Brevet FR2894881A1 — publié le 20070622

L'invention concerne, de facon generale, la conception de la liaison au sol des vehicules terrestres. Plus precisement, 1'invention concerne une structure de transmission d'efforts, au moins composee d'une traverse d'essieu, pour train arriere de vehicule terrestre, la traverse comprenant deux tubes et deux elements de liaison, les deux tubes etant partiellement enfiles 1'un dans 1'autre suivant une direction axiale par des extremites engagees respectives et comprenant un tube male et un tube femelle, et les elements de liaison assurant un guidage mutuel des tubes et presentant chacun une position distale vis-a-vis de 1'extremite engagee d'un tube et une position proximale vis-a-vis de 1'extremite engagee de 1'autre tube, un premier des elements de liaison opposant une resistance elastique a au moins une rotation relative des tubes autour de la direction axiale. Des structures de ce type sont connues dans fart anterieur, notamment par les documents de brevets WO 97/47486 et WO 01/70527. Dans une telle structure, la traverse d'essieu est destinee a relier deux bras de roues, 1'extremite non engagee du premier tube etant fixee au premier bras, situe d'un cote du vehicule, et 1'extremite non engagee du deuxieme tube etant fixee au deuxieme bras, situe de 1'autre cote du vehicule. Sur le vehicule equipe dune structure complete, les bras de roues sont montes oscillants par rapport a la caisse du vehicule, par exemple autour d'axes respectifs dont les directions convergent vers le centre de ce vehicule comme indique dans le document de brevet DE 38 18 412, et chaque bras est relie a la caisse au moyen d'organes de suspension typiquement constitues par un ressort et par un amortisseur hydraulique. Selon 1'enseignement du document de brevet WO 97/47486 precite, les deux elements de liaison de la traverse sont constitues par des articulations antiroulis respectives, realisees sous forme de paliers annulaires en matiere elastomere, espacees suivant la direction longitudinale des tubes, et logees entre la surface externe du tube male et la surface interne du tube femelle. Chacune de ces articulations antiroulis presente une raideur radiale et une raideur de torsion propres, la raideur de torsion caracterisant la force elastique qui s'oppose a la rotation des tubes de la traverse autour de la direction axiale, et la raideur radiale caracterisant la force elastique qui s'oppose au deplacement relatif des tubes suivant un plan transversal a la direction axiale. Toujours selon 1'enseignement du document de brevet WO 97/47486 pre-cite, les bras de roues sont articules sur la caisse au moyen de paliers en materiau elastomere du meme type que ceux qui equipent la traverse Les paliers en materiau elastomere qui equipent la traverse ont principalement pour fonction, avec la suspension des bras de roues, de contro1er le vehicule en roulis. Neanmoins, d'autres mesures peuvent avantageusement titre prises pour optimiser la transmission a la caisse des efforts dynamiques qui s'exercent sur les roues d'un vehicule terrestre en mouvement, de meme que la repartition et 1'absorption de ces efforts. Par exemple, it peut titre avantageux de decaler la 10 traverse par rapport a 1'axe d'articulation des bras de roues pour ameliorer le comportement en virage du train de roues concerne. Par ailleurs, le document de brevet WO 01/70527 souligne 15 l'interet de decaler les articulations anti-roulis vers 1'extremite non engagee du tube femelle pour obtenir un comportement elastique symetrique de 1'essieu. I1 peut egalement titre judicieux, comme le decrit 20 notamment le document de brevet DE 38 18 412, d'autoriser une translation relative des deux tubes suivant la direction axiale pour diminuer la concentration des efforts dans la jonction entre les bras de roue et les tubes de la traverse. 25 Ainsi, bien que la structure decrite dans le document de brevet WO 97/47486 donne toute satisfaction, it est apparu difficile voire impossible dans le cas general, et notamment en cas d'utilisation de suspensions classiques 30 a amortisseurs et a ressorts, de dimensionner les paliers en materiau e1astomere equipant la traverse de maniere a optimiser 1'ensemble des parametres de deformation 3 souhaitables pour une telle structure. L'invention, qui s'inscrit dans ce contexte, a precisement pour but de proposer une structure concue pour s'affranchir des contraintes liees a cette problematique d'optimisation. A cette fin, la structure de 1'invention, par ailleurs conforme a la definition generique qu'en donne le preambule ci-dessus, est essentiellement caracterisee en ce que le second element de liaison autorise une libre rotation relative des tubes et maintient la position relative de ces tubes dans un plan transversal a la direction axiale passant par ce second element de liaison. En particulier, it est ainsi possible de prevoir que le second element de liaison n'oppose a une translation relative des tubes suivant la direction axiale qu'une force de frottement et / ou une force elastique. En revanche, le premier element de liaison peut continuer a opposer une resistance elastique a tout deplacement relatif des tubes par rapport a une position de repos, et, a cette fin, comprendre essentiellement un palier annulaire, realise en materiau elastomere et fixe a chacun des deux tubes. Dans un mode de realisation possible de 1'invention, le second element de liaison comprend une rotule, un logement de rotule et des premier et second supports, la rotule etant engagee dans le logement de rotule et liee a un premier des deux tubes par le premier support, et le logement de rotule etant lie au second tube par le second support, le premier tube pouvant titre constitue par le tube femelle. Les premier et second supports comprennent par exemple des premiere et seconde entretoises respectives s'etendant dans des plans paralleles respectifs perpendiculaires a la direction axiale, chaque entretoise etant elastiquement flexible vis-a-vis d'un effort exerce perpendiculairement a son plan et rigide vis-a-vis d'un effort exerce dans son plan. A cette fin, les premiere et seconde entretoises peuvent notamment titre essentiellement formees de lames elastiques respectives, allongees suivant des directions respectives croisees. Dans ce cas, le second element de liaison peut titre dispose a 1'extremite engagee du tube femelle, 1'une des entretoises traversant alors des lumieres pratiquees dans le tube male et dispose-es radialement en vis-a-vis 1'une de 1'autre. Neanmoins, les premiere et seconde entretoises peuvent aussi titre formees de diaphragmes circulaires respectifs, eventuellement ajoures. La structure de transmission d'efforts de 1'invention peut titre completee par des premier et second bras tires fixes sur les extremites non engage-es respectives des premier et second tubes, auquel cas it est possible de prevoir que le premier support comprenne une tige, et que la rotule soit liee au premier tube par fixation de la tige sur le premier bras et fixation du premier bras sur le premier tube. Au lieu de comprendre un rotule, le second element de liaison peut comprendre essentiellement un palier lisse annulaire, et realise dans un materiau anti-friction presentant un module de compression eleve, par exemple en bronze fritte ou dans un polymere rigide anti-friction tel que le polyamide ou le PTFE. Ce second element de liaison peut aussi prendre la forme d'un palier annulaire comprenant une couche centrale realisee en materiau elastomere, une armature externe recouvrant la couche centrale, et une garniture interne realisee en materiau anti-friction. Dans ce cas, la couche de materiau elastomere peut titre 20 precontrainte entre les tubes male et femelle et titre realisee au moins partiellement en caoutchouc. D'autres caracteristiques et avantages de 1'invention ressortiront clairement de la description qui en est 25 faite ci-apres, a titre indicatif et nullement limitatif, en reference aux dessins annexes, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective dune structure susceptible de mettre en oeuvre 1'invention; 30 - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'une traverse d'essieu conforme a un premier mode de realisation possible de 1'invention; - la figure 3 est une vue agrandie d'un troncon de la traverse illustree a la figure 2; - la figure 4 est une vue du troncon illustre a la figure 3, observe suivant 1'incidence reperee par la fleche IV 10 de la figure 3; - la figure 5 est une vue du troncon illustre a la figure 3, observe suivant 1'incidence reperee par la fleche V de la figure 3; - la figure 6 est une vue ecorchee en perspective du troncon illustre a la figure 3, represents a plus petite echelle; 20 - la figure 7 est une vue agrandie d'un troncon de traverse correspondant a une premiere variante d'execution de la traverse illustree a la figure 2; - la figure 8 est une vue ecorchee en perspective du 25 troncon illustre a la figure 7, represents a plus petite echelle; - la figure 9 est une vue ecorchee en perspective d'un troncon de traverse correspondant a une deuxieme variante 30 d'execution de la traverse illustree a la figure 2; 15 - la figure 10 est une vue ecorchee en perspective d'une traverse d'essieu correspondant a un deuxieme mode de realisation possible de 1'invention; - la figure 11 est une premiere vue en coupe axiale verticale de la traverse illustree a la figure 10; - la figure 12 est une deuxieme vue en coupe axiale horizontale de la traverse illustree a la figure 10; - la figure 13 est une vue ecorchee en perspective d'une structure incluant une traverse d'essieu correspondant a un troisieme mode de realisation possible de 1'invention; 15 - la figure 14 est une vue agrandie d'un detail de la figure 13; - la figure 15 est une vue ecorchee en perspective d'une traverse d'essieu correspondant a un quatrieme mode de 20 realisation possible de 1'invention; et - la figure 16 est une vue en perspective d'un element de liaison constituant une variante de celui qui est utilise dans la traverse illustree a la figure 15. 25 Comme annonce precedemment, 1'invention concerne une structure de transmission d'efforts pour train arriere de vehicule terrestre, cette structure etant au moins constituee par une traverse d'essieu T comprenant elle- 30 meme deux tubes, 1 et 2, et deux elements de liaison, 3 et 4.10 Ces deux tubes 1 et 2 sont partiellement enfiles 1'un dans 1'autre, suivant une direction axiale Y, par des extremites engagees respectives, 11 et 21, le tube 1 formant par exemple un tube femelle et le tube 2 un tube male. La traverse d'essieu T est destinee (figure 1) a relier deux bras de roues B1 et B2, 1'extremite non engagee 12 du tube femelle 1 etant fix-6e au bras B1, par exemple situe du cote droit du vehicule, et 1'extremite non engagee 22 du tube male 2 etant fixee au bras B2, situe du cote gauche du vehicule. Les bras de roues B1 et B2 sont equipes de porte-fusees respectifs, PF1 et PF2, et sont montes oscillants par rapport a la caisse du vehicule autour d'axes respectifs, Yl et Y2. Par ailleurs, chaque bras est relie a la caisse au moyen d'organes de suspension typiquement constitues par un ressort tel que R1 et R2, et par un amortisseur hydraulique tel que Al et A2. Les elements de liaison 3 et 4, qui ont pour fonction d'assurer un guidage mutuel des tubes 1 et 2, presentent chacun une position distale vis-a-vis de l'extremite engagee d'un tube et une position proximale vis-a-vis de 1'extremite engagee de 1'autre tube. En d'autres termes, par exemple pour la traverse illustree a la figure 2, 1'element de liaison 3 est relativement proche de 1'extremite engagee 11 du tube 1 5 et relativement eloigne de 1'extremite engagee 21 du tube 2, tandis que 1'element de liaison 4 est relativement proche de 1'extremite engagee 21 du tube 2 et relativement eloigne de 1'extremite engagee 11 du tube 1. L'un de ces elements de liaison, par exemple 1'element de liaison 3, est concu pour opposer une resistance elastique a au moins une rotation relative des tubes 1 et 2 autour de la direction axiale Y. 10 En pratique, cet element de liaison 3 peut titre concu pour opposer une resistance elastique a tout deplacement relatif des tubes 1 et 2 par rapport a leur position de repos, et donc par exemple titre constitue par un palier 15 annulaire realise en materiau elastomere et fixe a chacun des deux tubes 1 et 2, comme decrit dans le document de brevet precite WO 97/47486. Selon 1'invention, 1'autre element de liaison 4 est en 20 revanche congu pour autoriser une Libre rotation relative des tubes 1 et 2 autour de la direction axiale Y, et pour maintenir la position relative de ces memes tubes dans le plan P qui est transversal a la direction axiale Y et qui passe par ce second element de liaison 4. 25 L'expression "libre rotation relative des tubes 1 et 2" ici utilisee doit titre comprise comme indiquant qu'aucune force d'intensite significative, par rapport aux efforts de torsion susceptibles d'etre appliques en 30 fonctionnement sur la traverse T, ne s'oppose a la rotation relative de ces tubes. En pratique, le second element de liaison 4 sera donc choisi pour ne presenter aucune raideur notable en torsion et pour n'introduire que des forces de frottement negligeables en rotation, au moms 80 pourcents des efforts de torsion etant ainsi absorbes par le premier element de liaison 3. Ce second element de liaison 4 sera en outre de preference choisi pour n'opposer, a une translation relative des tubes 1 et 2 suivant la direction axiale Y, qu'une force de frottement et / ou une force elastique, les figures 2 a 14 illustrant des modes de realisation dans lesquels le second element de liaison 4 oppose une force elastique a la translation relative des deux tubes, tandis que les figures 15 et 16 illustrent un mode de realisation dans lequel le second element de liaison 4 n'oppose a ce mouvement qu'une force de frottement eventuellement infime. Comme le montrent les figures 1 a 14, le second element de liaison 4 peut comprendre une rotule 41, un logement de rotule 42, et deux supports 43 et 44. La rotule 41 est engagee dans le logement de rotule 42 et nee a 1'un des deux tubes, par exemple le tube femelle 1, par le premier support 43, le logement de rotule 42 etant quant a lui lie, par le second support 44, a 1'autre tube, en 1'occurrence le tube male 2. Comme le montrent 1'ensemble des figures 1 a 12, les supports 43 et 44 peuvent comprendre des entretoises respectives, le support 43 presentant des entretoises 15 431a (figures 3, 5, 6, 10, 11), 431b (figures 7, 8) ou 431c (figure 9) et le support 44 presentant des entretoises 441a (figures 5, 6, 10, 12), 441b (figures 7, 8) ou 441c (figure 9). Les entretoises de ces supports 43 et 44 s'etendent dans des plans paralleles respectifs P1 et P2, perpendiculaires a la direction axiale Y (figures 7 et 12). 10 Chacune de ces entretoises est elastiquement flexible vis-a-vis d'un effort exerce perpendiculairement a son plan, et rigide vis-a-vis d'un effort exerce dans son plan. Comme le montrent le mieux les figures 4, 5, 6, et 10, les entretoises des supports respectifs 43 et 44 peuvent etre essentiellement forme-es de lames elastiques respectives, allongees suivant des directions respectives 20 croisees. Dans ce cas, le second element de liaison 4 peut etre dispose a 1'extremite engagee 11 du tube femelle 1 (figures 10 a 12), 1'entretoise 431a du support 43 25 traversant alors des lumieres 20 qui sont pratiquees dans le tube male 2 et qui sont disposees radialement en regard 1'une de 1'autre. En variante (figures 7 a 9), ces entretoises peuvent etre 30 forme-es de diaphragmes circulaires respectifs, eventuellement ajoures (figures 7 et 8).5 Dans le cas ou la structure de transmission d'efforts consideree inclut (figures 13 et 14) des bras tires Bl et B2 fixes sur les extremites non engagees respectives 12 et 22 des tubes 1 et 2, le support 43 peut se reduire a une simple tige 432, et la rotule 41 peut etre liee au tube 1 par 1'intermediaire de la fixation de la tige 432 sur le bras B1, et de la fixation de ce bras B1 sur le tube 1. La figure 15 illustre un autre mode de realisation, dans lequel le second element de liaison 4 est constitue par un palier annulaire lisse 45, realise dans un materiau anti-friction presentant un module de compression eleve. Par exemple, le palier 45 peut etre realise en bronze fritte ou dans un polymere rigide anti-friction, tel que le polyamide, le PTFE (polytetrafluoroethylene) ou le polymere vendu par la societe Igus sous la marque "Iglidur". La figure 16 illustre un autre palier utilisable pour constituer le second element de liaison 4. Dans cette variante, cet element de liaison 4 prend la forme d'un palier annulaire 46 constitue d'une couche centrale 462 realisee en materiau elastomere, par exemple en caoutchouc, dune armature externe 461 recouvrant la couche centrale, et dune garniture interne 463 realisee en materiau anti-friction. Dans ce mode de realisation, 1'armature externe 461 est par exemple fixee sur 1'interieur du tube femelle 1, le tube male 2 coulisse sur la garniture interne 463, et la couche 462 de materiau elastomere est radialement precontrainte entre les tubes male 2 et femelle 1 pour rattraper dans le temps 1'usure au niveau de la garniture interne 463. Selon 1'invention, la raideur en torsion de la traverse T est realisee essentiellement ou exclusivement par le premier element de liaison 3. Les solutions decrites permettent en outre d'autoriser une translation relative des tubes 1 et 2 suivant la direction axiale d'une amplitude de 1'ordre de quelques millimetres entre les tubes (2 a 3 mm par exemple), cette translation relative etant limitee au moms par la raideur en cisaillement du premier element de liaison 3, a laquelle s'ajoute eventuellement la raideur en flexion du deuxieme element de liaison 4. Au total, la raideur axiale entre les tubes 1 et 2, qui caracterise la force elastique s'opposant a la translation relative de ces tubes est de preference comprise entre 0 et 10 000N/mm. Le controle des plans de roues est pilote par la raideur radiale de chacun des elements de liaison 3 et 4, qui caracterise la resistance sous effort au deplacement relatif des tubes 1 et 2 dans le plan transversal a la direction axiale Y passant par cet element de liaison. Typiquement, la raideur radiale du premier element de liaison 3 est maximisee et toujours superieure a 1000N/mm, la raideur radiale du deuxieme element de liaison 4 etant avantageusement superieure a celle du premier element de liaison 3. REVENDICATIONS . 1. Structure de transmission d'efforts, au moins composee d'une traverse d'essieu (T), pour train arriere de vehicule terrestre, la traverse (T) comprenant deux tubes (1, 2) et deux elements de liaison (3, 4), les deux tubes (1, 2) etant partiellement enfiles 1'un dans 1'autre suivant une direction axiale (Y) par des extremites engage-es respectives (11, 21) et comprenant un tube male et un tube femelle, et les elements de liaison (3, 4) assurant un guidage mutuel des tubes (1, 2) et presentant chacun (3; 4) une position distale vis-a-vis de 1'extremite engagee (21; 11) d'un tube (2; 1) et une position proximale vis-a-vis de 1'extremite engagee (11; 21) de 1'autre tube (1; 2), un premier (3) des elements de liaison opposant une resistance elastique a au moins une rotation relative des tubes (1, 2) autour de la direction axiale (Y), caracterisee en ce que le second element de liaison (4) autorise une libre rotation relative des tubes (1, 2) autour de la direction axiale (Y) et maintient la position relative de ces tubes (1, 2) dans un plan (P) transversal a la direction axiale (Y) passant par ce second element de liaison (4). 2. Structure de transmission d'efforts suivant la revendication 1, caracterisee en ce que le second element de liaison (4) n'oppose a une translation relative des tubes (1, 2) suivant la direction axiale (Y) qu'une force de frottement et / ou une force elastique. 3. Structure de transmission d'efforts suivant 1'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que le premier element de liaison (3) oppose une resistance elastique a tout deplacement relatif des tubes (1, 2) par rapport a une position de repos. 4. Structure de transmission d'efforts suivant la revendication 3, caracterisee en ce que le premier element de liaison (3) comprend essentiellement un palier annulaire, realise en materiau elastomere et fixe a chacun des deux tubes (1, 2). 5. Structure de transmission d'efforts suivant 1'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que le second element de liaison (4) comprend une rotule (41), un logement de rotule (42) et des premier et second supports (43, 44), la rotule (41) etant engagee dans le logement de rotule (42) et liee a un premier (1) des deux tubes (1, 2) par le premier support (43), et le logement de rotule (42) etant lie au second tube (2) par le second support (44). 6. Structure de transmission d'efforts suivant la revendication 5, caracterisee en ce que le premier support (43) lie la rotule (41) au tube femelle (1). 7. Structure de transmission d'efforts suivant 1'une quelconque des revendications precedentes combinee a la revendication 5, caracterisee en ce que les premier et second supports (43, 44) comprennent des premiere et seconde entretoises respectives (431a, 441a; 431b, 441b; 431c, 441c) s'etendant dans des plans parallelesrespectifs (Pl, P2) perpendiculaires a la direction axiale (Y), chaque entretoise (431a, 441a; 43lb, 441b; 431c, 441c) etant elastiquement flexible vis-a-vis d'un effort exerce perpendiculairement a son plan et rigide vis-a-vis d'un effort exerce dans son plan. 8. Structure de transmission d'efforts suivant Tune quelconque des revendications precedentes combinee a la revendication 5, caracterisee en ce que les premiere et seconde entretoises (431a, 441a) sont essentiellement forme-es de lames elastiques respectives, allongees suivant des directions respectives croisees. 9. Structure de transmission d'efforts suivant la revendication 7, caracterisee en ce que les premiere et seconde entretoises sont formees de diaphragmes circulaires respectifs (431b, 441b; 431c, 441c), eventuellement ajoures. 10. Structure de transmission d'efforts suivant la revendication 8, caracterisee en ce que le second element de liaison (4) est dispose a 1'extremite engagee (11) du tube femelle (1) et en ce que Tune (431a) des entretoises traverse des lumieres (20) pratiquees dans le tube male (2) et disposees radialement en vis-a-vis 1'une de 1'autre. 11. Structure de transmission d'efforts suivant Tune quelconque des revendications precedentes combinee a la revendication 6, caracterisee en ce qu'elle comprend en outre des premier et second bras tires (Bl, B2) fixes sur les extremites non engage-es respectives (12, 22) despremier et second tubes (1, 2), en ce que le premier support (43) comprend une tige (432), et en ce que la rotule (41) est liee au premier tube (1) par fixation de la tige (432) sur le premier bras (Bl) et fixation du premier bras (Bl) sur le premier tube (1). 12. Structure de transmission d'efforts suivant 1'une quelconque des revendications 1 a 4, caracterisee en ce que le second element de liaison (4) comprend essentiellement un palier lisse (45) annulaire, realise dans un materiau anti-friction presentant un module de compression eleve, par exemple en bronze fritte ou dans un polymere rigide anti-friction tel que le polyamide ou le PTFE. 13. Structure de transmission d'efforts suivant Tune quelconque des revendications 1 a 4, caracterisee en ce que le second element de liaison (4) prend la forme d'un palier annulaire (46) comprenant une couche centrale (462) realisee en materiau elastomere, une armature externe (461) recouvrant la couche centrale, et une garniture interne (463) realisee en materiau anti-friction. 14. Structure de transmission d'efforts suivant la revendication 13, caracterisee en ce que la couche (462) de materiau elastomere est precontrainte entre les tubes male (2) et femelle (1) et comprend du caoutchouc.30