Brevet FR2862559A1 — publié le 20050527

La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'un bras de suspension d'essieu pour véhicule automobile, ainsi qu'à un tel bras. Ce bras de suspension est du type qui est constitué d'une barre rigide qui se prolonge par deux têtes opposées comportant chacune une ouverture traversante et généralement perpendiculaire à la dite barre, pour la réception d'une articulation généralement cylindrique, laquelle présente un canal longitudinal coaxial à ladite ouverture, pour le montage d'un des éléments de l'essieu. La conception des trains de suspension actuels et leur adaptation sur les véhicules sont essentiellement basées sur le principe de faire jouer un rôle de guidage et de filtration aux éléments de suspension. C'est le cas des trains dits "Mc PHERSON". Cette conception repose sur l'assemblage de trois éléments assurant la liaison entre l'ensemble porte roue et le châssis. Ces éléments sont le bras de suspension, la bielle de guidage et le combiné ressort/amortisseur. Si ce type d'essieu apporte, en terme de facilité de fabrication associé à une simplicité de conception, un faible prix de revient, il permet plus difficilement de réaliser un guidage de part sa cinématique. Ce point se répercute sur la précision de la conduite. C'est principalement de l'architecture globale du train que dépend le comportement d'un véhicule automobile. Pour répondre à ce problème, il est généralement nécessaire de changer l'architecture de la liaison au sol. La technologie des bras superposés ou multi-bras, appliquée aux essieux (train), est souvent employée. L'objectif recherché est de découpler les différentes fonctionnalités recherchées dans la définition d'un essieu en séparant d'une part les fonctions de 25 guidage de roue, de filtrage horizontal et d'autre part la suspension. L'emploi des bras est souvent utilisé pour répondre à ces différentes architectures de liaison au sol. La réalisation d'un bras est réalisée de manière classique, selon une construction issue de tôle métallique emboutie ou moulée (métal de type classique, et/ou à base d'aluminium). Les articulations, portées par les têtes opposées du bras, dont le rôle est d'assurer la liaison entre ce bras et un élément extérieur, sont souvent ajoutées par opération d'emmanchement ou assemblées par vissage. La réalisation des bras de liaison complets (bras proprement dits et articulations aux extrémités) nécessite de nombreuses opérations à mettre en oeuvre. Par ailleurs, les matériaux à base d'aluminium, qui sont employés principalement dans un objectif de gain de masse, s'avèrent être onéreux au regard de ce type de pièce. Par ailleurs, du fait même de la technique de fabrication utilisée, la précision de l'entre axe des articulations du bras de liaison est souvent de tolérance importante, ce qui peut s'avérer pénalisant lorsque l'on souhaite le monter au sein d'un train de suspension. La présente invention vise à résoudre ces problèmes en proposant un procédé de fabrication d'un bras de suspension d'essieu pour véhicule automobile qui permette d'améliorer le comportement dynamique du train au sein duquel il est destiné à être monté, sans subir les contraintes de masse liées aux technologies classiquement et habituellement usitées. Elle vise par ailleurs à fournir un procédé qui permette d'obtenir une précision très rigoureuse de l'entre axe des articulations. Elle vise aussi à fournir un procédé simple à mettre en oeuvre, sans que cela ne grève sensiblement le prix de revient du bras. Il s'agit donc d'un procédé de fabrication d'un bras de suspension d'essieu pour véhicule automobile, qui est constitué d'une barre rigide qui se prolonge par deux têtes opposées comportant chacune une ouverture traversante, notamment perpendiculaire à la dite barre, pour la réception d'une articulation généralement cylindrique, laquelle présente un canal longitudinal coaxial à ladite ouverture pour le montage d'un des éléments de l'essieu, qui se caractérise par le fait qu'on place dans un moule, d'une part un profilé, constituant ladite barre et, d'autre part et à distance d'au moins l'une de ses extrémités, ladite articulation, et qu'on surmoule sur ladite extrémité et à l'aide d'une matière polymère, ladite tête, de manière à la lier à l'extrémité tout en y emprisonnant ladite articulation, mais en laissant libre d'accès son canal longitudinal. Selon deux modes de réalisation préférentiels: - ledit profilé est en matière de polymère rigide thermoplastique ou thermodurcissable; - ledit profilé est en métal, notamment en aluminium Grâce à cette technique et en particulier à l'utilisation d'un profilé en 35 matière polymère rigide thermoplastique ou thermodurcissable, on allège sensiblement le poids du bras. Ce gain de poids est par ailleurs encore amélioré par le fait que les têtes opposées de la barre sont également en matière polymère. Du fait de la technique de moulage adoptée, le positionnement des articulations dans le moule est précis, ce qui se répercute favorablement sur leur 5 entraxe au sein du bras. Par ailleurs, selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non limitatives de l'invention: - on place dans le moule une articulation à distance de chaque extrémité du profilé, et on surmoule simultanément les deux têtes; - on place une articulation à distance d'une seule extrémité du profilé, et on réitère le procédé tel qu'exposé ci-dessus en plaçant une seconde articulation à distance de sa seconde extrémité ; - on utilise, pour réaliser le surmoulage, un polymère thermoplastique ou thermodurcissable, apte à permettre l'obtention d'une tête 15 rigide; préalablement au surmoulage, on soumet les extrémités dudit profilé à un traitement mécanique apte à améliorer la liaison de la tête surmoulée avec ledit profilé, par "accrochage" mécanique; - ledit traitement consiste notamment en un usinage, un poinçonnage 20 ou en un fraisage; préalablement au surmoulage, on soumet les extrémités dudit profilé et/ou la surface périphérique de ladite articulation à un traitement chimique apte à améliorer la liaison de la tête surmoulée; - ledit traitement consiste en une enduction; - ledit profilé porte un tube pour le passage d'un fluide ou d'un faisceau de fils; - le tube est d'une pièce avec ledit profilé ; - lors du surmoulage de ladite tête, on surmoule simultanément sur l'extrémité correspondante dudit tube, un embout de raccordement; - le tube est rapporté audit profilé ; - ledit profilé présente un profil apte à permettre l'accrochage dudit tube; - ledit profilé est creux; préalablement au surmoulage de ladite tête, on obture l'extrémité 35 correspondante dudit profilé ; - ledit profilé est plein; - ladite articulation est du type comprenant une armature cylindrique dite intérieure, traversée par ledit canal, sur la périphérie de laquelle est adhérisé un anneau ou manchon de matériau élastomère, ou thermoplastique-élastomère; - ladite armature comporte également une armature extérieure cylindrique, le matériau élastomère étant intercalé entre les armatures extérieure et intérieure; - lesdites articulations sont placées dans le moule de telle manière que les axes sur lesquels sont centrés leurs canaux longitudinaux ne soient pas parallèles. L'invention se rapporte également à un bras de suspension d'essieu pour véhicule automobile, qui est constituée d'une barre rigide qui se prolonge par deux têtes opposées comportant chacune une ouverture traversante et généralement perpendiculaire à la dite barre, pour la réception d'une articulation, notamment cylindrique, laquelle présente un canal longitudinal coaxial à ladite ouverture, pour le montage d'un des éléments de l'essieu. Il se caractérise essentiellement par le fait qu'il est constitué d'un profilé constituant ladite barre, et de deux têtes en matière polymère, surmoulées à ses extrémités, qui emprisonnent chacune une articulation en laissant libre d'accès leur canal longitudinal. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de certains modes de réalisation préférentiels. Cette description sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un bras obtenu selon le procédé conforme à la présente invention; - la figure 2 est une vue en perspective du profilé et des articulations utilisées pour obtenir le bras de la figure 1; - la figure 3 est une vue de dessus du bras de la figure 1; - la figure 4 est une vue d'une extrémité du bras de la figure 1, selon 30 le plan de coupe médian P; - la figure 5 est une vue de cette même extrémité, selon le plan de coupe V-V de la figure 4; - la figure 6 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation du bras; - la figure 7 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation du bras; - la figure 8 est une vue en perspective du profilé et des articulations utilisées pour obtenir le bras de la figure 7; - la figure 9 est une vue en perspective de deux formes de réalisation des extrémités du profilé de la figure 8; - la figure 10 est une vue en perspective d'une extrémité du bras de la figure 7 et de ses équipements additionnels; - la figure 11 est une vue analogue à celle de la figure 10, selon le plan de coupe médian P' ; - les figures 12, 13 et 14 sont des vues de l'extrémité de la figure 10, selon les plans de coupe XII-XII, XIII-XIII et XIV-XIV de la figure 11. Le bras de suspension d'essieu 1 représenté notamment aux figures 1 et 3 annexées est obtenu en mettant en oeuvre le procédé selon la présente invention. Il est constitué essentiellement d'un profilé 10 constituant la barre du bras et de deux têtes surmoulées 2 dans lesquelles sont emprisonnées des articulations 3. Le profilé 10 qui constitue la barre est réalisé en matière polymère rigide, thermoplastique ou thermodurcissable. Il peut par exemple être fabriqué par pultrusion. Cette technique permet en effet de produire en continu des profilés en résine polymère, armée de fibres (de verre, de carbone, de Kevlar (marque déposée), etc.), tressées ou non. Ces profilés, de section constante ou non (mais maîtrisée), sont formés à travers une filière qui entraîne la polymérisation de la résine, dans le cas d'une résine thermodurcissable. Sur le même principe, le profilé peut réalisé en résine thermoplastique. Ce profilé peut être fabriqué selon une longueur importante, puis sectionné en tronçons en fonction des dimensions de la barre à obtenir. Dans le cas présent et comme montré particulièrement à la figure 2, le profilé 10 est un tube creux, de section circulaire. Bien entendu, son diamètre et l'épaisseur de sa paroi seront déterminés par l'homme du métier, en fonction des caractéristiques techniques que l'on souhaite donner au bras de suspension. Il est bien entendu que selon d'autres modes de réalisation, et notamment celui qui sera décrit plus loin en référence aux figures 7 à 14, le profilé peut présenter une section différente de celle présentée ici et peut être un profilé plein, c'est à dire sans cavité longitudinale traversante. Les articulations qui constituent des éléments importants du bras de suspension obtenu conformément à la présente invention ont une structure généralement connue. Il s'agit d'articulations généralement cylindriques, avec un canal 5 longitudinal médian pour le montage d'un des éléments de l'essieu. Ces articulations sont visibles dans leur ensemble à la figure 2, et de manière plus précise à la figure 5. L'articulation visible sur cette figure est constituée d'une armature 30, dite intérieure, en forme de cylindre, traversé par un canal médian longitudinal 300 10 d'axe X-X'. C'est par ce canal qu'est fixé l'élément de suspension à rattacher au bras 1. Sur la périphérie de cette armature est adhérisé un anneau 31 ou manchon de matière élastomère. Selon une technique bien connue de l'homme du métier et qui ne sera pas détaillée plus avant dans la présente demande, l'armature 30 subit un traitement préalable mécanique ou chimique pour faciliter l'adhésion de la matière élastomère, puis reçoit une couche d'adhésif. Dans une variante de réalisation non représentée, il peut être prévu une armature extérieure, coaxiale à l'armature intérieure, de sorte que l'élastomère se trouve alors emprisonné entre les deux armatures. Dans encore une variante de réalisation, les articulations peuvent être du type "sandwich", c'est à dire avec plusieurs couches d'élastomères séparées par des armatures intermédiaires. Comme précisé plus haut, le procédé selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait qu'on place dans un moule, d'une part un profilé 25 constituant ladite barre et, d'autre part et à distance d'au moins l'une des ses extrémités, ladite articulation, et qu'on surmoule sur ladite extrémité et à l'aide d'une matière polymère, ladite tête, de manière à la lier à l'extrémité, tout en y emprisonnant ladite articulation, mais en laissant libre d'accès son canal longitudinal. Dans le cas de la forme de réalisation présentée ici, on procède, avant le surmoulage des têtes 2, à l'obturation des extrémités opposées 11 du profilé 10. Pour ce faire, on utilise simplement des bouchons 12, dont la forme et les dimensions auront été choisies en conséquence. On expliquera plus loin le but de cette obturation. Le moule utilisé pour la mise en oeuvre du procédé est de type classique et ne sera pas décrit en détail ci-après. 35 Le profilé est mis en place dans le moule, de même que les articulations 3. L'implantation relative de ces articulations par rapport au profilé dépendra de l'entre axe mutuel que l'on souhaite donner aux articulations. En tout état de cause, le positionnement des articulations, ainsi que celui du profilé, peut être effectué au dixième de millimètre près, ce qui permet d'obtenir une très grande régularité de dimensions dans la fabrication des bras. Si nécessaire, le profilé 10 aura subi, au niveau de ses extrémités 11, un traitement mécanique tel qu'usinage, un poinçonnage ou un fraisage, dont la fonction est d'améliorer l'accrochage des têtes surmoulées 2 à ce profilé. Ce traitement peut être complété par un traitement chimique, dont la fonction est identique à celle exposée ci-dessus. Une fois les éléments positionnés et le moule refermé, on procède au surmoulage des têtes 2. Pour ce faire, on utilise un polymère thermoplastique ou thermodurcissable, apte à permettre l'obtention de têtes rigides. A titre indicatif, on peut utiliser des matières thermodurcissables telles que des poly-époxydes ou des polyesters insaturés. La forme du moule aura été étudiée de telle manière que chaque tête 2 soit liée à l'extrémité correspondante 11 du profilé, tout en emprisonnant une articulation 3, mais en laissant libre d'accès son canal longitudinal 300, comme cela est montré plus particulièrement à la figure 5. Du fait de l'obturation des extrémités 11 du profilé 10 par les bouchons 12, la matière plastique utilisée pour le moulage des têtes n'envahit pas la cavité interne de celui-ci. La mise en place des bouchons augmente la valeur de l'interface profilé 10 / têtes 2 et, par conséquent, améliore la tenue mécanique de la liaison. Dans une variante de réalisation, on pourrait procéder seulement à une obturation partielle des extrémités 11. On peut aussi envisager de ne procéder à aucune obturation, de sorte que la matière utilisée pour le surmoulage envahit la cavité interne du profilé 10, ce qui contribue à le rendre très rigide. Dans ce cas, on s'arrange pour permettre à l'air comprimé qui envahit le tube suite à l'injection de matière plastique, de s'échapper et, ainsi, d'éviter l'éclatement du profilé. Comme montré à la figure 5, le moule est configuré de manière à ce 35 que la matière qui constitue la tête 2 présente des lèvres 21 de blocage du manchon de matière élastomère 31. La tête 2 (et les lèvres 21) remplace en quelque sorte les armatures extérieures des articulations connues, en assurant la liaison et en compensant le retrait du manchon 31. Dans le procédé qui vient d'être décrit, on s'est placé dans la situation 5 où on surmoule simultanément les deux têtes 2. Toutefois, dans une variante de réalisation, on peut utiliser un moule dans lequel il ne peut être placé qu'une articulation 3 à la fois. Dans cette hypothèse, on procède au surmoulage de la première tête 2, puis on réitère le procédé, en retournant sur lui-même le profilé 10 et en plaçant une seconde articulation 3 à distance de sa seconde extrémité. Dans la variante de réalisation de la figure 6, on utilise un moule conformé de telle manière que les axes X-X' et Y-Y' sur lesquels sont centrés les canaux longitudinaux 300 des articulations 3 ne soient pas parallèles. Cela permet d'obtenir des bras qui s'adaptent à des architectures 15 particulières de trains de suspension. Le bras représenté aux figures 7 et suivantes est obtenu selon un technique similaire à celle qui vient d'être décrite. On utilise toutefois ici un profilé plein 13, qui présente une section transversale en "I", avec une paroi intermédiaire 130 et deux ailes parallèles 131. Ces paroi intermédiaire et ailes parallèles peuvent être constituées d'une seule et même pièce, ou consister en autant d'éléments rapportés les uns aux autres. Dans le prolongement de la paroi 130 s'étend, du côté de l'aile supérieure 131 une cloison longitudinale 132, sur laquelle s'appuie un tube creux 25 14. Dans le cas présenté ici, le tube 14 est d'une seule pièce avec le profilé, ce qui signifie qu'ils forment un ensemble obtenu lors d'une unique opération de moulage. Dans une variante de réalisation, ce tube pourrait constituer un élément indépendant, rapporté au profilé. Sur la partie gauche de la figure 9 est montrée une extrémité de ce profilé, laquelle a été soumise à un traitement mécanique d'usinage, destinée à former une échancrure 4 en forme de "T". Lors du surmoulage de la tête 2, la matière plastique va envahir l'espace délimité par cette échancrure, améliorant ainsi la liaison entre le profilé 13 et la tête 2. Sur la partie droite de cette même figure est représentée l'extrémité opposée du profilé qui, elle, reçoit par exemple un traitement chimique d'enduction. 35 Bien entendu, les deux extrémités opposées du profilé reçoivent de préférence le même type de traitement, de sorte que la représentation de la figure 9 est simplement une vue de l'esprit. A l'examen des figures 7, 10 et 11, on constate que les têtes 2 sont 5 d'une pièce avec un embout de raccordement 140 rapporté aux extrémités opposées du tuyau. Ce dernier étant par exemple destiné à permettre le passage d'un fluide, notamment hydraulique, ou d'un faisceau de fils, les embouts 140 assurent le raccordement du tuyau 14 à des éléments extérieurs du véhicule. Sur les figures 10 à 12 est visible une agrafe 50, raccordée par clipsage à l'aile inférieure 131 du profilé 13 et dans laquelle est reçu un câble 5. Il peut s'agir d'un câble électrique ou d'un tube dans lequel circule un fluide par exemple. Sur le même principe peuvent être "accrochées" au profilé des masses formant lest, destinées, en cas de besoin, à déplacer les modes de résonance propres du bras ou de l'ensemble de la roue sur lequel est monté ce bras. Du fait de la simplicité du procédé de l'invention et des éléments constitutifs du bras, on obtient un produit final qui présente un gain de poids important par rapport à ceux conformes à l'état de la technique. De plus la technique de surmoulage sur un profilé permet de réduire son prix de revient. Comme on l'a vu plus haut, ce procédé permet d'obtenir un entre axe relativement régulier entre les articulations, ce qui améliore le positionnement du bras au sein du train, ainsi que le comportement du véhicule. Par rapport à un bras classique en aluminium et du fait de la très faible dilatation thermique des matières utilisées, on note un réduction de la variation de tolérance d'environ 2/3. Par ailleurs, on se dispense de la méthode traditionnelle d'emmanchement des articulations dans les têtes du bras, ainsi que de la mise en oeuvre d'un dudgeonnage de leur armature intérieure, lors de la fermeture de la presse, ou d'une opération extérieure au moulage. Lors du surmoulage des têtes, la matière plastique fondue applique une pression sur l'élastomère des articulations. Ce faisant, on peut caler la précharge de cet élastomère afin d'obtenir un compromis entre la tenue en fatigue et le comportement de l'articulation. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un bras (1) de suspension d'essieu pour véhicule automobile, qui est constitué d'une barre rigide (10,13) qui se prolonge par deux têtes opposées (2) comportant chacune une ouverture traversante, notamment perpendiculaire à la dite barre (10,13), pour la réception d'une articulation (3) généralement cylindrique, laquelle présente un canal longitudinal (300) coaxial à ladite ouverture, pour le montage d'un des éléments de l'essieu, caractérisé par le fait qu'on place dans un moule, d'une part un profilé (10,13) constituant la barre et, d'autre part et à distance d'au moins l'une des ses extrémités (11, 133), ladite articulation (3), et qu'on surmoule sur ladite extrémité (11, 133), à l'aide d'une matière polymère, ladite tête (2) , de manière à la lier à l'extrémité (11,133), tout en y emprisonnant ladite articulation (3) mais en laissant libre d'accès son canal longitudinal (300). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit profilé est en matière polymère rigide thermoplastique ou thermodurcissable. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit profilé est en métal, notamment en aluminium. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on place dans le moule une articulation (3) à distance de chaque extrémité (11,133) du profilé, et qu'on surmoule simultanément les deux têtes (2). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel on place une articulation (3) à distance d'une seule extrémité (11,133) du profilé (10, 13), caractérisé par le fait qu'on le réitère en plaçant une seconde articulation (3) à distance de sa seconde extrémité (11,133). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le 25 fait que l'on utilise, pour réaliser le surmoulage, un polymère thermoplastique ou thermodurcissable, apte à permettre l'obtention d'une tête rigide (2). 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, préalablement au surmoulage, on soumet les extrémités (11,133) dudit profilé (10,13) à un traitement apte à améliorer la liaison de la tête surmoulée (2) avec ledit profilé (10,13), par "accrochage" mécanique. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le dit traitement consiste notamment en un usinage, un poinçonnage ou en un fraisage. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, préalablement au surmoulage, on soumet les extrémités (11,133) dudit profilé (10,13) et/ou la surface périphérique de ladite articulation (3) à un traitement chimique apte à améliorer la liaison de la tête surmoulée (2). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit traitement consiste en une enduction. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit profilé (13) porte un tube (14, 5), notamment pour le passage d'un fluide ou d'un faisceau de fils. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le tube (14) est d'une pièce avec ledit profilé (13). 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que lors du surmoulage de ladite tête (2), on surmoule simultanément sur l'extrémité correspondante dudit tube (14), un embout de raccordement (140). 14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le tube (5) est rapporté audit profilé (13). 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que ledit profilé (13) présente un profil apte à permettre l'accrochage dudit tube (5). 16. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit profilé (13) est creux. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que préalablement au surmoulage de ladite tête (2), on obture l'extrémité correspondante (11) dudit profilé (10). 18. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le 25 fait que ledit profilé (13) est plein. 19. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite articulation (3) est du type comprenant une armature cylindrique (30) dite intérieure, traversée par ledit canal (300), sur la périphérie de laquelle est adhérisé un anneau (31) ou manchon de matériau élastomère, ou thermoplastique-élastomère. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé par le fait que ladite articulation (3) comporte également une armature extérieure cylindrique, le matériau élastomère (31) étant intercalé entre les armature extérieure et intérieure (30). 21. Procédé selon l'une des revendications 4 à 20, caractérisé par le fait que lesdites articulations (3) sont placées dans le moule de telle manière que les axes (X-X';Y-Y') sur lesquels sont centrés leurs canaux longitudinaux (300) ne soient pas parallèles. 22. Bras de suspension d'essieu pour véhicule automobile, qui est constituée d'une barre rigide (10;13) qui se prolonge par deux têtes opposées (2) comportent chacune une ouverture traversante, notamment perpendiculaire à la dite barre, pour la réception d'une articulation (3) généralement cylindrique, laquelle présente un canal longitudinal (300) coaxial à ladite ouverture, pour le montage d'un des éléments de l'essieu, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un profilé (10,13) et de deux têtes (2) surmoulées à ses extrémités (11,133), qui emprisonnent chacune une articulation (3), en laissant libre d'accès leur canal longitudinal (300). 23. Bras selon la revendication 22, caractérisé par le fait que ledit profilé est en matière polymère rigide, thermoplastique ou thermodurcissable. 24. Bras selon la revendication 22, caractérisé par le fait que ledit profilé est en métal, notamment en aluminium.