Brevet FR2841500A1 — publié le 20040102

BRAS MONOTOLE DE SUSPENSION AVANT DE VEHICULE AUTOMOBILE ET PROCEDE D'OBTENTION D'UN TEL BRAS La présente invention concerne les bras de suspension inférieurs placés à l'avant du véhicule et plus particulièrement les bras de type " rectangle " monotôle. Les bras de ce -type présentent une pièce unique avec une zone de io fixation sur le porte fusée et deux zones de fixations constituant une charnière entre le bras et le châssis du véhicule. L'articulation avant et l'articulation arrière de cette charnière présentent des axes sensiblement parallèles. Selon les véhicules sur lesquels les bras doivent être implantés, les deux articulations de la charnière sont d'axe horizontal ou les deux articulations de la charnière sont d'axe vertical. Une telle disposition ne permet pas une souplesse radiale de l'articulation arrière de la charnière, appelée de façon connue le point B. Il serait en effet nécessaire de mettre en place un plot élastique de grande dimension alors que ce point B est situé dans un espace restreint. Un des objectifs de l'invention est donc de répondre à ces impératifs de souplesse de l'articulation de la charnière, et ce dans un contexte de bras monotôle. A ce titre, l'invention propose un bras de suspension avant de véhicule automobile, comportant trois alésages correspondant respectivement à une articulation du bras à un support de roue, à une articulation avant et une articulation arrière d'une charnière formée entre ce bras et le châssis du véhicule. Ce bras de suspension est caractérisé en ce qu'il est formé d'une pièce unique en tôle et en ce que les alésages correspondant aux articulations de la charnière sont d'axes sensiblement perpendiculaires. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les centres des articulations avant et arrière de la charnière sont situés dans un même plan longitudinal. Dans le but de proposer un train de suspension dont l'encombrement est 1o minimal, le centre de l'articulation avant de la charnière est situé en retrait d'un plan transversal passant par le centre de l'articulation du bras sur le support de roue. Selon une caractéristique de la présente invention, la pièce unique est formée d'une tôle emboutie présentant une partie centrale plane, un premier côté reliant l'articulation du bras au support de roue et l'articulation arrière de la charnière, un deuxième coté reliant l'articulation du bras au support de roue et l'articulation avant de la charnière et un troisième côté reliant les deux articulations de la charnière. La réalisation du bras dans la zone proche de l'articulation avant impose des contraintes fortes du fait de l'orientation horizontale de cette articulation. Dans le but de présenter un bras répondant aux critères de tenue aux efforts, un plan de jonction sensiblement vertical relie le deuxième côté au pourtour de l'alésage correspondant à l'articulation avant de la charnière, et un plan de jonction sensiblement horizontal relie le troisième côté au pourtour de cet alésage. Afin de stabiliser la section du bras en cas de freinage ou de choc longitudinal, et respectivement de rigidifier le bras sous effort de virage, le premier côté est muni d'une paroi verticale, et respectivement le deuxième côté est muni d'un bord relevé dont la hauteur varie progressivement, bord relevé sur lequel porte un bord tombé à angle droit, dirigé vers l'extérieur du bras. Selon une autre caractéristique de la présente invention, des moyens d'indexation sont portés par le bord tombé. Selon une autre caractéristique de la présente invention, des moyens de 1o détermination de l'assiette du véhicule sont portés par le bord tombé. Selon une autre caractéristique de la présente invention, une rainure est formée le long de la partie centrale de la pièce unique du bras. Afin de permettre le montage et la tenue des moyens élastiques assurant l'articulation du bras sur le châssis, dans un contexte de bras à pièce unique, un collet est réalisé dans la continuité de l'alésage correspondant à l'articulation avant de la charnière, ce collet étant orienté vers l'articulation arrière de la charnière. Cette orientation engendre un sens de montage de l'élément élastique devant assurer l'articulation avant de la charnière, cet élément élastique étant monté à " contre collet " afin d'assurer une meilleure tenue aux efforts de freinage. L'invention porte également sur le procédé d'obtention d'un tel bras de suspension, comportant l'emboutissage d'une pièce unique en tôle présentant trois articulations avec le châssis et un support de roue, caractérisé en ce qu'il comprend au moins la formation d'une surface plane triangulaire présentant à deux extrémités un alésage d'axe vertical, la création d'un bord relevé et d'un bord tombé porté à angle droit par ce bord relevé sur le côté situé entre l'articulation avant de la charnière et l'articulation de support de roue, la création d'une paroi verticale sur le côté situé entre l'articulation arrière de la charnière et l'articulation de support de roue, la formation de formes adoucies et de plans de jonctions complémentaires des côtés adjacents pour générer l'articulation avant de la charnière, d'axe sensiblement horizontal, la création d'un collet, dans le prolongement de l'alésage correspondant à l'articulation avant de la charnière, en direction de l'articulation arrière, et le marquage et l'indexation du bord tombé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 1o lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un bras de suspension selon l'invention. - la figure 2 est une vue de profil, depuis l'intérieur du véhicule, d'un bras de suspension tel que représenté à la figure 1. Dans la description qui va suivre, on adoptera à titre non limitatif une orientation longitudinale, verticale et transversale selon l'orientation traditionnellement utilisée dans l'automobile et indiquée par le trièdre L, V, T de la figure 1. Un bras de suspension inférieur avant 1, tel que représenté à la figure 1, est constitué d'une pièce unique 2 reliant une zone d'articulation 3 sur le support de roue et deux zones d'articulation, 4 et 5, formant une charnière entre le bras 1 et le châssis du véhicule. Ces trois zones forment un triangle sensiblement rectangle, dont l'hypoténuse relie le centre de l'articulation 3 sur le support de roue au centre de l'articulation arrière 5 de la charnière. Les côtés de ce triangle rectangle sont tels que la distance entre les deux centres d'articulations 4 et 5, constituant la charnière entre le bras et le châssis, est moins grande que la distance entre le centre d'articulation avant 4 de la charnière et le centre d'articulation 3 du bras 1 sur le support de roue, dans un rapport d'environ 2/3. Le bras 1 est embouti de façon à présenter à chaque extrémité de l'hypoténuse un alésage d'axe vertical correspondant d'une part à l'articulation arrière 5 de la charnière entre le bras 1 et le châssis et d'autre part à l'articulation 3 du bras 1 sur le support de roue. A l'extrémité correspondant à l'articulation avant 4 de la charnière, le bras 1 présente un alésage d'axe 1o sensiblement longitudinal. Les deux articulations, 4 et 5, du bras 1 sur le châssis présentent donc des axes sensiblement perpendiculaires, le centre de chacune de ces articulations étant situé dans le même plan longitudinal. La partie centrale 6 du bras 1 correspond à un arc de cercle joignant les deux extrémités 3 et 5 de l'hypoténuse, d'une largeur supérieure au plus grand diamètre des deux alésages présents à ces extrémités, à titre d'exemple l'alésage correspondant à l'articulation arrière 5 de la charnière. La tôle emboutie forme autour de cet alésage un premier arrondi coaxial 51 dans la continuité de la partie centrale 6 du bras 1. De même, la tôle emboutie forme un deuxième arrondi coaxial 31 autour de l'alésage correspondant à l'articulation 3 sur le support de roue, mais dont le diamètre inférieur au premier arrondi 51 impose un décrochement 32 par rapport à la largeur de la partie centrale 6 en arc de cercle du bras 1. Une rainure 7 est réalisée dans le fond de l'embouti, le long de la partie centrale 6 en arc de cercle. De façon connue, une telle rainure 7 permet, en améliorant la planéité, d'éviter les plissements de la tôle et les risques de déstabilisation du bras 1 lorsque celui-ci est soumis à divers efforts. Chaque extrémité de cette rainure 7 est située à une distance, prédéterminée par le calcul, des alésages présents aux deux extrémités 3 et 5 de l'hypoténuse. Un premier côté 8 est formé par le bord de la partie centrale 6 du bras 1 en arc de cercle, situé à l'intérieur de la courbure de cet arc de cercle. Ce premier côté 8 est muni d'une paroi verticale 9. Celle-ci s'étend du décrochement 32 réalisé à proximité de l'articulation 3 sur le support de roue jusqu'au plan transversal passant par le centre de l'articulation arrière 5 de la charnière. Une telle paroi 9 est dimensionné afin de stabiliser au mieux la section du bras 1 lors d'un travail de ce bras 1 en compression d à un freinage ou un choc longitudinal. Une telle situation entraînant alors une montée en effort importante dans ce bord 8 orienté vers l'arrière du véhicule, il s'agit d'éviter le flambage de la pièce 2. La hauteur de cette paroi 9 peut, à titre d'exemple, être d'une valeur de 40 millimètres. Un deuxième côté 10, situé entre l'articulation 3 sur le support de roue et l'articulation avant 4 de la charnière, est également muni d'un bord relevé 11. Tandis que la paroi 9, symétriquement opposé par rapport à la rainure 7 du bras 1, est de hauteur constante, le bord relevé 11 présente une hauteur augmentant progressivement, d'une hauteur nulle près de l'articulation 3 du support de roue à une hauteur, équivalente à la paroi 9 opposée, près de l'articulation avant 4 de la charnière. Ce bord relevé 11, d'orientation verticale, porte à son extrémité libre un bord tombé 12, à angle droit avec le bord relevé 11 et orienté vers l'avant du véhicule. Ce bord tombé 12 permet ainsi une rigidification de l'ensemble lors de la compression du bras 1 d à un effort de virage, propre à générer un effort important entre la liaison avant avec le châssis et la liaison au support de roue. La surface plane qu'il présente permet également l'intégration de différentes fonctions. Chaque bras de suspension 1 du même train, gauche et droit, présente ainsi symétriquement, d'une part une zone de marquage 13 pour la traçabilité des pièces usinées et d'autre part un trou de fixation 14 pour une biellette de commande, nécessaire pour indiquer de façon connue la valeur d'assiette du véhicule et régler ainsi l'orientation des phares du véhicule. Le bras de suspension 1 gauche possède également sur ce bord tombé 12, un détrompeur, non représenté, permettant une indexation de l'ensemble du train avant lors de l'assemblage du véhicule. L'alésage correspondant à l'articulation avant 4 de la charnière, d'axe sensiblement longitudinal est muni sur son pourtour d'un troisième arrondi coaxial 41. Un collet 42, réalisé par emboutissage et orienté vers l'arrière du véhicule, est porté par ce troisième arrondi 41 dans la continuité de l'alésage correspondant. Le centre de l'articulation avant 4 de la charnière est situé en io retrait par rapport au plan transversal passant par le centre de l'articulation 3 sur le support de roue. A titre d'exemple, un retrait de 70 millimètres permet d'obtenir un bras plus compact et donc moins encombrant. Du fait des caractéristiques géométriques du mode de réalisation, décrit ci-dessus, du bras 1, l'articulation avant 4 de la charnière se situe à l'extérieur du cercle défini par la partie centrale 6 du bras 1 en arc de cercle. La partie supérieure du troisième arrondi coaxial 41 s'étend donc dans un plan sensiblement transversal jusqu'à la rencontre du bord relevé 12. Le plan de jonction 43 ainsi formé est situé dans un plan vertical. La partie inférieure du troisième arrondi coaxial 41 s'étend elle dans un plan sensiblement longitudinal jusqu'à la rencontre d'un troisième coté 16 défini par la partie centrale 6 en arc de cercle entre les deux articulations, 4 et 5, constituant la charnière. Le plan de jonction 44 ainsi formé est situé dans un plan horizontal. L'obtention du bras 1 par emboutissage permet d'obtenir dans cette zone des profils adoucis passant d'une section verticale à une section horizontale sans heurts. L'emboutissage permet également d'obtenir un collet 42 sans pièce rapportée puis soudée. Le bras 1 se situe alors intégralement dans un contexte mono-pièce et permet un emmanchement de l'élément élastique, assurant l'articulation avant 4 de la charnière, à " contre-collet ", c'est à dire un emmanchement vers l'avant du véhicule alors que le collet 42 est orienté vers l'articulation arrière 5 de la charnière. Ce type d'emmanchement permet une meilleure tenue aux efforts de freinage. Cet agencement autour de l'articulation avant 4 de la charnière impose de réduire les efforts longitudinaux en ce point d'articulation. La disposition 1o sensiblement perpendiculaire, dans la charnière formée entre le bras 1 et le châssis, de l'articulation arrière 5 par rapport à l'articulation avant 4 permet d'augmenter la contribution en effort longitudinal du point correspondant à l'articulation arrière 5 de la charnière. A titre d'exemple lors d'un freinage, on a l'égalité: 15. . FXE= - ( FXA + F.B) La possibilité de rendre plus raide le point d'articulation arrière 5 de la charnière permet une augmentation de FB et donc, d'après la constance de F7E, une diminution de F,,A. Un tel bras de suspension 1 monotôle résulte d'un procédé d'emboutissage particulier, propre à obtenir un bras 1, d'une part dans cette géométrie particulière o les articulations avant 4 et arrière 5 de la charnière formée entre le bras de suspension 1 et le châssis du véhicule sont d'axe sensiblement perpendiculaire, d'autre part validé en terme de raideur et de tenue aux efforts, notamment en cas de freinage ou de virage, et sans avoir recours à une technologie multi-pièces. Il convient de travailler la jonction 43 entre le bord tombé 12 et la partie du bras située au voisinage de l'articulation avant 4 de la charnière, ainsi que la jonction 44 entre cette partie du bras et la partie centrale 6 en arc de cercle du bras 1. Des formes adoucies permettent de ne pas générer trop de contraintes lors des passages entre des plans de section verticaux et horizontaux. L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Bras de suspension avant (1) de véhicule automobile, comportant trois alésages correspondant respectivement à une articulation (3) du bras (1) à un support de roue, à une articulation avant (4) et une articulation arrière (5) d'une charnière formée entre ce bras (1) et le châssis du véhicule, caractérisé en ce qu'il est formé d'une pièce unique (2) en tôle et en ce que les alésages correspondant aux articulations (4, 5) de la charnière sont d'axes sensiblement lo perpendiculaires. 2. Bras de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que les centres des articulations avant (4) et arrière (5) de la charnière sont situés dans un même plan longitudinal. 3. Bras de suspension selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le centre de l'articulation avant (4) de la charnière est situé en retrait d'un plan transversal passant par le centre de l'articulation (3) du bras (1) sur le support de roue. 4. Bras de suspension selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce unique (2) est formée d'une tôle emboutie présentant une partie centrale (6) plane, un premier côté (8) reliant l'articulation (3) du bras (1) au support de roue et l'articulation arrière (5) de la charnière, un deuxième coté (10) reliant l'articulation (3) du bras (1) au support de roue et l'articulation avant (4) de la charnière et un troisième côté (16) reliant les deux articulations (4, 5) de la charnière. 5. Bras de suspension selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un plan de jonction (43) sensiblement vertical relie le deuxième côté (10) au pourtour de l'alésage correspondant à l'articulation avant (4) de la charnière. 6. Bras de suspension selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un plan de jonction (44) sensiblement horizontal relie le troisième côté (16) au pourtour de l'alésage correspondant à l'articulation avant (4) de la charnière. 7. Bras de suspension selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le premier côté (8) est muni d'une paroi verticale (9). 8. Bras de suspension selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le deuxième côté (10) est muni d'un bord relevé (11) dont la hauteur varie progressivement. 9. Bras de suspension selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bord relevé (11) du deuxième côté (10) porte un bord tombé (12) à angle droit, dirigé vers l'extérieur du bras (1). 10. Bras de suspension selon la revendication 9, caractérisé en ce que des alésages d'indexation sont portés par le bord tombé (12). 11. Bras de suspension selon la revendication 9, caractérisé en ce que des moyens de détermination (14) de l'assiette du véhicule sont portés par le bord tombé (12). 12. Bras de suspension selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu'une rainure (7) est formée le long de la partie centrale (6) de la pièce30 unique du bras (1). 13. Bras de suspension selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un collet (41) est réalisé dans la continuité de l'alésage correspondant à l'articulation avant (4) de la charnière, ce collet (41) étant orienté vers l'articulation arrière (5) de la charnière. 14. Procédé d'obtention d'un bras de suspension de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comportant l'emboutissage d'une pièce unique (2) en tôle présentant trois articulations (3, 4 et 5) avec le châssis et un support de roue, caractérisé en ce qu'il comprend 1o au moins les étapes suivantes: la formation d'une surface plane (6) triangulaire présentant à deux extrémités un alésage d'axe vertical, la création d'un bord relevé (11) et d'un bord tombé (12) porté à angle droit par ce bord relevé (11) sur le côté (10) situé entre l'articulation avant (4) de la charnière et l'articulation (3) de support de roue, la création d'une paroi verticale (9) sur le côté (8) situé entre l'articulation arrière (5) de la charnière et l'articulation (3) de support de roue, la formation de formes adoucies et de plans de jonctions (43, 44) complémentaires des côtés adjacents (10, 16) pour générer l'articulation avant (4) de la charnière, d'axe sensiblement horizontal, la création d'un collet (41), dans le prolongement de l'alésage correspondant à l'articulation avant (4) de la charnière, en direction de l'articulation arrière (5) de cette charnière, le marquage et l'indexation du bord tombé (12). 15. Procédé de montage d'un bras de suspension selon la revendication précédente, comportant une mise en place d'éléments élastiques réalisant l'articulation (3, 4 et 5) du bras (1) sur le châssis et un support de roue, caractérisé en ce que l'élément élastique, réalisant l'articulation avant (4) de la charnière formée entre le bras (1) et le châssis, est monté dans le sens opposé au collet (41).