et circonstances de circulation, fournies par des capteurs tels que G montés en divers emplacements du véhicule. Le bras longitudinal rotatif B comprend une âme 9 (figure 4) en un matériau rigide, entourée d'un enrobage 10 en une matière moins rigide que celle de l'âme. De préférence l'âme 9 est métallique, notamment en acier. La section de l'âme 9 est généralement constante, rectangulaire. Avantageusement la longueur h9 de la section de l'âme 9 est supérieure à dix fois l'épaisseur e9 de l'âme. L'enrobage 10 est de préférence réalisé en matière élastomère ou en matière équivalente. Il assure une protection efficace de l'âme 9 contre la corrosion. L'enrobage 10 admet le même axe géométrique et les mêmes plans de symétrie (respectivement horizontal et vertical sur la figure 4) que l'âme 9. Le bras rotatif B est de préférence prismatique, de section transversale constante. La section transversale de l'enrobage peut être rectangulaire parallèle à la section de l'âme 9 ou autre, en fonction de la raideur recherchée. Cette section est octogonale dans l'exemple représenté sur la figure 4. Cette section octogonale se déduit d'une section rectangulaire en abattant les angles suivant des faces 11, 12 faiblement inclinées sur la grande dimension de la section de l'enrobage 10. La hauteur hlO de la section transversale de l'enrobage est sensiblement double de la hauteur h9 de l'âme. L'épaisseur elO de la section transversale de l'enrobage est au moins huit fois supérieure à l'épaisseur e9 de l'âme. L'épaisseur e10 correspond à la distance des zones parallèles des grandes faces de l'enrobage 10. L'épaisseur de l'enrobage diminue légèrement en direction des petits côtés, du fait des faces 11, 12 inclinées. Le bras longitudinal B, à son extrémité adjacente à la barre 1, est solidaire d'un pivot cylindrique de révolution 13 fixé rigidement à l'âme 9. Le pivot 13, coaxial à l'arbre B, traverse le palier 6 et fait saillie par sa partie 13a du côté de la barre 1 opposé au bras B. Le moyen de commande C de l'orientation du bras B comprend un dispositif d'entraînement 14 électromécanique, fixé sur la barre 1 et comportant un pignon de sortie 15 dont l'axe de rotation est parallèle à celui de la barre 1. En variante le dispositif 14 pourrait comporter un moteur hydraulique au lieu d'un moteur électrique. Le pignon 15 engrène avec un secteur denté 16 fixé sur la partie 13a du pivot. Le plan du secteur denté 16 est orthogonal à l'axe YY du bras B. L'unité de commande U peut être constituée par une unité électronique de commande séparée, ou par l'unité centrale de commande électronique d'un système ABS (antiblocage des roues) ou ESP (contrôle dynamique du châssis). Lorsqu'un bras tel que B est monté rotatif à chaque extrémité de la barre 1, on peut prévoir soit un seul dispositif d'entraînement 4 qui commande la rotation des deux bras, soit pour chaque bras un dispositif d'entraînement 14 indépendant ; dans ce dernier cas il est possible de régler différemment l'orientation de chacun des bras pour affiner le réglage de la raideur antiroulis. Un tel dispositif antiroulis avec bras B rotatif (s) peut être er prévu pour le train avant et/ou pour le train arrière du véhicule. Le fonctionnement du dispositif antiroulis résulte des explications précédentes. Lorsque les conditions de circulation du véhicule détectées par les différents capteurs reliés à l'unité de commande. U rendent souhaitable une raideur antiroulis élevée, par exemple circulation rapide sur autoroute, l'ensemble de commande U envoie des instructions au dispositif 14 pour orienter le bras B de telle sorte que la grande dimension de sa section transversale soit verticale comme illustré sur la figure 2. Par contre, lorsque sont détectées des conditions de circulation pour lesquelles une faible raideur antiroulis est préférable, par exemple circulation à vitesse réduite sur route ou chemin bosselé, l'ensemble U commande une diminution de la raideur antiroulis en orientant le bras B de telle sorte que la grande dimension de sa section se rapproche d'un plan horizontal. La valeur minimale de la raideur antiroulis est obtenue lorsque cette grande dimension est horizontale (figure 3). La structure du bras B selon l'invention permet de jouer sur les caractéristiques des matières différentes de l'âme 9 et de l'enrobage 10. 1 L'âme 9 peut être mince. La section constante du bras B prismatique simplifie la fabrication. Le dispositif d'entraînement en rotation à pignon 15 et secteur denté 16 est particulièrement simple et efficace et permet de régler de manière précise l'orientation du bras B. Il est possible de modifier la répartition de l'effet antiroulis entre le train avant et le train arrière d'un véhicule pendant qu'il roule. REVENDICATIONS 1. Dispositif antiroulis à raideur réglable, pour véhicule ayant une partie suspendue susceptible d'osciller autour d'une direction longitudinale (X-X), comprenant une barre de torsion (1) transversale montée rotative dans des supports (2,3) fixés sous la partie suspendue du véhicule, cette barre étant munie à chacune de ses extrémités d'un bras longitudinal (B, Ba) dont l'extrémité éloignée de la barre est reliée, par un moyen de liaison (4,5), à un support de roue du véhicule, au moins l'un (B) des deux bras longitudinaux de la barre étant monté rotatif autour de son axe géométrique (Y-Y) dans un palier (6) solidaire de la barre (1) et étant libre de tourner relativement au moyen de liaison (4), ce bras rotatif (B) ayant une section dont la résistance en flexion à l'égard d'efforts verticaux varie suivant son orientation angulaire, un moyen de commande (C) étant en outre prévu pour modifier l'orientation du bras relativement à la direction verticale, caractérisé par le fait que le bras longitudinal rotatif (B) comprend une âme (9) en un matériau rigide, entourée d'un enrobage (10) en une matière moins rigide que celle de l'âme. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'âme (9) du bras rotatif est métallique, en particulier en acier. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'enrobage (10) est en matière élastomère ou équivalente. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le bras rotatif (B) est prismatique, de section transversale constante, et est solidaire à chaque extrémité d'un pivot cylindrique. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la section de l'âme (9) est rectangulaire. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la section de l'âme (9) a une longueur (h9) supérieure à dix fois son épaisseur (e9). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'enrobage (10) a une section octogonale obtenue à partir d'une section rectangulaire à côtés parallèles à ceux de l'âme, et dont les angles ont été abattus suivant des faces (11,12) faiblement inclinées sur les grands côtés. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la section transversale de l'enrobage (10) a une épaisseur (et0) au moins huit fois supérieure à celle (e9) de l'âme. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que l'enrobage (10) admet le même axe géométrique et les mêmes plans de symétrie que l'âme (9). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le bras longitudinal rotatif (B), à son extrémité adjacente à la barre, est solidaire d'un pivot cylindrique de révolution (13), coaxial, traversant un palier (6) solidaire de la barre, le pivot faisant saillie (13a) du côté opposé au bras, et le moyen de commande (C) pour modifier l'orientation du bras comprend un dispositif d'entraînement (14) fixé sur la barre transversale (1) comportant un pignon de sortie (15) qui engrène avec un secteur denté (16) fixé sur la partie (13a) du pivot de bras longitudinal sortant du palier. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif d'entraînement (14) est électromécanique. 12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait que le dispositif d'entraînement (14) est commandé par une unité électronique de commande (U) séparée en fonction de paramètres fournis par des capteurs du véhicule. 13. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait que le dispositif d'entraînement (14) est commandé par l'unité centrale d'un système ABS ou ESP. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la barre transversale (1) comporte à chacune de ses extrémités un bras longitudinal (B) monté rotatif, ce bras ayant une section dont la résistance en flexion varie suivant son orientation, avec une âme (9) en un matériau rigide, entourée d'un enrobage (10) en une matière moins rigide que celle de l'âme. 15. Dispositif selon l'ensemble de la revendication 14 et de l'une des revendications 10 à 13, caractérisé par le fait que deux dispositifs d'entraînement (14) séparés sont prévus respectivement pour chaque bras longitudinal de la barre.