Brevet FR2858585A1 — publié le 20050211

ESSIEU SOUPLE POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un essieu dit souple pour véhicule automobile. Un tel essieu comporte deux bras longitudinaux, reliés transversalement par au moins une traverse et une barre anti-dévers, une première extrémité de la barre anti-dévers étant rendue solidaire d'une face d'un premier bras longitudinal, la deuxième extrémité de la barre anti-dévers étant rendue solidaire d'une face du deuxième bras longitudinal, de sorte que la barre anti10 dévers confère à l'essieu souple une rigidité en torsion autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de cette barre. Ce type d'essieu souple, correspondant à un profil en "H", offre des prestations de tenue de route d'un niveau très satisfaisant pour le volume qu'il occupe, qui est plus faible que celui d'un train de type multibras. Ce faible 15 encombrement, qui le rend facilement compatible avec toute architecture de train arrière, et le faible coût de sa mise en oeuvre, essentiellement par des assemblages de type mécano-soudé, ont provoqué un déploiement important de la technique des essieux souples par les constructeurs automobiles. Des essieux souples sont ainsi utilisés sur tout type de véhicule et de 20 plus en plus sur des véhicules de forte masse, pour lesquels on privilégiait auparavant les trains multibras. Dans ce type de véhicule (grosse berline, monospace voire véhicule utilitaire), certains éléments de la barre anti- dévers sont proches de leurs limites absolues de fonctionnement, du fait de la masse importante du véhicule et du souci d'une prestation optimale. Or, la barre anti- dévers fait partie des composants les plus délicats à mettre au point, notamment sur le plan de l'endurance. Outre la tenue du corps de la barre, les zones de raccordement des extrémités de la barre anti-dévers sur les bras, généralement soudées, sont particulièrement sollicitées et requièrent toute l'attention des concepteurs sous peine de rupture prématurée de la liaison. Certaines solutions ont été appliquées aux essieux souples dans le passé afin d'améliorer la tenue en endurance de cette liaison. Ces solutions tournent autour du constat qu'au cours d'un chargement en dévers, outre la sollicitation attendue en torsion, la barre anti-dévers est également soumise à une 10 importante flexion tendant à la déformer en "S" dans un plan vertical. Cette sollicitation n'a aucune valeur fonctionnelle et a une influence prépondérante sur la tenue des cordons de soudure entre la barre anti-dévers et les bras longitudinaux. Le document FR-A-2795681 décrit et représente une barre antidévers à section oblongue afin de réduire la part de la flexion en dévers dans la 15 sollicitation globale. Toutefois cette technique est limitée par des contraintes de fabrication, l'aplatissement de la barre anti-dévers ne pouvant en effet excéder une valeur critique au delà de laquelle des fissures s'amorcent à l'intérieur de la barre et dégradent nettement ses prestations en endurance. Un des objectifs de l'invention est donc de proposer un essieu souple 20 permettant de réduire la part de flexion en dévers de la barre antidévers par rapport à un axe transversal du véhicule, sans pour autant diminuer ses prestations principales de torsion autour d'un même axe transversal. Selon des objectifs propres à chaque constructeur, l'essieu souple doit aussi être peu encombrant, peu coûteux et d'intégration facile dans l'environnement du 25 véhicule. Pour répondre à ces objectifs, l'invention propose un essieu souple du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'une extrémité de la barre antidévers est rendue solidaire du bras longitudinal associé par l'intermédiaire d'une lame déformable élastiquement de manière à permettre une torsion de 5 ladite extrémité de la barre anti-dévers autour d'un axe sensiblement parallèle au bras longitudinal associé. Cette lame déformable élastiquement peut alors être une portion de ladite face du bras longitudinal, délimitée par des zones d'affaiblissement, de manière à obtenir ces caractéristiques physiques sans ajout de pièces, et donc 1o de poids, intermédiaires. De plus, le fait que la lame déformable soit une portion de la face du bras permet une implantation de cette lame sur tout type de bras longitudinal, quelle que soit l'architecture générale du train de suspension associé du véhicule. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le bras, creux, 15 présente au moins deux parois sensiblement parallèles au plan médian du véhicule, et les zones d'affaiblissement sont réalisées par des amincissements de l'épaisseur de la paroi correspondante à ladite face du bras. Ces amincissements peuvent être réalisés sur la surface interne de ladite paroi. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les zones 20 d'affaiblissements sont constitués par des trous débouchants. Selon une caractéristique de l'invention, les zones d'affaiblissement réalisées dans la face du bras longitudinal sur laquelle est solidarisée la barre anti-dévers se prolongent sur d'autres faces du même bras longitudinal. Selon une caractéristique de l'invention, l'extrémité de la barre antidévers est rendue solidaire de la face latérale intérieure du bras longitudinal, orientée vers l'autre bras longitudinal, et les zones d'affaiblissement sont réalisées dans cette face latérale intérieure. La traverse peut être un profilé à section en "U" à l'intérieur duquel est logée la barre anti-dévers et les zones d'affaiblissement sont alors réalisées dans la face du bras longitudinal, aussi à l'intérieur de la zone délimitée par le profilé de cette traverse. Selon une caractéristique de l'invention, l'extrémité de la barre anti1o dévers est rendue solidaire de la face latérale extérieure du bras longitudinal, orientée à l'opposé de l'autre bras longitudinal, et les zones d'affaiblissement sont réalisées dans cette face latérale extérieure, et dans la face latérale intérieure du même bras longitudinal. Selon une caractéristique de l'invention, l'essieu souple présente une 15 symétrie générale de conception par rapport à un plan médian longitudinal et vertical, avec une lame déformable élastiquement solidaire de chaque bras longitudinal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle 20 on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un essieu souple selon l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique du principe de l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'un essieu souple selon l'invention selon un premier mode de réalisation, - la figure 3a est une section de l'essieu souple représenté à la figure 3, selon un plan vertical et dans l'axe de la barre anti-dévers. - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 selon un second mode de réalisation, - la figure 4a est une section de l'essieu souple représenté à la figure 4, selon un plan vertical et dans l'axe de la barre anti-dévers. - la figure 4b est une section analogue à celle de la figure 4a, selon une 0o variante de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une section de l'essieu souple selon une première variante du deuxième mode de réalisation, selon un plan vertical et dans l'axe de la barre anti-dévers - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 3 selon une seconde variante du deuxième mode de réalisation, - la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 3 selon une troisième variante du deuxième mode de réalisation, - les figures 8a, 8b, 8c et 8d sont des représentations schématiques de différentes variantes de conception des zones d'affaiblissements selon 20 l'invention. 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 des différentes figures. Tel que représenté à la figure 1, un essieu souple arrière 1 est constitué de deux bras longitudinaux 2 et 3, reliés par une traverse avant 4. Avantageusement, les bras longitudinaux ont la forme de tubes creux avec au moins deux parois dites latérales 21 et 22, sensiblement parallèles au plan vertical médian du véhicule. Il sera toutefois compris que la présente invention peut s'appliquer sur d'autres formes de bras. Parallèlement à la traverse 4, une barre anti-dévers arrière 5 s'étend d'un bras longitudinal 2 à l'autre 3. Un tel 5 essieu souple 1 présentant une symétrie selon le plan médian vertical du véhicule, c'est à dire le plan comprenant l'axe longitudinal médian x-x' et un axe vertical, seule la moitié droite de cet essieu souple sera décrite par la suite et représentée dans les figures 2 à 8. Il sera compris que par symétrie, cette description et cette représentation s'appliquent également à la moitié gauche de io l'essieu souple selon l'invention. Une extrémité avant du bras longitudinal 2 est articulée sous la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'un palier 6 et l'extrémité arrière de ce bras longitudinal 2 est reliée à un support de roue 7. Sensiblement à égale distance du support de roue 7 et du palier 6, une extrémité latérale 51 de la barre anti15 dévers 5 est soudée sur l'une des parois latérales 21 du bras longitudinal 2. Il sera compris que selon l'architecture du train de suspension du véhicule et la performance souhaitée pour la barre anti-dévers 5, il peut être envisagé, tel que représenté à la figure 5, d'avoir une longueur de barre telle que celle ci doive être soudée sur la paroi latérale extérieure 22 du bras 2, c'est à dire la paroi qui 20 est orientée à l'opposé de l'autre bras longitudinal 3. Selon l'invention, afin d'obtenir une lame déformable élastiquement 10 pour la fixation de la barre anti-dévers 5, des affaiblissements 11 de la paroi 21 du bras 2, sur laquelle la barre anti-dévers 5 a été soudée, sont réalisés par réduction de l'épaisseur de la paroi 21 dans une direction sensiblement 25 longitudinale, de sorte de conférer à cette zone une certaine souplesse en torsion autour d'un axe sensiblemernt longitudinal. Un schéma de principe du comportement de cette lame 10, lorsque le véhicule est chargé en dévers, est ainsi représenté à la figure 2. Selon un premier mode de réalisation, du type représenté à la figure 3, les affaiblissements 11 sont des trous débouchants 12 localisés dans la paroi 5 latérale 21 sur laquelle est soudée la barre anti-dévers 5. Un deuxième mode de réalisation de ces affaiblissements 11, du type représenté à la figure 4, peut être obtenu par des réductions 13 de l'épaisseur de cette paroi latérale 21. A titre d'exemple, la figure 4a représente de telles réductions 13 d'épaisseur réalisées dans la paroi latérale intérieure 21, sur la face externe 21e de cette 1o paroi 21. Un tel mode de réalisation par des réductions 13 d'épaisseur permet de ne pas créer d'ouvertures 12 dans les bras 2 et de ne pas avoir à prendre en charge l'obturation des trous débouchants 12 pour des questions d'étanchéité ou de corrosion. Ainsi, il sera noté que le mode de réalisation dans lequel les affaiblissements 11 sont obtenus par des trous débouchants 12 devra de 15 préférence s'accompagner, après la soudure de l'extrémité 51 de la barre antidévers 5 sur le bras 2, d'une obturation des ouvertures 12 par exemple par une matière déformable, et/ou des bouchons plastiques, non représentés. Il sera compris que lors de la fabrication du bras longitudinal 2, les réductions 13 d'épaisseur pourront être réalisées dans la face interne 21i de cette paroi 21. 20 Cette variante de réalisation, représentée à la figure 4b, présente de plus l'avantage d'autoriser des cordons de soudure autour de la barre anti-dévers 5 plus épais. Une variante de réalisation, non représentée, pour obtenir ces cordons de soudure plus épais est de réaliser les réductions d'épaisseur 13 dans la face externe 21e de la paroi 21, et de souder la barre 5 sur la face interne 25 21i. Dans ce cas, le bras longitudinal 2 sera réalisé en deux parties soudées pour permettre ce soudage de la barre 5 à l'intérieur du bras 2. Dans le cas d'une barre anti-dévers 5 soudée sur la paroi latérale extérieure 22 du bras 2, et donc d'une barre anti-dévers 5 traversant transversalement le bras longitudinal 2, des affaiblissements 11 sont réalisés conjointement dans la paroi latérale extérieure 22. Toutefois, la paroi latérale 5 intérieure 21 doit pouvoir accompagner le mouvement de torsion de la barre anti-dévers 5 autour d'un axe sensiblement longitudinal, mouvement autorisé par la lame déformable élastiquement 10 formée dans la paroi latérale extérieure 22. Tel que représenté à la figure 5, la paroi latérale intérieure 21 devra donc présenter une ouverture dont le diamètre est suffisant pour 0o permettre le débattement de la barre anti-dévers 5, c'est à dire au moins supérieur au diamètre de la barre 5. Chacune des extrémités 51 de la barre anti-dévers 5 est reliée à un bras longitudinal 2, de même que la traverse 4. Selon lcs agcnccmcnts réalisés sur le train arrière du véhicule, et selon la forme de la traverse 4, la barre anti15 dévers 5 peut alors être logée à l'intérieur de la traverse 4 (la figure 6 représente une telle architecture de train, avec une traverse de profil en U >). Dans ce cas, la lame déformable élastiquement 10 doit être réalisée uniquement dans les parois latérales, intérieures 21 si la barre antidévers 5 est soudée sur la paroi latérale intérieure 21, ou extérieures 22 si la barre anti20 dévers 5 est soudée sur la paroi latérale extérieure 22. Dans le cas où la partie du bras 2 sur laquelle l'extrémité 51 de la barre 5 est soudée n'est pas située dans la zone de la traverse avant 4, la lame déformable élastiquement 10 peut être obtenue par des affaiblissements 11 réalisés dans plusieurs faces consécutives. Dans ce cas, représenté à la figure 7, la direction principale des 25 affaiblissements 11 doit rester selon une direction sensiblement longitudinale, afin de permettre la torsion de la barre anti- dévers 5 autour d'un axe selon cette direction. La zone travaillante comprise entre les affaiblissements 11 combine une bonne souplesse en torsion autour de l'axe longitudinal du véhicule, et une grande raideur en torsion autour de la direction transversale. Elle répond donc directement aux différents objectifs de l'invention exposés plus haut, 5 puisqu'elle limite considérablement les effets néfastes de la flexion sans affecter la torsion de la barre anti-dévers 5 qui est pratiquement intégralement transmise. Les différents modes de réalisation de l'invention permettent, par l'enlèvement optimisé de matière, un gain de masse et de coût sans imposer de contraintes architecturales générales à la conception de l'essieu souple. Il sera noté que la zone de matière comprise entre les affaiblissements 11 est, selon l'invention, une zone de contraintes élevées puisque la quantité de matière transmettant les efforts de torsion de la barre antidévers 5 vers le bras longitudinal 2 est réduite. A titre non limitatif, les figures Sa à 8c représentent des formes d'affaiblissement 11 optimisées prenant en compte des paramètres 15 principaux que sont par exemple le rayon de courbure des extrémités de l'affaiblissement 11, la longueur de ces affaiblissements 11, leur forme ouverte ou fermée à leur extrémité. De plus, la distance entre les affaiblissements 11 et la zone sur laquelle vient se fixer la barre anti-dévers 5 est suffisamment grande pour qu'un cordon de soudure, apte à encaisser les efforts passant de la 20 barre anti-dévers 5 vers le bras longitudinal 2, puisse être tendu sur le bras 2 autour de l'extrémité de la barre 5. Afin d'autoriser un soudage plus facile, l'extrémité latérale 51 de la barre anti-dévers 5 peut pénétrer dans l'épaisseur de la paroi 21 du bras longitudinal 2. Dans le cas où l'extrémité latérale 51 de la barre anti-dévers 5 est en appui sur la paroi 21 du bras 2, l'opérateur doit 25 fortement appuyer sur la barre anti-dévers 5 d'une main et le soudage de la deuxième main est alors plus difficile à réaliser. Telle que représentée à la figure 8d, une dissymétrie entre la forme de l'affaiblissement 11 en avant de la barre anti-dévers 5 et la forme de l'affaiblissement 11 en arrière de cette barre 5, due à une contrainte architecturale par exemple, pourra alors être compensée, par exemple par un 5 choix approprié de longueurs dissemblables des parties avant et arrière (par rapport à la barre anti-dévers 5 des affaiblissements 11, et d'ouvertures différentes. Il REVENDICATIONS 1. Essieu pour véhicule automobile comportant deux bras longitudinaux (2, 3), reliés transversalement par au moins une traverse (4) et une barre antidévers (5), une première extrémité (51) de la barre anti-dévers (5) étant rendue 5 solidaire d'une face (21i, 21e, 22i, 22e) d'un premier bras longitudinal 2, la deuxième extrémité de la barre anti-dévers (5) étant rendue solidaire d'une face du deuxième bras longitudinal (3), de sorte que la barre anti-dévers (5) confère à l'essieu souple (1) une rigidité en torsion autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de cette barre (5), caractérisé en ce qu'une extrémité (51) de la 1o barre anti-dévers (5) est rendue solidaire du bras longitudinal associé (2) par l'intermédiaire d'une lame déformable élastiquement (10) de manière à permettre une torsion de ladite extrémité de la barre anti-dévers (5) autour d'un axe sensiblement parallèle au bras longitudinal associé (2). 2. Essieu souple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame 15 déformable élastiquement (10) est une portion de ladite face (21i, 21e, 22i, 22e) du bras longitudinal (2), délimitée par des zones d'affaiblissement (11). 3. Essieu souple selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bras (2), creux, présente au moins deux parois (21, 22) sensiblement parallèles au plan médian du véhicule, et en ce que les zones d'affaiblissement (11) sont réalisées 20 par des réductions (13) de l'épaisseur de la paroi correspondante (21, 22) à ladite face du bras (21i, 21e, 22i, 22e). 4. Essieu souple selon la revendication 3, caractérisé en ce que les réductions (13) sont réalisés sur la surface interne (21i, respectivement 22i) de ladite paroi (21, respectivement 22). 5. Essieu souple selon la revendication 2, caractérisé en ce que les zones d'affaiblissements (11) sont constituées par des trous débouchants (12). 6. Essieu souple selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les zones d'affaiblissement (11) réalisées dans la face du bras longitudinal (2) sur laquelle est solidarisée la barre anti-dévers (5) se prolongent sur des faces consécutives du même bras longitudinal (2). 1o 7. Essieu souple selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité (51) de la barre anti-dévers (5) est rendue solidaire de la paroi latérale intérieure (21) du bras longitudinal (2), orientée vers l'autre bras longitudinal (3), et en ce que les zones d'affaiblissement (11) sont réalisées dans cette paroi latérale intérieure (21). 8. Essieu souple selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la traverse (4) est un profilé à section en "U" à l'intérieur duquel est logée la barre anti-dévers (5) et en ce que les zones d'affaiblissements (11) sont réalisées dans la paroi latérale (21) du bras longitudinal (2), aussi à l'intérieur de la zone délimitée par le profilé de cette traverse. 9. Essieu souple selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité (51) de la barre anti-dévers (5) est rendue solidaire de la paroi latérale extérieure (22) du bras longitudinal (2), orientée à l'opposé de l'autre bras longitudinal (3), en ce que les zones d'affaiblissement (11) sont réalisées dans cette paroi latérale extérieure (22), et en ce qu'une ouverture, dont le diamètre est supérieur au diamètre de la barre anti- dévers 5, est réalisée dans la paroi latérale intérieure (21) du même bras longitudinal (2). 10. Essieu souple selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en 5 ce qu'il présente une symétrie générale de conception par rapport à un plan médian longitudinal et vertical du véhicule, avec une lame déformable élastiquement (10) solidaire de chaque bras longitudinal (2, 3).