Brevet FR3024845A1 — publié le 20160219

UNITE POUR VEHICULE AUTOMOBILE PERMETTANT DE SUPPORTER DES ROUES ET LEURS SUSPENSION ET VEHICULE CORRESPONDANT 1. Domaine de l'invention L'invention concerne une unité destinée à équiper un véhicule, notamment un véhicule automobile pour supporter les roues et leurs suspensions. Elle vise également un véhicule automobile correspondant qui en est équipée. 2. Art antérieur Il est connu des unités avant ou arrière qui sont reliées au châssis du véhicule. Ces unités avant ou arrière permettent de supporter les roues du véhicule ainsi qu'un système de suspension de celui-ci. Elles sont généralement prévues pour les roues non directrices. Un exemple d'unité est décrit dans le document FR 989 479 dans lequel le système de suspension s'étend sensiblement suivant un axe longitudinal auquel s'étend le véhicule. Toutefois, ce système de suspension se compose d'un 20 premier et d'un deuxième moyens élastiques qui sont reliés respectivement au châssis et à un train ou essieu portant les roues du véhicule. reliés entre eux via un configuration n'est pas 25 véhicules tels que les (4x2), les véhicules à Les deux moyens élastiques sont porte levier basculant. Une telle adaptable à tous les types de véhicules deux roues motrices quatre roues motrices (4X4) ou encore les véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV) sans intervenir sur l'agencement du train portant les roues, la charge utile, et le châssis du véhicule. Il 30 est usuel sur les véhicules à quatre roues motrices d'installer un train multi bras qui est toutefois très encombrant et qui limite les possibilités de modularité. Il est par exemple très difficile, avec cette configuration, 3024845 2 d'implanter des modules d'hybridation du véhicule, telles que des batteries de traction. Une autre solution consiste à installer un train arrière à bras tirés mais ce dernier a un coût très élevé. 5 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. Un objectif de l'invention est de fournir une unité standardisée pour véhicule permettant de faire évoluer un 10 véhicule automobile à deux roues motrices à quatre roues motrices et/ou en véhicule hybride tout en évitant une modification de la structure du châssis du véhicule. Un autre objectif de l'invention est de proposer une solution qui n'augmente pas le poids du véhicule, qui soit 15 simple, universelle et peu coûteuse. 4. Résumé de l'invention Ces objectifs sont atteints grâce à une unité pour véhicule automobile comprenant au moins un système de suspension du véhicule s'étendant sensiblement suivant un axe longitudinal du véhicule, l'unité comprenant au moins un moyen de liaison rigide coopérant avec un train comportant une traverse torsible allongée suivant un axe transversal à l'axe longitudinal, le moyen de liaison rigide et le train étant configurés pour relier le système de suspension au châssis du véhicule. Cette solution permet de résoudre les problèmes précités. En particulier, une telle unité permet de ne pas modifier le châssis du véhicule sur lequel sera fixée ladite unité et d'éviter de rapporter des pièces supplémentaires ce qui réduit le coût de fabrication. En particulier, l'unité permet d'ajuster le réglage et de permettre différentes configurations du système de suspension. De plus, l'agencement du moyen de liaison et du train permet : 3024845 3 - le passage des transmissions latérales arrière entre le pont et les roues; - l'implantation d'une batterie de traction électrique pour une version hybride ou électrique; 5 - de préserver la largeur utile du volume de chargement ; et, - de supprimer certaines pièces. Selon une caractéristique de l'invention, la traverse torsible est munie de deux extrémités opposées reliées 10 chacune à un bras longitudinal s'étendant suivant l'axe longitudinal, chaque bras longitudinal étant destiné être relié au châssis du véhicule. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le moyen de liaison comprend un élément 15 basculeur lié de manière pivotante au châssis autour d'un axe de rotation transversal à l'axe longitudinal. Cet élément basculeur permet d'agir sur le système de suspension. De manière avantageuse, le moyen de liaison comprend 20 une biellette de poussée dotée d'une première extrémité montée mobile par rapport à un des bras longitudinaux et une deuxième extrémité liée par une liaison pivot à l'élément basculeur. Une telle biellette permet de transmettre le mouvement de l'élément basculeur sans 25 déformation. Selon encore une caractéristique de l'invention, l'élément basculeur comprend un premier levier et un second levier comportant chacun une première et une deuxième extrémités, le premier levier étant connecté au 30 second levier via leurs premières extrémités suivant une liaison fixe, le premier levier étant articulé à sa deuxième extrémité avec la deuxième extrémité de la biellette de poussée, et le second levier étant articulé à 3024845 4 sa deuxième extrémité au système de suspension. Cette architecture présente une compacité et une légèreté importantes ainsi qu'une facilité de mise au point, notamment par la présence des deux leviers dont leur 5 longueur et leur orientation permettent un ajustement simple des caractéristiques du dispositif. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier levier présente un rayon d'action différent du rayon d'action du second levier. Une telle configuration 10 permet de régler la raideur de suspension et d'intervenir sur les efforts exercés sur le train et le système de suspension. Selon une caractéristique de l'invention, le système de suspension est un combiné ressort-amortisseur, qui 15 présente l'avantage d'une compacité assez importante. De manière avantageuse, mais facultativement, la traverse torsible est cintrée. De la sorte, le train peut être utilisé pour un véhicule de type 4x4 qui comporte de nombreuses pièces faisant partie de son architecture et qui 20 doivent être fixées au châssis du véhicule, par exemple un pont arrière. Selon encore une autre caractéristique avantageuse, la traverse est disposée proche d'une extrémité proximale de chaque bras longitudinal. Une telle configuration permet 25 d'agir sur la souplesse du train. L'invention concerne également un véhicule comprenant un châssis auquel est fixée au moins une unité présentant les caractéristiques susmentionnées. Plus particulièrement, la traverse est située à proximité d'un avant du châssis du 30 véhicule. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages innovants ressortiront de la description ci-après, fournie à titre 3024845 5 indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - La figure 1 est une vue partielle et en perspective d'un véhicule automobile; 5 - La figure 2 est une vue en perspective de dessous d'une unité selon l'invention; - La figure 2 bis est une vue en coupe longitudinale d'une unité selon l'invention ; - La figure 3 est une vue éclatée d'un exemple 10 d'unité selon l'invention destinée à être fixée sur une partie d'un châssis d'un véhicule ; - La figure 4 est une représentation schématique de la configuration d'une unité selon l'invention ; - Les figures 5 et 5bis sont des vues de côté et en 15 perspective d'une unité montée sur un châssis du véhicule ; et, - Les figures 6 à 8 représentent des vues de dessous d'un véhicule automobile comprenant un châssis et un exemple d'unité selon l'invention agencés selon trois modes 20 de réalisation différents. 6. Description détaillée La figure 1 représente une vue partielle d'un véhicule 10 automobile comprenant ici quatre roues 2. Pour faciliter la compréhension de l'invention, nous 25 considérons que le véhicule 10 est allongé suivant un axe longitudinal X, horizontal. Est également représenté un axe vertical Z qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal X et à un axe transversal Y de sorte que ces trois axes X, Y, Z forment un repère orthogonal direct tel qu'illustré, par 30 exemple, sur les figures 1 et 2. Les termes « inférieur », « supérieur », « au-dessus », « en-dessous », sont définis par rapport la direction verticale Z, le terme « latéral » est défini par rapport à la direction 3024845 6 transversale Y et les termes « avant » et « arrière » sont définis par rapport à la direction longitudinale X. Sur les figures 2 et 2 bis est représenté un châssis 3 ou sous-bassement que comprend le véhicule 10 et qui 5 définit un plan longitudinal XY. Le châssis 3 présente une portion avant comprenant un pare-chocs avant (non représenté) et une portion arrière comprenant un pare-chocs arrière 21. Entre l'avant et l'arrière du châssis 3, ce dernier comprend deux longerons 4 s'étendant selon l'axe 10 longitudinal X et deux traverses 5 qui s'étendent suivant l'axe transversal Y. Les longerons 4 fournissent la raideur nécessaire au châssis 3 du véhicule 10. Un plancher 22 forme la partie centrale du châssis 3. Ce dernier est en général destiné à supporter par exemple, le pot 6 et le 15 tube d'échappement 7, une roue de secours 8 (quand celle-ci n'est pas logée dans le coffre du véhicule), les essieux ou porte roue reliés chacun à au moins deux roues 2. Sur les figures 3 et 4 est représentée une unité 1 arrière selon l'invention destinée à être montée sur le 20 châssis 3 du véhicule 10, en-dessous du châssis 3. L'unité 1 arrière comprend au moins : un système de suspension 11 du véhicule 10, un train 12 arrière, et un moyen de liaison 13 du train arrière et du système de suspension 11. Le système de suspension 11 permet de réduire les oscillations 25 sensiblement verticales des roues par rapport au châssis 3. Ce système de suspension 11 s'étend sensiblement suivant l'axe longitudinal X du véhicule 10. Selon une caractéristique de l'invention, le système de suspension 11 est un combiné ressort-amortisseur constituant une jambe de 30 force. Ce combiné ressort-amortisseur comprend un ressort de compression 20 et un amortisseur 42 hydraulique. De manière avantageuse, l'amortisseur 42 comprend un corps 43 l'intérieur duquel se déplace une tige 44. Le corps 43 3024845 7 est relié au châssis 3 et la tige 44 est reliée au moyen de liaison 13. Le ressort 20 est monté sur l'amortisseur 42 et entoure celui-ci. Le train 12 arrière ou essieu comporte une traverse 5 14 torsible allongée suivant l'axe transversal Y lorsque celle-ci est montée sur le châssis 3 du véhicule 10. La traverse 14 torsible ou souple est munie de deux extrémités 15, 15' opposées qui sont reliées chacune à un bras longitudinal 16, 16' s'étendant suivant l'axe longitudinal 10 X. Les bras longitudinaux 16, 16' permettent une liaison mécanique entre le châssis 3 et le train 12 arrière. Plus précisément, chaque bras longitudinal 16, 16' présente une extrémité proximale 18 et une extrémité distale 19. L'extrémité proximale 18 de chaque bras longitudinal 16, 15 16' est connectée via une liaison pivot d'axe A à un élément support 17 se fixant sur le châssis 3. Vers l'extrémité distale 19 est solidarisée une platine 45 qui permet de monter un axe ou fusée (non représenté) destiné à supporter une roue 2 du véhicule 10. 20 La liaison entre chaque extrémité 15, 15' de la traverse 14 et chaque bras longitudinal 16, 16' est située à proximité d'une extrémité proximale 18 des bras 16, 16'. En d'autres termes, les extrémités 15, 15' de la traverse 14 sont proches des extrémités proximales 18 des bras 16, 25 16'. De manière avantageuse, la traverse 14 torsible est cintrée. En particulier, le cintrage de la traverse 14 est réalisé dans le plan YZ. La traverse 14 présente ici une section fermée, circulaire, mais elle peut également adopter une section de profil différent. Afin d'assurer un 30 espace suffisant autour du pont en version 4x4, le traverse 14 est préférentiellement cintrée. Les bras longitudinaux 16, 16' présentent chacun une section rectangulaire mais peuvent, bien entendu, présenter une section différente 3024845 8 également. Les bras longitudinaux 16, 16' sont également cintrés dans le plan XY. Le moyen de liaison 13 est un moyen de liaison rigide. Nous comprenons par le terme rigide qu'il n'y pas 5 d'éléments élastiques. Ce moyen de liaison 13 coopère avec le train 12 arrière et ceux-ci sont configurés pour relier le système de suspension 11 au châssis 3 du véhicule 10. A chaque bras longitudinal 16, 16' est lié un moyen de liaison 13 coopérant avec un système de suspension 11. Dans 10 la cadre de la présente invention, le système de suspension 11 comprend une première extrémité 23 (amortisseur hydraulique) et une seconde extrémité 23' (tige de l'amortisseur) opposées, en référence aux figures 3 et 4. Le moyen de liaison 13 comprend un élément basculeur 24 qui 15 pivote autour d'un axe de rotation E par rapport au châssis 3. L'élément basculeur 24 comprend un premier levier 26 et un second levier 27. Avantageusement, mais de manière facultative, les premier et second leviers 26, 27 comportent un corps ayant une section en forme de U. 20 Le second levier 27 agit sur le système de suspension 11. Ce second levier 27 comprend une première et une seconde extrémités 29, 29'. La seconde extrémité 29' du second levier 27 est articulée avec la seconde extrémité 23' du système de suspension 11 suivant une liaison pivot 25 d'axe B qui est sensiblement parallèle à l'axe transversal Y. La première extrémité 23 du système de suspension 11 est montée en rotation sur le châssis 3 suivant un axe de pivotement C. Plus précisément, l'axe de pivotement C est porté par des premier et second points de liaison 30, 30' 30 situés respectivement vers les extrémités adjacentes d'un longeron 4 et d'une traverse 5. Le premier levier 26 comprend une première et une seconde extrémités 28, 28' opposées. Le premier et le 3024845 9 second leviers 26, 27 sont connectés ensemble via leurs premières extrémités 28, 29 suivant une liaison fixe. Plus précisément, un arbre 31 allongé suivant un axe E est agencé à la première extrémité 28 du premier levier 26. Cet 5 arbre 31 est configure pour s'insérer au moins en partie à travers une ouverture 32 traversante située à la première extrémité 29 du second levier 27. L'ouverture 32 traversante est aménagée dans la base (extrémité 29) du second levier 27. L'arbre 31 présente une première portion 10 33 de section circulaire et une deuxième portion 34 de section rectangulaire située à l'extrémité libre de l'arbre 31. L'ouverture 32 traversante présente également une section rectangulaire de sorte que l'arbre 31 puisse entraîner le second levier 27 en rotation suivant l'axe de 15 rotation E sensiblement parallèle à l'axe transversal Y. Le second levier 27 est monté sur la deuxième portion 34. Est également prévu un palier 35 monté sur l'arbre 31 qui permet le guidage en rotation et l'arrêt en translation de l'élément basculeur 24. Le palier 35 présente un corps de 20 forme triangulaire et de section en U. Vers le sommet du palier 35, est agencé un arbre 39 creux reliant les deux branches du U. L'arbre 39 creux est monté coaxial avec l'arbre 31. Le palier 35 est disposé sur la première portion 33 de l'arbre 31 du premier levier 26 et est 25 adapté, en situation de fonctionnement, à être placé en- dessous d'un longeron 4. De part cette configuration, comme nous pouvons le voir sur les figues 5 et 5bis, le premier levier 26 et le second levier 27 sont placés de part et d'autre d'un longeron 4. Le premier levier 26 est disposé 30 en regard d'une face latérale externe 49 du longeron 4 (orientée vers l'environnement extérieur) tandis que le second levier 27 est disposé en regard d'une face latérale interne 41 du longeron 4 (orientée vers le plancher 22 3024845 10 central du châssis 3). Le moyen de liaison 13 comprend en outre une biellette de poussée 25 coopérant avec l'élément basculeur 24. La biellette de poussée 25 fait la liaison entre 5 l'élément basculeur 24 et le train 12 arrière. De manière plus précise, la biellette de poussée 25 est dotée d'une première et d'une deuxième extrémités 37, 37' opposées. Le premier levier 26 est articulé à sa deuxième extrémité 28' avec la deuxième extrémité 37' de la biellette de poussée 10 25. Cette articulation assure un pivotement de la biellette de poussée 25 par rapport au premier levier 26 autour d'un axe de rotation F sensiblement parallèle à l'axe transversal Y. Avantageusement, cette articulation est une liaison rotule. La première extrémité 37 de la biellette de 15 poussée 25 est liée à un bras longitudinal 16, 16' via une chape 38 qui est solidarisée au bras longitudinal 16, 16'. La biellette de poussée 25 pivote par rapport au bras longitudinal 16, 16' autour d'un axe de rotation G orthogonal à l'axe de rotation F. Avantageusement, 20 l'articulation entre la biellette de poussée 25 et le bras longitudinal 16, 16' est une liaison rotule. La biellette de poussée 25 se trouve également disposée du côté de la face externe 49 du longeron 4. Selon un mode de réalisation de l'invention, les 25 premier et second leviers 26, 27 présentent un rayon d'action différent. Le premier levier 26 présente un rayon d'action R1 supérieur au rayon d'action R2 du second levier 27. En d'autres termes, le premier levier 26 présente un bras de levier supérieur au bras de levier du second levier 30 27. En intervenant sur le rapport R1/R2 des bras de leviers R1, R2 des premier et second leviers 26, il est possible d'ajuster le dimensionnement et la raideur du système de suspension 11. 3024845 11 Lors des oscillations verticales des roues 2 quand le véhicule 10 se déplace, le train 12 subit un débattement angulaire autour de l'axe A. Simultanément, le bras longitudinal 16, 16' entraine en rotation l'élément 5 basculeur 24 via la biellette de poussée 25, l'élément basculeur 24 agissant alors sur le système de suspension 11. Sur la figure 6 est représenté un châssis 3 de véhicule à deux roues motrices (4x2) sur lequel est 10 installé un exemple d'unité selon l'invention. Vers l'arrière du châssis 3 est agencé la roue de secours 8. Vers le centre du châssis 3 est monté le train arrière avec la traverse torsible 14 orientée vers l'avant du châssis 3 (du véhicule 10). Un réservoir 47 à carburant est destiné à 15 être fixé au plancher 22 du châssis et à la traverse 14. Sur la figure 7 est représenté un châssis 3 de véhicule 10 électriques hybride rechargeables (PHEV). La traverse torsible 14 est orientée vers l'avant du châssis 3. Grâce à l'unité 1, il est alors possible de loger dans 20 un volume vers l'arrière du châssis 3 un réservoir 47 pour le carburant et dans un volume vers l'avant du châssis 3 une batterie 48. Sur la figure 8 est représenté un châssis 3 de véhicule 10 à quatre roues motrices (4X4) sur lequel est 25 installé un exemple d'unité 1 selon l'invention. La traverse torsible 14 est orientée vers l'avant du châssis 3. L'agencement de l'unité 1 permet l'intégration d'un pont arrière 46 vers le centre du plancher 22 du châssis 3. Le cintrage de la traverse 14 torsible crée un jeu entre le 30 pont arrière 46 et la traverse 14 lors du débattement du train arrière. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que la personne de l'art est 3024845 12 même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 5 REVENDICATIONS1. Unité (1) pour véhicule (10) automobile comprenant au moins un système de suspension (11) du 5 véhicule (10) s'étendant sensiblement suivant un axe longitudinal (X) du véhicule (10), l'unité arrière étant caractérisée en ce qu'au moins un moyen de liaison (13) rigide coopère avec un train (12) comportant une traverse (14) torsible allongée suivant un axe transversal (Y) à 10 l'axe longitudinal (X), le moyen de liaison (13) rigide et le train (12) étant configurés pour relier le système de suspension (11) au châssis (3) du véhicule (1). 2. Unité (1) selon la revendication 1, caractérisée 15 en ce que la traverse (14) torsible est munie de deux extrémités opposées (15, 15') reliées chacune à un bras longitudinal (16, 16') s'étendant suivant l'axe longitudinal (X), chaque bras longitudinal (16, 16') étant destiné à être relié au châssis (3) du véhicule (10). 20 3. Unité (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de liaison (13) comprend un élément basculeur (24) liée de manière pivotante au châssis (3) autour d'un axe de rotation transversal à l'axe longitudinal 25 (X). 4. Unité (1) selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le moyen de liaison (13) comprend une biellette de poussée (25) dotée d'une première extrémité 30 (37) montée mobile par rapport à un des bras longitudinaux (16, 16') et une deuxième extrémité (37') liée par une liaison pivot à l'élément basculeur (24). 3024845 FR1457796 14 5. Unité (1) selon les revendications 3 et 4, caractérisée en ce que l'élément basculeur (24) comprend un premier levier (26) et un second levier (27) comportant chacun une première (28, 29) et une deuxième extrémité (28', 5 29'), le premier levier (26) étant connecté au second levier (27) via leurs premières extrémités (28, 29) suivant une liaison fixe, le premier levier (26) étant articulé à sa deuxième extrémité avec la deuxième extrémité (37') de la biellette de poussée (25), et le second levier (27) étant 10 articulé à sa deuxième extrémité (28') au système de suspension (11). 6. Unité (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le premier levier (26) présente un rayon d'action 15 (R1) différent du rayon d'action (R2) du second levier (27). 7. Unité (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le système de suspension (11) est un combiné ressort-amortisseur. 20 8. Unité (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la traverse (14) torsible est cintrée. 25 9. Unité selon l'une quelconque des revendications 2 et 4 à 8, caractérisée en ce que la traverse (14) est disposée proche d'une extrémité proximale (18) de chaque bras longitudinal (16, 16'). 30 10. Véhicule (10) comprenant un châssis (3) auquel est fixée au moins une unité (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11. Véhicule (10) selon la revendication 10, 35 caractérisé en ce que la traverse (14) torsible est située à 3024845 FR1457796 15 proximité d'un avant du châssis (3) du véhicule (10).