Brevet FR2896473A1 — publié le 20070727

CHASSIS DE ROULEMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE DE TOURISME La présente invention se rapporte à un châssis pour véhicule automobile pour un particulier, comportant un bras transversal configuré en forme de L ou de A, monté sur un cadre auxiliaire d'axe avant, et dont les branches sont respectivement munies d'un palier à leurs extrémités, sachant que ledit bras transversal est relié à un tourillon par l'intermédiaire d'un palier situé côté roue, et est monté de manière pivotante sur le cadre auxiliaire, par l'intermédiaire d'un palier antérieur et d'un palier postérieur, une fusée d'essieu dudit palier postérieur pénétrant dans un élément amortisseur en élastomère retenu sur ledit cadre auxiliaire. Des bras transversaux servent à répercuter les charges de roues dans un cadre auxiliaire d'axe avant, des contraintes particulièrement fortes étant imposées lors de manoeuvres de freinage pendant un déplacement en courbe. Des charges de roues typiques, devant être répercutées sur un palier du bras transversal occupant une position postérieure dans la direction du déplacement, se situent entre + 1,9 kN et - 2,5 kN dans la direction des X, c'est-à-dire dans la direction de déplacement, entre + 7,6 kN et - 25, 9 kN dans la direction des Y, c'est-à-dire transversalement par rapport à la direction du déplacement ; et entre + 0,9 kN et - 0,1 kN dans la direction des Z, c'est-à-dire dans le sens de la hauteur. En d'autres termes, les directions principales d'induction de forces sont les directions des Y et des X. Les charges de roues agissant dans les paliers, induites dans un bras transversal configuré en forme de L ou de A, sont habituellement répercutées dans le cadre auxiliaire d'axe avant par voie mécanique, au moyen de solidarisations boulonnées hautement robustes. Les boulons, utilisés à cet effet, sont fréquemment serrés au-delà de la limite d'élasticité, de façon à obtenir des contraintes de pression maximales dans la pièce structurelle et, par conséquent, une répercussion de charges la plus grande possible. Les pièces structurelles, pressées les unes contre les autres par serrage de solidarisations boulonnées, doivent être conçues en conformité avec les contraintes de pression maximales escomptées dans la région de la solidarisation boulonnée, si bien qu'elles accusent souvent, au moins localement, un surdimensionnement vis-à-vis de la répercussion des charges de roues proprement dite. Qui plus est, la force de précontrainte admissible au montage d'un boulon individuel ne suffit fréquemment pas pour garantir une répercussion sûre des charges. Si, en présence de surfaces de coincement sèches et lisses, on part d'un coefficient de frottement statique = 0,2, ce qui s'applique à un accouplement acier-acier, et si on fixe un facteur de sécurité de 1,5, la force FV de précontrainte axiale requise est obtenue par l'équation FV = 1,5/0,2 x FQ, sachant que FQ désigne la force transversale agissant sur le boulon. Pour une force transversale admise de 25 kN, l'équation ci-avant se traduit par une force de précontrainte FQ de 187,5 kN commodément absorbée par plusieurs boulons de diamètre plus faible. Ces solidarisations boulonnées, serrées au-delà de la limite d'élasticité, doivent être remplacées lors d'interventions de maintenance et lors de reprises dans l'usine de production. Un inconvénient supplémentaire consiste en ce que des répercussions mécaniques de charges sont sensibles à des fluctuations des coefficients de frottement. Des fluctuations de coefficients de frottement sont imputables à des cires de carrosseries et à des matériaux de protection de bas de caisses. Le coefficient de frottement statique dans les surfaces de coincement peut chuter jusqu'à 0,10, ce qui réclame des facteurs de sécurité accrus et, de ce fait, des diamètres de boulons encore supérieurs. A son tour, cela se répercute négativement sur le poids total du véhicule automobile. En se fondant sur ces considérations, l'invention a pour objet de fournir un châssis qui offre la possibilité de fixer des paliers d'un bras transversal à un cadre auxiliaire d'axe avant, à l'aide de solidarisations boulonnées de plus petit dimensionnement. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que l'élément amortisseur du palier postérieur du bras transversal est retenu par concordance de formes, avec la fusée d'essieu, à l'intérieur d'une poche concave du palier façonné sur le cadre auxiliaire d'axe avant, ladite fusée d'essieu étant intégrée dans la poche, à distance d'une embouchure de ladite poche, et ladite embouchure étant coiffée par une tôle de fermeture disposée en dehors des directions principales d'induction de forces de ladite fusée d'essieu. L'idée fondamentale d'une zone ainsi conçue, permettant de rattacher le bras transversal à un cadre auxiliaire d'axe avant, réside dans le fait que le plan de séparation habituellement présent, nécessaire au montage et au démontage du palier, est disposé en dehors des directions principales d'induction de forces, c'est-à-dire en dehors des directions des Y et des Z. Dans ce contexte, il est important que la fusée d'essieu, par l'intermédiaire de laquelle les forces sont induites dans le logement, soit éloignée de la bouche dans les limites de ce qui est structurellement possible, ladite embouchure, de même que la tôle de fermeture coiffant cette dernière, se trouvant alors en dehors des directions principales d'induction de forces. C'est 3 pourquoi il est prévu que la fusée d'essieu pénètre directement dans une poche du cadre auxiliaire réservée à cette fin, et non pas dans un logement de portée distinct, fixé audit cadre auxiliaire. De la sorte, les charges de roues sont répercutées directement dans la structure du cadre auxiliaire, et non pas indirectement par l'intermédiaire de moyens de fixation du palier. En tant que moyen de fixation, la tôle de fermeture remplit plutôt la fonction d'orientation de la position de l'élément amortisseur, et n'absorbe des charges de roues que dans une mesure très limitée. Ladite tôle ne doit, en particulier, absorber aucune force appliquée dans la direction des Y. De ce fait, dans un agencement structurel avantageux, l'embouchure de la poche concave est prévue sur la face inférieure du cadre auxiliaire, si bien que la tôle de fermeture est, elle aussi, montée à la face inférieure dudit cadre. Ladite tôle ne doit ainsi absorber, dans la direction des Z, que des forces notablement plus modestes que les forces transversales appliquées dans la direction des Y. Les charges agissant sur la tôle de fermeture peuvent être absorbées par un seul et unique boulon de dimensionnement relativement modeste. Il n'est plus nécessaire de serrer ledit boulon au-delà de la limite d'élasticité, de sorte que ledit boulon peut, en théorie, être réutilisé dans la mesure où cela n'est pas en opposition avec des considérations de sûreté. La tôle de fermeture peut être rapportée par boulonnage sur l'un des côtés de l'embouchure, par l'intermédiaire d'une patte de fixation, cependant que, sur l'autre côté de ladite embouchure, une patte supplémentaire de fixation est accouplée uniquement par concordance de formes avec le cadre auxiliaire d'axe avant. Par exemple, une languette de ladite patte peut s'engager dans un évidement du type fente prévu, à cet effet, dans ledit cadre auxiliaire. La solidarisation boulonnée de l'autre patte empêche ladite languette de riper hors dudit évidement, si bien que la tôle de fermeture peut être consignée à demeure de manière imperdable, en recourant à un seul et unique boulon. Conformément à l'invention, la bouche du logement de portée est de préférence orientée vers le bas, en direction de la chaussée. Dans le principe, la section transversale de la poche concave peut être de n'importe quelle réalisation. Il est judicieux que ladite poche ceinture une zone périphérique la plus grande possible de l'élément amortisseur. Il est envisageable que ledit élément possède la géométrie d'un demicylindre ou d'un tronc de cône, trois côtés dudit tronc de cône étant alors ceinturés par la paroi de la poche, et seule la surface de base dudit tronc de cône étant tournée vers le plan de l'embouchure. Des considérations correspondantes s'appliquent à la zone configurée en arc de cercle d'un demi-cylindre. Il est recommandé, dans toute la mesure du possible, que 4 l'élément amortisseur ne fasse pas saillie au-delà du plan de la bouche de l'embouchure de la poche. C'est pourquoi il conviendrait que la "surface de base", en particulier celle d'un tronc de cône, s'étende dans le plan de la bouche précitée, ou au moins dans la région dudit plan. La tôle de fermeture peut alors coiffer ladite embouchure de façon telle que l'élément amortisseur se trouve, intégralement, à l'intérieur du logement pratiqué dans le cadre auxiliaire d'axe avant. L'élément amortisseur peut être monté sous une certaine précontrainte, en ce sens que la tôle de fermeture déforme partiellement ledit élément et le refoule en direction de la zone la plus profonde de la poche concave. La force nécessaire au refoulement de l'élément amortisseur peut être développée par l'intermédiaire du boulon latéral de fixation prévu au minimum, tandis que, de l'autre côté, la tôle de fermeture est articulée sur la face inférieure du cadre auxiliaire d'axe avant, par l'intermédiaire d'une languette, d'une manière analogue à une charnière. Bien entendu, pour faciliter le montage, il est également concevable d'utiliser des moyens auxiliaires supplémentaires comme, par exemple, un poinçon de montage agissant sur la tôle de fermeture. La tôle de fermeture peut être de réalisation profilée, mais est toutefois munie, en particulier, d'un tronçon longitudinal plan portant à plat contre l'élément amortisseur. Ledit tronçon peut fusionner en continu dans les pattes latérales de fixation. Néanmoins, il est également envisageable que ledit tronçon soit décalé vers l'intérieur de la poche par rapport aux pattes de fixation de la tôle de fermeture qui sont situées dans la continuité directe de part et d'autre, en vue de garantir l'enserrement souhaité de l'élément amortisseur, avec absence de jeu. Le châssis de roulement conforme à l'invention concerne, en particulier, l'agencement structurel d'un palier postérieur d'un bras transversal configuré en forme de L. Une réalisation trapézoïdale du logement de portée, destiné à recevoir un élément amortisseur tronconique, est considérée comme particulièrement avantageuse étant donné que, d'une part, cela garantit une assise de la portée exempte de jeu et que cela empêche, de surcroît, des accumulations de crasse. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'un exemple nullement limitatif, en regard des dessins schématiques annexés sur lesquels : la figure 1 est une illustration fragmentaire de dessous d'un châssis d'un véhicule automobile pour un particulier ; et la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 1 est une vue par-dessous évoquant, schématiquement, un cadre auxiliaire 1 d'axe avant et un bras transversal 2 de droite d'un véhicule automobile de tourisme, c'est-à-dire pour un particulier. Le bras transversal 2 est de configuration en forme de L et comprend trois branches 3, 4, 5. Un palier 6 disposé côté roue, évoqué schématiquement et installé à l'extrémité de la branche 3 située à gauche dans le plan du dessin, assure le guidage d'un tourillon non illustré en détail. 5 La branche antérieure 4, sensiblement située à la même hauteur, comporte un palier antérieur 7 articulé sur le cadre auxiliaire 1. La branche postérieure 5, plus longue, est semblablement articulée sur ledit cadre 1 par l'intermédiaire d'un palier 8. S1 et S2 désignent les axes de pivotement des paliers 7, 8 antérieur et postérieur. L'agencement structurel détaillé du palier postérieur 8 ressort d'une observation de la figure 2. La figure 2 montre que le cadre auxiliaire 1 d'axe avant est une structure en tôle à double coque, une coque en tôle 9 inférieure étant munie d'une poche 10 (ou logement) qui s'étend dans cette région, abstraction faite des épaisseurs de tôle des coques 9, 9a supérieure et inférieure, sur toute la hauteur dudit cadre 1 observé dans la direction des Z. Ce logement 10 offre une configuration trapézoïdale en coupe transversale, et reçoit un élément amortisseur 11 en élastomère qui revêt la forme d'un tronc de cône, en concordance avec le profil dudit logement 10. Une fusée d'essieu 12, intégrée sensiblement au centre de l'élément 11, se rattache à la branche postérieure 5 du bras transversal 2. L'essentiel, dans le positionnement de ladite fusée d'essieu 12, consiste en ce que l'axe de pivotement S2 se trouve sensiblement au centre de la hauteur du logement 10 et, par conséquent, à distance d'une embouchure 13 dudit logement 10. Ladite embouchure 13 est coiffée par une tôle de fermeture 14 dont la région centrale est réalisée sous la forme d'un tronçon longitudinal plan 15, et porte à plat contre l'élément 11 en élastomère. Par l'intermédiaire dudit tronçon 15, une pression est exercée sur la surface de base de l'élément tronconique 11, de sorte que ce dernier est retenu dans le logement 10 avec absence de jeu. A gauche, dans le plan du dessin, la tôle de fermeture 14 est reliée à la coque en tôle 9 inférieure par l'intermédiaire d'une patte de fixation 16, une languette 17 configurée en S, ménagée sur ladite patte 16, étant insérée dans un évidement non illustré en détail, configuré en une fente et pratiqué dans ladite coque 9. Une patte supplémentaire de fixation 18, sur l'autre côté de la bouche 13, est prévue pour assurer techniquement le verrouillage de la tôle 14 sur le cadre auxiliaire 1 d'axe avant, par boulonnage. Dans cet exemple de réalisation, un boulon 19 est guidé de bas en haut à travers un perçage pratiqué dans la patte 18 et à travers des perçages alignés correspondants, façonnés dans le cadre 1. Un coussinet 20, interposé entre les coques en tôle 9, 9a inférieure et supérieure, sert à absorber les forces de coincement lors du blocage d'un écrou 21 vissé, sur le boulon 19, sur la face supérieure du cadre 1. Pour le soulagement du boulon 19, il est essentiel que les forces FY, FX, majoritairement induites dans les directions des Y et des X, ne doivent pas être absorbées par ledit boulon 19, mais soient, en revanche, directement induites dans la structure du cadre auxiliaire 1 d'axe avant. Seules les forces notablement plus modestes, qui agissent dans la direction des Z, doivent être absorbées par le boulon 19, auquel cas une partie desdites forces est, bien entendu, également absorbée par la languette 17, ce qui contribue semblablement à réduire la contrainte imposée audit boulon. Les flèches FX et FY, tracées sur les figures 1 et 2, symbolisent les directions principales d'induction de forces par rapport au palier postérieur 8. Relativement à la conception du boulon, le châssis selon l'invention est sensiblement plus indépendant vis-à-vis de fluctuations des coefficients de frottement des pièces structurelles devant être bloquées, si bien qu'une grande sûreté fonctionnelle s'en trouve garantie, moyennant un mode de réalisation plus léger, et simultanément plus compact. Le montage du palier postérieur 8 peut être assisté en recourant à un poinçon de montage 22 qui exerce, sur la tôle de fermeture 14, une pression de bas en haut dans le plan du dessin et qui, de ce fait, facilite la solidarisation boulonnée de 20 ladite tôle 14 avec le cadre auxiliaire 1 d'axe avant. REVENDICATIONS - 1. Châssis pour véhicule automobile pour un particulier, comportant un bras transversal (2) configuré en en forme de L ou de A, monté sur un cadre auxiliaire (1) d'axe avant, et dont les branches (3, 4, 5) sont respectivement munies d'un palier (6, 7, 8) à leurs extrémités, ledit bras transversal (2) étant relié à un tourillon par l'intermédiaire d'un palier (6) situé côté roue, et étant monté de manière pivotante sur le cadre auxiliaire (1), par l'intermédiaire d'un palier antérieur (7) et d'un palier postérieur (8), une fusée d'essieu (12) dudit palier postérieur (8) pénétrant dans un élément amortisseur (11) en élastomère retenu sur ledit cadre auxiliaire (1), caractérisé en ce que l'élément amortisseur (11) est retenu par concordance de formes, avec la fusée d'essieu (12), à l'intérieur d'une poche (10) concave du palier façonnée sur le cadre auxiliaire (1), ladite fusée d'essieu (12) étant intégrée dans le logement (10) à distance d'une embouchure (13) de ladite poche (10), et ladite embouchure (13) étant coiffée par une tôle de fermeture (14) disposée en dehors des directions principales d'induction de forces (FX, FY) de ladite fusée d'essieu (12). 2. Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embouchure (13) est orientée vers le bas, en direction de la chaussée. 3. Châssis selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tôle de fermeture (14) présente, sur l'un des côtés de l'embouchure (13), une patte de fixation (16) retenue, par concordance de formes, sur le cadre auxiliaire (1) d'axe avant ; et, sur l'autre côté de ladite embouchure (13), une patte de fixation (18) solidarisée par boulonnage avec ledit cadre auxiliaire (1). 4. Châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (11) est réalisé sous la forme d'un tronc de cône. 5. Châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (1l) possède une surface de base s'étendant dans le plan de l'embouchure de la poche (10) du palier. 6. Châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tôle de fermeture (14) coiffe l'embouchure (13) de la poche (10) de façon telle que l'élément amortisseur (11) se trouve intégralement à l'intérieur de ladite poche (10) dans le cadre auxiliaire (1) d'axe avant. 7. Châssis selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tôle de 35 fermeture (14) comporte un tronçon longitudinal plan (15) portant à plat contre l'élément amortisseur (11). 8. Châssis selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tronçon longitudinal plan (15) est décalé vers l'intérieur du de la poche (10) par rapport aux pattes de fixation (16, 18) de la tôle de fermeture (14), situées dans la continuité directe de part et d'autre.