Brevet FR2956359A1 — publié le 20110819

BRAS OSCILLANT TRANSVERSAL MUNI D'UN TOURILLON, POUR LE MONTAGE SUR UN ESSIEU DE VEHICULE AUTOMOBILE, ET PROCEDE DE FABRICATION DUDIT BRAS La présente invention se rapporte à un bras oscillant transversal conçu pour être monté sur un essieu de véhicule automobile, ledit bras étant fabriqué en tant que pièce structurelle en tôle, à partir d'une platine en tôle, et comportant une zone formant corps de base sur laquelle des zones de montage sont ménagées. L'invention concerne, en outre, un procédé de fabrication dudit bras oscillant transversal. Dans le domaine de la construction d'automobiles, des bras oscillants transversaux servent au guidage et au braquage des roues. Le bras oscillant transversal établit, d'une part, la liaison avec le système de montage de la roue et, d'autre part, la liaison avec le châssis du véhicule. Outre le palier de roue et l'arbre d'entraînement, ledit système de montage englobe également, entre autres, un palier de pivotement, une liaison avec le pivot d'essieu et avec une articulation de guidage, avec la barre d'accouplement, ainsi que d'autres éléments dédiés au braquage, à l'entraînement, à la suspension et au freinage dudit véhicule. Le bras oscillant transversal est exposé à des sollicitations multiples au cours du fonctionnement du véhicule. C'est pourquoi il est souvent prévu plus d'un bras oscillant transversal pour équiper chaque roue. La forte sollicitation dudit bras peut être contrecarrée par une structure particulièrement robuste et stable. Néanmoins, une telle structure implique fréquemment aussi un poids élevé, ce qui entraîne une consommation de carburant accrue. Un agencement structurel à optimalisation pondérale est possible grâce à des matériaux à robustesse particulièrement haute, ou à la combinaison de différents matériaux. En particulier les zones de rattachement des paliers, soumises à de fortes contraintes, peuvent être constituées par des pièces coulées ou par des composants fraisés qui sont relié(e)s à un corps de base en tôle d'acier. Toutefois, le mode de réalisation hybride accuse l'inconvénient consistant en ce que les pièces structurelles individuelles doivent être assemblées les unes aux autres, ce qui se répercute défavorablement sur les coûts de production. En particulier la durabilité d'un bras oscillant transversal, synonyme de sûreté du véhicule, représente un autre point essentiel devant être pris en considération pour la structure et la conception dudit bras. Des zones de liaison, entre différents éléments constitutifs d'un bras oscillant transversal de type hybride, doivent être définies avec une attention toute particulière. En conséquence, la présente invention a pour objet de fournir un bras oscillant transversal qui soit d'une haute robustesse et d'un poids modeste, et puisse être produit de manière particulièrement simple moyennant, dans le même temps, une grande longévité. L'objet recherché vise, par ailleurs, à indiquer un procédé économique de fabrication d'un tel bras. Conformément à l'invention, le bras oscillant transversal conçu pour être monté sur un essieu de véhicule automobile, fabriqué en tant que pièce structurelle en tôle à partir d'une platine en tôle, et comportant une zone formant corps de base sur laquelle des zones de montage sont ménagées, est caractérisé par le fait que l'une desdites zones de montage se présente comme un tourillon fabriqué d'un seul tenant avec ladite zone formant corps de base, à partir de ladite platine en tôle. Le tourillon peut être judicieusement destiné à recevoir un palier revêtant, en particulier, la forme d'un palier hydraulique. Le fait que ledit tourillon soit produit d'un seul tenant avec la zone formant corps de base, offre une possibilité simple de conception optimalisée du bras oscillant transversal eu égard, en particulier, aux crêtes d'effort générées sous contrainte. Des procédés de fabrication conventionnels créent, dans la zone de rattachement du tourillon à la zone formant corps de base, un point de faiblesse potentielle dû à une solidarisation boulonnée, à un cordon de soudure ou à une origine similaire. La présente invention supprime ce point de faiblesse du fait que le tourillon est réalisé d'un seul tenant avec la zone formant corps de base, et du fait qu'il ne se produit aucune mutation structurelle de matériaux du type survenant, par exemple, lors d'une opération de soudage. De plus, les zones de montage ne réclament pas la présence, sur le bras oscillant transversal, de rigidifications particulières qui entraîneraient un surpoids. Le bras oscillant transversal possède une zone de transition, infundibuliforme par exemple, qui part de sa zone formant corps de base et gagne le tourillon. Ledit tourillon est alors rattaché d'un seul tenant, par ladite zone de transition, à ladite zone formant corps de base. La fabrication dudit bras en une pièce structurelle en tôle mise en forme permet de concevoir ladite zone de transition avec optimalisation concernant les efforts engendrés sous contrainte. La transition est en particulier continue, entre la zone formant corps de base et le tourillon. Il est possible de prévoir des arêtes, des moulures ou autres configurations géométriques contribuant à accroître les performances. Le tourillon présente, de préférence, une forme pour l'essentiel cylindrique et présente un profil extérieur de section transversale ronde, notamment circulaire, ou présentant au moins un coin. Conformément à l'invention, il est également possible d'envisager un profil triangulaire, rectangulaire ou polygonal, voire un profil rond, ovale ou elliptique. Une combinaison des caractéristiques précitées est également réalisable dans le cadre de l'invention. Dans l'esprit de l'invention, l'expression « forme cylindrique » fait référence à la forme extérieure. Des arêtes, façonnées sur le profil extérieur, peuvent aussi respectivement servir au positionnement ou à l'orientation d'un palier. Ainsi, au cours du levage du véhicule de tourisme à des fins de maintenance, le bras oscillant transversal peut par exemple être arrêté ; ou bien la partie intérieure d'un palier, constituée par exemple d'uréthane ou d'élastomères, ne peut pas se déplacer ni se gauchir en service, sous l'effet de la contrainte durable. Il est pareillement concevable d'assembler ledit palier avec le profil extérieur du tourillon, en ce sens qu'aucune douille intérieure supplémentaire n'est enfilée sur ledit tourillon. Une préférence particulière est accordée à un tourillon creux. Ledit tourillon est, lui aussi, fabriqué par le processus de mise en forme au cours de la fabrication du bras oscillant transversal. De ce fait, ledit tourillon fait partie intégrante de la pièce structurelle en tôle, et constitue donc un composant partiel en tôle. Suite à la forme creuse, la configuration dudit tourillon est influencée uniquement par l'outil de formage. Un avantage, procuré par le mode de réalisation creux, réside dans l'économie pondérale étant donné que le profil extérieur du tourillon peut être conçu de manière qu'il absorbe pleinement, d'emblée, les forces escomptées. Conformément à l'invention, la pièce structurelle en tôle est alors fabriquée à partir d'une platine en tôle ayant une épaisseur comprise entre 1 mm et 10 mm, de préférence entre 2 mm et 6 mm. Dans une forme de réalisation particulièrement préférentielle, le tourillon est constitué de deux ailes, lesquelles ailes présentent des faces extrêmes, lesdites faces extrêmes étant situées en vis-à-vis mutuel, de préférence avec contact bord à bord. Par l'expression «faces extrêmes en vis-à-vis mutuel », dans le cadre de l'invention, il convient d'entendre non seulement que lesdites faces extrêmes sont confrontées parallèlement et réservent entre elles un interstice, mais également que des perpendiculaires, élevées sur lesdites faces extrêmes, peuvent former un angle entre elles. Cet angle est alors situé dans une plage angulaire pouvant atteindre jusqu'à 90 degrés. Par «faces extrêmes en vis-à-vis mutuel », conformément à l'invention, il faut également comprendre que lesdites surfaces ne pointent pas bord à bord, c'est-à-dire qu'elles sont non pas directement confrontées, mais mutuellement décalées. Le décalage peut aussi être additionnellement caractérisé par un interstice. Un chevauchement par zones est également envisageable en théorie. Pour conférer une robustesse supplémentaire au bras oscillant transversal, en fonction du profil requis du véhicule et du palier utilisé, les faces extrêmes sont, de préférence, mutuellement accouplées. Cet accouplement peut être respectivement assuré par une solidarisation collée, voire aussi par une solidarisation matérielle résultant, par exemple, d'un assemblage thermique. Conformément à l'invention, lors d'une opération d'assemblage thermique, il est également concevable de soumettre le tourillon à un post-usinage mécanique. Par «post-usinage », il convient par exemple d'entendre un lissage du cordon de soudure. Toutefois, il est pareillement possible de modifier une nouvelle fois le profil dudit tourillon lors d'un processus de mise en forme impliquant une fabrication par enlèvement de copeaux. Dans une autre forme de réalisation, un corps d'appui peut être avantageusement logé dans le tourillon. Par exemple, ledit corps d'appui peut se présenter comme une douille, ou bien comme un cylindre en un matériau massif. Le dimensionnement dudit corps est alors adapté au profil intérieur dudit tourillon. En conséquence, il est semblablement de forme cylindrique pour l'essentiel. Ledit corps sert à accroître la solidité et peut être, par exemple, inséré dans le tourillon au stade de l'emmanchement à force d'un palier, ou bien encore intégré dans ledit tourillon dès le stade du processus de mise en forme. En outre, ledit corps peut aussi remplir respectivement la fonction d'un gabarit de formage, voire d'un moule perdu, de sorte que le formage du tourillon n'exige aucun outil spécifique revêtant la forme d'une broche. De manière particulièrement préférentielle, le corps d'appui comble la cavité du tourillon. Au cours d'une opération de montage, respectivement lors d'interventions ultérieures de maintenance, cela peut diminuer l'ampleur de détériorations, c'est-à-dire de déformations du tourillon respectivement provoquées, par exemple, par des coups de marteau ou par une chute du bras oscillant transversal sur le sol, de sorte que ledit bras n'est pas rendu inutilisable. Qui plus est, en cas de contrainte unilatérale, la force peut être mieux introduite dans des régions diamétrales du tourillon, ce qui se solde, globalement, par des efforts moindres imposés aux pièces structurelles. Dans le cadre de l'invention, cependant, le corps d'appui peut aussi être fabriqué en un matériau hybride, voire encore en un matériau composite. Il peut aussi être réalisé en un matériau métallique ou en une matière plastique. La consignation à demeure dudit corps, sur ledit tourillon, peut s'opérer par complémentarité de forces, de formes ou de matières. Dans une autre forme de réalisation, la zone formant corps de base peut également être de structure multicoque, au moins en partie. La zone de montage est, de préférence, réalisée d'un seul tenant avec au moins l'une ou plusieurs des coques. La conception multicoque respective du bras oscillant transversal, ou de la zone de base dudit bras, accroît alors la résistance dudit bras au flambage et son aptitude à supporter des contraintes sur la totalité de sa surface. Ainsi, l'invention autorise également une réalisation du tourillon sensiblement pour moitié sur une coque supérieure, et sensiblement pour moitié sur une coque inférieure. Les pièces partielles peuvent être reliées l'une à l'autre par un processus d'assemblage thermique. La zone formant corps de base du bras oscillant transversal comporte des moulures, des creusures ou bien encore des orifices qui servent, d'une part, à rigidifier la coque de ladite zone et procurent, d'autre part, différentes possibilités de montage et de maintenance. Dans la variante de réalisation de la structure multicoque de la zone formant corps de base, les coques sont solidarisées par complémentarité de matières, au moins par régions, de préférence par assemblage thermique. Néanmoins, il serait également concevable que les multiples coques de ladite zone soient reliées les unes aux autres par une solidarisation collée à complémentarité de forces. Cette dernière peut être additionnellement renforcée par des éléments d'assemblage par concordance de formes, tels que des rivets par exemple. Dans le cadre de l'invention, il est judicieux que la pièce structurelle en tôle comporte des régions à épaisseurs de paroi différentes. Un autre avantage de l'invention tient au procédé de fabrication mentionné en introduction. Le procédé conforme à l'invention est caractérisé par le fait que la zone formant corps de base, et un tourillon situé dans une zone de montage, sont fabriqués par mise en forme de la platine en tôle dans un outil de formage. En d'autres termes, ledit tourillon doit être façonné, dans ladite zone de montage, avec ladite zone formant corps de base du bras oscillant transversal. Cela procure notamment l'avantage consistant en ce que ledit bras, ainsi fabriqué, peut être produit de manière particulièrement économique étant donné que, dans le cas optimal, la mise en forme réclame uniquement un ablocage d'outil, c'est-à-dire qu'un unique outil de formage est également requis. Cela économise des frais. La platine en tôle présente de préférence, en vue de la fabrication de la zone de montage, deux ailes qui sont conjointement cintrées par l'outil de formage. Sous l'action de parties supérieure et inférieure dudit outil, une zone de montage devant être produite est cintrée, sur ladite platine, de telle manière que le tourillon soit, pour l'essentiel, préalablement déformé en U. Ladite platine peut posséder une épaisseur de paroi variable et présenter, de ce fait, des régions d'épaisseurs partiellement différentes. Dans une variante de réalisation particulièrement préférentielle, il s'opère une poursuite de la mise en forme des ailes, ce qui est assuré au moyen d'un outil additionnel. Du fait de la poursuite de la mise en forme, lesdites ailes sont façonnées de telle sorte que les faces extrêmes viennent, pour l'essentiel, en contact l'une contre l'autre. Dans ce cas, l'invention autorise une mise en forme exclusive des ailes à l'aide d'un outil additionnel, ou permet respectivement de donner une forme circulaire auxdites ailes, selon la variante de réalisation particulièrement préférentielle, à l'aide d'un autre outil auxiliaire tel qu'une broche, par exemple. Lesdits outils additionnel et auxiliaire peuvent faire corps avec l'outil de formage, et être intégrés dans la (les) partie (s) supérieure et/ou inférieure de ce dernier. La mise en forme du tourillon peut donc s'opérer au moyen d'un outil additionnel, alors que la pièce structurelle en tôle se trouve dans le système d'ablocage de l'outil de formage. Le procédé conforme à l'invention peut être exécuté par formage à froid suivi d'un traitement d'amélioration de la pièce structurelle en tôle fabriquée, ou bien également par formage à chaud, en particulier par durcissement à la presse. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel : la figure 1 est une perspective par-dessus d'un bras oscillant transversal conforme à l'invention ; la figure 2 est une coupe transversale du tourillon dudit bras oscillant transversal ; et la figure 3 est une vue en perspective d'un corps d'appui destiné audit tourillon. Sur les figures, les mêmes références sont employées pour désigner des pièces identiques ou similaires, sachant que des avantages correspondants ou comparables sont obtenus également lorsqu'il est renoncé à une description répétitive, par souci de simplification. La figure 1 montre, en perspective par-dessus, un bras oscillant transversal 1 conforme à l'invention qui comprend une zone 2, formant corps de base pour l'essentiel de configuration en L, et trois zones de montage 3. Observées dans le plan du dessin, lesdites zones 3 sont alors situées sur un côté supérieur, et sur des côtés de gauche et de droite. Les zones 3 situées sur le côté supérieur et sur le côté de gauche sont conçues pour recevoir respectivement, par exemple, des articulations sphériques ou des paliers de pivotement non illustré(e)s dans le présent cas. Conformément à l'invention, la zone 3 située du côté droit a été pourvue d'un tourillon 4 au cours du processus de fabrication du bras 1. Le processus de fabrication réside, pour l'essentiel, dans une opération de mise en forme d'une platine en tôle dans laquelle la zone 2 formant corps de base, à structure monocoque, est simultanément dotée des zones de montage 3. Il est également donné naissance à une zone de transition 10 partant de ladite zone 2, de section transversale sensiblement en U, et gagnant le tourillon 4 muni, dans le présent cas, d'une forme cylindrique droite. De ce fait, ladite zone de transition 10 se rétrécit en direction dudit tourillon 4 et est de réalisation infundibuliforme. Ladite zone de transition infundibuliforme 10 présente, respectivement, un resserrement en direction dudit tourillon 4 et un pourtour évasé dans la direction opposée, afin d'autoriser une transition avec le profil en U de la zone 2 formant corps de base. Ladite zone 10 est plus courte que ledit tourillon 4. La figure 2 est une coupe transversale du tourillon 4. Ledit tourillon 4 présente un profil extérieur 5 présentement illustré, muni d'une section transversale ronde. Sur les côtés du tourillon 4 situés à gauche et à droite, par rapport au plan du dessin, ledit tourillon 4 est formé de deux ailes 6. Du côté du tourillon 4 qui est représenté en partie basse, dans le plan du dessin, ces ailes 6 possèdent des faces extrêmes 7 à leurs extrémités. Dans cet exemple de réalisation, lesdites faces extrêmes 7 sont parallèles en vis-à-vis mutuel direct, et avec espacement A. La figure 3 est une vue en perspective d'un corps d'appui 8 pouvant, conformément à l'invention, être logé dans une cavité 9 du tourillon 4. Le diamètre extérieur dudit corps 8 est adapté au diamètre intérieur dudit tourillon creux, dont il comble intégralement la section transversale. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre. Liste des références numériques et alphabétique 1 bras oscillant transversal 2 zone formant corps de base 3 zones de montage 4 tourillon 8 profil extérieur du tourillon 6 ailes du tourillon 7 faces extrêmes des ailes 8 corps d'appui 9 cavité du tourillon zone de transition A espacement des faces extrêmes des ailes REVENDICATIONS- 1. Bras oscillant transversal (1) conçu pour être monté sur un essieu de véhicule automobile, ledit bras (1) étant fabriqué en tant que pièce structurelle en tôle, à partir d'une platine en tôle, et comportant une zone (2) formant corps de base sur laquelle des zones de montage (3) sont ménagées, bras caractérisé par le fait qu'une zone de montage (3) se présente comme un tourillon (4) fabriqué d'un seul tenant avec ladite zone (2) formant corps de base, à partir de ladite platine en tôle. 2. Bras oscillant transversal selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le tourillon (4) est destiné à recevoir un palier. 3. Bras oscillant transversal selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le tourillon (4) est cylindrique, et présente un profil extérieur (5) de section transversale ronde, ovale ou présentant au moins un coin. 4. Bras oscillant transversal selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le tourillon (4) est creux. 5. Bras oscillant transversal selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le tourillon (4) est constitué de deux ailes (6), lesdites ailes (6) présentant des faces extrêmes (7), et lesdites faces extrêmes (7) étant situées en vis-à-vis mutuel, de préférence avec contact bord à bord. 6. Bras oscillant transversal selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les faces extrêmes (7) sont accouplées par l'intermédiaire d'une solidarisation. 7. Bras oscillant transversal selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'un corps d'appui (8) est logé dans le tourillon (4). 8. Bras oscillant transversal selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le corps d'appui (8) comble une cavité (9) du tourillon (4). 9. Bras oscillant transversal selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que le corps d'appui (8) est fabriqué en un matériau métallique ou en une matière plastique. 10. Bras oscillant transversal selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la zone (2) formant corps de base est de réalisation multicoque, la zone de montage (3) étant réalisée d'un seul tenant avec au moins une coque. 11. Bras oscillant transversal selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la pièce structurelle en tôle comporte des régions à épaisseurs de paroi différentes. 12. Procédé de fabrication d'un bras oscillant transversal (1) notamment selon à l'une quelconque des revendications précédentes, conçu pour être monté sur un essieu de véhicule automobile, ledit bras (1) étant fabriqué en tant que pièce structurelle en tôle, à partir d'une platine en tôle, et ledit bras (1) comportant une zone (2) formant corps de base sur laquelle des zones de montage (3) sont ménagées, procédé caractérisé par le fait que ladite zone (2) formant corps de base, et un tourillon (4) situé dans une zone de montage (3), sont fabriqués par mise en forme de ladite platine en tôle dans un outil de formage. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la platine en tôle présente, en vue de la fabrication de la zone de montage (3), deux ailes (6) qui sont cintrées par l'outil de formage. 14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par le fait qu'un outil additionnel provoque une poursuite de la mise en forme des ailes (6) de façon telle que des faces extrêmes (7) desdites ailes (6) viennent, pour l'essentiel, en contact l'une contre l'autre. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que ledit procédé est exécuté par formage à froid suivi d'un traitement d'amélioration, ou par formage à chaud avec durcissement à la presse. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé par le fait que la mise en forme du tourillon (4) s'opère au moyen d'un outil additionnel, alors que la pièce structurelle en tôle se trouve dans un système d'ablocage de l'outil de formage. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé par le fait qu'un corps d'appui (8) est intégré dans le tourillon (4).25