Brevet FR2870301A1 — publié le 20051118

STRUCTURE ARTICULEE DE VEHICULE AUTOMOBILE POURVUE D'UNE ARTICULATION ELASTIQUE METALLIQUE L'invention concerne une structure articulée de véhicule automobile pourvue d'une articulation élastique métallique. Les articulations généralement utilisées dans le domaine des véhicules automobiles sont soit des rotules, soit des articulations en caoutchouc. Les rotules présentent l'inconvénient d'être coûteuses et du type frottante, pouvant donc présenter une usure importante. Les articulations en caoutchouc sont moins coûteuses mais présentent une raideur moindre et présentent un comportement à hystérésis. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant une structure articulée pourvue d'une articulation métallique peu coûteuse, totalement non frottante et sans hystérésis. A cet effet, l'invention concerne une structure articulée de véhicule automobile comprenant deux pièces reliées par une articulation élastique, caractérisée en ce que l'articulation élastique est formée d'une bande métallique comportant au moins une partie sensiblement en forme de U dont les branches en regard sont solidarisées chacune à l'une des pièces et en ce que la partie courbée reliant les branches en regard présente une flexibilité suffisante pour subir une torsion et permettre le pivotement élastique d'au moins une des pièces autour d'un axe sensiblement perpendiculaire aux plans des branches. Avantageusement, dans un mode de réalisation particulier, lorsque l'une des pièces reliées par une articulation élastique entoure au moins partiellement l'autre, la bande métallique comporte une partie sensiblement en forme de U formée à chacune de ses extrémités par une partie courbée reliant deux branches de manière à former deux zones d'articulation, les branches intérieures en vis-à-vis des deux extrémités étant destinées à être reliées à l'une des pièces, les autres branches extérieures des extrémités étant destinées à être reliées à l'autre pièce entourant au moins partiellement la première pièce, et en ce que les parties courbées des extrémités en U présentent une flexibilité suffisante pour permettre le pivotement élastique d'au moins une des pièces autour d'un axe R sensiblement perpendiculaire aux plans des branches des extrémités. 2870301 2 Dans ces deux modes de réalisation, l'articulation métallique présente une faible raideur de torsion autour de l'axe R et une très bonne raideur dans la direction transversale (suivant la largeur de la bande). De préférence, en fonction de l'environnement des pièces, la bande métallique peut joindre soit les deux branches intérieures, soit les deux branches extérieures. La structure articulée selon l'invention peut être, ou fait partie d'un essieu de véhicule automobile. Dans une variante, la structure articulée est un essieu souple arrière pour véhicule automobile comprenant deux bras oscillants longitudinaux articulés chacun à un support de roue à leur extrémité dirigée vers l'arrière du véhicule, et dont l'autre extrémité est articulée à la carrosserie du véhicule, lesdits bras étant reliés par une traverse, cette structure comprenant: - un bras formant palonnier s'étendant transversalement à la traverse et relié à la partie médiane de celle-ci par l'articulation métallique élastique autour d'un axe de rotation sensiblement vertical, - un élément de liaison, reliant une extrémité du palonnier dirigée vers l'avant du véhicule, soit à l'extrémité d'un bras longitudinal à proximité de son articulation à la carrosserie du véhicule, soit à la carrosserie du véhicule au niveau de l'articulation dudit bras longitudinal sur la carrosserie, et sensiblement parallèle à la traverse, - deux bielles reliant chacune une autre extrémité du palonnier dirigée vers l'arrière du véhicule, à un support de roue. Dans une variante correspondant au mode de réalisation particulier de la structure articulée selon l'invention, dans laquelle le palonnier est formé de deux bras sensiblement parallèles et distants l'un de l'autre, reliés rigidement entre eux à leur deux extrémités, les faces en vis-àvis des bras sont solidarisées respectivement aux branches extérieures des extrémités de l'articulation, les branches intérieures des extrémités de l'articulation sont solidarisées à la surface externe de la traverse. De préférence, chaque partie courbée de la bande formant l'articulation et destinée à subir une torsion est moins large que le reste de la bande. L'épaisseur de la bande peut ainsi être choisie en fonction de cette largeur pour l'obtention d'une raideur en torsion adéquate de la 2870301 3 partie courbée et d'une rigidité suffisante des extrémités pour une fixation correcte sur les pièces à articuler. De préférence, l'articulation métallique élastique présente un plan de symétrie parallèle aux plans de ses extrémités. Chacune des parties courbées présente ainsi un même comportement en torsion. De préférence, dans le mode de réalisation particulier, les branches d'extrémité sont superposées et la flexibilité de chaque partie courbées permet le décalage de ces branches l'une par rapport à l'autre. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 est une représentation en perspective d'un mode de réalisation des pièces d'une structure articulée selon l'invention - la figure 2 est une vue de côté de la structure représentée figure 1; - les figures 3 et 4 sont des vues de dessus de l'articulation d'une structure selon l'invention au repos et en torsion respectivement; - la figure 5 représente un essieu arrière pour véhicule automobile comportant les pièces articulées représentées sur les figures 1 et 2. Un mode de réalisation d'une structure articulée selon l'invention est décrit en référence aux figures. Les figures 1 et 2 représentent une structure articulée pourvue d'une articulation métallique élastique 1 destinée à articuler deux pièces 2 et 3. Dans l'exemple représenté, la structure articulée est un essieu souple 10 pour véhicule automobile représenté figure 5. Sur cette dernière, seule la partie gauche de l'essieu a été représentée. Les directions X, Y, Z correspondent respectivement aux directions longitudinale, transversale et verticale du véhicule. L'essieu 10 comprend de manière connue deux bras oscillants longitudinaux 11. Chaque bras 11 est relié par son extrémité 12 dirigée vers l'arrière du véhicule à un support de roue 13. L'autre extrémité 14 des bras 11, dirigée vers l'avant du véhicule, est articulée à la carrosserie du véhicule (non représentée). 2870301 4 De façon connue, les supports de roue 13 sont chacun reliés aux bras 11 par deux articulations 15, telles que des rotules, dont une seule est visible sur la figure 5. Une traverse 3, élastiquement déformable en torsion, est rigidement reliée par ses extrémités aux deux bras 11, sensiblement perpendiculairement à ces derniers. La traverse présente un profil ouvert en forme de V couché, dont l'ouverture peut être dirigée vers l'avant du véhicule. Bien entendu, d'autres formes de traverse peuvent être utilisées. Un palonnier 2 s'étend transversalement à la traverse 3. Il est relié à la partie médiane de celle-ci par l'articulation 1, de manière à pouvoir tourner autour d'un axe sensiblement vertical 16 par rapport à la traverse 3. L'extrémité 17 du palonnier 2, dirigée vers l'avant du véhicule, est reliée par un élément de liaison 18 à l'extrémité d'un des bras longitudinaux 11 à proximité de l'articulation de ce dernier à la carrosserie. L'élément de liaison 18 s'étend sensiblement parallèlement à la traverse 3. De préférence, il est compris dans un plan comprenant les points d'articulation des bras longitudinaux 11 à la carrosserie et le centre de torsion de la traverse 3. Cet élément de liaison peut être relié au côté droit du véhicule, ou encore être relié à la carrosserie du véhicule, au niveau de l'articulation du bras 11 à la carrosserie. Dans l'exemple, cet élément de liaison 18 est une biellette dont l'une des extrémités est articulée au palonnier autour d'un axe 19 sensiblement vertical. Son autre extrémité est articulée autour d'un axe sensiblement vertical 20 au bras 11. L'élément de liaison 18 peut également être un vérin relié à un moteur apte à piloter son déplacement. Il est alors possible de commander la rotation des roues de l'essieu en fonction du virage. L'extrémité 21 du palonnier 2, dirigée vers l'arrière du véhicule, est reliée à chaque support de roue 13 par une bielle 22, une seule bielle étant représentée sur la figure 5. A cet effet, chaque support de roue 13 présente un bras 23 s'étendant vers l'avant du véhicule, sensiblement horizontalement dans le plan de la roue. Ce bras 23 est suffisamment long pour que la bielle 22 soit sensiblement parallèle à la traverse 3. L'extrémité de chaque bielle 22 est alors articulée à l'extrémité libre du bras 23 autour d'un axe 24 sensiblement vertical, 2870301 5 tandis que l'autre extrémité est articulée à l'extrémité 21 du palonnier 2 autour d'un axe sensiblement vertical 25. Le palonnier 2 est représenté sur les figures 1 et 2. Il est formé de deux bras 2a, 2b sensiblement de mêmes dimensions, entre lesquels la traverse 3 s'étend sensiblement perpendiculairement. Au niveau des extrémités avant 17 et arrière 21 du palonnier, ces deux bras sont solidarisés par des vis 26 et 27 respectivement qui s'étendent suivant les axes de rotation 19 et 25 respectivement, tel que visible sur les figures 2 et 5. L'articulation 1 est formée d'une bande métallique courbée sensiblement en forme de C dont les extrémités 28 sont repliées en U vers l'extérieur de manière à former des zones d'articulation sensiblement identiques. Chaque extrémité 28 présente une section en forme de U dont les branches en regard 28a, 28b s'étendent dans des plans sensiblement parallèles aux directions longitudinale X et transversale Y. Ces branches sont reliées par une partie courbe 29 dont la génératrice s'étend dans la direction transversale Y. Les longueur et largeur de la bande s'étendent respectivement parallèlement aux directions longitudinale et transversale. La partie courbe 29 présente une flexibilité suffisante pour subir une torsion élastique autour d'un axe de rotation R. A cet effet, elle présente par exemple une largeur inférieure aux branches 28a, 28b. Cet axe de rotation R s'étend sensiblement perpendiculairement aux directions longitudinale et transversale, et est tangent à la partie courbe 29 sensiblement au milieu de cette dernière suivant la direction transversale (figure 3). Les deux extrémités en U 28 de la bande sont reliées par une partie courbe 30 dont la génératrice s'étend également dans la direction transversale Y. Les deux extrémités 28 sont reliées de manière à être disposées l'une au dessus de l'autre, orientées suivant les mêmes directions longitudinale et transversale. L'articulation 1 présente ainsi un plan de symétrie parallèle aux directions longitudinale X et transversale Y, de sorte que le comportement des extrémités 28 sera identique. Dans l'exemple, les extrémités 28 sont repliées en U du côté convexe de la bande courbée, elles peuvent toutefois être repliées en U du côté concave de celle-ci. 2870301 6 La figure 3 représente vue de dessus une extrémité 28 au repos. Au repos, les deux branches 28a, 28b sont superposées de sorte que l'on ne distingue que l'une des branches 28a, et la partie courbe 29 qui relie les deux branches. La figure 4 représente la même extrémité 28 subissant une torsion (exagérée sur la figure pour plus de clarté). Cette torsion est obtenue par pivotement de l'une des branches au moins par rapport à l'axe de rotation R, le pivotement ayant lieu sensiblement dans le plan de cette branche. On distingue alors les deux branches 28a, 28b décalées et la torsion de la partie courbe 29. Ce décalage est autorisé par la flexibilité de la partie courbe 29, ces branches 28a, 28b étant superposées au repos. Dans l'articulation décrite, les deux extrémités 28 sont disposées de manière à ce que leurs axes de rotation R soient confondus, et correspondent à l'axe vertical 16 décrit plus haut. La traverse 3 est solidarisée aux branches intérieures 28b en vis-à-vis, tandis que chaque branche extérieure 28a est solidarisée à l'un des bras 2a, 2b du palonnier 2. L'articulation obtenue présente une faible raideur de torsion en Z, une très bonne raideur transversale en Y, et une bonne raideur en X, cette direction n'étant pas sollicitée dans l'exemple décrit. Un faible débattement angulaire en rotation autour de l'axe R, par exemple inférieur à 2 , peut être obtenu. Les raideurs suivant les différentes direction de l'articulation peuvent être adaptées en modifiant les dimensions de la bande formant l'articulation 1 et son épaisseur. Dans une variante non représentée, la partie courbe 30 reliant les deux extrémités 28 peut également être solidarisée à la traverse 3. Les extrémités de l'articulation sont solidarisées aux pièces à articuler par soudage, vissage, ou analogue. Dans la structure articulée décrite en référence aux figures, l'articulation présente deux extrémités repliées en U. Toutefois, dans d'autres structures articulées, l'articulation peut être formée d'une bande présentant une seule partie sensiblement en forme de U, chaque branche d'extrémité en regard de la bande étant alors solidarisée à l'une des pièces à articuler, et la partie courbée reliant les branches en regard présentant une flexibilité suffisante pour subir une torsion. Une telle articulation peut être utilisée pour relier une traverse au palonnier de l'essieu décrit plus haut, par exemple en 2870301 7 disposant une articulation entre chaque bras du palonnier et la traverse. Bien entendu, une structure articulée pourvue de l'une des deux formes d'articulation métallique décrites peut être utilisée pour articuler d'autres pièces d'un véhicule automobile pour lesquels des degrés de liberté similaires sont requis. 2870301 8 REVENDICATIONS 1. Structure articulée de véhicule automobile comprenant deux pièces (2, 3) reliées par une articulation élastique (1), caractérisée en ce que l'articulation élastique (1) est formée d'une bande métallique comportant au moins une partie sensiblement en forme de U dont les branches en regard sont solidarisées chacune à l'une des pièces (2, 3) et en ce que la partie courbée reliant les branches en regard présente une flexibilité suffisante pour subir une torsion et permettre le pivotement élastique d'au moins une des pièces autour d'un axe sensiblement perpendiculaire aux plans des branches. 2. Structure articulée selon la revendication 1, dans laquelle l'une (2) des pièces entoure au moins partiellement l'autre (3), caractérisée en ce que la bande métallique comporte une partie sensiblement en U formée à chacune de ses extrémités par une partie courbée (29) reliant deux branches (28a, 28b) de manière à former deux zones d'articulation, les branches intérieures (28b) en vis-à-vis des deux extrémités étant destinées à être reliées à l'une des pièces (3), les autres branches extérieures (28a) des extrémités étant destinées à être reliées à l'autre pièce (2) entourant au moins partiellement la première pièce (3), et en ce que les parties courbées (29) des extrémités en U présentent une flexibilité suffisante pour permettre le pivotement élastique d'au moins une des pièces autour d'un axe (R, 16) sensiblement perpendiculaire aux plans des branches des extrémités. 3. Structure articulée selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bande métallique joint les deux branches intérieures (28b). 4. Structure articulée selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bande métallique joint les deux branches extérieures (28a). 5. Structure articulée selon l'une des revendications 1 à 4, laquelle structure est, ou fait partie d'un essieu souple (10). 6. Structure articulée selon l'une des revendications 1 à 4, laquelle structure est un essieu souple arrière (10) pour véhicule automobile comprenant deux bras oscillants longitudinaux (11) articulés chacun à un support de roue (13) à leur extrémité (21) dirigée vers l'arrière du véhicule, et dont l'autre extrémité (17) est articulée à la carrosserie du véhicule, lesdits bras étant reliés par une traverse (3), caractérisée en ce qu'elle comprend: 2870301 9 - un bras formant palonnier (2) s'étendant transversalement à la traverse (3) et relié à la partie médiane de celle-ci par l'articulation métallique élastique (1) autour d'un axe de rotation (16) sensiblement vertical, - un élément de liaison (18), reliant une extrémité (17) du palonnier dirigée vers l'avant du véhicule, soit à l'extrémité d'un bras longitudinal à proximité de son articulation à la carrosserie du véhicule, soit à la carrosserie du véhicule au niveau de l'articulation dudit bras longitudinal sur la carrosserie, et sensiblement parallèle à la traverse (3), - deux bielles (22) reliant chacune une autre extrémité (21) du palonnier dirigée vers l'arrière du véhicule, à un support de roue (13). 7. Structure articulée selon la revendication 6 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans laquelle le palonnier est formé de deux bras (2a, 2b) sensiblement parallèles et distants l'un de l'autre, reliés rigidement entre eux à leur deux extrémités (17, 21), les faces en vis-à- vis des bras du palonnier étant solidarisées respectivement aux branches extérieures (28a) des extrémités de l'articulation, les branches intérieures (28b) des extrémités de l'articulation étant solidarisées à la surface externe de la traverse (3). 8. Structure articulée selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chaque partie courbée de la bande formant l'articulation (1) destinée à subir une torsion est moins large que le reste de la bande. 9. Structure articulée selon l'une des revendications précédentes dans laquelle l'articulation métallique élastique (1) présente un plan de symétrie parallèle aux plans de ses extrémités (28). 10. Structure articulée selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que les branches d'extrémité (28a, 28b) sont superposées et en ce que la flexibilité de chaque partie courbée (29) permet le décalage de ces branches l'une par rapport à l'autre.