Brevet FR2857302A1 — publié le 20050114

POUTRE TRANSVERSALE EN ACIER POUR UN AXE DE BARRE DE TORSION L'invention concerne une poutre transversale en acier pour un axe de barre de torsion, qui comporte, sur la partie essentielle de sa longueur, un profil en coupe transversale monocouche en forme de U ou de V, qui se compose de deux branches et d'une première section sommitale arquée, qui relie les branches. Une poutre transversale forme un élément central d'un axe arrière de barre de torsion pour un véhicule automobile. La résistance à la torsion, la résistance au pincement positif et la résistance au carrossage sont déterminées dans une large mesure au moyen de la poutre transversale. Assurément ces résistances ou rigidités ne peuvent pas être réglées individuellement. L'état de la technique inclut, conformément à DE 1 196 05 283 Al, une poutre transversale en acier pour un axe de barre de torsion qui possède une section transversale en forme de V. Le profil en coupe transversale est monocouche. La poutre transversale est comparativement légère et peut être fabriquée moyennant seulement une faible dépense. Son taux de torsion est réglable de façon simple par exemple au moyen du découpage d'une platine. Cependant l'inconvénient d'un profil en coupe transversal monocouche réside la plupart du temps dans le poids élevé. C'est pourquoi, pour un taux de torsion élevé, l'épaisseur des branches et également du tronçon sommital arqué, qui relie les branches, est si importante qu'une fabrication devient au moins difficile, si tant est qu'elle n'est pas impossible. Un autre agencement d'une poutre transversale en 35 acier pour un axe de barre de torsion est indiqué dans DE 44 16 725 Al. Cette poutre transversale possède une section transversale essentiellement en forme de U, qui est formée cependant par enfoncement d'un tube de section circulaire. L'épaisseur de paroi peut être réduite de sorte qu'en rapport avec le matériau utilisé on peut obtenir des taux élevés de torsion, ce qui va de pair avec une réduction du poids de la poutre transversale. Un inconvénient dans le cas d'un tel agencement réside cependant dans la durée de vie limitée étant donné qu'en raison de la quantité réduite utilisée de matériau, le matériau se fatigue plus rapidement. De même il se pose des problèmes dans le cas du réglage fin du taux de torsion. Ce dernier ne peut être obtenu qu'au moyen du contour en coupe transversale. Cependant cela signifie qu'il faut disposer de plusieurs outils de formage, qui ont un effet négatif sur les coûts de fabrication. A partir de l'état de la technique, l'invention a pour but de créer une poutre transversale en acier pour un axe de barre de torsion, qui possède une grande rigidité pour un poids réduit. Ce problème est résolu à l'aide d'une poutre transversale du type indiqué plus haut, caractérisée en ce qu'au moins une branche est équipée, sur son extrémité libre, d'un tronçon de longueur cintré avec une forme de profilé creux, et ce tronçon de longueur est réuni, au niveau de son côté frontal, à la surface intérieure ou à la surface extérieure de la branche. Conformément à cela, une branche unique d'un profilé en coupe transversale en forme de U ou de V peut être pourvue, sur son extrémité libre, d'un tronçon de longueur cintré en forme de profilé creux. Ce tronçon de longueur est alors réuni dans la zone de son côté frontal, à la surface intérieure ou à la surface extérieure de la branche. Naturellement également les deux branches de la poutre transversale peuvent être pourvues d'un tel tronçon de longueur. On peut imaginer que les tronçons de longueur sont réunis aux côtés extérieurs des deux branches, aux côtés intérieurs des deux branches ou qu'un tronçon de longueur est relié au côté extérieur d'une branche et qu'un autre tronçon de longueur peut être relié au côté intérieur de l'autre branche. Chaque tronçon de longueur cintré en forme de profilé creux peut être formé simultanément par roulage lors de la fabrication de la poutre transversale à partir d'une platine. Mais on peut également imaginer d'équiper ultérieurement un profilé préalablement fabriqué en forme de U ou de V, avec au moins un tronçon de longueur cintré en forme de profilé creux. Ceci s'effectue de préférence par moulage. L'agencement selon l'invention d'une poutre transversale permet maintenant d'influer de façon ciblée sur le taux de torsion au moyen du tronçon de longueur cintré en forme de profilé creux. L'autre partie de la poutre transversale est utilisée pour régler d'une part la résistance s'opposant au pincement ainsi que la résistance s'opposant au carrossage et d'autre part la position du centre de poussée de la poutre transversale. L'invention permet par conséquent, dans des limites très étendues, d'apporter une modification concernant le profil en U ou en V, les branches pouvant être agencées avec une forme rectiligne ou cintrée. De même le cintrage de forme arquée du tronçon sommital entre les branches peut être utilisé en raison de sa configuration courbe, en liaison avec la configuration des branches, pour déterminer la résistance s'opposant au pincement et la résistance s'opposant au carrossage ainsi que le centre de poussée. D'autre part, on peut maintenant régler de façon précise le taux de torsion au moyen du nombre de tronçons de longueur cintrés en forme de profilé creux, c'est-à-dire au niveau d'une branche ou au niveau des deux branches et également au moyen de la configuration en coupe transversale de ces tronçons de longueur ainsi que par la réunion du côté frontal d'un tronçon de longueur sur l'étendue en longueur d'une branche. Au sens d'un produit de masse, il est avantageux que, selon une autre caractéristique de l'invention, la face frontale du tronçon de longueur s'étende approximativement au milieu dans le sens de la longueur, de la surface inférieure ou de la surface supérieure de la branche. Selon une autre caractéristique de l'invention, la face frontale du tronçon de longueur peut cependant s'étendre également dans la zone de jonction d'une branche avec le tronçon sommital. Selon une autre caractéristique de l'invention, une autre forme de réalisation avantageuse réside dans le fait que la partie de bord du tronçon de longueur, partie qui entoure la face frontale, s'étend parallèlement à la surface intérieure ou extérieure de la branche et la face frontale du tronçon de longueur s'étend à angle droit par rapport à la surface intérieure ou extérieure. La longueur de la zone de bord, qui s'étend parallèlement à la surface intérieure et la surface extérieure, peut également varier dans des limites étendues. Conformément à une autre forme de réalisation il est prévu que la face frontale du tronçon de longueur s'étend dans un plan, qui fait, avec la surface intérieure ou extérieure de la branche un angle qui est choisi inférieur à 90 . Selon une autre caractéristique de l'invention, il est particulièrement avantageux que le tronçon de longueur soit réuni par soudage à la surface intérieure ou extérieure. En particulier on peut utiliser le soudage utilisant un faisceau laser. Cependant, on peut également utiliser d'autres procédés de soudage avec succès. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1 à 6 représentent chacune une poutre transversale pour un axe de barre de torsion dans six formes de réalisation différentes. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une poutre transversale formée d'une seule couche en acier pour un axe arrière de barre de torsion. La poutre transversale 1 possède, sur la partie essentielle de sa longueur, un profil en coupe transversale en forme de U, se composant de deux branches 2, 3 et d'une section sommitale 4 de forme arquée reliant les branches 2, 3. Les deux branches 2, 3 comportent, au niveau de leurs extrémités libres, un tronçon respectif de longueur 5 cintré en forme de profilé creux. Les faces frontales 6 des tronçons de longueur 5 s'étendent approximativement dans les zones de jonction des surfaces extérieures 7 des branches 2, 3 avec le tronçon sommital 4. Les zones de bord 8, des tronçons de longueur 5, zones qui entourent les faces frontales 6, s'étendent parallèlement aux surfaces extérieures 7 des branches 2, 3. Les branches frontales 6 s'étendent à angle droit par rapport aux surfaces extérieures 7. Les zones de bord 8 des tronçons de longueur 5 cintrés en forme de profilé creux sont soudés au moyen d'un soudage par faisceau laser - illustré par les flèches 9 - avec les surfaces extérieures 7. La poutre transversale 1 est fabriquée par coudage et roulage d'une platine en tôle. La forme de réalisation de la poutre transversale la de la figure 2 diffère de celle de la figure 1 par le fait qu'une seule branche 2 comporte, au niveau de son extrémité libre, un tronçon de longueur 5 cintré avec une forme de profilé creux sinon, la poutre transversale la correspond à la poutre transversale 1 de la figure 2, de sorte qu'on n'en répètera pas les explications. La poutre transversale lb de la figure 3 comporte également un profil en coupe transversale en forme de U à une seule couche, qui se compose de deux branches 2, 3 et d'un tronçon sommital de forme arquée 4 reliant les branches 2, 3. Contrairement aux poutres transversales 1, la des figures 1 et 2, une branche 3 comporte, sur l'extrémité libre, un tronçon de longueur 5 cintré avec une forme de profilé creux, qui est réuni, dans la zone de sa face frontale 6, à la surface extérieure 7 de la branche 3, tandis que l'autre branche 2 comporte, au niveau de l'extrémité libre, un tronçon de longueur 5 cintré avec une forme de profilé creux, qui est réuni, dans la zone de sa face frontale 6, à la surface intérieure 10 de la branche 2. De même les zones de bord 8 des tronçons de longueur 5, zones qui entourent les faces frontales 6, s'étendent parallèlement à la surface extérieure 7 de la branche 3 ou à la surface intérieure 10 de la branche 2. Les faces frontales 6 s'étendent à angle droit par rapport à la surface respective 7 ou 10. La fixation des zones de bord 8 sur la surface extérieure 7 ou sur la surface intérieure 10 s'effectue à nouveau au moyen d'un soudage par faisceau laser, qui est illustré schématiquement par les flèches 9. Dans la forme de réalisation d'une poutre transversale selon la figure 4, à nouveau les deux branches 2, 3 sont pourvues de tronçons de longueur 5 cintrés avec une forme de profilé creux, mais qui sont tous deux réunis aux surfaces intérieures 10 des branches 2, 3. Les zones de bord 8 des tronçons de longueur 5, zones qui entourent les faces frontales 6, s'étendent parallèlement aux surfaces intérieures 10 et les faces frontales 6 du tronçon de longueur 5 s'étendent à angle droit par rapport aux surfaces intérieures 10 dans les zones de jonction des branches 2, 3 avec le tronçon sommital 4. La réunion des zones de bord 8 aux surfaces intérieures 10 s'effectue au moyen d'un soudage par faisceau laser, caractérisé par les flèches 9. On peut s'imaginer que la poutre transversale le de la figure 4 peut être équipé, conformément à la poutre transversale la de la figure 2, uniquement avec un tronçon de longueur 5 au niveau d'une des branches 2, 3. De même la poutre transversale ld selon la figure 5 possède un profil en section transversale en forme de U comportant deux branches 2, 3 et un tronçon sommital de forme arquée 4 reliant les branches 2, 3. Sur les deux branches 2, 3 sont prévus des tronçons de longueur 5a cintrés avec une forme de profilé creux, qui sont réunis tous deux aux surfaces extérieures 7 des branches 2, 3. Les faces frontales 6a des tronçons de longueur 5a sont disposées dans des plans E, qui font avec les surfaces extérieures 7 des branches 2, 3 un angle a qui est réglé à une valeur inférieure à 900. La réunion des tronçons de longueur 5a aux branches 2, 3 s'effectue de façon appropriée de soudure d'angle 11 25 au moyen du procédé de soudage MIG/MAG. A la place des deux tronçons de longueur 5a, la poutre transversale 1d de la figure 5 peut être également pourvue uniquement d'un tronçon de longueur extérieure 5a. En outre on peut imaginer que, conformément à la représentation de la figure 3, un tronçon de longueur 5a est prévu intérieurement et un tronçon de longueur 5a est prévu extérieurement. De même, seule une branche 2 ou 3 peut être équipée, sur le côté intérieur 10, d'un tronçon de longueur 5a. La réunion s'effectue comme cela a été représenté précédemment en référence à la figure 5. La figure 6 représente une poutre transversale le possédant un profil en coupe transversale en forme de V qui se compose de deux branches 2a, 3a et d'un tronçon sommital de forme arquée 4a reliant les branches 2a, 3a. Dans cette forme de réalisation, à nouveau des tronçons de longueur 5 cintrés en forme de profilé creux conformément aux figures 1 à 4 sont équipés, au niveau de leurs extrémités libres, de branches 2a, 3a, qui sont reliées par soudage par faisceau laser (flèches 9) aux surfaces extérieures 7a des branches 2a, 3a, par exemple au niveau de leur milieu dans la direction longitudinale. De même la poutre transversale le de la figure 6 est pourvue, conformément aux formes de réalisation des figures 2 à 4, de deux tronçons de longueur 5, à savoir un tronçon de longueur intérieur et un tronçon de longueur extérieur 5 ou seulement d'un tronçon de longueur intérieur 5. Liste des références: 1 - Poutre transversale la - Poutre transversale lb - Poutre transversale le - Poutre transversale 1d - Poutre transversale le - Poutre transversale 2 - Branche de 1, la-d 2a - Branche de le 3 Branche de 1, la-d 3a - Branche de le 4 - Tronçon sommital de 1, la-d 4a Tronçon sommital de le - Tronçons de longueurs 5a - Tronçons de longueur 6 - Faces frontales de 5 6a - Faces frontales de 5a 7 - Surfaces extérieures de 2, 3 7a - Surfaces extérieures de 2a, 3a 8 - Zones de bord de 5 9 Flèches - Surface intérieure de 2, 3 11 - Soudures d'angle E - Plans a Angle entre 7 et E REVENDICATIONS 1. Poutre transversale en acier pour un axe de barre de torsion, qui comporte, sur la partie essentielle de sa longueur, un profil en coupe transversale monocouche en forme de U ou de V, qui se compose de deux branches (2, 3; 2a, 3a) et d'une première section sommitale arquée (4, 4a) , qui relie les branches (2, 3; 2a, 3a), caractérisée en ce qu'au moins une branche (2, 3; 2a, 3a) est équipée, sur son extrémité libre, d'un tronçon de longueur (5, 5a) cintré avec une forme de profilé creux, et ce tronçon de longueur (5, 5a) est réuni, au niveau de son côté frontal (6, 6a), à la surface intérieure (10) ou à la surface extérieure (7, 7a) de la branche (2, 3; 2a, 3a). 2. Poutre transversale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face frontale (6, 6a) du tronçon de longueur (5, 5a) s'étend approximativement au milieu dans le sens de la longueur, de la surface inférieure ou de la surface supérieure (10, 7, 7a) de la branche (2, 3; 2a, 3a). 3. Poutre transversale selon la revendication 2, caractérisée en ce que la face frontale (6, 6a) du tronçon de longueur (5, 5a) s'étend dans la zone de jonction entre la surface intérieure ou extérieure (10, 7, 7a) et le tronçon sommital (4, 4a). 4. Poutre transversale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie de bord (8) du tronçon de longueur (5), partie qui entoure la face frontale (6), s'étend parallèlement à la surface intérieure ou extérieure (10, 7, 7a) de la branche (2, 3; 2a, 3a) et la face frontale (6) du tronçon de longueur (5) s'étend à angle droit par rapport à la surface intérieure ou extérieure (10, 7, 7a). 5. Poutre transversale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la face frontale (6a) du tronçon de longueur (5a) s'étend dans un plan (E), qui fait, avec la surface intérieure ou extérieure (10, 7, 7a) de la branche (2, 3; 2a, 3a) un angle (a) qui est choisi inférieur à 90 . 6. Poutre transversale selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le tronçon de longueur (5, 5a) est réuni par soudage à la surface intérieure ou extérieure (10, 7, 7a).