FR2909592A1 - SOFT AXLE WITH RIGID NON-DEFORMABLE CROSSBAR. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un essieu souple arrière pour véhicule automobile comprenant deux bras (1, 2) oscillants longitudinaux, chaque bras étant relié à un support (3, 4) de roue à son extrémité dirigée vers l'arrière du véhicule, et dont l'autre extrémité avant est reliée à la caisse du véhicule par un palier élastique (7, 8), lesdits bras étant reliés par une traverse (11), caractérisé en ce que- les extrémités de la traverse sont montées à rotation sur les bras afin de permettre la rotation des bras par rapport à la traverse autour de l'axe de la traverse,- les bras longitudinaux comportent chacun du côté de leur extrémité portant le support de roue, une barre de guidage (12, 13) reliant ladite extrémité du bras à la traverse, chaque barre de guidage étant fixée rigidement au bras longitudinal et montée à rotation sur la traverse.The invention relates to a rear flexible axle for a motor vehicle comprising two longitudinal oscillating arms (1, 2), each arm being connected to a wheel support (3, 4) at its end facing towards the rear of the vehicle, and of which the another front end is connected to the vehicle body by an elastic bearing (7, 8), said arms being connected by a cross member (11), characterized in that the ends of the cross member are rotatably mounted on the arms to to allow rotation of the arms relative to the crossbar about the axis of the crossbar, - the longitudinal arms each comprise the side of their end bearing the wheel support, a guide bar (12, 13) connecting said end of the arm at the crossbar, each guide bar being fixed rigidly to the longitudinal arm and rotatably mounted on the cross member.
Description
ESSIEU SOUPLE A TRAVERSE RIGIDE NON DEFORMABLE L'invention concerne unThe invention relates to a non-deformable rigid rail
essieu souple à traverse rigide non déformable. Les essieux souples arrière actuels comportent généralement dedx bras oscillants longitudinaux qui supportent chacun une fusée de roue à une de leurs extrémités, et qui sont reliés à leur autre extrémité à la caisse du véhicule. Des moyens élastiques amortisseurs prenant appui sur les bras soutiennent élastiquement la caisse et une barre transversale anti-dévers élastiquement déformable en torsion est rigidement reliée par ses extrémités aux deux bras. En dévers, on observe un écart de hauteur entre les fusées de roue gauche et droite du véhicule qui se traduit par une rotation propre des deux bras longitudinaux par rapport à la caisse du véhicule, cette rotation propre se transformant en torsion de la traverse qui relie les deux bras. La traverse assure ainsi une première fonction de guidage des plans de roue gauche et droite de l'essieu. La. traverse est aussi généralement dimensionnée pour une fonction de suspension. Elle doit en effet soutenir les efforts verticaux et transversaux, et présente, à cet effet, une certaine rigidité en flexion. La difficulté majeure consiste à dimensionner la progressivité de raideur entre les bras longitudinaux et la traverse, sans dépasser le niveau de contrainte que les différents éléments de liaison entre les pièces sont capables de supporter, en particulier les cordons de soudure. En raison de ces différentes contraintes, l'acier, et en particulier les aciers THLE (à très haute limite élastique), devient le matériau incontournable pour la construction de la traverse, l'aluminium et les matériaux légers étant prohibés. Une voie de recherche actuelle consiste à séparer les deux fonctions cumulées par la traverse afin de redonner à chacune un domaine de validité plus important, non restreint par l'autre, et permettre l'utilisation de matériaux légers. Notamment, on cherche à réaliser des essieux capables de supporter un dévers supérieur à 100 mm en fatigue alternée, tout en présentant de fortes raideurs antiroulis, supérieures à 100mdaN/ . flexible axle with rigid deformable crossbar. The current rear axles generally comprise longitudinal axle arms which each support a wheel axle at one of their ends, and which are connected at their other end to the vehicle body. Elastic damping means bearing on the arms resiliently support the body and a torsionally elastically torsionally rigid transverse bar is rigidly connected by its ends to the two arms. On a slope, there is a difference in height between the left and right wheel rockets of the vehicle which results in a clean rotation of the two longitudinal arms relative to the vehicle body, this clean rotation being converted into torsion of the crossbar which connects both arms. The crossbar thus provides a first guide function of the left and right wheel planes of the axle. The crossbar is also generally sized for a suspension function. It must indeed support the vertical and transverse forces, and has, for this purpose, a certain stiffness in flexion. The major difficulty consists in sizing the progressivity of stiffness between the longitudinal arms and the crossbar, without exceeding the level of stress that the various connecting elements between the parts are able to withstand, in particular the weld seams. Because of these different constraints, steel, and in particular THLE steels (with very high elastic limit), becomes the essential material for the construction of the cross-beam, aluminum and light materials being prohibited. A current line of research consists in separating the two functions accumulated by the cross-piece in order to give each one a larger area of validity, unrestricted by the other, and to allow the use of light materials. In particular, it is sought to achieve axles capable of withstanding a superimposed upper than 100 mm in alternating fatigue, while having high stiffness antiroulis, greater than 100mdaN /.
Une solution consisterait à réaliser une traverse rigide en torsion, libérée des contraintes de torsion, sur laquelle s'appuieraient les bras 2909592 2 longitudinaux, l'anti-roulis étant alors apporté par une barre antidévers supplémentaire. On connaît déjà des essieux présentant une traverse ne travaillant pas en torsion. One solution would be to provide a torsionally rigid crossbar, free of torsional stresses, on which the longitudinal arms would be based, the anti-roll being then provided by an additional anti-roll bar. Axles are already known having a cross member not working in torsion.
5 Ainsi, le document FR 2 481 198 décrit un essieu comportant une traverse dont les extrémités sont montées dans des manchons en matériau élastomère logés dans les bras longitudinaux. Les oscillations de la traverse autour de son axe sont alors absorbées par les manchons. Toutefois, la déformabilité des manchons en matériau 10 élastomère se fait au détriment de la rigidité locale nécessaire à la conservation de la géométrie des bras longitudinaux sous efforts. Le document EP 0 122 891 décrit un essieu dont la traverse est fixée à chaque bras longitudinal au moyen d'un manchon en matériau élastomère, un roulement empêchant la rotation de la traverse par 15 rapport au bras autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de la traverse. Ce type d'essieu présente toutefois les mêmes inconvénients que l'essieu présenté dans le document FR 2 481 198. Dans les deux cas, les efforts venant des roues ne peuvent être transmis sans des déformations géométriques incompatibles avec les exigences de guidage 20 des véhicules actuels. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un essieu souple arrière à traverse non déformable, et assurant un guidage des roues. A cet effet, l'objet de l'invention concerne un essieu souple arrière 25 pour véhicule automobile comprenant deux bras oscillants longitudinaux, chaque bras étant relié à un support de roue à son extrémité dirigée vers l'arrière du véhicule, et dont l'autre extrémité avant est reliée à la caisse du véhicule par un palier élastique, lesdits bras étant reliés par une traverse, caractérisé en ce que 30 - les extrémités de la traverse sont montées à rotation sur les bras afin de permettre la rotation des bras par rapport à la traverse autour de l'axe de la traverse, - les bras longitudinaux comportent chacun du côté de leur extrémité portant le support de roue, une barre de guidage reliant ladite 35 extrémité du bras à la traverse, chaque barre de guidage étant fixée rigidement au bras longitudinal et montée à rotation sur la traverse.Thus, document FR 2,481,198 describes an axle comprising a crossmember whose ends are mounted in sleeves made of elastomeric material housed in the longitudinal arms. The oscillations of the crossbar around its axis are then absorbed by the sleeves. However, the deformability of the sleeves made of elastomeric material is to the detriment of the local rigidity necessary for the conservation of the geometry of the longitudinal arms under effort. EP 0 122 891 discloses an axle whose cross member is fixed to each longitudinal arm by means of a sleeve of elastomeric material, a bearing preventing the rotation of the cross member relative to the arm about an axis perpendicular to the axis of the cross. This type of axle, however, has the same drawbacks as the axle shown in document FR 2 481 198. In both cases, the forces coming from the wheels can not be transmitted without geometric deformations incompatible with the vehicle guidance requirements. current. The invention aims to overcome these disadvantages by providing a rear flexible axle with a non-deformable cross member, and ensuring a guide wheels. For this purpose, the object of the invention relates to a rear axle 25 for a motor vehicle comprising two longitudinal oscillating arms, each arm being connected to a wheel support at its end facing the rear of the vehicle, and the Another front end is connected to the vehicle body by an elastic bearing, said arms being connected by a cross member, characterized in that the ends of the crossbar are rotatably mounted on the arms to allow rotation of the arms relative to each other. to the crossbeam about the axis of the crossbar, - the longitudinal arms each comprise the side of their end bearing the wheel support, a guide bar connecting said end of the arm to the crossbar, each guide bar being rigidly fixed at the longitudinal arm and mounted to rotate on the cross.
2909592 3 Cette configuration de l'essieu selon l'invention permet de libérer la traverse de toute contrainte en torsion, les barres de guidages en assurant la transmission des efforts verticaux et des efforts dans leur direction axiale permettent d'améliorer le guidage des roues en 5 maintenant une rigidité en flexion verticalement de l'essieu. Avantageusement, chaque barre de guidage est reliée à la traverse au moyen d'une articulation réglable en hauteur, de préférence démontable. Il est ainsi possible de régler la hauteur de ces articulations, et 10 notamment leur hauteur par rapport à la hauteur de chacune des articulations des bras longitudinaux à la caisse du véhicule, ce qui permet de définir l'épure de l'essieu en situation de dévers. Il est ainsi possible d'ajuster cette épure en fonction du véhicule auquel l'essieu est destiné. L'essieu selon l'invention peut ainsi être utilisé pour divers 15 véhicules, contrairement aux essieux de l'art antérieur qui doivent être conçus spécifiquement pour un véhicule particulier. Avantageusement, chaque articulation de la traverse sur le bras longitudinal correspondant est pourvue d'une butée bloquant le déplacement de la traverse suivant sa direction axiale. La traverse 20 assure ainsi la transmission des efforts transversaux. De préférence, la traverse et/ou les barres de guidage sont en un matériau léger, de préférence en aluminium, ou tout autre matériau adéquat. La configuration de l'essieu permet en effet l'utilisation de tels 25 matériaux pour ces pièces, ces dernières subissant des contraintes faibles, en particulier, ne subissant pas de torsion. Dans un mode de réalisation particulier, l'essieu comporte une barre stabilisatrice liée à la caisse du véhicule et à la traverse afin d'empêcher la rotation et/ou la torsion de la traverse autour de son axe.2909592 3 This configuration of the axle according to the invention allows to release the cross member of any torsional stress, the guide bars ensuring the transmission of vertical forces and efforts in their axial direction can improve the guidance of the wheels in 5 maintaining a flexural stiffness vertically of the axle. Advantageously, each guide bar is connected to the cross member by means of a hinge adjustable in height, preferably removable. It is thus possible to adjust the height of these articulations, and in particular their height relative to the height of each of the joints of the longitudinal arms at the vehicle body, which makes it possible to define the outline of the axle in the situation of cant. It is thus possible to adjust this outline according to the vehicle to which the axle is intended. The axle according to the invention can thus be used for various vehicles, unlike the axles of the prior art which must be designed specifically for a particular vehicle. Advantageously, each articulation of the cross member on the corresponding longitudinal arm is provided with a stop blocking the displacement of the cross member in its axial direction. The cross member 20 thus ensures the transmission of transverse forces. Preferably, the cross member and / or the guide bars are of a light material, preferably aluminum, or any other suitable material. The configuration of the axle allows the use of such materials for these parts, the latter undergoing low stresses, in particular, not undergoing torsion. In a particular embodiment, the axle comprises a stabilizer bar connected to the vehicle body and the cross member to prevent rotation and / or torsion of the cross about its axis.
30 Une telle barre est utilisée notamment pour certains essieux selon l'invention, pour lesquels les ressorts de suspension en charge induisent un moment My tendant à faire tourner l'essieu autour d'un axe transversal au véhicule. Avantageusement, les extrémités de la barre stabilisatrice sont 35 situées à proximité des points d'articulation des bras longitudinaux à la caisse du véhicule, sur un axe reliant ces articulations, ces extrémités étant articulées à la caisse.Such a bar is used in particular for certain axles according to the invention, for which the suspension springs under load induce a moment My tending to turn the axle about an axis transverse to the vehicle. Advantageously, the ends of the stabilizer bar are located near the articulation points of the longitudinal arms to the vehicle body, on an axis connecting these joints, these ends being hinged to the body.
2909592 4 Avantageusement, la barre stabilisatrice est reliée à la traverse au moyen d'au moins deux paliers d'articulation. De préférence, la barre stabilisatrice est reliée à la traverse au moyen de trois paliers d'articulation décalés suivant la direction 5 longitudinale du véhicule. De préférence, l'essieu présente un plan de symétrie vertical suivant la direction longitudinale du véhicule. L'invention est maintenant décrite en référence au dessin annexé, non limitatif, dans lequel : 10 - la figure 1 est une représentation schématique d'un essieu souple arrière selon l'invention Sur la figure, les directions X, Y, Z correspondent respectivement aux directions longitudinale, transversale et verticale du véhicule sur lequel est monté l'essieu, l'axe X étant dirigé vers l'arrière du véhicule.Advantageously, the stabilizer bar is connected to the cross member by means of at least two hinge bearings. Preferably, the stabilizer bar is connected to the cross member by means of three hinge bearings offset in the longitudinal direction of the vehicle. Preferably, the axle has a vertical plane of symmetry in the longitudinal direction of the vehicle. The invention is now described with reference to the appended nonlimiting drawing, in which: FIG. 1 is a schematic representation of a rear flexible axle according to the invention. In the figure, the directions X, Y, Z respectively correspond to the longitudinal, transverse and vertical directions of the vehicle on which the axle is mounted, the X axis being directed towards the rear of the vehicle.
15 Les directions longitudinale et transversale mentionnées dans le texte font référence à ces directions. La figure 1 représente un essieu souple selon l'invention comprenant deux bras oscillants longitudinaux gauche 1 et droit 2. Cet essieu présente un plan de symétrie vertical suivant la direction 20 longitudinale du véhicule pour une distribution bien répartie des efforts et une symétrie de fonctionnement. Chaque bras est par exemple un corps creux, rigide en torsion. Chaque bras 1, 2 supporte un support 3, 4, respectivement d'une roue 5, 6, à son extrémité dirigée vers l'arrière du véhicule. L'autre 25 extrémité avant de chaque bras est reliée à la caisse du véhicule par un palier élastique 7, 8, respectivement. Chaque bras 1, 2 présente également un support 9, 10 (fusée) destiné à recevoir un ressort de suspension (non représenté). Chaque support 9, 10 est situé du côté arrière du bras longitudinal 30 correspondant. Les bras 1, 2 sont reliés entre eux par une traverse 11, dont les extrémités sont montées à rotation sur les bras au moyen d'articulations 20, 21. Chaque articulation est pourvue d'une butée (non représentée) bloquant le déplacement de la traverse suivant la 35 direction transversale du véhicule. Les articulations 20, 21 permettent la rotation de chaque bras longitudinal autour de l'axe de la traverse, évitant ainsi la rotation 2909592 5 et/ou la torsion de la traverse. Cette dernière n'a dès lors plus besoin d'être conçue pour étre déformable, et peut être formée d'un corps creux ou plein en matériau léger, par exemple en aluminium. Chaque bras longitudinal 1, 2 comporte, du côté de son extrémité 5 portant le support 3, 4 de roue, une barre de guidage 12, 13 respectivement, reliant ladite extrémité du bras à la traverse. L'une des extrémités de chaque barre de guidage 12, 13 est fixée rigidement à un bras longitudinal, tandis que son autre extrémité est montée à rotation sur la traverse, de préférence autour d'un axe 10 sensiblement horizontal et perpendiculaire à l'axe de la barre de guidage correspondante. En fonction de l'encombrement disponible, ces barres de guidage seront fixées le plus en arrière possible sur les bras longitudinaux, directement sur chaque bras, ou sur un élément solidaire du bras, tel 15 que le support du ressort de suspension, par exemple. Chaque articulation 22, 23 des barres de guidage 12, 13 sur la traverse est quant à elle située à proximité du plan médian de la traverse, du même côté que le bras longitudinal auquel la barre est fixée.The longitudinal and transverse directions mentioned in the text refer to these directions. FIG. 1 shows a flexible axle according to the invention comprising two longitudinal left and right 2 oscillating arms. This axle has a vertical plane of symmetry along the longitudinal direction of the vehicle for a well distributed distribution of forces and a symmetry of operation. Each arm is for example a hollow body, rigid in torsion. Each arm 1, 2 supports a support 3, 4, respectively of a wheel 5, 6, at its end facing the rear of the vehicle. The other front end of each arm is connected to the vehicle body by an elastic bearing 7, 8, respectively. Each arm 1, 2 also has a support 9, 10 (rocket) for receiving a suspension spring (not shown). Each support 9, 10 is located on the rear side of the corresponding longitudinal arm 30. The arms 1, 2 are interconnected by a cross member 11, whose ends are rotatably mounted on the arms by means of hinges 20, 21. Each hinge is provided with a stop (not shown) blocking the movement of the crosses in the transverse direction of the vehicle. The joints 20, 21 allow the rotation of each longitudinal arm about the axis of the cross member, thus avoiding rotation and / or torsion of the crossmember. The latter therefore no longer needs to be designed to be deformable, and may be formed of a hollow body or full of lightweight material, for example aluminum. Each longitudinal arm 1, 2 comprises, on the side of its end 5 carrying the wheel support 3, 4, a guide bar 12, 13 respectively, connecting said end of the arm to the cross member. One end of each guide bar 12, 13 is rigidly attached to a longitudinal arm, while its other end is rotatably mounted on the cross member, preferably about a substantially horizontal axis and perpendicular to the axis of the corresponding guide bar. Depending on the available space, these guide bars will be fixed as far back as possible on the longitudinal arms, directly on each arm, or on an element integral with the arm, such as the support of the suspension spring, for example. Each hinge 22, 23 of the guide bars 12, 13 on the cross member is in turn located near the median plane of the cross member, on the same side as the longitudinal arm to which the bar is fixed.
20 Ces articulations 22, 23 sont réglables en hauteur, ce qui permet de régler leur position par rapport aux articulations 7, 8 sur la caisse du véhicule, et ainsi d'ajuster la géométrie de l'essieu, notamment sa géométrie en dévers, pour différents types de véhicule. La position des articulations 20 et 21 entre la traverse et les bras 25 longitudinaux n'a qu'une influence très secondaire, ce qui permet au dessin des bras de mieux se combiner avec la géométrie des ressorts, amortisseurs et montages de roue. Les articulations 22, 23 peuvent être prévues démontables pour un montage et un réglage plus aisés.These articulations 22, 23 are adjustable in height, which makes it possible to adjust their position relative to the articulations 7, 8 on the body of the vehicle, and thus to adjust the geometry of the axle, in particular its slope geometry, to different types of vehicle. The position of the joints 20 and 21 between the crossbar and the longitudinal arms has only a very minor influence, which allows the design of the arms to be better combined with the geometry of the springs, dampers and wheel assemblies. The joints 22, 23 may be provided for dismantling easier mounting and adjustment.
30 Les barres de guidage 12, 13 peuvent être réalisées en acier ou en matériau léger, tel que l'aluminium. Elles se présentent par exemple sous la forme de lames verticales. L'essieu comporte également une barre stabilisatrice 14 liée à la caisse du véhicule et à la traverse afin d'empêcher la rotation et/ ou la 35 torsion de la traverse autour de l'axe transversal du véhicule. Cette barre est de préférence réalisée en acier THLE.The guide bars 12, 13 may be made of steel or light material, such as aluminum. They are for example in the form of vertical blades. The axle also includes a stabilizer bar 14 connected to the vehicle body and the cross member to prevent rotation and / or twisting of the cross member about the transverse axis of the vehicle. This bar is preferably made of THLE steel.
2909592 6 Les extrémités 15, 16 de la barre stabilisatrice 14 sont situées à proximité des points d'articulation 7, 8, des bras longitudinaux à la caisse du véhicule, sur un axe A 1 reliant ces articulations, ces extrémités 15, 16 étant articulées à la caisse.The ends 15, 16 of the stabilizer bar 14 are located near the articulation points 7, 8, of the longitudinal arms at the vehicle body, on an axis A 1 connecting these joints, these ends 15, 16 being hinged at the register.
5 Dans l'exemple, la barre stabilisatrice 14 présente trois paliers d'articulation 17, 18, 19 sur la traverse, décalés suivant la direction longitudinale du véhicule. Parmi ces trois paliers, les deux paliers d'extrémité 17, 18, sont situés à la même hauteur suivant la direction longitudinale, le palier 10 central 19 étant décalé suivant cette même direction. Dans l'exemple représenté, le palier central 19 est avancé vers l'arrière du véhicule par rapport aux paliers d'extrémités 17, 18. En outre, les trois paliers sont disposés symétriquement par rapport au plan longitudinal du véhicule. Bien entendu, seuls deux paliers uniquement peuvent être prévus 15 afin d'empêcher la rotation de la traverse et/ou sa torsion. Cette barre stabilisatrice 14 peut être supprimée lorsque les ressorts de suspension sont placés de telle manière qu'ils créent un faible moment My, ou encore si l'essieu est configuré de sorte que les articulations 20, 22, 23 et 21 soient sensiblement alignées.In the example, the stabilizer bar 14 has three hinge bearings 17, 18, 19 on the cross member, offset in the longitudinal direction of the vehicle. Of these three bearings, the two end bearings 17, 18 are located at the same height in the longitudinal direction, the central bearing 19 being shifted in this same direction. In the example shown, the central bearing 19 is advanced towards the rear of the vehicle relative to the end bearings 17, 18. In addition, the three bearings are arranged symmetrically with respect to the longitudinal plane of the vehicle. Of course, only two bearings can be provided to prevent rotation of the cross member and / or twisting thereof. This stabilizer bar 14 can be omitted when the suspension springs are placed in such a way that they create a low moment My, or if the axle is configured so that the joints 20, 22, 23 and 21 are substantially aligned.
20 En situation de dévers, l'essieu selon l'invention subira des rotations autour d'un axe reliant les articulations 7, 22 pour le bras gauche 1 d'une part, autour d'un axe reliant les articulations 8, 23 pour le bras droit 2 d'autre part. A titre d'exemple, avec des bras longitudinaux de 440 mm de long 25 (longueur active entre la fixation sur caisse et l'axe du support de roue) et une voie arrière de 1450mm, un dévers de 100 mm, équivalent de 4 de dévers, provoque une rotation de 7 entre chaque bras et la traverse.In a tilt situation, the axle according to the invention will undergo rotations about an axis connecting the joints 7, 22 for the left arm 1 on the one hand, about an axis connecting the joints 8, 23 for the right arm 2 on the other hand. For example, with longitudinal arms 440 mm long (active length between the body mount and the axis of the wheel support) and a rear track of 1450 mm, a tilt of 100 mm, equivalent to 4 of cant, causes a rotation of 7 between each arm and the crossbar.
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