Brevet FR2982797A1 — publié le 20130524

ESSIEU ARRIERE ALLEGE A VOIE REDUITE. L'invention a trait aux liaisons au sol d'un véhicule. L'invention a trait à un essieu arrière de véhicule. L'invention a également trait à un véhicule équipé d'un tel essieu. La conception d'un véhicule impose habituellement de réduire sa consommation en énergie motrice. Pour répondre à cet impératif il convient d'alléger le véhicule en se concentrant sur chacun de ses organes ou chaque ensemble de pièces. Sur un véhicule, par exemple de type automobile, certains modèles d'essieu arrière permettent de monter les deux roues et de le doter d'un système de suspension. Ce type d'essieu pèse plusieurs dizaines de kilos, ce qui représente un pourcentage important du poids total d'un véhicule. Cet essieu renferme un potentiel élevé en termes de possibilité de réduction de masse. L'essieu arrière est relié au châssis. Généralement cet essieu est fixé au moyen de liaisons rotule souple ou de pivots souples, ce qui lui autorise un pivotement suivant un axe transversal. Les liaisons sont positionnées transversalement de part et d'autre du véhicule, puisque l'essieu s'étend sur presque toute la largeur du véhicule. L'essieu doit supporter la masse du véhicule et absorber les chocs subis lorsque le véhicule passe sur des irrégularités de la route ; cette absorption est assurée par les amortisseurs. Une contrainte plus pénalisante apparaît lorsque le véhicule tourne : le véhicule prend du roulis et vrille l'essieu car le véhicule appuie alors sur l'essieu de manière asymétrique. Cette contrainte sollicite mécaniquement l'essieu et le déforme. En s'accentuant, cette déformation réduit la tenue de route puisque le plan de roue n'est plus maîtrisé. L'art antérieur divulgue différents essieux arrière de véhicule suspendus. Le document FR2455522 divulgue un essieu arrière de véhicule sur lequel sont fixées les deux roues arrière. Cet essieu comprend un support rigide reliant les deux roues et sur lequel sont montées des liaisons souples. Le support reprend seul les efforts de déformation, il doit par conséquent être renforcé. Cet aspect renforcé surcharge le véhicule. Le document FR2564785 divulgue un essieu arrière de véhicule permettant le montage de deux roues arrière. Cet essieu comprend deux bras latéraux sur lesquels sont montées une roue à une première extrémité et une liaison mécanique au niveau de la deuxième extrémité. Les deux bras sont reliés par une traverse qui reprend les efforts de torsion dans l'essieu en cas de roulis. La traverse est positionnée entre l'axe de rotation des roues et l'axe de pivotement de l'essieu. La traverse, pour résister aux contraintes qu'elle subit, doit être renforcée. On note que sur ces deux essieux, une partie est soumise à la fois à une flexion et à une torsion, ce qui est particulièrement pénalisant en termes de résistance mécanique. Différents critères présentent des équations qui permettent d'exprimer les contraintes admissibles vis-à-vis d'une limite élastique. Ainsi, une même pièce devra être renforcée lorsqu'elle est soumise à ces contraintes combinées. L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes susmentionnés. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif d'alléger l'essieu tout en conservant sa rigidité. Plus particulièrement, l'invention a également pour objectif de simplifier l'essieu. Plus particulièrement, l'invention a également pour objectif de proposer un essieu permettant de s'accommoder d'une prise de roulis. L'invention a pour objet un essieu arrière de véhicule, comprenant: un support rigide de roues, destiné à être monté pivotant sur le véhicule et comprenant deux zones de montage des roues, opposées transversalement, la distance entre les roues constituant la voie V de l'essieu; remarquable en ce que la voie V de l'essieu est inférieure à 1,20 m ; préférentiellement inférieure à 0,60 m encore plus préférentiellement inférieure à 0,30 m; et le support comprend un élément structurant s'étendant transversalement entre les deux zones de montage des roues, l'élément structurant étant préférentiellement une poutre ou un élément tubulaire. Les zones de montage des roues peuvent comprendre des porte-fusées de roue ainsi qu'également des fusées de roue. Elles peuvent également comprendre toutes sortes de moyens de montage de roue connus en soi. L'élément structurant s'étend préférentiellement au niveau de l'axe de rotation des roues ou encore au niveau d'un axe de rotation moyen des roues si ces dernières ont des axes de rotation distincts. Selon un mode avantageux de l'invention, le support comprend, à une partie avant, des moyens d'articulation, préférentiellement souples, aptes à lier l'essieu au véhicule suivant une liaison pivot selon un axe principal de pivotement, les moyens d'articulation étant préférentiellement disposés de manière à déborder transversalement à l'extérieur de la voie V de l'essieu, préférentiellement de part et d'autre de la voie V de l'essieu. Selon un autre mode avantageux de l'invention, le support comprend, outre la partie avant s'étendant essentiellement transversalement, une partie arrière; les moyens d'articulation étant espacés d'une distance L1, la partie arrière s'étendant essentiellement longitudinalement et comprenant les zones de montage des roues espacées d'une distance L2, le rapport L2/L1 étant inférieur à 0,80 ; préférentiellement inférieur à 0,50 ; encore plus préférentiellement inférieur à 0,30. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, les zones de montage des roues comprennent des porte-fusées de roue et préférentiellement des fusées de roue, définissant un axe de rotation des roues, la partie arrière étant préférentiellement disposée sous l'axe de rotation des roues. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, l'axe général de pivotement de l'essieu est à une distance D de l'axe de rotation des roues, le rapport D/L1 étant inférieur à 0,60 ; préférentiellement inférieur à 0,40 ; encore plus préférentiellement inférieur à 0,20. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, l'élément structurant comprend une zone de fixation destinée à recevoir un dispositif amortisseur relié au châssis du véhicule. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le support comprend deux profilés longitudinaux disposés latéralement l'un par rapport à l'autre et dont l'extrémité avant est cintrée de manière à créer des bras transversaux, les deux profilés longitudinaux étant préférentiellement reliés l'un à l'autre par un profilé transversal disposé à l'avant de l'élément structurant reliant les deux zones de montage des roues. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le support comprend une traverse et une poutre longitudinale reliée à la traverse de manière à former un T, une partie de ladite poutre formant l'élément structurant qui relie les deux zones de montage des roues. L'invention a également pour objet un véhicule comprenant un essieu arrière et deux roues montées sur l'essieu qui présente une voie V, remarquable en ce que l'essieu est conforme à l'invention. Selon un mode avantageux de l'invention, la partie avant de l'essieu est disposée au moins partiellement en-dessous d'un plan horizontal passant par l'axe de rotation des roues et/ou en ce que la distance L1 est supérieure à la voie V. Selon un mode avantageux de l'invention, le véhicule comprend un train avant et un train arrière, le train avant a une voie supérieure à la voie du train arrière. Préférentiellement, les roues sont pneumatiques. L'invention permet de proposer un essieu comprenant un élément structurant allégé dans la mesure où sa section peut être réduite puisque la sollicitation mécanique qu'il subit en cas de prise de roulis du véhicule devient une sollicitation élémentaire au lieu d'une sollicitation combinée. En effet l'élément structurant ne subit que des contraintes de flexion et plus de contrainte de torsion ; étant moins contraint, cet élément structurant peut-être aminci. L'essieu peut comprendre également une traverse positionnée au niveau de ses moyens d'articulation, ce qui lui permet également de travailler dans un mode moins contraignant. L'essieu est de type à voie réduite : l'espace entre les roues est réduit, tout comme l'espace entre les moyens d'articulation. Ce rapprochement permet d'économiser de la matière. Les différents constituants de l'essieu étant plus proches, les efforts et les effets de levier qu'ils exercent les uns sur les autres sont réduits. On parvient par ce biais à encore d'alléger l'essieu. La réalisation de l'essieu comprend des tubes métalliques assemblés par soudage. Ce mode de réalisation permet de réaliser une structure légère et rigide. La géométrie de l'essieu permet de rapprocher l'axe de pivotement de l'axe de rotation des roues ce qui permet de rendre l'essieu plus léger et plus compact. La voie de l'essieu étant réduite, les contraintes mécaniques générées par une prise de roulis du véhicule vont être réduites. Les roues étant préférentiellement pneumatiques, leur souplesse va contribuer à absorber une partie des déformations. 2 982 797 5 Pour également reprendre une partie des déformations, les moyens d'articulation souples sont rapprochés. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : 5 - La figure 1 est une représentation en vue du dessus de l'essieu suivant un premier mode de réalisation de l'invention. - La figure 2 est une représentation d'une coupe de l'essieu suivant un axe A-A tel que présenté sur la figure 1. - La figure 3 est une représentation en vue du dessus de l'essieu suivant un 10 deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un essieu 2 arrière de véhicule en vue du dessus. L'essieu 2 comprend un support rigide. Ce support est relié au châssis 4 du véhicule à l'aide de moyens d'articulation 6 assimilables à des rotules souples. Les moyens d'articulation 15 6 sont positionnés sur un axe de pivotement 8 transversal, qui est parallèle à l'axe transversal du véhicule. Sur le support sont montées deux roues 10 arrière. On considère que ces roues peuvent être assimilées à des cylindres ; on considère que le centre des roues correspond au centre géométrique des cylindres. Les roues 10 peuvent avoir un axe de rotation 12 commun ou en avoir chacune un, par 20 exemple si les roues présentent du carrossage ou un parallélisme particulier. Cette géométrie d'essieu 2 permet de modifier la tenue de route de l'essieu 2. Dans ce cas, on considère que l'axe de rotation 12 est la droite qui passe par les centres des roues. Dans un plan horizontal, l'axe de rotation 12 et l'axe de pivotement 8 sont espacés d'une distance D. 25 Les roues 10 sont montées sur l'essieu 2 par l'intermédiaire de zones de montage des roues. Ces zones de montages des roues peuvent être des portions de l'essieu 2, des porte-fusées 14 ou des fusées. Les fusées comprennent des moyens de rotation et des moyens de montage permettant de maintenir la roue. La fusée a la fonction d'un moyeu. Les porte-fusées 14 sont montés sur l'essieu 2 et présentent une envergure L2. Les porte-fusées 14 peuvent comprendre les fusées ou les moyeux sur lesquels sont montées les roues 10. Les moyens d'articulation 6 sont des liaisons mécaniques souples. Ce sont des rotules souples ou des pivots souples. Préférentiellement ces liaisons souples sont des pivots souples dont l'axe de pivot propre est sensiblement incliné par rapport à l'axe général de pivotement 8 de manière à améliorer la précision du véhicule en courbe. Cette inclinaison est compatible avec le pivotement de l'essieu dans la mesure où ces pivots se comportent comme des rotules sur un pivotement de faible amplitude. Les moyens d'articulation 6 sont espacés d'une distance L1. Selon un aspect de l'invention, on souhaite que l'axe de rotation 12 des roues soit rapproché de l'axe de pivotement 8, notamment au regard de la distance L1. On souhaite que le rapport D/L1 soit inférieur à 0,70 ; préférentiellement inférieur à 0,40 ; encore plus préférentiellement inférieur à 0,20. Le support comprend deux profilés longitudinaux 21 reliant les moyens de liaison 6 aux porte-fusées 14. Les profilés longitudinaux 21 ont une forme de « L ». Ils comprennent une portion transversale 20 et une portion longitudinale 22. Les profilés longitudinaux 21 sont réalisés à partir de profilés métalliques, de préférence des tubes ronds. Le tube est choisi pour le rapport rigidité/poids qu'il procure. Ces tubes sont cintrés de manière à créer une partie coudée intercalée entre une partie transversale et une partie longitudinale. Les moyens d'articulation 6 et les porte-fusées 14 peuvent être fixés à l'aide de moyens de fixation réversibles ou par soudage. La partie coudée comprend une double courbure de manière à ce qu'elle contourne le bord avant intérieur de la roue. Cet aspect offre l'avantage de raccourcir la portion transversale 20 et de rapprocher la roue 10 de l'essieu 2, et donc le rend plus compact. Entre le châssis 4 et l'essieu 2 est également monté un moyen d'amortissement permettant de suspendre l'essieu 2. On précise que sur la figure 1 le dispositif amortisseur n'est pas représenté par soucis de lisibilité ; il sera illustré sur une prochaine figure. Les deux profilés longitudinaux 21 sont distants l'un de l'autre. Ils sont reliés par un élément structurant 16 et une traverse 18. Les deux profilés longitudinaux 21, l'élément structurant 16 et la traverse 18 sont préférentiellement assembléS par soudage pour ne pas avoir besoin de moyens d'assemblage qui alourdissent le véhicule. De plus le procédé de soudage permet un ancrage rigide entre les éléments. Les profilés longitudinaux 21, l'élément structurant 16 et la traverse 18 peuvent être réalisés à partir de profilés de différentes natures et de différentes dimensions de manière à s'adapter au plus juste à leurs contraintes mécaniques spécifiques ou à un besoin de créer une zone de fixation. Les extrémités de l'élément structurant 16 et de la traverse 18 peuvent être découpées en gueule de loup de manière à épouser la surface sur laquelle ils sont montés afin d'améliorer leur assemblage. L'élément structurant 16 est positionné de manière transversale. L'élément structurant 16 est positionné à l'aplomb de l'axe de rotation 10. Ainsi positionné, les centres de fixations des roues 10, l'élément structurant 16 et les points de contact entre les roues 10 et le sol sont sur un même plan. Étant sur un même plan, on n'observe pas d'efforts de torsion dans l'élément structurant 16 mais principalement de la flexion, même en cas de prise de roulis. On aura bien compris que ce mode de sollicitation est moins pénalisant que des sollicitations combinées, ce qui permet de réduire la section de l'élément structurant 16 et donc de l'alléger sans perdre en rigidité. La traverse 18 est positionnée transversalement. La traverse 18 est positionnée au niveau de l'axe de pivotement 8. Ainsi on évite de la même manière les efforts de torsion dans le profilé, d'où une possibilité de réduction de poids. La voie V de l'essieu 2 est réduite. Par voie réduite on entend une voie inférieure à 1.50 m ; préférentiellement inférieure à 1,00 m ; encore plus préférentiellement inférieure à 0,40 m. Cette voie réduite permet de limiter les efforts dans l'essieu 2 lorsque le véhicule prend du roulis. La souplesse des moyens d'articulation 6 couplée à celle des roues, préférentiellement pneumatiques, permet d'absorber en partie les efforts tendant à vriller l'essieu 2. Pour encore réduire les efforts dans l'essieu 2, on peut choisir d'incliner les axes de rotation de chaque roue 10, de basculer les roues 10 vers l'intérieur de l'essieu 2 en vue de leur donner du carrossage négatif. Ainsi on parvient à rapprocher le centre de la surface de contact entre le sol et les roues 10 du plan médian de l'essieu 2. Un autre aspect de l'invention consiste à réduire la voie V de l'essieu arrière. Ainsi la longueur de l'élément structurant 16 est réduite, tout comme les efforts de flexion qu'il subit ce qui permet de l'affiner. De même, il est bénéfique de rapprocher les moyens d'articulation 6 de manière à réduire la longueur des portions transversales 20, ce qui limite les efforts que ces dernières subissent et favorise leur affinement. Une limite à observer est que la distance L1 doit rester supérieure à la distance D. Cet impératif permet de conserver une certaine rigidité de fixation entre l'essieu 2 et le châssis 4. Si on rapproche de trop les moyens d'articulation 6, qui sont préférentiellement souples rappelons-le, les efforts de roulage transmis par les roues 10 vont faire basculer l'essieu 2 suivant un axe vertical. Ce type d'essieu est particulièrement intéressant dans le cadre de véhicules comprenant un essieu avant présentant une voie plus large que la voie de l'essieu arrière. Ce genre de véhicule offre une compacité optimisée grâce à une largeur réduite. La figure 2 est une coupe de l'essieu 2 suivant un axe A-A présenté sur la figure 1. Sur cette figure est représenté un dispositif amortisseur 24 qui est monté entre l'essieu 2 et le châssis 4 du véhicule. Le dispositif amortisseur 24 prend appui sur l'essieu 2 au niveau d'une zone de fixation 26 de l'élément structurant 16. Préférentiellement la zone de fixation 26 et le dispositif amortisseur 24 sont placés sur le plan médian du véhicule. Les porte-fusées 14 sont des pièces présentant une certaine hauteur. Dans le cadre de l'invention on exploite cette hauteur en positionnant les portions longitudinales 22 en partie basse des porte-fusées 14 de manière à éloigner les portions longitudinales 22 de l'axe de rotation 12. Les portions longitudinales 22 sont inclinées de manière à pouvoir les raccourcir et donc gagner du poids. La figure 3 est une représentation d'un essieu 102 suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation l'essieu 102 comprend un support. Le support comprend une poutre longitudinale 116 et une traverse 118 qui sont reliées de manière à former un « T ». La poutre longitudinale 116 est un profilé positionné longitudinalement. Une partie de la poutre longitudinale 116 s'étend transversalement et relie les zones de montage des roues et assure la fonction 2 982 79 7 9 d'élément structurant. De ce fait on désigne également la poutre longitudinale 116 en tant qu'élément structurant 116. Sur les zones de montage des roues sont fixés des porte-fusées 114 présentant une envergure L2. Sur l'élément structurant 116 est également présente une zone de fixation 26 permettant le montage d'un dispositif 5 amortisseur (non représenté). La traverse 118 est un profilé positionné transversalement sur lequel sont fixés les moyens d'articulation 6 espacés d'une distance L1. Dans ce mode de réalisation, l'élément structurant 116 et la traverse 118 assurent également le rôle de profilés longitudinaux 21 du premier mode de réalisation, ce qui 10 permet de s'acquitter d'éléments de jonctions transversaux, qui limite l'assemblage à une soudure et qui économise des opérations de cintrage. L'essieu 102 ainsi devient plus économique à fabriquer. L'élément structurant 116 et la traverse 118 peuvent être réalisés à partir de profilés métalliques tels des tubes. Par rapport au premier mode de réalisation, le diamètre 15 de tube augmente, mais pas nécessairement l'épaisseur de la paroi du tube. Cette dernière peut même diminuer. Par rapport au premier mode de réalisation de l'invention, l'élément structurant 116 a une longueur proche de celle des portions longitudinales 22 du premier mode de réalisation. Par contre son diamètre est inférieur ou égal au double du diamètre des portions longitudinales 22 du premier 20 mode de réalisation ; préférentiellement strictement inférieur. L'épaisseur de la paroi de son tube, elle, est strictement inférieure à celle de l'épaisseur des tubes des portions longitudinales 22 du premier mode de réalisation. La masse de la traverse 118 est similaire à la somme d'un ensemble comprenant les portions transversales 20, la traverse 18 et l'élément structurant 16 du premier mode de réalisation ; bien 25 que sa longueur soit inférieure à la longueur cumulée de l'ensemble qui vient d'être listé. Cette variante de réalisation permet donc d'économiser de la matière et donc de gagner à nouveau du poids. En cas d'amincissement de la paroi des tubes, on peut ajouter des renforts localisés par exemple au niveau de la fixation des porte-fusées 114, des moyens 30 d'assemblage 6 ou à l'intersection entre l'élément structurant 116 et la traverse 118. REVENDICATIONS1. Essieu (2, 102) arrière de véhicule, comprenant : un support rigide de roues (10), destiné à être monté pivotant sur le véhicule et comprenant deux zones de montage des roues (14, 114), opposées transversalement, la distance entre les roues constituant la voie V de l'essieu ; caractérisé en ce que la voie V de l'essieu est inférieure à 1,20 m ; préférentiellement inférieure à 0,60 m encore plus préférentiellement inférieure à 0,30 m ; et le support comprend un élément structurant (16, 116) s'étendant transversalement entre les deux zones de montage des roues (14 ; 114), l'élément structurant étant préférentiellement une poutre ou un élément tubulaire. 2. Essieu selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support comprend à une partie avant (20, 118) des moyens d'articulation (6), préférentiellement souples, aptes à lier l'essieu au véhicule suivant une liaison pivot selon un axe principal de pivotement (8), les moyens d'articulation étant préférentiellement disposés de manière à déborder transversalement à 20 l'extérieur de la voie V de l'essieu. 3- Essieu selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support comprend, outre la partie avant (20, 118) s'étendant essentiellement transversalement, une partie arrière (22, 116) ; les moyens d'articulation (6) étant espacés d'une 25 distance L1, la partie arrière (22, 116) s'étendant essentiellement longitudinalement et comprenant les zones de montage des roues (14, 114) espacées d'une distance L2, le rapport L2/L1 étant inférieur à 0,80 ; préférentiellement inférieur à 0,50 ; encore plus préférentiellement inférieur à 0,30. 4- Essieu selon la revendication 3, caractérisé en ce que les zones de montage des roues comprennent des porte-fusées de roue (14) et préférentiellement des fusées de roue, définissant un axe de rotation (12) des roues, la partie arrière (22, 116) étant préférentiellement disposée sous l'axe de rotation (12) des roues. 5- Essieu selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'axe 5 général de pivotement de l'essieu (8) est à une distance D de l'axe de rotation (12) des roues (10), le rapport D/L1 étant inférieur à 0,60 ; préférentiellement inférieur à 0,40 ; encore plus préférentiellement inférieur à 0,20. 6- Essieu selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément 10 structurant (16, 116) comprend une zone de fixation (26) destinée à recevoir un dispositif amortisseur (24) relié au châssis (4) du véhicule. 7- Essieu selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support comprend deux profilés longitudinaux (21) disposés latéralement l'un par rapport à l'autre et dont l'extrémité avant est cintrée de manière à créer des bras transversaux, les deux profilés longitudinaux (21) étant préférentiellement reliés l'un à l'autre par un profilé transversal (18) disposé à l'avant de l'élément structurant reliant les deux zones de montage des roues. 8- Essieu selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support comprend une traverse (118) et une poutre longitudinale (116) reliée à la traverse (118) de manière à former un T, une partie de ladite poutre formant l'élément structurant qui relie les deux zones de montage des roues (114). 9- Véhicule comprenant un essieu arrière (2, 102) et deux roues (10) montées sur l'essieu qui présente une voie V, caractérisé en ce que l'essieu (2, 102) est conforme à l'une des revendications 1 à 8. 10-Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'essieu (2 ; 102) est conforme à l'une des revendications 3 à 5, et en ce que la partie avant (20, 118) de l'essieu est disposée au moins partiellement en-dessous d'un plan horizontal passant par l'axe de rotation (12) des roues (10) et/ou en ce que la distance L1 est supérieure à la voie V.