Brevet FR3018741A1 — publié le 20150925

TRAIN ARRIERE A TRAVERSE DEFORMABLE POUR VEHICULE AUTOMOBILE. [0001] L'invention concerne un train arrière à traverse deformable pour véhicule automobile. Elle concerne également un véhicule automobile équipé d'un tel train arrière. [0002] Le train arrière d'un véhicule automobile est fixé sous la caisse du véhicule et supporte les roues arrière de ce dernier en autorisant un débattement des suspensions arrière. [0003] Un type de train arrière connu appelé « train à traverse deformable » est décrit notamment par le document FR 2 888 559. Il comporte un essieu présentant une forme générale de « H» avec, de chaque côté du véhicule, un bras de suspension disposé longitudinalement. L'avant des bras de suspension est relié à la caisse du véhicule par une liaison élastique pouvant pivoter suivant un axe sensiblement transversal, l'arrière de ces bras supportant le moyeu de la roue. La barre centrale du « H » constitue une traverse deformable disposée transversalement, dont chaque extrémité est fixée de manière rigide à l'intérieur des bras de suspension. Cette traverse deformable maintient la géométrie des bras de suspension tout en assurant par une déformation en torsion suivant son axe la fonction de barre anti-devers qui limite l'angle de roulis de la caisse du véhicule. La caisse du véhicule est supportée par des ressorts de suspension qui prennent appui sur un plateau arrière formant un panier disposé à l'arrière de chaque bras, du côté intérieur. Un amortisseur hydraulique télescopique est installé en parallèle, à l'intérieur ou sur le côté du ressort. [0004] Dans ce type de train arrière, les plateaux arrière, qui supportent les ressorts de suspension, sont relativement volumineux et lourds, parce qu'ils doivent supporter la masse de la caisse du véhicule. [0005] On a déjà cherché à limiter le poids, l'amplitude des mouvements et le volume des ressorts et moyens de suspension qui supportent la caisse du véhicule. Ainsi, on connaît, selon le document FR 1 350 546, un train arrière pour véhicule automobile équipé d'un essieu à traverse deformable comportant, de chaque côté, un bras de suspension longitudinal fixé à l'avant à la caisse du véhicule par une articulation, et une traverse deformable comprenant ses extrémités fixées de manière rigide aux bras de suspension. Ce train arrière comporte de chaque côté un combiné de suspension équipé de ressorts, disposé sensiblement longitudinalement, dont l'extrémité avant est fixée à la caisse du véhicule et dont l'extrémité arrière est fixée au bras de suspension en dessous de son articulation, les ressort étant comprimés quand ces combinés de suspension travaillent en traction. Les combinés de suspension comportent à leurs extrémités des pivots permettant la fixation sur la caisse ou sur le bras de suspension, comprenant chacun un axe disposé transversalement. [0006] Le but de la présente invention est de fournir un train arrière à traverse deformable pour véhicule automobile, qui permette de faire gagner encore plus de poids. [0007] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel train arrière, qui permette de diminuer les contraintes dans les bras de suspension et dans les éléments de la structure du véhicule. [0008] C'est également un but de la présente invention de fournir un tel train arrière, qui permette d'augmenter le volume de chargement pour un véhicule utilitaire et d'améliorer ainsi l'espace des passagers arrière pour un meilleur confort. [0009] Enfin, la présente invention a aussi pour but de fournir un tel train arrière, qui soit de conception et de réalisation simples, qui soit robuste, efficace, fiable et économique, notamment en simplifiant la conception et la fabrication des bras de suspension de l'essieu et en permettant l'utilisation de nouveaux matériaux, comme les matériaux composites. [0010] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un train arrière à traverse deformable pour véhicule automobile comportant, de chaque côté, un bras de suspension longitudinal fixé à l'avant de la caisse du véhicule par une articulation, et comportant une traverse deformable, dont les extrémités sont fixées de manière rigide aux bras de suspension. De chaque côté, il est prévu un combiné ressort / amortisseur / butée, disposé sensiblement longitudinalement, dont l'extrémité avant est fixée à la caisse du véhicule et l'extrémité arrière au bras de suspension en dessous de son articulation. Ce combiné comporte un moyen de type ressort, et un dispositif d'amortisseur et de butée hydraulique permettant d'assurer une fonction de butée d'attaque, lequel combiné assumant, alors, les trois fonctions de ressort, d'amortissement et de butée des mouvements de suspension du train arrière. [0011] Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le combiné ressort / amortisseur / butée comporte un premier corps cylindrique, relié à la caisse du véhicule, un second corps cylindrique, relié au bras de suspension, qui peut coulisser par rapport audit premier corps cylindrique en position d'attaque ou de détente du train arrière en entraînant une tige de piston qui peut descendre dans le corps du dispositif d'amortisseur et de butée hydraulique pour faire fonctions d'amortissement et de butée du mouvement de translation relatif entre le second corps cylindrique et le premier corps cylindrique. [0012] De préférence, le moyen de type ressort du combiné est constitué par un ressort hélicoïdal monté axialement entre une coupelle de compression, solidaire de la tige de piston, et la paroi de fond interne du premier corps cylindrique, ladite coupelle de compression étant entraînée en translation lors du coulissement du second corps cylindrique par rapport au premier corps cylindrique pour comprimer le ressort hélicoïdal, et entraînant alors la tige de piston dans le corps du dispositif d'amortisseur et de butée hydraulique. [0013] De préférence également, la coupelle de compression est entraînée en translation lors du coulissement du second corps cylindrique par rapport au premier corps cylindrique par l'intermédiaire de mors, qui font partie intégrante dudit second corps cylindrique et qui s'étendent radialement à ce dernier. [0014] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le dispositif d'amortisseur et de butée hydraulique est un dispositif de butée hydraulique de type SOBEN ®. [0015] Le premier corps cylindrique peut avantageusement être relié en translation à la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'un pivot avant, qui comporte une patte de liaison, montée pivotante dans une chape avant qui comprend une patte de fixation prévue pour être fixée sur la face arrière d'une tôle du plancher du véhicule. [0016] Le second corps cylindrique peut avantageusement être relié au bras de suspension par l'intermédiaire d'une chape arrière fixée à l'avant du bras de suspension. [0001] La présente invention a aussi pour objet un véhicule automobile, qui comporte un train arrière conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. [0002] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : [0003] - la figure 1 est une vue en perspective d'un train arrière à traverse deformable, selon la présente invention, [0004] - la figure 2 est une vue de côté du train arrière de la figure 1, le bras de suspension étant au repos, [0005] - la figure 3 est une vue de côté du train arrière des figures 1 et 2, le bras de suspension étant en position enfoncée, [0006] - la figure 4 est une vue en perspective, schématique, du corps d'un combiné ressort / amortisseur / butée selon la présente invention, [0007] - la figure 5 est une vue en perspective, schématique, illustrant l'intégration du combiné ressort /amortisseur /butée de la figure 4 dans son environnement, et [0008] - les figures 6 et 7 sont des schémas illustrant le fonctionnement d'un combiné ressort / amortisseur / butée selon l'invention, en position de référence (figure 6) et en position d'attaque (figure 7). [0009] En référence aux dessins des figures 1 et 2, on a représenté un essieu ou train arrière, de référence générale 100, qui comprend : [0010] - de chaque côté, un bras de suspension 101 disposé longitudinalement, [0011] - une traverse deformable 102 réalisée en tôle, dont les extrémités sont soudées sur le côté intérieur dans la partie centrale des bras de suspension 101. [0012] Sur l'extrémité avant de chaque bras 101, il est prévu un anneau soudé d'une articulation 103, qui comprend un axe disposé transversalement, lequel axe étant sensiblement aligné sur le plan supérieur de ce bras 101 quand il est horizontal. Les anneaux des articulations 103 reçoivent des articulations élastiques présentant l'axe central fixé sous la caisse du véhicule pour permettre un pivotement de l'essieu 100 autour de ces articulations tout en filtrant les vibrations. [0013] Sur la partie arrière de chaque bras 101, il est prévu une platine porte moyeu 105, qui est perpendiculaire à la direction transversale de l'essieu 100. Cette platine 105 est formée d'une tôle pliée comprenant des renforts latéraux soudés à ce bras 101, laquelle tôle comporte des perçages destinés à recevoir le moyeu de la roue arrière. [0014] De chaque côté du train arrière, il est prévu un combiné 10 dit « combiné ressort! amortisseur! butée » dont la structure et le fonctionnement sont décrits plus loin dans le présent texte. [0015] Le combiné 10 présente un axe principal disposé longitudinalement, et une tige arrière coulissante 28, dont le fonctionnement en translation sera décrit avec plus de détails dans la suite du présent texte. L'extrémité avant du combiné 10 est fixée à la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'un axe 106 et d'une chape formée par une tôle pliée 107 vissée sur la face arrière d'une tôle de plancher 110 disposée sensiblement sous les sièges arrière du véhicule en arrière des pieds des passagers de ces sièges. Le combiné 10 est fixé à l'avant du bras de suspension 101 par l'intermédiaire d'une chape 108. L'axe de la chape 108 est sensiblement aligné sur le plan inférieur du bras de suspension 101 disposé horizontalement. [0016] La figure 3 représente la suspension arrière du véhicule fortement comprimée. Les bras de suspension 101 ont pivoté autour de leurs articulations 103. Les tiges arrière 28, qui coulissent dans les combinés ressort! amortisseur! butée 10, ont fortement reculé en comprimant les ressorts de suspension internes desdits combinés. [0017] L'axe de la chape arrière 108 ayant reculé en arrière de l'axe de l'articulation 103, on obtient une hauteur « H » (hauteur entre l'axe de l'articulation 103 et l'axe du combiné 10) qui est réduite par rapport à la hauteur initiale (hauteur représentée sur la figure 2), ce qui modifie légèrement le bras de levier appliquant la traction sur le ressort de suspension interne. La démultiplication entre l'inclinaison du bras de suspension 101 et l'étirement du combiné 10 est modifiée. [0018] Comme représenté sur le dessin des figures 4 et 5, le combiné ressort / amortisseur / butée 10 conforme à la présente invention comporte un premier corps cylindrique 2 d'axe XX' et un second corps cylindrique 3, coaxial au premier corps 2. Le second corps cylindrique 3 peut coulisser axialement par rapport au premier corps cylindrique 2 (sens de la flèche « D » de la figure 4) en entraînant une coupelle 6 de compression d'un ressort de suspension interne axial (non représenté sur la figure 4). La coupelle 6 de compression du ressort est entraînée en translation par les mors, de référence 5, qui sont disposés radialement et font partie intégrante du second corps cylindrique 3. [0019] Le premier corps cylindrique 2 du combiné 10 est relié à la chape 107 de la planche de plancher vertical 110 par l'intermédiaire de la patte 26 portant l'axe d'articulation sur ladite chape. Le second corps cylindrique 3 du combiné, prolongé par la tige arrière 28, est relié au bras de suspension par l'intermédiaire de la chape 108. [0020] En référence également au dessin de la figure 4, lorsque le train arrière entre en attaque ou en détente, pendant que le second corps cylindrique 3 coulisse par rapport au premier corps cylindrique 2 et entraîne la coupelle 6 de compression, le premier corps cylindrique 2, quant à lui, n'effectue qu'une rotation suivant l'axe de la chape 106 illustrée par la patte 26 sur la figure 4. [0021] Il importe de noter que, comme montré notamment sur le dessin de la figure 5, le combiné ressort / amortisseur / butée 10 est placé sensiblement horizontalement entre l'avant de l'essieu 100 nu (chape soudée) et la planche de plancher vertical ou planche à talon 110 (chape vissée). [0022] En référence aux dessins des figures 6 et 7, on a représenté, de manière très schématique, la structure et le fonctionnement du combiné ressort / amortisseur / butée 10. Ce combiné comporte à l'intérieur des premier et second corps cylindriques, désignés 2 et 3 respectivement, une tige de piston 9 rigidement solidaire de la coupelle de compression 6 qui est en butée contre les mors précités 5. La référence 7 désigne le ressort hélicoïdal monté axialement à l'intérieur des corps cylindriques 2 et 3, entre le fond du corps 2 et la coupelle de compression 6. [0023] L'ensemble désigné sous la référence générale 8 (figure 6) et intégré au combiné 10 constitue un ensemble de butée hydraulique de type connu en soi sous la dénomination butée hydraulique SOBEN ®. [0024] De manière connue, un dispositif à butée hydraulique SOBEN ®, notamment pour amortisseur réglable, comporte un corps rempli de fluide, dans lequel est disposé un tube intérieur pourvu d'ouvertures radiales et une tige, solidaire d'un piston est apte à coulisser dans le tube intérieur. Lors de l'avancée du piston, le fluide s'écoule à travers les ouvertures radiales, lesquelles présentent une perte de charge croissante pour l'écoulement du fluide à mesure de l'avancée du piston vers le côté fermé du tube intérieur, de telle sorte que sont amortis les mouvements de la tige lors du fonctionnement de ce dispositif de butée hydraulique. [0025] Appliquée au train arrière selon la présente invention, et toujours en référence aux dessins des figures 6 et 7, le dispositif de butée hydraulique 8 comporte un corps 12, rempli de fluide, dans lequel est disposé un tube intérieur 11 pourvu d'ouvertures radiales désignées collectivement 17, la tige du piston 9 (qui comporte une ouverture 9A dans sa partie d'extrémité) étant apte à coulisser dans le tube intérieur 11. Lors de l'avancée de la tige du piston 9 dans le tube intérieur 11, le fluide repoussé s'écoule à travers les ouvertures radiales 17. Ces ouvertures radiales 17 présentent une perte de charge croissante pour l'écoulement du fluide à mesure de l'avancée de la tige du piston 9 vers le côté fermé du tube intérieur 11, de façon à amortir le mouvement de la tige du piston 9 lors du fonctionnement de la butée. Ainsi, ce dispositif de butée fonctionne en amortisseur de chocs. [0026] En référence au dessin de la figure 7, la référence 19 désigne un diviseur disposé autour du tube intérieur 11, qui délimite une première chambre de compression 21 remplie de fluide et une seconde chambre de compression 23 remplie de gaz. L'ensemble formé par le tube intérieur 11 et la tige de piston 9 constitue l'amortisseur primaire avec la chambre de compression 13 et la chambre de détente 25. [0027] La référence 14 désigne un second tube intérieur, disposé de façon concentrique au tube intérieur 11, à l'extérieur de ce dernier. Ce second tube 14 est aussi percé d'alésages radiaux 31 (figure 7), et peut permettre de modifier les sections débitantes de fluide hydraulique qui se présentent devant la tige de piston 9. Ce second tube 14 peut ainsi permettre de modifier la raideur de l'amortissement du mouvement de la tige de piston 9, par conséquent la raideur du dispositif de butée hydraulique 8. [0028] Comme mieux représenté sur le dessin de la figure 7, lors du passage d'un état de référence à un état d'attaque, le second corps cylindrique 3 est entraîné par la traverse, ce qui a pour conséquence de comprimer le ressort 7 par l'intermédiaire de la coupelle de compression 6, le premier corps cylindrique 2 étant fixe du fait de sa fixation à la tôle de plancher vertical 110. Dans le même temps, la tige de piston 9 descend dans le corps de butée hydraulique de référence générale 8, ce qui a pour effets les deux fonctions de butée et amortisseur, propres au dispositif de butée hydraulique de type SOBEN ®. [0029] Ainsi, le fonctionnement de la présente invention est simple, et peut se résumer de la manière suivante : une coupelle de compression 6, reliée à la tige de piston 9, qui est elle-même reliée à la partie en mouvement du véhicule vient comprimer le ressort 7 lorsque le véhicule est en attaque, le mouvement de la tige 9 étant amorti et limité par une butée grâce au dispositif de butée hydraulique décrit ci-dessus. [0030] L'essieu ou train arrière à traverse deformable pour véhicule automobile décrit ci-dessus dans un exemple de réalisation présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : [0031] - il permet de réaliser un gain en poids sur l'essieu par la suppression des paniers ressorts, des supports d'amortisseurs et des appuis de butée, [0032] - il est économique, parce qu'il permet de simplifier la conception et la fabrication des bras de suspension de l'essieu, [0033] - il permet de diminuer les contraintes dans les bras de suspension et dans les éléments de structure, parce que les butées hydrauliques de type SOBEN ® peuvent dissiper jusqu'à 35% des efforts, [0034] - il permet de simplifier la conception des bras de suspension parce que ces derniers sont moins soumis à d'importants efforts, les bras de suspension pouvant même être quasiment rectilignes grâce à l'emploi de pneus à grand diamètre et petite largeur, [0035] - il permet d'utiliser des nouveaux matériaux, comme les matériaux composites, du fait de la diminution des efforts et des éléments à souder sur les bras de suspension, [0036] - il permet, du fait de l'exploitation de combinés ressort / amortisseur / butée horizontaux, de supprimer les interfaces hautes avec la caisse (ressorts et amortisseurs) et, par conséquent, il permet de réaliser une augmentation du volume de chargement pour un véhicule utilitaire et d'améliorer, ainsi, l'espace des passagers arrière pour un meilleur confort.25 REVENDICATIONS: 1. Train arrière à traverse deformable pour véhicule automobile comportant, de chaque côté, un bras de suspension (101) longitudinal fixé à l'avant de la caisse du véhicule par une articulation (103), et comportant une traverse deformable (102), dont les extrémités sont fixées de manière rigide aux bras de suspension (101), caractérisé en ce que, de chaque côté, il est prévu un combiné ressort / amortisseur / butée (10), disposé sensiblement longitudinalement, dont l'extrémité avant est fixée à la caisse du véhicule et l'extrémité arrière au bras de suspension (101) en dessous de son articulation (103), ledit combiné (10) comportant un moyen de type ressort, et un dispositif d'amortisseur et de butée hydraulique (8) permettant d'assurer une fonction de butée d'attaque, lequel combiné assumant alors les trois fonctions de ressort, d'amortissement et de butée des mouvements de suspension du train arrière. 2. Train arrière selon la revendication 1, caractérisé en ce que le combiné ressort / amortisseur / butée (10) comporte un premier corps cylindrique (2), relié à la caisse du véhicule, un second corps cylindrique (3), relié au bras de suspension (101), qui peut coulisser par rapport audit premier corps cylindrique (2) en position d'attaque ou de détente du train arrière en entraînant une tige de piston (9) qui peut descendre dans le corps (12) du dispositif d'amortisseur et de butée hydraulique (8) pour faire fonctions d'amortissement et de butée du mouvement de translation relatif entre le second corps cylindrique (3) et le premier corps cylindrique (2). 3. Train arrière selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit moyen de type ressort du combiné est constitué par un ressort hélicoïdal (7) monté axialement entre une coupelle de compression (6), solidaire de la tige de piston (9), et la paroi de fond interne du premier corps cylindrique (2), ladite coupelle de compression (6) étant entraînée en translation lors du coulissement du second corps cylindrique (3) par rapport au premier corps cylindrique (2) pour comprimer ledit ressort hélicoïdal (7), et entraînant alors la tige de piston (9) dans le corps (12) du dispositif d'amortisseur et de butée hydraulique (8). 4. Train arrière selon la revendication 3, caractérisé en ce que la coupelle de compression (6) est entraînée en translation lors du coulissement du second corps cylindrique (3) par rapport au premier corps cylindrique (2) par l'intermédiaire de mors(5), qui font partie intégrante dudit second corps cylindrique (3) et qui s'étendent radialement à ce dernier. 5. Train arrière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif d'amortisseur et de butée hydraulique (8) est un dispositif de butée hydraulique de type SOBEN ®. 6. Train arrière selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le premier corps cylindrique (2) est relié en translation à la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'un pivot avant, qui comporte une patte de liaison (26), montée pivotante dans une chape avant (106) qui comprend une patte de fixation (107) prévue pour être fixée sur la face arrière d'une tôle du plancher (110) du véhicule. 7. Train arrière selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le second corps cylindrique (3) est relié au bras de suspension (101) par l'intermédiaire d'une chape arrière (108) fixée à l'avant du bras de suspension (101). 8. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un train arrière (100) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.