Brevet FR3048670A1 — publié le 20170915

DISPOSITIF DE COUPLAGE DE ROUE DE VÉHICULE, À LEVIER DE DIRECTION FLEXIBLE L'invention concerne les véhicules qui comprennent un train avant comprenant des roues pouvant être orientées, et plus précisément les pièces de couplage qui assurent le couplage des roues à des biellettes de direction au sein de tels véhicules. Comme le sait l'homme de l'art, de nombreux véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent un train avant dans lequel chaque roue est entraînée en rotation par rapport à un dispositif de couplage qui est lui-même couplé à un bras de support et à une biellette de direction qui est par ailleurs couplée à une crémaillère de direction. Plus précisément, chaque dispositif de couplage comprend une pièce (parfois appelée pivot de roue) par rapport à laquelle est entraînée en rotation une roue et qui comprend une partie latérale (parfois appelée levier de direction) munie d'une extrémité comprenant un trou traversant, généralement tronconique et traversé par une queue d'une rotule qui est couplée à une première extrémité d'une biellette de direction dont la seconde extrémité est couplée à une crémaillère de direction. Cette pièce (ou pivot de roue) est également couplée via une liaison à rotule à un bras de support qui est lui-même couplé via une liaison pivot à un élément structurel du véhicule, comme par exemple un berceau. Avec ce type de train avant, lorsque le véhicule est dans un virage, un effort rentrant au niveau de la base de roue génère un micro-braquage programmé de cette roue qui tend à stabiliser le véhicule en agissant selon un sens qui est opposé au braquage principal imposé par le conducteur via la crémaillère de direction. En d'autres termes, le braquage principal fait tourner le véhicule, tandis que le micro-braquage (ou sécurité active) tend à stabiliser le véhicule. Dans un train avant, par exemple à essieu de type pseudo-Mc Pherson, la valeur du micro-braquage est imposée par la raideur de la liaison pivot (ou articulation) du bras de support au niveau de l'élément structurel 3048670 2 associé. Cette liaison pivot (ou articulation) contribuant également au filtrage longitudinal du train avant (recul de roue), sa loi de flexibilité doit donc être choisie de manière à obtenir un compromis entre le filtrage longitudinal que 5 l'on souhaite obtenir (capacité de l'essieu à absorber les chocs) et le niveau de sécurité active que l'on veut atteindre (comportement dynamique de l'essieu). Un tel compromis n'étant pas facile à obtenir, il a été proposé de découpler le filtrage longitudinal et la sécurité active en utilisant des biellettes 10 de direction plus ou moins souples. Il s'avère actuellement particulièrement difficile de fabriquer des biellettes de direction ayant la souplesse adaptée au véhicule considéré. En fait, il s'avère difficile de concevoir une rotule de direction à la fois souple (typiquement 300 daN/mm) et endurante. Il serait certes possible d'utiliser des biellettes de direction flexibles, 15 mais la partie qui confère la flexibilité de ces biellettes de direction est généralement encombrante et donc peut empêcher l'intégration de ces dernières dans de nombreux véhicules. L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un dispositif de couplage, destiné 20 à faire partie d'un train avant de véhicule, et comprenant une première pièce (ou pivot de roue) par rapport à laquelle est propre à être entraînée en rotation une roue de ce train avant et comprenant une partie latérale (ou levier de direction) munie d'une extrémité comprenant un premier trou traversant et propre à être traversé par une queue d'une rotule qui est propre à être 25 couplée à une première extrémité d'une biellette de direction ayant une seconde extrémité propre à être couplée à une crémaillère de direction. Ce dispositif de couplage se caractérise par le fait qu'il comprend également une seconde pièce logée étroitement dans le premier trou et comprenant : 30 - une partie centrale rigide et comportant un deuxième trou traversant et propre à loger étroitement une partie homologue de la queue de la rotule, et 3048670 3 - une partie d'interface comportant un troisième trou, traversant et logeant étroitement cette partie centrale, et réalisée dans un matériau élastique. On peut ainsi améliorer sensiblement les performances élastocinématiques du train avant lorsque le châssis du véhicule est au maximum 5 de ses performances, en introduisant une flexibilité au niveau du levier de direction (ou partie latérale) et plus précisément de la liaison à rotule qui est en partie définie par le premier trou qui accueille la queue de la rotule assurant le couplage à la biellette de direction. Le dispositif de couplage selon l'invention peut comporter d'autres 10 caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - sa seconde pièce peut également comprendre une partie de couplage rigide, logée étroitement dans le premier trou et comportant un quatrième trou traversant et logeant étroitement la partie d'interface ; 15 - le premier trou de l'extrémité de la partie latérale et le quatrième trou de la partie de couplage peuvent présenter chacun une forme cylindrique circulaire ; - la partie de couplage peut être réalisée dans un matériau plastique ou métallique ; 20 le deuxième trou de la partie centrale peut présenter une forme tronconique et être propre à loger étroitement une partie tronconique homologue de la queue de la rotule ; le troisième trou de la partie d'interface peut présenter une forme cylindrique circulaire ; 25 le matériau élastique de la partie d'interface peut être un élastomère ; la partie centrale peut être réalisée dans un matériau plastique ou métallique. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un train avant comportant au moins deux roues 30 opposées l'une à l'autre et deux dispositifs de couplage du type de celui présenté ci-avant, par rapport auxquels sont respectivement entraînées en rotation les roues, et couplés respectivement à des premières extrémités de 3048670 4 biellettes de direction ayant des secondes extrémités couplées à une crémaillère de direction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus 5 en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »), d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes), sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue du dessus, une partie droite d'un exemple de train avant de véhicule automobile, 10 la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, la partie droite du train avant de la figure 1, équipée d'un exemple de réalisation d'un dispositif de couplage selon l'invention, la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie du dispositif de couplage de la figure 2, et 15 la figure 4 illustre schématiquement l'extrémité de la partie latérale du dispositif de couplage de la figure 3, dans une vue en coupe selon l'axe IV-IV. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de couplage DC destiné à équiper un train avant TV d'un véhicule. 20 Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule comportant un train avant comprenant au moins deux roues (droite et gauche) opposées l'une à l'autre. 25 On a schématiquement illustré sur les figures 1 et 2 une partie droite d'un exemple de train avant TV de véhicule (ici de type automobile). Chaque partie droite ou gauche du train avant TV comprend un bras de support BS qui est couplé, d'une part, via une liaison pivot (ou articulation) LPB à un élément structurel ES du véhicule, comme par exemple un berceau, 30 et, d'autre part, via une liaison à rotule RC (voir figures 3 et 4) à un dispositif de couplage DC selon l'invention. Par ailleurs, chaque partie droite ou gauche du train avant TV 3048670 5 comprend une biellette de direction BD comportant des première El et seconde E2 extrémités opposées. La première extrémité El de chaque biellette de direction BD est couplée à une rotule RC dont la queue QR est couplée à un dispositif de couplage DC selon l'invention. La seconde 5 extrémité E2 de chaque biellette de direction BD est couplée à une crémaillère de direction CD. Comme illustré sur les figures 2 à 4, un dispositif de couplage DC, selon l'invention, comprend des première P1 et seconde P2 pièces couplées entre elles. 10 La première pièce P1 (parfois appelée pivot de roue) est destinée à être couplée, d'une part, à un bras de support BS via une liaison à rotule, et, d'autre part, à la première extrémité El d'une biellette de direction BD. Par ailleurs, cette première pièce P1 (ou pivot de roue) comprend un trou traversant TP permettant le passage d'une extrémité d'un arbre (ou demi 15 arbre), éventuellement de transmission, solidarisée en rotation à une roue RV associée. Cette roue RV peut donc être entraînée en rotation par rapport à la première pièce P1 (ou pivot de roue), et son orientation suit celle de cette dernière (P1), laquelle est contrôlée par la biellette de direction BD associée sous l'action de la crémaillère de direction CD. 20 Comme illustré sur les figures 2 et 3, le couplage entre la première pièce P1 et la première extrémité El d'une biellette de direction BD se fait via une partie latérale PL de cette première pièce P1, parfois appelée levier de direction. Plus précisément, cette partie latérale PL (ou levier de direction) comprend une extrémité libre EP comportant un premier trou T1 traversant et 25 propre à être traversé par la queue QR de la rotule RC (qui est couplée à la première extrémité El de la biellette de direction BD). La seconde pièce P2 est logée étroitement dans le premier trou T1, de manière à être immobilisée dans ce dernier (T1). Elle comprend au moins une partie centrale PC1 et une partie d'interface PI. 30 La partie centrale PC1 est réalisée dans un matériau rigide. Ce matériau rigide peut, par exemple, être un métal, comme par exemple un acier, ou une matière plastique, comme par exemple un thermoplastique. Par ailleurs, cette partie centrale PC1 comporte un deuxième trou T2 3048670 6 qui est traversant et propre à loger étroitement une partie homologue de la queue QR de la rotule RC. Dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 4, ce deuxième trou T2 présente une forme tronconique et est propre à loger étroitement une 5 partie tronconique homologue de la queue QR. Mais dans une variante de réalisation non illustrée le deuxième trou T2 pourrait présenter d'autres formes, et notamment une forme cylindrique circulaire, par exemple. Dans ce cas, la partie homologue de la queue QR est cylindrique circulaire. On notera que l'immobilisation pérenne de la partie tronconique de la 1 o queue QR par rapport au deuxième trou T2 résulte par exemple du fait que la queue QR est filetée et reçoit un écrou El, comme illustré sur la figure 3. La partie d'interface PI comporte un troisième trou T3 qui est traversant et loge étroitement la partie centrale PC1. Par ailleurs, cette partie d'interface PI est réalisée dans un matériau élastique. 15 Ce matériau élastique peut, par exemple, être un caoutchouc, éventuellement synthétique, ou un élastomère, comme par exemple un polyuréthane (ou TPU). Grâce à cette partie d'interface PI élastique, on introduit de la flexibilité au niveau du levier de direction (ou partie latérale) PL et plus 20 précisément de la liaison à rotule qui est en partie définie par le premier trou T1 qui loge la queue QR de la rotule RC qui assure le couplage à la première extrémité El de la biellette de direction BD. Le pivot de roue P1 acquiert ainsi de la flexibilité. Il en résulte une amélioration sensible des performances élasto-cinématiques du train avant TV lorsque que le châssis du véhicule est 25 au maximum de ses performances ou s'il n'est pas assez performant. La partie d'interface PI est solidarisée de préférence fixement à la partie centrale PC1. Cette solidarisation fixe se fait de préférence par adhésion. Cette dernière peut, par exemple, résulter d'un emmanchement en force et/ou d'un collage et/ou d'une compression induite par l'immobilisation 30 très étroite de la queue QR de la rotule RC dans le deuxième trou T2 de la partie centrale PC1 à l'aide d'un assemblage vissé (El), comme décrit précédemment. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 4, le 3048670 7 troisième trou T3 de la partie d'interface PI peut présenter une forme cylindrique circulaire lorsque la forme extérieure de la partie centrale PC1 présente une forme cylindrique circulaire homologue. On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 4, que 5 la seconde pièce P2 peut également comprendre une partie de couplage PC2 rigide, logée étroitement dans le premier trou T1 de l'extrémité libre EP de la partie latérale PL, et comportant un quatrième trou T4 traversant et logeant étroitement la partie d'interface PI. La partie d'interface PI, élastique, se retrouve alors intercalée entre la la pièce centrale PC1 (qui constitue une espèce de cage interne) et la partie de couplage PC2 (qui constitue une espèce de cage externe). La partie de couplage PC2 sert donc de support aux parties d'interface PI et pièce centrale PC1. La partie d'interface PI est solidarisée de préférence fixement à la 15 partie de couplage PC2. Cette solidarisation fixe se fait de préférence par adhésion. Cette dernière peut, par exemple, résulter d'un emmanchement en force et/ou d'un collage. Par ailleurs, la partie de couplage PC2 est solidarisée de préférence fixement à l'extrémité libre EP de la partie latérale PL (dans le premier trou 20 T1). Cette solidarisation fixe peut, par exemple, se faire par emmanchement en force, collage, ou soudage. Dans cette dernière alternative, on peut, par exemple, définir un filetage interne sur la face interne de la paroi délimitant le premier trou T1 et un filetage externe sur la face externe de la partie de couplage PC2. 25 Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 4, le premier trou T1 de l'extrémité EP de la partie latérale PL et le quatrième trou T4 de la partie de couplage PC2 peuvent présenter chacun une forme cylindrique circulaire, en particulier lorsque la forme extérieure de la partie d'interface PI présente une forme cylindrique circulaire homologue. Dans ce 30 cas, la forme générale de la partie de couplage PC2 est cylindrique circulaire, comme illustré non limitativement. La partie de couplage PC2 peut être réalisée dans le même matériau rigide que la pièce centrale PC1. Par conséquent, elle peut être réalisée en 3048670 8 métal (par exemple en acier) ou dans une matière plastique (par exemple un thermoplastique). On notera qu'en l'absence de pièce de couplage PC2, c'est la partie d'interface PI qui est solidarisée, de préférence fixement, à l'extrémité EP de 5 la partie latérale PL, dans son premier trou T1. REVENDICATIONS1. Dispositif de couplage (DC) pour un train avant (TV) de véhicule, ledit dispositif (DC) comprenant une première pièce (P1) par rapport à laquelle est propre à être entraînée en rotation une roue (RV) dudit train avant (TV) et comprenant une partie latérale (PL) munie d'une extrémité (EP) comprenant un premier trou (T1) traversant et propre à être traversé par une queue (QR) d'une rotule (RC) propre à être couplée à une première extrémité (El ) d'une biellette de direction (BD) ayant une seconde extrémité (E2) propre à être couplée à une crémaillère de direction (CD), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une seconde pièce (P2) logée étroitement dans ledit premier trou (T1) et comprenant i) une partie centrale (PC1) rigide et comportant un deuxième trou (T2) traversant et propre à loger étroitement une partie homologue de ladite queue (QR), et ii) une partie d'interface (PI) comportant un troisième trou (T3), traversant et logeant étroitement ladite partie centrale (PC1), et réalisée dans un matériau élastique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde pièce (P2) comprend en outre une partie de couplage (PC2) rigide, logée étroitement dans ledit premier trou (T1) et comportant un quatrième trou (T4) traversant et logeant étroitement ladite partie d'interface (PI). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier trou (T1) de l'extrémité (EP) de la partie latérale (PL) et ledit quatrième trou (T4) présentent chacun une forme cylindrique circulaire. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite partie de couplage (PC2) est réalisée dans un matériau plastique ou métallique. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit deuxième trou (T2) présente une forme tronconique et est propre à loger étroitement une partie tronconique homologue de ladite queue (QR) 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit troisième trou (T3) présente une forme cylindrique circulaire. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que 3048670 10 ledit matériau élastique est un élastomère. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite partie centrale (PC1) est réalisée dans un matériau plastique ou métallique. 5 9. Véhicule comprenant un train avant (TV) comportant au moins deux roues (RV) opposées l'une à l'autre, caractérisé en ce que ledit train avant (TV) comprend en outre deux dispositifs de couplage (DC) selon l'une des revendications précédentes, par rapport auxquels sont respectivement entraînées en rotation lesdites roues (RV), et couplés respectivement à des io premières extrémités (El ) de biellettes de direction (BD) ayant des secondes extrémités (E2) couplées à une crémaillère de direction (CD). 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.