Brevet FR2875740A1 — publié le 20060331

Domaine de l'invention L'invention concerne en général les véhicules automobiles et les suspensions pour véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention concerne un véhicule automobile comprenant une caisse, au moins une roue reposant sur le sol, et un essieu multibras liant la caisse à la roue, l'essieu comprenant un porte moyeu sur lequel la roue est montée à rotation autour d'un axe de roue transversal, et un ou plusieurs bras transversaux chacun articulé d'un côté sur le porte moyeu et articulé du côté opposé sur la caisse du véhicule, l'essieu comprenant encore un bras longitudinal articulé sur le porte moyeu autour d'un axe sensiblement vertical par une première extrémité, et articulé sur la caisse autour d'un axe sensiblement transversal par une seconde extrémité opposée à la première. Etat de la technique Des véhicules de ce type sont connus de l'art 20 antérieur. Quand la roue rencontre un obstacle sur le sol, cette roue subit un effort ayant une composante verticale et une composante longitudinale. Cet obstacle peut être une irrégularité du sol, une 25 pierre, un trou ou tout autre objet ou formation en saillie ou en creux par rapport au sol. La composante verticale est amortie par la suspension du véhicule avant d'être transmise à la caisse et n'est pas ressentie très brusquement par les passagers. La composante longitudinale n'est en revanche pas amortie par la suspension et est ressentie comme un choc par les passagers du véhicule. Il est connu de prévoir que l'essieu permet un déplacement longitudinal du centre de roue lorsque cette roue rencontre un obstacle, de façon à effacer celui-ci et à améliorer les sensations des passagers. Dans ce but, on choisit un essieu dont la cinématique impose au centre de roue, en cas d'obstacle, un mouvement de rotation autour d'un axe transversal A situé immédiatement sous la base de la roue B, c'est-à- dire sous le point de contact entre la roue et le sol, comme le montre la figure 1. Comme le bras de levier entre l'axe de rotation et le centre de roue est plus important que celui entre l'axe de rotation et la base de la roue, l'essieu peut présenter une raideur relativement plus faible au centre de la roue et relativement plus forte à la base de la roue. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer une nouvelle solution pour guider le déplacement longitudinal du centre de roue en cas d'obstacle, et pour amortir la composante longitudinale de l'effort résultant du franchissement de cet obstacle par la roue. Objet de l'invention A cette fin, le véhicule de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci- dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le bras longitudinal présente suivant la direction longitudinale une élasticité suffisante pour permettre le déplacement longitudinal de la roue quand celle-ci rencontre un obstacle sur le sol. De préférence, le bras longitudinal permet le déplacement longitudinal de la roue dans les deux sens opposés. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'essieu comprend au moins un bras transversal inférieur et des moyens d'articulation d'une extrémité extérieure du bras inférieur sur le porte moyeu sous l'axe de roue autour d'un axe d'articulation longitudinal, ces moyens comprenant une rotule coulissante sur l'axe d'articulation. 2875740 3 En outre, les moyens d'articulation comprennent des deux côtés opposés de la rotule des cales élastiques contrôlant le débattement de la rotule le long de l'axe d'articulation. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le bras longitudinal comprend des moyens de liaison élastique de la seconde extrémité dudit bras sur l'axe transversal, ces moyens comprenant un orifice percé transversalement dans ladite seconde extrémité et traversé par l'axe transversal, et une cale élastique interposée entre une surface interne de l'orifice et l'axe transversal, la cale élastique étant percée transversalement d'au moins deux premières ouies disposées des deux côtés longitudinaux opposés de l'axe transversal. Le véhicule de l'invention peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous. - L'orifice présente, dans un plan perpendiculaire à la direction transversale, une section oblongue allongée longitudinalement. - Les deux premières ouïes présentent chacune une section perpendiculaire à la direction transversale de forme générale en arc de cercle de concavité tournée vers l'axe transversal. - La cale élastique est percée transversalement d'au moins deux secondes ouïes disposées des deux côtés longitudinaux opposés de l'axe transversal et s'étendant parallèlement aux deux premières ouïes. - La cale comprend une âme s'étendant dans un plan longitudinal et obturant les deux premières ouïes dans des parties transversalement centrales de celles-ci. - La seconde extrémité du bras longitudinal est conformée en une bague définissant l'orifice. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique du mouvement du centre roue quand celle-ci rencontre un 5 obstacle sur la route, - la figure 2 est une vue partielle en perspective de l'essieu d'un véhicule selon l'art antérieur, - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2, illustrant le principe de l'invention, - la figure 4 est une vue de dessus partielle de l'essieu de la figure 2, montrant l'articulation du bras transversal inférieur sur le porte moyeu, avec arrachement pour laisser apparaître l'axe d'articulation, - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4 pour l'essieu de la figure 3, - les figures 6A à 6C sont des vues similaires à la figure 5, sans arrachement, montrant la configuration de l'articulation respectivement après pivotement du porte moyeu d'un premier côté longitudinal, au repos, et après rotation du porte moyeu d'un second côté longitudinal opposé au premier, - les figures 6D à 6F sont des vues similaires aux figures 6A à 6C, avec arrachement pour laisser 25 apparaître l'axe d'articulation et la rotule, - la figure 7 est une vue de côté suivant une direction transversale du bras longitudinal de l'essieu de la figure 3, muni d'une cale élastique conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 8 est une vue en perspective de l'extrémité du bras de la figure 7 portant la cale, - la figure 9 est une vue de côté similaire à celle de la figures 7, pour un bras muni d'une cale élastique conforme à un second mode de réalisation de l'invention, et - la figure 10 est une vue en perspective de l'extrémité du bras de la figure 9 portant la cale, une 2875740 5 moitié supérieure de cette extrémité n'étant pas représentée pour laisser apparaître la structure intérieure de la cale élastique. Exemples de réalisation de l'invention Le véhicule automobile dont l'essieu est représenté sur la figure 2 comprend de manière classique une caisse (non représentée), quatre roues 20 reposant sur le sol, et un essieu multibras 30 liant la caisse à deux des roues 20, soit les roues avant, soit les roues arrière. L'essieu 30 comprend pour chaque roue 20 un porte moyeu 40 sur lequel la roue 20 est montée à rotation autour d'un axe de roue 21 transversal, un bras transversal inférieur 51 et deux bras transversaux supérieurs 52 et 53, chaque bras transversal étant articulé d'un côté extérieur sur le porte moyeu 40, et articulé du côté intérieur opposé au côté extérieur sur la traverse 10, cette traverse étant elle-même rigidement fixée sur la caisse du véhicule. Les bras transversaux supérieurs 52 et 53 sont rigidement fixés sur la traverse 10, et sont liés par des rotules au porte moyeu 40, en deux points de celui-ci situés au-dessus de l'axe de roue 21, ces deux points étant mutuellement écartés suivant la direction longitudinale de façon à ce que l'axe de roue 21 soit disposé longitudinalement entre les deux points d'articulation. Le bras inférieur 51 est rigidement fixé sur la traverse 10 et est articulé par une extrémité extérieure 511 sur le porte moyeu 40, sous l'axe de roue 21, autour d'un axe d'articulation longitudinal 71, par des moyens d'articulation 70 qui seront décrits plus loin. L'essieu 30 comprend encore un bras longitudinal 60 articulé sur le porte moyeu 40 autour d'un axe 611 sensiblement vertical par une première extrémité 61, et articulé sur la caisse autour d'un axe 621 sensiblement transversal par une seconde extrémité 62 opposée à la première. La première extrémité 61 comprend une partie conformée en un étrier 612 présentant deux branches mutuellement espacées, le porte moyeu 40 comprenant une partie montée pivotante dans l'étrier 61 autour de l'axe vertical 611. La seconde extrémité 62 est articulée dans une chape 80 solidaire de la caisse du véhicule autour de l'axe transversal 621, cet axe étant fixe longitudinalement par rapport à la caisse. Selon l'invention, le bras longitudinal 60 présente suivant la direction longitudinale une élasticité suffisante pour permettre le déplacement longitudinal de la roue 20 quand celle-ci rencontre un obstacle sur le sol. Le bras longitudinal 60 permet le déplacement longitudinal de la roue 20 dans les deux sens opposés, vers l'avant et vers l'arrière du véhicule, ce qui se traduit par un rapprochement ou un éloignement mutuel de la première extrémité 61 du bras 60 et de l'axe transversal 621. Dans ce but, le bras longitudinal 60 comprend des moyens de liaison élastique de la seconde extrémité 62 dudit bras avec l'axe transversal 621 comme le montrent les figures 7 et 8. Ces moyens comprennent un orifice oblong 622 percé transversalement dans la seconde extrémité 62 du bras longitudinal 60 et traversé par l'axe transversal 621, et une cale élastique 63 interposée entre une surface interne 623 de l'orifice 622 et l'axe transversal 621. On voit sur les figures 7 et 9 que l'orifice oblong 622 présente par exemple une section perpendiculaire à l'axe transversal 621 de forme sensiblement ovale, de grand axe longitudinal, l'axe 621 occupant normalement le centre de l'ovale. De préférence, la seconde extrémité 62 du bras longitudinal 60 est conformée en une bague définissant l'orifice oblong 622. Cette bague présente une largeur transversale importante, par exemple sensiblement égale à celle du petit axe de la section ovale de l'orifice oblong 622, ou à la moitié de la longueur du grand axe de cette section. On notera que la section de l'orifice oblong 622 perpendiculairement à la direction transversale est constante le long de l'orifice. La cale élastique 63 est solidaire d'un côté extérieur de la surface interne 623 et d'un côté intérieur de l'axe transversal 621. Elle est par exemple collée sur la surface interne 623 et sur l'axe transversal 621. Elle s'étend transversalement sur toute la largeur de l'orifice oblong 622. De façon à autoriser le déplacement longitudinal du bras longitudinal 60, la cale élastique 63 est percée transversalement d'au moins deux premières ouies 631 disposées des deux côtés longitudinaux opposés de l'axe transversal 621. Ces deux premières ouïes 631 présentent chacune une section perpendiculaire à la direction transversale de forme générale en arc de cercle, de concavité tournée vers l'axe transversal 621. La cale est réalisée en un matériau élastique, par exemple en polyuréthane ou en caoutchouc. Dans un premier mode de réalisation, correspondant aux figures 7 et 8, on contrôle le déplacement longitudinal du bras 60 en jouant sur le nombre et la taille des ouïes ménagées dans la cale élastique 63. Dans l'exemple de réalisation représenté, la cale élastique 63 est percée transversalement, outre les deux premières ouïes 631, de deux secondes ouïes 632 disposées des deux côtés longitudinaux opposés de l'axe transversal 621 et s'étendant parallèlement aux deux premières ouïes 631. Les premières ouïes 631 et les secondent ouïes 632 35 s'étendent chacune sur un angle de 90 environ, et sont disposées approximativement dans des plans verticaux transversaux mutuellement parallèles. Elles traversent la cale 63 sur toute sa largeur transversale. Les premières ouïes 631 sont centrées sur l'axe 621. Les secondes ouïes 632 sont interposées entre les premières ouïes 631 et la surface interne 623 de l'orifice oblong 622. L'épaisseur longitudinale des ouïes 631/632 est choisie en fonction des caractéristiques d'élasticité et d'amortissement des mouvements longitudinaux de la roue recherchées pour la cale élastique. On voit sur les figures 7 et 8 un exemple de réalisation dans lequel les épaisseurs longitudinales des ouïes sont importantes, de telle sorte que, considérée suivant la direction longitudinale passant par l'axe transversal 621, les parties vides constituent une plus grande proportion de l'épaisseur longitudinale de la cale que les parties pleines. Quand le porte moyeu 40 subit un effort longitudinal, dans n'importe lequel des deux sens possibles, la cale 63 est comprimée entre l'axe transversal 621 et la surface interne 623 de l'orifice 622, ce qui se traduit par une constriction des ouïes 631 et 632. Tant que les ouïes restent ouvertes, le déplacement du bras longitudinal 60 est possible, le rapport entre l'effort exercé et le déplacement du bras étant fonction de l'élasticité de la cale. Quand les ouïes sont fermées, le bras 60 n'est plus libre longitudinalement, ses déplacements longitudinaux étant alors fonction de l'élasticité intrinsèque du matériau constituant la cale. Le déplacement longitudinal du bras 60 s'accompagne d'un amortissement de l'effort longitudinal transmis à la caisse. L'élasticité et la capacité d'amortissement de la cale sont fonctions du matériau constituant la cale, de la géométrie de la cale, de la géométrie des ouïes. La cale peut comprendre plus de deux ouïes de chaque côté longitudinal, par exemple trois, quatre ou plus, en fonction des caractéristiques recherchées. Dans un second mode de réalisation, correspondant aux figures 9 et 10, la cale 63 comprend une âme 633 s'étendant dans un plan longitudinal et obturant les deux premières ouïes 631 dans des parties transversalement centrales de celles-ci. Dans l'exemple de réalisation illustré ici, la cale ne comprend que les deux premières ouïes 631. Ces ouïes s'étendent chacune sur un angle de 90 environ, et entourent partiellement l'axe transversal 621 des deux côtés longitudinaux opposés. Elles traversent la cale 63 sur toute sa largeur transversale. Les premières ouïes 631 sont approximativement 15 centrées sur l'axe 621. Comme dans le premier mode de réalisation, l'épaisseur longitudinale des ouïes 631 est choisie en fonction des caractéristiques d'élasticité et d'amortissement des mouvements longitudinaux de la roue recherchées pour la cale élastique. On voit sur les figures 9 et 10 un exemple de réalisation dans lequel les épaisseurs longitudinales des ouïes sont importantes, de telle sorte que, considérée suivant la direction longitudinale passant par l'axe transversal 621, les parties vides constituent une plus grande proportion de l'épaisseur longitudinale de la cale que les parties pleines. L'âme 633 s'étend dans le plan longitudinal vertical médian de la cale 63. Cette âme 633 présente transversalement une largeur faible comparée à la largeur transversale de la cale. Comme précédemment, quand le porte moyeu 40 subit un effort longitudinal, dans n'importe lequel des deux sens possibles, la cale 63 est comprimée entre l'axe transversal 621 et la surface interne 623 de l'orifice 622, ce qui se traduit par une constriction des ouïes 631. Tant que les ouïes restent ouvertes, le déplacement du bras longitudinal 60 est possible, le rapport entre l'effort exercé et le déplacement du bras étant fonction de l'élasticité de la cale. Quand les ouïes sont fermées, le bras 60 n'est plus libre longitudinalement, ses déplacements longitudinaux étant alors fonction de l'élasticité intrinsèque du matériau constituant la cale. Le déplacement longitudinal du bras 60 s'accompagne d'un amortissement. L'élasticité et la capacité d'amortissement de la cale sont fonctions du matériau constituant la cale, de la géométrie de la cale, de la géométrie des ouïes, et de la raideur de l'âme 633. La cale peut comprendre plusieurs âmes 633 mutuellement parallèles, réparties transversalement le long des ouïes 632, en fonction des caractéristiques d'amortissement recherchées. De façon à imposer au centre roue un mouvement de rotation autour d'un point A proche de la base B de la roue 20 quand cette roue 20 rencontre un obstacle, on prévoit que les moyens d'articulation 70 de l'extrémité extérieure 511 du bras inférieur 51 sur le porte moyeu 40 comprennent une rotule 72 montée coulissante sur l'axe d'articulation 71. Plus précisément, comme le montre la figure 5, l'extrémité extérieure 511 est conformée en un étrier présentant deux ailes 512 parallèles, ces ailes étant percées par des orifices respectifs alignés longitudinalement recevant l'axe d'articulation 71. Le porte moyeu 40 comprend une partie inférieure 41 en forme de cylindre coaxial à l'axe d'articulation 71, engagée entre les ailes 512, présentant un évidement central 411 de forme conjuguée à celle de la rotule 72, cette rotule 72 étant montée libre en rotation dans l'évidement 411. Les moyens d'articulation 70 comprennent en outre deux cales élastiques 73 identiques interposées entre la rotule 72 et les deux ailes 512, et permettant de contrôler le débattement de la rotule 72 le long de l'axe d'articulation 71 des deux côtés opposés. Des lamages 412 sont ménagés autour de l'évidement central 411 des deux côtés opposés de la partie inférieure 41, les cales élastiques 73 remplissant ces lamages 412 quand la rotule 72 se déplace vers l'aile 512 correspondante. Quand la rotule 72 est en bout de course, à proximité immédiate de l'aile 512, la cale élastique 72 est escamotée en quasi totalité à l'intérieur du lamage 412, comme le montre la figure 6F. Au repos, c'est-à-dire quand la roue n'est pas déplacée par un obstacle sur le sol, les cales 73 exercent sur la rotule 72 des efforts de même valeur absolue, orientées en sens inverses, maintenant ainsi la rotule 72 sensiblement au centre de l'axe d'articulation 72. On notera que les deux ailes 512 sont mutuellement suffisamment écartées pour que la partie inférieure 41 soit, au repos, située à distance de chacune des ailes 512, ce qui autorise la translation de la rotule 72 le long de l'axe d'articulation 71. Les cales 73 présentent par exemple chacune des sections perpendiculaires à l'axe d'articulation 71 de tailles croissantes de la rotule 72 vers l'aile 512. Le comportement de l'essieu peut ainsi être modulé en jouant sur le matériau de la cale, sur la longueur de la cale longitudinale, et sur les tailles des sections de la cale. Comme le montrent les figures 6A à 6F, quand la roue 20 rencontre un obstacle sur le sol, la partie inférieure 41 du porte moyeu 40 subit une translation longitudinale d'un côté opposé au sens de déplacement du véhicule par rapport à l'extrémité extérieure 511, et subit conjointement une rotation autour de la rotule 72 dans un plan vertical longitudinal, dans un sens tel que le centre roue pivote d'un côté opposé au sens de déplacement du véhicule. 2875740 12 Ces mouvements combinés permettent d'obtenir le résultat recherché, c'est-à-dire un déplacement du centre roue en rotation autour d'un axe proche de la base de la roue 20, comme illustré sur la figure 1. Le véhicule décrit ci-dessus peut présenter de multiples variantes sans sortir du cadre de l'invention. L'orifice 622 peut ne pas être de section ovale, mais elliptique, rond, ou rectangulaire ou présenter toute autre forme adaptée. Cette section est de préférence allongée longitudinalement mais peut être au contraire allongée verticalement, sous réserve que la longueur longitudinale de l'orifice soit suffisante pour ménager des ouïes dans la cale des deux côtés longituginaux opposés de l'axe transversal. Les ouïes peuvent ne pas présenter une section en arc de cercle mais être de section droite verticale, ou toute autre forme allongée verticalement. L'essieu multibras peut comprendre un seul bras supérieur, ou encore des bras transversaux positionnés différemment de ce qui est représenté sur les figures 2 et 3. L'essieu décrit plus haut peut porter les roues avant du véhicule ou les roues arrière. On comprend donc bien que le véhicule automobile décrit ci-dessus présente de multiples avantages. L'élasticité du bras longitudinal permet d'absorber une partie du choc créé quand la roue rencontre un obstacle sur la route, ce qui améliore le confort des passagers. Cet amortissement peut être réalisé dans les deux sens de déplacement possibles du véhicule. En outre, la cale élastique joue le rôle de filtration des vibrations créées par le roulement de la roue sur le sol. Le bras longitudinal peut être réalisé de multiples façons différentes, ce qui permet de l'adapter facilement à son environnement à bord du véhicule. La structure générale de l'essieu n'est globalement pas changée par rapport à l'art antérieur, de telle sorte que l'invention s'applique à pratiquement tous les véhicules pourvu d'un essieu multibras. L'utilisation combinée d'un bras longitudinal flexible et de moyens d'articulation du bras transversal sur le porte moyeu dotés d'une rotule coulissante sur l'axe d'articulation permettent d'obtenir un comportement optimum du véhicule en cas d'obstacle sur le sol. REVENDICATIONS 1. Véhicule automobile comprenant une caisse, au moins une roue (20) reposant sur le sol, et un essieu multibras (30) liant la caisse à la roue (20), l'essieu (30) comprenant un porte moyeu (40) sur lequel la roue (20) est montée à rotation autour d'un axe de roue (21) transversal, et un ou plusieurs bras transversaux (51, 52, 53) chacun articulé d'un côté sur le porte moyeu (40) et lié du côté opposé sur la caisse du véhicule, l'essieu (30) comprenant encore un bras longitudinal (60) articulé sur le porte moyeu (40) autour d'un axe sensiblement vertical par une première extrémité (61), et articulé sur la caisse autour d'un axe sensiblement transversal par une seconde extrémité (62) opposée à la première, caractérisé en ce que le bras longitudinal (60) présente suivant la direction longitudinale une élasticité suffisante pour permettre le déplacement longitudinal de la roue (20) quand celle-ci rencontre un obstacle sur le sol. 2. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras longitudinal (60) permet le déplacement longitudinal de la roue (20) dans les deux sens opposés. 3. Véhicule automobile selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'essieu (30) comprend au moins un bras transversal inférieur (51) et des moyens d'articulation (70) d'une extrémité extérieure (511) du bras inférieur (51) sur le porte moyeu (40) sous l'axe de roue (21) autour d'un axe d'articulation (71) longitudinal, ces moyens comprenant une rotule (72) coulissante sur l'axe d'articulation (71). 4. Véhicule automobile selon la revendication 3, 35 caractérisé en ce que les moyens d'articulation (70) comprennent de deux côtés opposés de la rotule (72) des cales élastiques (73) contrôlant le débattement de la rotule (72) le long de l'axe d'articulation (71). 5. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bras longitudinal (60) comprend des moyens de liaison élastique de la seconde extrémité (62) dudit bras sur l'axe transversal (621), ces moyens comprenant un orifice (622) percé transversalement dans ladite seconde extrémité (62) et traversé par l'axe transversal (621), et une cale élastique (63) interposée entre une surface interne (623) de l'orifice (622) et l'axe transversal (621), la cale élastique (63) étant percée transversalement d'au moins deux premières ouies (631) disposées des deux côtés longitudinaux opposés de l'axe transversal (621). 6. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'orifice (622) présente, dans un plan perpendiculaire à la direction transversale, une section oblongue allongée longitudinalement. 7. Véhicule automobile selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les deux premières ouïes (631) présentent chacune une section perpendiculaire à la direction transversale de forme générale en arc de cercle de concavité tournée vers l'axe transversal (621). 8. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la cale élastique (63) est percée transversalement d'au moins deux secondes ouïes (632) disposées des deux côtés longitudinaux opposés de l'axe transversal (621) et s'étendant parallèlement aux deux premières ouïes (631). 9. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la cale (63) comprend une âme (633) s'étendant dans un plan longitudinal et obturant les deux premières ouïes (631) dans des parties transversalement centrales de celles-ci. 10. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le seconde extrémité (62) du bras longitudinal (60) est conformée en une bague définissant l'orifice (622).