Brevet FR3051400A1 — publié le 20171124

TRAIN ARRIERE A TRAVERSE DEFORMABLE COMPORTANT DES BRAS DE SUSPENSION ÉQUILIBRÉS La présente invention concerne un train arrière à traverse déformable pour véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel train arrière, et un procédé de calcul de ce train arrière. Les véhicules automobiles comportent généralement un train arrière fixé sous la caisse, qui supporte et guide les roues arrière en permettant un 10 débattement des suspensions. Un type de train arrière connu appelé train à traverse déformable, présenté notamment par le document FR-A1-2888559, comporte une structure présentant une forme générale en « H », comprenant de chaque côté du véhicule un bras de suspension disposé longitudinalement. L'avant 15 des bras de suspension est relié à la caisse du véhicule par une articulation 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 déformable disposée transversalement, dont chaque extrémité est fixée de manière rigide sur le 20 côté intérieur d'un bras de suspension. Cette traverse déformable maintient la géométrie des bras de suspension, tout en assurant par une déformation en torsion suivant son axe la fonction de barre anti-dévers qui limite l'angle de roulis de la caisse. La caisse du véhicule est supportée par des ressorts de suspension qui 25 prennent appui sur un plateau disposé vers l'arrière de chaque bras. Des amortisseurs hydrauliques télescopiques sont installés en parallèle des ressorts de suspension, à l'intérieur ou sur le côté de ces ressorts. Le train arrière à traverse déformable constitue un bon compromis entre le confort, la tenue de route, la compacité et les coûts. 30 Un problème qui se pose avec ce type de train arrière à traverse déformable est que lors d'une excitation périodique verticale venant de la 3051400 2 roue, causée notamment par un roulage sur un revêtement de route rugueux comme une chaussée gravillonnée, la disposition des masses et la géométrie de chaque bras de suspension fait qu'on obtient une réaction verticale sur les articulations avant de ces bras. 5 En particulier le mode propre de résonance verticale du pneumatique dû à son élasticité peut provoquer une excitation périodique de la caisse du véhicule au niveau des articulations des bras de suspension, générant sur cette caisse des vibrations et des bruits de roulement qui dégradent la performance acoustique du véhicule. Il faut alors ajouter des matériaux de traitement acoustique de la caisse du véhicule, réalisant notamment un amortissement des vibrations des panneaux de structure de cette caisse, ce qui augmente la masse du véhicule ainsi que les coûts. Pour réduire les vibrations générées par un train arrière à traverse déformable, un procédé connu, présenté notamment par le document JP2002225527, consiste à ajouter en dessous de chaque articulation des bras de suspension un batteur comportant une masse supportée par une matière élastique. Toutefois ce système est relativement fragile et délicat à mettre en oeuvre, car il comporte des masses mobiles rattachées par une liaison élastique au train arrière. La matière élastique peut en particulier vieillir dans le temps. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un train arrière à traverse déformable pour véhicule automobile, comportant de chaque côté un bras de suspension longitudinal comprenant à l'arrière un moyeu de roue et à l'avant une articulation prévue pour se fixer à la caisse du véhicule, ce train comportant une traverse déformable dont chaque extrémité est fixée de manière rigide à un bras de suspension, ce train arrière étant remarquable en ce que chaque 3051400 3 bras de suspension comporte un contrepoids fixé dessus de manière rigide qui est disposé à l'avant de l'axe de son articulation. Un avantage de ce train arrière est que le contrepoids fixé sur le bras de suspension à l'avant de son axe d'articulation, déplace vers l'avant le 5 centre de gravité du bras, et augmente son moment d'inertie par rapport à un axe transversal du véhicule. En calculant de manière appropriée la masse et la position de ce contrepoids, on obtient en réponse à une oscillation verticale de la roue, une réaction verticale du bras de suspension sur son articulation qui peut être fortement diminuée, ou même éliminée. 10 On réalise ainsi de manière simple, efficace et économique, avec une masse rigide ne nécessitant pas d'articulation complexe qui peut vieillir, une réduction des excitations de la caisse du véhicule au niveau des articulations des bras de suspension. On améliore ainsi le confort acoustique du véhicule, sans ajouter d'élément de traitement acoustique sur la caisse qui pourrait 15 l'alourdir. Le train arrière selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. En particulier, le contrepoids peut être disposé à l'avant de l'axe de 20 l'articulation, sensiblement dans l'alignement de l'axe longitudinal du bras de suspension. Avantageusement, chaque bras de suspension comporte un étrier de frein arrière prévu pour freiner la roue arrière, qui est disposé à l'arrière de l'axe du moyeu de cette roue arrière. 25 Avantageusement, le moment d'inertie d'un bras de suspension équipé avec toutes les masses rigides fixées dessus, autour d'un axe transversal passant par son centre de gravité, présente un écart inférieur à 25% avec le produit de la masse totale du bras de suspension équipé avec les masses rigides fixées dessus, par la première distance longitudinale entre le centre 30 de la roue et le centre de gravité, et par la deuxième distance longitudinale entre l'axe de l'articulation et ce centre de gravité. 3051400 4 En particulier, le moment d'inertie du bras de suspension équipé présente avantageusement un écart inférieur à 5% avec le produit de la masse totale du bras de suspension équipé, par la première et par la deuxième distance longitudinale. 5 L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'un train arrière comportant sur les côtés des bras de suspension longitudinaux reliés entre eux par une traverse déformable, ce véhicule étant remarquable en ce que le train arrière comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 10 L'invention a de plus pour objet un procédé de calcul d'un train arrière comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu'il comporte une étape avec un premier calcul du moment d'inertie de chaque bras de suspension équipé avec les masses rigides fixées dessus, autour d'un axe transversal passant par son centre de gravité, et 15 avec un deuxième calcul du produit de la masse totale du bras de suspension équipé par la première distance longitudinale entre le centre de la roue et le centre de gravité, et par la deuxième distance longitudinale entre l'axe de l'articulation et ce centre de gravité, puis une étape de définition du contrepoids afin d'obtenir un écart entre le premier calcul et le deuxième 20 calcul inférieur à un pourcentage prédéfini. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un schéma de train arrière 25 selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue de côté de ce train arrière, présentant différents efforts s'appliquant dessus lors d'une déformation du pneumatique. La figure 1 présente un train arrière comportant une traverse déformable 4 disposée transversalement, dont chaque extrémité est fixée de 30 manière rigide à l'intérieur d'un bras de suspension 2 disposé sensiblement 3051400 5 longitudinalement. La direction avant du véhicule est indiquée par la flèche notée « AV ». Chaque bras de suspension 2 reçoit à l'arrière un moyeu 6 supportant une roue arrière 8, et vers l'avant une articulation élastique 12 définissant 5 avec l'articulation de l'autre bras de suspension, un axe transversal permettant le pivotement du train arrière complet. De plus on peut avoir des débattements indépendants de chaque bras de suspension 2, générant des efforts de torsion appliqués dans la traverse déformable 4, qui limitent ces différences de débattement en réalisant la 10 fonction anti-dévers. Chaque bras de suspension 2 reçoit en avant de son articulation 12, un contrepoids 14 fixé de manière rigide à ce bras. L'élasticité des articulations 12 permet de filtrer certaines vibrations à fréquences plus élevées venant du roulage, mais transmet quand même des 15 vibrations à fréquences plus basses, liées en particulier aux oscillations de la suspension ou du pneumatique de la roue 8 qui présentent des fréquences généralement un peu supérieures à 1 Hz. La figure 2 présente un centre de gravité G du bras de suspension équipé, qui est dans le plan vertical passant par l'axe longitudinal du 20 véhicule, le centre de gravité du bras de suspension 2 et de toutes les masses rigides liées à ce bras de suspension, comprenant le moyeu de roue 6, la roue 8, l'étrier de frein 10 et son disque 22 prévu pour freiner cette roue, le contrepoids avant 14, et d'autres accessoires rigides que ce bras peut supporter. 25 L'étrier de frein 10 représentant une certaine masse pouvant se trouver de manière habituelle au-dessus ou en dessous de l'axe du moyeu de roue 6, a été disposé en particulier à l'arrière de cet axe de moyeu de manière à augmenter le moment d'inertie du bras de suspension équipé, autour de l'axe transversal passant par le centre de gravité G. 30 On obtient un bras de suspension équipé comportant par rapport à son centre de gravité G, avec les masses éloignées vers l'arrière de l'étrier de 3051400 6 frein 10, et vers l'avant du contrepoids avant 14, un moment d'inertie l_yy important. Lors du roulage du véhicule, le pneumatique de la roue 8 se déforme au contact d'irrégularités de la route avec une certaine ovalisation présentée par 5 l'ellipse 20. Avec des déformations répétées causées par un revêtement de la route rugueux, par exemple une route gravillonnée, l'élasticité du pneumatique conjuguée avec les masses non suspendues de la roue et du bras de suspension équipé, forment un système masse ressort qui oscille avec une fréquence propre. 10 La roue 8 transmet au bras de suspension 2 lors de ses oscillations une force d'excitation verticale F1 qui s'applique au centre du moyeu 6 de cette roue, disposé à une distance longitudinale A du centre de gravité G. En réaction à cette force d'excitation verticale F1 venant de la roue 8, compte tenu des masses formant des inerties et de la géométrie du bras de 15 suspension 2 équipé, ce bras applique sur l'articulation élastique 12 disposée à une distance longitudinale B du centre de gravité G, une force de réaction oscillante verticale F2 qui est transmise à la caisse du véhicule. On peut obtenir des vibrations et des bruits de cette caisse. Un calcul montre qu'en adaptant les différents paramètres de 20 dimensionnement du train arrière pour obtenir un moment d'inertie l_yy du bras de suspension 2 équipé de toutes les masses rigides fixées dessus, autour d'un axe transversal passant par son centre de gravité G, qui est égal au produit de la masse totale M du bras de suspension équipé par la première distance longitudinale A entre le centre de la roue 8 et le centre de 25 gravité G, et par la deuxième distance longitudinale B entre l'axe de l'articulation 12 et le centre de gravité G, on obtient alors une force de réaction verticale F2 qui est nulle. On a alors la formule d'équilibre l_yy = M x A x B. En s'approchant de cette formule, en particulier avec un écart entre les 30 deux termes de l'égalité inférieur à 25%, on obtient une force de réaction verticale F2 qui est fortement atténuée. Avantageusement en réalisant un 3051400 7 écart entre les deux termes de l'égalité inférieur à 5%, on obtient une force de réaction verticale F2 qui est très faible. On notera que par rapport à un bras de suspension équipé classique utilisé habituellement, le bras équipé présenté ici, comportant la masse de 5 l'étrier de frein 10 reculé vers l'arrière et le contrepoids 14 ajouté en avant de l'articulation 12, comporte un moment d'inertie l_yy du bras qui est nettement augmenté. La masse totale du bras de suspension équipé M ainsi que les distances longitudinales A et B changeant peu, on peut ainsi plus facilement 10 réaliser l'égalité de la formule d'équilibre, ou s'en approcher. En particulier on disposera le contrepoids avant 14 présentant un certain volume dans des espaces laissés libres sous la caisse du véhicule, de manière à éviter des interférences lors des débattements de la suspension. 15 On réalise de manière simple, avec l'ajout d'une masse fixée rigidement au bras de suspension 2, ne comportant pas de mouvement comme pour un batteur ce qui peut être fait de manière économique et sans problème de durabilité, une amélioration du confort acoustique du véhicule. REVENDICATIONS1 - Train arrière à traverse déforrnable pour véhicule automobile, comportant de chaque côté un bras de suspension longitudinal (2) comprenant à l'arrière un moyeu de roue (6) et à l'avant une articulation (12) prévue pour se fixer à la caisse du véhicule, ce train comportant une traverse déformable (4) dont chaque extrémité est fixée de manière rigide à un bras de suspension (2), caractérisé en ce que chaque bras de suspension (2) comporte un contrepoids (14) fixé dessus de manière rigide qui est disposé à l'avant de l'axe de son articulation (12). 2 - Train arrière selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrepoids (14) est disposé à l'avant de l'axe de l'articulation (12), sensiblement dans l'alignement de l'axe longitudinal du bras de suspension (2). 3 - Train arrière selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque bras de suspension (2) comporte un étrier de frein arrière (10) prévu pour freiner la roue arrière (8), qui est disposé à l'arrière de l'axe du moyeu (6) de cette roue arrière (8). 4 - Train arrière selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que le moment d'inertie d'un bras de suspension (2) équipé avec toutes les masses rigides fixées dessus, autour d'un axe transversal passant par son centre de gravité (G), présente un écart inférieur à 25% avec le produit de la masse totale du bras de suspension (2) équipé avec les masses rigides fixées dessus, par la première distance 25 longitudinale (A) entre le centre de la roue (8) et le centre de gravité (G), et par la deuxième distance longitudinale (B) entre l'axe de l'articulation (12) et ce centre de gravité (G). 5 - Train arrière selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moment d'inertie du bras de suspension (2) équipé présente un écart 30 inférieur à 5% avec le produit de la masse totale du bras de suspension (2) équipé, par la première (A) et par la deuxième (B) distance longitudinale. 3051400 6 - Véhicule automobile équipé d'un train arrière comportant sur les côtés des bras de suspension longitudinaux (2) reliés entre eux par une traverse déformable (4), caractérisé en ce que ce train arrière est selon l'une quelconque des revendications précédentes.