Brevet FR2875739A1 — publié le 20060331

Domaine de l'invention L'invention concerne en général les véhicules automobiles et les liaisons au sol des 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 lié du côté opposé à 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 de l'effort 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 B de la roue, 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 la roue en cas d'obstacle, avec amortissement de 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. En outre, les moyens d'articulation comprennent de 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 une lame flexible allongée longitudinalement, et des moyens d'articulation de deux extrémités longitudinales opposées de ladite lame sur la caisse et sur le porte moyeu. L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous: - La lame présente, dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, une section mince suivant la direction transversale. - La lame présente au moins une portion arquée, de concavité tournée d'un côté transversal. - Les deux extrémités longitudinales opposées de la lame sont alignées longitudinalement, la flèche de la portion arquée étant située sensiblement au centre de la lame. - Le bras longitudinal comprend des moyens pour limiter le débattement longitudinal des deux extrémités de la lame l'une par rapport à l'autre. - Les moyens pour limiter le débattement longitudinal des deux extrémités de la lame comprennent une contre-lame rigide longitudinale s'étendant le long de la lame, une extrémité longitudinale de la contre-lame étant rigidement liée à l'extrémité correspondante de la lame, une extrémité longitudinale opposée de la contre- lame portant un pion engagé dans un trou oblong allongé longitudinalement ménagé dans l'extrémité correspondante de la lame. 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 en perspective du bras longitudinal du véhicule selon l'invention, - la figure 5 est une vue de dessus de la lame du bras de la figure 4, - la figure 6 est une vue en perspective d'une 15 variante de réalisation du bras de la figure 4, - la figure 7 est une vue de dessus de l'articulation du bras transversal inférieur sur le porte moyeu de l'essieu de la figure 2, avec arrachement pour laisser apparaître l'axe d'articulation, - la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 7 pour l'essieu de la figure 3, - les figures 9A à 9C sont des vues similaires à la figure 8, sans arrachement, montrant la configuration de l'articulation respectivement après rotation du porte moyeu d'un premier côté, au repos, et après pivotement du porte moyeu d'un second côté opposé au premier, et - les figures 9D à 9F sont des vues similaires aux figures 9A à 9C, avec arrachement pour laisser apparaître l'axe d'articulation et la rotule. 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 au moins un essieu multibras 30 liant la caisse à deux des roues 20, soit les roues avant, soit les roues arrière. 2875739 5 Le véhicule comprend en outre pour chaque roue un amortisseur, non représenté, liant la roue 20 à la caisse et permettant d'amortir la composante verticale des efforts exercés par la roue sur la caisse. 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 lié 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 situé 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 ou légèrement incliné par rapport à la verticale 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. Elle est engagée dans la chape 80 et percée d'un orifice transversal circulaire 622 traversé par l'axe transversal 621, une cale élastique cylindrique 623 étant interposée entre ladite seconde extrémité et l'axe transversal 621. La cale élastique 623 autorise la seconde extrémité 62 à débattre en rotation autour de l'axe transversal 621, en translation transversalement le long de l'axe 621 dans les limites imposées par la chape 80, et en pivotement par rapport à l'axe 621 de façon à ce que l'axe de l'orifice 622 soit incliné par rapport à l'axe transversal 621. Selon l'invention, le bras longitudinal 60 présente suivant la direction longitudinale une élasticité intrinsèque suffisante pour permettre le déplacement longitudinal de la roue 20 quand celle-ci rencontre un obstacle sur le sol. Le bras longitudinal 60 représenté sur les figures 4 à 6, est élastique à la fois en extension et en compression, et permet le déplacement longitudinal de la roue 20 dans les deux sens opposés, vers l'avant et vers l'arrière du véhicule. Dans ce but, le bras longitudinal 60 comprend une lame métallique 63 flexible allongée longitudinalement, et des moyens d'articulation de deux extrémités longitudinales opposées de ladite lame 63 sur la chape 80 et sur le porte moyeu 40. La lame 63 est une plaque mince dressée verticalement, présentant, dans des plans perpendiculaires à la direction longitudinale, des sections minces suivant la direction transversale. La lame 63 est avantageusement préformée pour présenter au moins une portion centrale arquée 631, de concavité tournée d'un côté transversal. Cette portion forme un arc de cercle de rayon de courbure s'étendant transversalement. Plus précisément, comme le montre la figure 5, la lame 63 comprend successivement, à partir d'une extrémité, une première portion d'extrémité droite longitudinale, une première portion arquée de concavité tournée d'un premier côté transversal, la portion centrale arquée 631 de concavité tournée d'un second côté opposé au premier, une troisième portion arquée de concavité tournée du premier côté transversal, et enfin une seconde portion d'extrémité droite longitudinale alignée avec la première. La flèche de la portion arquée 631 est située sensiblement au centre de la lame 63. La portion centrale 631 arquée forme donc une bosse du premier côté transversal de la ligne définie par les deux extrémités alignées. La lame 63 est de préférence en acier, mais peut aussi être réalisée dans un autre métal ou dans un autre alliage de métaux, ou peut encore être réalisée dans un matériau non métallique possédant les caractéristiques mécaniques de résistance et de flexibilité appropriées, par exemple en résine chargée ou non en fibres de verres. Lorsque la roue rencontre un obstacle, un effort longitudinal est appliqué à une extrémité de la lame 60 correspondant à la première extrémité du bras longitudinal (flèche F de la figure 5), ce qui entraîne un déplacement de cette extrémité longitudinalement par rapport à l'autre extrémité, dans le sens d'un rapprochement ou d'un éloignement, et conjointement une augmentation ou une réduction de la flèche. La raideur de la lame est ajustée en jouant sur l'épaisseur transversale de la lame, sa longueur, sa hauteur verticale et sa flèche au repos. Comme on le voit sur la figure 4, les moyens d'articulation de la lame 63 sur le porte moyeu 40 comprennent un embout formant la première extrémité 61 du bras longitudinal 60, cet embout comprenant un caisson 613 en tôle pliée solidaire de l'étrier 612 dans lequel est ménagée une fente de forme conjuguée à la section de la lame 63. La première portion d'extrémité de la lame 63 est engagée dans le caisson 613 et fixée dans celui-ci par tout moyen adapté, par exemple par des points de soudure le long des bords de la fente. La seconde extrémité 62 du bras longitudinal 60 est constitué par la seconde portion d'extrémité de la lame 63, dans laquelle est ménagé l'orifice 622. Les moyens d'articulation de la lame 63 sur la chape 80 comprennent deux canons cylindriques 624 rigidement fixés des deux côtés opposés de l'orifice 622, coaxialement à celui-ci, formant ainsi un manchon cylindrique traversé par l'axe transversal 621. Les canons sont par exemple soudés sur la lame 63. Dans une variante de réalisation représentée sur la figure 6, le bras longitudinal 60 comprend des moyens pour limiter le débattement longitudinal des deux extrémités de la lame 63 l'une par rapport à l'autre. Dans l'exemple de réalisation illustré ici, ces moyens comprennent une contre-lame 64 rigide longitudinale s'étendant le long de la lame 63. Cette contre-lame 64 présente la forme générale d'une lame métallique allongée longitudinalement, droite, plate, dressée verticalement, de même hauteur que la lame 63. Elle est plaquée contre une face transversale de la lame 63 dans laquelle la portion centrale arquée 631 crée un creux. Une extrémité longitudinale de la contre-lame 64 est rigidement liée à la seconde portion d'extrémité de la lame 63, ladite extrémité longitudinale étant par exemple conformée en un anneau entourant l'orifice 622. Cette extrémité est par exemple soudée sur la lame 63. Une extrémité longitudinale opposée de la contre- lame 64 porte un pion 641 engagé dans un trou oblong 632 allongé longitudinalement ménagé dans la première portion d'extrémité de la lame 63. Le coulissement du pion 641 dans le trou oblong 632 limite le débattement des deux extrémités de la lame 63 l'une par rapport à l'autre. Quand le déplacement longitudinal maximum est atteint, le pion 641 vient en butée au fond du trou oblong 632 et la contre-lame 64 rigidifie le bras longitudinal. Cette limitation du débattement permet d'éviter la détérioration du bras longitudinal 60 par une trop forte compression et permet donc d'éviter le flambage de la lame 63. On voit sur la figure 6 que les extrémités de la lame et de la contrelame portant respectivement le trou oblong et le pion peuvent être engagées à l'intérieur du caisson 613 à travers la fente de celui-ci, cette fente servant alors à guider en translation la lame et la contrelame l'une par rapport à l'autre. Sur la figure 6, une moitié du caisson n'a pas été pas représentée pour laisser apparaître les extrémités de la lame et de la contre-lame. De façon à imposer au centre roue un mouvement de rotation autour d'un point proche de la base 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 8, 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 9F. 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 9A à 9F, 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 de roue pivote d'un côté opposé au sens de déplacement du véhicule. Ces mouvements combinés permettent d'obtenir le résultat recherché, c'està-dire un déplacement du centre de 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'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. La lame 63 peut présenter plusieurs parties arquées, formant plusieurs bosses le long de cette lame. Ces bosses peuvent faire saillie du même côté transversal de la lame ou des deux côtés transversaux opposés. 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 de la composante longitudinale de l'effort 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 du fait de la structure symétrique de la lame. Le risque de flambage de la lame en flexion peut être supprimé par l'ajout d'une contre-lame limitant le débattement des deux extrémités de la lame l'une vers l'autre. Le bras longitudinal est particulièrement léger du fait de sa structure. 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'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 à 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 2875739 14 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 une lame (63) flexible allongée longitudinalement, et des moyens d'articulation de deux extrémités longitudinales opposées de ladite lame (63) sur la caisse et sur le porte moyeu (40). 6. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lame (63) présente, dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, une section mince suivant la direction transversale. 7. Véhicule automobile selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la lame (63) présente au moins une portion arquée (631), de concavité tournée d'un côté transversal. 8. Véhicule automobile selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux extrémités longitudinales opposées de la lame (63) sont alignées longitudinalement, la flèche de la portion arquée (631) étant située sensiblement au centre de la lame (63). 9. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le bras longitudinal (63) comprend des moyens pour limiter le débattement longitudinal des deux extrémités de la lame (63) l'une par rapport à l'autre. 10. Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour limiter le débattement longitudinal des deux extrémités de la lame (63) comprennent une contre-lame (64) rigide longitudinale s'étendant le long de la lame (63), une extrémité longitudinale de la contre-lame (54) étant rigidement liée à l'extrémité correspondante de la lame (63), une extrémité longitudinale opposée de la contre- lame (64) portant un pion engagé dans un trou oblong (632) allongé longitudinalement ménagé dans l'extrémité correspondante de la lame (63) .