Brevet FR2851958A1 — publié le 20040910

Essieu souple pour véhicule automobile à élément anti-dévers rapporté, véhicule automobile et procédé de fabrication correspondants. 1 - domaine technique de l'invention: Le domaine de l'invention est celui des suspensions de véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne les essieux souples pour roues non motrices d'un véhicule automobile, et notamment la façon de réaliser la fonction raideur antidévers de cet essieu. 2 - état de la technique: Actuellement, sur les essieux souples, la fonction anti-dévers est réalisée suivant deux technologies différentes. La première consiste à utiliser une pièce transversale (traverse) reliant les deux bras longitudinaux de l'essieu et d'une barre de torsion (barre anti-devers) rapportée assurant la plus grande partie de la raideur antidévers. Différents modes 15 de mise en oeuvre de cette technique sont illustrés par les figures 12, 13 et 14. Cette barre de section cylindrique creuse, pleine ou de forme oblongue creuse, est reliée à l'essieu soit par soudage sur les bras longitudinaux de l'essieu, soit par soudage sur des supports spécifiques reliés à l'essieu (exemple: Renault Clio (marques déposées)). Dans certains cas, la liaison entre la barre de torsion et l'essieu est assurée par assemblage vissé (exemple: Toyota Prius (marques déposées), comme illustré par la figure 17). La diversité de raideurs est assurée en modifiant les dimensions (diamètre et épaisseur) de la barre de torsion. Cette première technologie présente les 25 inconvénients suivants: - Le coût de la barre de torsion; - La masse de la barre de torsion - La liaison entre la barre de torsion et l'essieu peut être difficile car très contraintes et localisée à une zone de faible dimension; 30 - Le mode vibratoire de la barre est gênant dans certains cas. La deuxième technologie consiste à intégrer la fonction raideur antidévers à la traverse, comme illustré par les figures 15 et 16. Dans ce cas, la traverse est constituée d'un tube formé dans sa partie centrale afin d'obtenir les raideurs souhaitées en torsion et flexion (exemple: 5 Peugeot 806 (marques déposées), illustré par la figure 18, ou Opel Zafira (marques déposées), illustré par la figure 19). La diversité de raideur anti-dévers en fonction des besoins est assurée par modification de la forme de la section de la traverse. Cette technologie présente notamment l'inconvénient d'engendrer des coûts 10 d'outillages élevés pour gérer les diversités de raideurs. En effet pour chaque raideur anti-dévers souhaitée un outillage de formage de la traverse est nécessaire. 3 - objectifs de l'invention: L'invention a notamment pour objectif de pallier les différents inconvénients des techniques connues. Plus précisément, un premier objectif de l'invention est de fournir des essieux souples pour véhicules automobiles, et un procédé de fabrication correspondant, permettant d'assurer la raideur anti-dévers de l'essieu, en dehors de l'apport de raideur des ressorts de suspension, sans utiliser de barre de torsion et de traverse réalisée à partir d'un profil fermé. Ainsi, un objectif de l'invention est de fournir de tels essieux, qui soient faciles à fabriquer, sans nécessiter d'outillage spécifique ou complexe, et qui présentent en conséquence un prix de revient réduit, par rapport à l'art antérieur. Un autre objectif de l'invention est de fournir de tels essieux dont le poids est réduit, par rapport à ceux mettant en oeuvre une barre de torsion. Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une technique permettant une gestion simple, efficace et à coût réduit de la diversité de raideur anti-dévers, en fonction des modèles et des besoins. 4. caractéristiques principales de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à 30 l'aide d'un essieu souple pour véhicule automobile, comprenant une traverse reliant deux bras longitudinaux. Selon l'invention, l'essieu comprend au moins un élément rapporté sur ladite traverse de façon à définir en combinaison avec cette dernière un corps creux s'étendant parallèlement à l'axe de ladite traverse au moins sur une portion de celle-ci, de façon à apporter une raideur anti-dévers. Ce corps creux est ainsi facile à réaliser, et à adapter en fonction des besoins. Il en résulte un essieu peu coûteux et bien adapté. De façon avantageuse, ledit élément est un élément de tôle, dit tôle de fermeture. On comprend qu'un tel élément est moins coûteux qu'un tube classique, et plus facile à monter et configurer. Selon un mode de réalisation avantageux, ladite tôle de fermeture est rapportée sur ladite traverse par soudage. Il peut notamment s'agir d'un soudage continu, comprenant deux cordons de soudure sur les bords longitudinaux de ladite tôle de fermeture. A nouveau, on comprend que cette technique est efficace et d'un coût de 15 revient réduit, puisqu'elle ne nécessite ainsi pas d'outillage spécifique à chaque type d'essieu mais utilise au contraire des moyens classiques de soudage. Selon un mode de réalisation avantageux, ladite traverse présente une surface concave, en regard dudit élément rapporté, de façon à agrandir le volume dudit corps creux. On note que l'augmentation de ce volume permet d'augmenter la rigidité. En fonction des besoins, on pourra modifier ce volume, en jouant sur la forme de l'élément rapporté etlou de cette surface concave. Pour optimiser notamment la tenue aux sollicitations dues aux dévers de l'essieu, on peut adapter la forme des extrémités de l'élément rapporté. Ainsi, selon une approche avantageuse, au moins une des extrémités dudit élément rapporté forme une fourche présentant deux doigts. Selon les cas, lesdits doigts peuvent notamment être sensiblement parallèles l'un par rapport à l'autre, ou former un V, définissant une extrémité évasée. Selon une autre caractéristique avantageuse, au moins une des extrémités dudit élément rapporté forme un angle non nul avec l'axe principal dudit élément rapporté. Selon un premier mode de réalisation avantageux de l'invention, ledit élément rapporté est monté sur une partie supérieure de ladite traverse. Selon un deuxième mode de réalisation avantageux, compatible avec le premier, ladite traverse porte au moins deux éléments rapportés, montés symétriquement par rapport à l'axe principal de ladite traverse. Dans ce cas, lesdits deux éléments rapportés peuvent être montés sur les parties latérales de ladite traverse. Selon un mode de réalisation particulier, ladite traverse peut présenter une section essentiellement triangulaire. Dans ce cas, lesdits éléments rapportés sont montés sur la base du triangle défini par ladite section et un prolongement horizontal, ou sur les parties latérales. Selon encore un autre mode de réalisation avantageux, l'essieu comprend 15 au moins un élément rapporté à l'intérieur de ladite traverse. L'invention concerne également les véhicules automobiles comprenant au moins un essieu tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne encore un procédé de fabrication de tels essieux, comprenant notamment les étapes suivantes: - obtention d'une traverse et d'au moins un élément à rapporter sur cette dernière; - solidarisation dudit élément à rapporter sur ladite traverse, de façon à définir en combinaison avec cette dernière un corps creux s'étendant parallèlement à l'axe de ladite traverse au moins sur une 25 portion de celle-ci, de façon à apporter une raideur anti-dévers. De façon avantageuse, ladite étape de solidarisation est une étape de soudage. Préférentiellement, le procédé comprend une étape préalable de conception, dans laquelle la forme, l'épaisseur, le matériau, la forme des 30 extrémités et/ou le nombre du ou desdits éléments à rapporter et/ou la forme, l'épaisseur et/ou le matériau de ladite traverse sont choisis de façon à adapter l'inertie de torsion aux besoins du véhicule. - liste des figures: D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus 5 clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels de l'invention, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels: - La figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'essieu souple selon l'invention; 10 - La figure 2 est une représentation d'une section de l'ensemble traverse et tôle de fermeture de l'essieu de la figure 1; - La figure 3 est une représentation vue du dessus d'un premier mode de réalisation d'une extrémité de la tôle de fermeture selon l'invention; - La figure 4 est une représentation d'une section de l'ensemble traverse 15 et tôle de fermeture selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; - La figure 5 est une représentation d'une section de l'ensemble traverse et tôle de fermeture selon un troisième mode de réalisation; - La figure 6 est une représentation d'une section de l'ensemble traverse 20 et tôle de fermeture selon un quatrième mode de réalisation; - La figure 7 est une représentation d'une section de l'ensemble traverse et tôle de fermeture selon un cinquième mode de réalisation; - La figure 8 est une représentation d'une section de l'ensemble traverse et tôle de fermeture selon un sixième mode de réalisation; 25 - La figure 9 est une représentation d'une section de l'ensemble traverse et tôle de fermeture selon un septième mode de réalisation; - La figure 10 est une représentation vue du dessus d'une extrémité de la tôle de fermeture selon un deuxième mode de réalisation; - La figure 11 est une représentation vue du dessus d'une extrémité de la 30 tôle de fermeture selon un troisième mode de réalisation; 6 2851958 - La figure 12 est une représentation d'une section d'un ensemble traverse et barre de torsion selon un premier mode de réalisation de l'état de la technique; - La figure 13 est une représentation d'une section d'un ensemble 5 traverse et barre de torsion selon un deuxième mode de réalisation de l'état de la technique; - La figure 14 est une représentation d'une section d'un ensemble traverse et barre de torsion selon un troisième mode de réalisation de l'état de la technique; - La figure 15 est une représentation d'une section d'une traverse intégrant la fonction raideur anti-dévers selon l'état de la technique; - La figure 16 est une représentation d'une section d'une traverse intégrant la fonction raideur anti-dévers selon un deuxième mode de réalisation de l'état de la technique; - La figure 17 est une représentation schématique d'un essieu dont la barre de torsion est liée par vissage à l'essieu selon l'état de la technique; - La figure 18 est une représentation schématique d'un essieu dont la fonction raideur anti-dévers est intégrée à la traverse selon l'état de la 20 technique; La figure 19 est une représentation schématique d'un essieu dont la fonction raideur anti-dévers est intégrée à la traverse selon un deuxième mode de réalisation de l'état de la technique. 6 - description détaillée de modes de réalisation de l'invention La présente invention procède donc d'une recherche de conception de la fonction anti-dévers d'un essieu souple en vue d'écarter les difficultés et problèmes susmentionnés. A cet effet, l'invention propose donc de réaliser la fonction anti-dévers d'un essieu souple à l'aide d'une (ou plusieurs) pièce(s) en tôle liée(s) par exemple 30 par soudage continu à la traverse reliant les deux bras longitudinaux de l'essieu (figures de 1 à 9). Le corps creux ainsi obtenu permet donc d'obtenir la raideur anti-dévers souhaitée. La gestion de la diversité des raideurs anti-dévers est réalisée par modification de la forme de la pièce tôle rapportée sur la traverse (figure 2). Afin d'améliorer la tenue aux sollicitations dues aux dévers de l'essieu, les extrémités de la pièce en tôle peuvent être réalisées de plusieurs façons (figures 3, 10, 11). Cette approche présente notamment les avantages suivants: - Masse réduite par rapport à la conception barre de torsion; 10 - La gestion de diversité de raideur anti-dévers étant réalisée par la pièce en tôle, les coûts d'outillage se trouvent diminués par rapport à la conception intégrant la fonction à la traverse; - Coût réduit, la tôle étant moins chère que le tube. La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un essieu souple 15 intégrant l'invention. L'essieu est composé d'une traverse 2 sur laquelle est liée par deux cordons de soudure Sa et 5b, une tôle de fermeture 3. L'assemblage ainsi obtenu présente donc un corps creux assurant l'inertie de torsion nécessaire pour obtenir une raideur anti-dévers à l'essieu. Lors d'une situation de dévers, l'ensemble traverse 2 et tôle de fermeture 3 est entraîné en torsion par les deux bras longitudinaux de l'essieu composés par les éléments la et 4a à gauche, lb et 4b à droite. La figure 2 représente une section de l'assemblage traverse 2 et tôle de fermeture 3 de la figure 3. La traverse 2 peut présenter dans sa partie plane 25 supérieure une forme 2a obtenue par exemple par formage de la tôle permettant d'augmenter le volume creux, et donc l'inertie de torsion de l'ensemble. La diversité de raideur anti-dévers de l'essieu peut être obtenue en modifiant la forme de la tôle de fermeture (3 ou 3a, par exemple) afin d'augmenter ou diminuer l'inertie de torsion de l'ensemble. La figure 4 présente un autre mode de réalisation, selon lequel la tôle 3 est plane, et vient recouvrir le logement 2a formé dans la traverse. La figure 5 illustre encore une autre variante, selon laquelle la partie supérieure de la traverse 2 est plane, la tôle de fermeture 3, 3a pouvant être similaire à celle illustrée en figure 1. Selon d'autres modes de réalisation illustrés par les figures 6 et 7, la section de la traverse 2 peut être essentiellement triangulaire. Dans ces modes de réalisation, on a prévu deux tôles de fermeture 6a, 6b, montés préférentiellement symétriquement de part et d'autre de la traverse 2, soit: - figure 6: sur les parois latérales 2b, 2c; 10 - figure 7: sur un retour, ou prolongement, sensiblement horizontal 2d, 2e et sur la partie inférieure des parois latérales 2b, 2c. Selon encore un autre mode de réalisation, illustré par la figure 8, la tôle de fermeture 3 peut être rapportée à l'intérieur de la traverse 2. La figure 9 illustre encore un autre mode de réalisation, selon lequel la tôle 15 3 vient chevaucher la partie supérieure de la traverse 2 de section triangulaire. Bien sûr, ces différents modes de réalisation peuvent être combinés et/ou adaptés en fonction des besoins. Selon un autre aspect de l'invention, les extrémités des tôles de fermeture peuvent être adaptées aux besoins. Ainsi, la figure 3 représente une des deux extrémités de la tôle de fermeture 3 vue du dessus ainsi que les deux cordons de soudure la reliant à la traverse. Selon ce mode de réalisation, la tôle de fermeture 3 présente une extrémité évasée présentant deux doigts, à l'avant 3d et à l'arrière 3c, afin de limiter les risques de rupture des cordons de soudure Sa et 5b. Pour les mêmes raisons, la tôle de fermeture 3 peut aussi présenter une ouverture 3b à ces extrémités. Selon un autre mode de réalisation, illustré par la figure 11, les doigts 3c et 3d peuvent être parallèles à l'axe de la traverse. Selon encore un autre mode de réalisation, illustré par la figure 10, la 30 partie d'extrémité 3e de la tôle de fermeture peut former un angle non nul avec la partie principale de cette tôle, et être dirigée pour exemple vers l' arrière du véhicule. REVENDICATIONS 1. Essieu souple pour véhicule automobile, comprenant une traverse (2) reliant deux bras longitudinaux (4a), (4b), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément rapporté (3), (6a), (6b) sur ladite traverse (2) de façon à définir en combinaison avec cette dernière un corps creux s'étendant parallèlement à l'axe de ladite traverse (2) au moins sur une portion de celle-ci, de façon à apporter une raideur anti-dévers. 2. Essieu souple selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit 10 élément (3) est un élément de tôle, dit tôle de fermeture. 3. Essieu souple selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite tôle de fermeture est rapportée sur ladite traverse (2) par soudage. 4. Essieu souple selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit soudage est un soudage continu, comprenant deux cordons de soudure (5a), (5b) 15 sur les bords longitudinaux de ladite tôle de fermeture. 5. Essieu souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite traverse (2) présente une surface concave, en regard dudit élément rapporté (3), de façon à agrandir le volume dudit corps creux. 6. Essieu souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 20 caractérisé en ce qu'au moins une des extrémités dudit élément rapporté (3) forme une fourche présentant deux doigts (3c), (3d). 7. Essieu souple selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits doigts (3c), (3d) sont sensiblement parallèles l'un par rapport à l'autre. 8. Essieu souple selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits 25 doigts (3c), (3d) forment un V, définissant une extrémité évasée. 9. Essieu souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une des extrémités (3c) dudit élément rapporté forme un angle non nul avec l'axe principal dudit élément rapporté. 10. Essieu souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 30 caractérisé en ce que ledit élément rapporté (3) est monté sur une partie supérieure de ladite traverse (2). 11. Essieu souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite traverse (2) porte au moins deux éléments rapportés (6a), (6b), montés symétriquement par rapport à l'axe principal de ladite traverse (2). 12. Essieu souple selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits deux éléments rapportés (6a), (6b) sont montés sur les parties latérales de ladite traverse (2). 13. Essieu souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, 10 caractérisé en ce que ladite traverse (2) présente une section essentiellement triangulaire. 14. Essieu souple selon les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que lesdits éléments rapportés (6a), (6b) sont montés sur la base du triangle défini par ladite section et un prolongement horizontal (2e), (2d). 15. Essieu souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément rapporté (3) à l'intérieur de ladite traverse (2). 16. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un essieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 15. 17. Procédé de fabrication d'un essieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - obtention d'une traverse (2) et d'au moins un élément à rapporter (3) sur cette dernière; - solidarisation dudit élément à rapporter (3) sur ladite traverse (2), de façon à définir en combinaison avec cette dernière un corps creux s'étendant parallèlement à l'axe de ladite traverse (2) au moins sur une portion de celle-ci, de façon à apporter une raideur anti-dévers. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite étape 30 de solidarisation est une étape de soudage.