WO2012032259A1 - Train arriere de vehicule automobile a roues directrices - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rear axle for a motor vehicle comprising a steering system of the rear wheels, and a vehicle equipped with such a rear axle.
- Some motor vehicles have an automated rear wheel steering system that works in conjunction with the driver-operated front wheel steering system.
- the steering angle of the rear wheels is usually dependent on the speed of the vehicle. For low speeds the rear wheels are directed in a direction opposite to the front wheels, so as to decrease the radius of rotation of the vehicle to facilitate the maneuvers. For higher speeds, for example above 50km / h, the rear wheels are directed in the same direction as the front wheels in order to improve the active safety of the vehicle by providing more stability, especially when maneuvering. avoidance.
- a known type of rear axle comprising a rear wheel steering system, described in particular in FR-A1 -2855459, comprises rear wheels each fixed to a hub carrier, which is connected to a suspension arm by a link allowing a small angle of direction.
- An actuator attached to each suspension arm acts on the hub carrier of this arm to apply the steering angle.
- hybrid vehicles comprising an electric motor in addition to a heat engine, to improve the performance of the vehicle and reduce its consumption, or vehicles with a single electric motor, this electric motor driving the rear wheels of the vehicle.
- This type of vehicle requires a particular design of the rear axle which includes a location for receiving the electric motor, as well as that a specific design of the suspension arms and hub carriers to achieve the drive of the rear wheels.
- the present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art, and to provide a rear train that can receive a simple and effective way of steering and an electric motor.
- a rear axle of a motor vehicle with steering wheels comprising on each side a wheel hub carrier connected to suspension arms by a substantially vertical pivot, and at least one actuator performing a pivoting of the rear wheels around the axis of their pivot, characterized in that it further comprises a central electric motor driving two wheel shafts transversely arranged on each side of the engine, and each having joints to move in the axis of hub carrier for driving the wheels in rotation while allowing them to pivot.
- An advantage of the rear axle according to the invention is that the central electric motor driving the rear wheels by wheel shafts each having articulation joints, allows a combination of the two functions of electric motorization and wheel steering, the end of these shafts rotating the wheel hub carriers while articulating to follow the deflections of the steering pivots, without generating constraints due to misalignment of the axes.
- the rear axle according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with one another.
- the wheel shafts comprise at each of their ends a hinge joint.
- the central electric motor may comprise a transmission comprising a differential output of the movement driving the wheel shafts, which is disposed substantially in the axis of the vehicle.
- the rear axle comprises a deformable cross member connecting two suspension arms rigidly attached to this cross member, each arm having at the front a link articulated on the vehicle body.
- each suspension arm comprises a support comprising two links holding the hub carrier which are arranged above and below the hub of this wheel, the axis of the pivot of the hub carrier passing through these two links.
- the two links are elastic links.
- each elastic connection comprises two parallel folds of a sheet of the support, forming the sides of a yoke receiving inside an annular portion of the hub carrier comprising an elastic element.
- the wheel shaft can pass through a hole in the carrier of the hub carrier.
- each hub carrier can be directed by an actuator, which is integrated at least partially in a recess formed in the suspension arm supporting the hub carrier.
- the invention also relates to a motor vehicle having a rear wheel with steering wheels, which comprises any of the preceding features.
- FIG. 2 is a detailed view of the rear axle equipped with an electric motor
- FIG. 3 is a top view of one side of the rear axle.
- FIG. 4 is an axial section along a vertical plane, on one side of the rear axle.
- FIG. 1 shows a rear axle 1 comprising two suspension arms 4, the front end of each arm comprises a ring 6 receiving an elastic articulation whose axis is arranged substantially transversely, which connects this arm to the body of the vehicle, not shown .
- the rear portion of the suspension arm 4 comprises a cup 8 receiving the lower end of a suspension spring 16, which is interposed between the suspension arm and the vehicle body.
- a hydraulic damper 18 connects the suspension arm 4 to the vehicle body, to dampen the movement of the suspension.
- the rear train forms a structure generally having the shape of an "H", whose central bar is constituted by a cross member 2 deformable mainly in torsion.
- the deformable cross member 2 connects the two suspension arms 4 which are rigidly fixed to the ends of this crossbar, to guide them while limiting their difference in clearance due to the work of the suspensions.
- the rear part of the suspension arm 4 comprises a vertical support
- the two elastic links 12 allow a small pivoting of the hub carrier 14 along a substantially vertical axis of pivot passing through these two links, under the effect of an electric actuator 20 which is fixed on the suspension arm 4.
- Each suspension arm 4 comprises in its thickness a transverse passage disposed just behind the deformable cross member 2, which receives the electric actuator 20 forming a jack whose axis is substantially transverse.
- the end of the electric actuator 20 facing the outside of the vehicle comprises a rod 22 ending in a ball 24 which is connected to an arm of the hub carrier 14 facing forward. In this way, a movement of the actuator 20 in the transverse direction rotates the hub carrier 14 about its pivot axis.
- FIGS 2 and 3 show an electric motor 30 comprising an electric machine 32 whose axis is arranged transversely, which receives at one of its ends a transmission 34.
- the electric motor 30 is disposed behind the deformable cross member 2, substantially at middle of the rear axle 1 in a space left free between the rear parts of the suspension arms 4.
- the transmission 34 comprises a differential movement output whose axis is shifted towards the front of the vehicle, compared to that of the electric motor 32.
- the differential is substantially in the middle of the vehicle, so as to drive two wheel shafts 36 identical transversely, distributing the movement between these two trees.
- Each wheel shaft 36 has at its inner end a first hinge joint 38 connecting it to the differential, and at its outer end a second hinge joint 40 connecting it to the hub 26 of a hub carrier 14.
- the articulation joints 38, 40 of the wheel shafts 36 make it possible to accept the various misalignments between the axis of the differential and that of the hub 26 of the wheel.
- These misalignments may comprise a fixed offset resulting from the differences between the axis of the differential and that of the wheel which is in the upright position, and variable offsets originating from the angle that can take the pivot of the hub carrier 14, when steering the rear wheels.
- the misalignments accepted by the articulation joints 38, 40 of the wheel shafts 36 also come from the movements or flexion of the various members, in particular those mounted on elastic fasteners such as the electric motor or the hub carrier 14, which are subject to stress or vibration.
- This provides a transmission of movement to the rear wheels, which allows the hub carriers 14 to rotate freely about the axis of their pivot in a direction of the rear wheels, without generating constraints, particularly on the various bodies of the transmission, which allows to easily achieve on the same rear train 1, a combination of both the steering functions of the rear wheels, and driving these wheels by an electric machine.
- FIG. 4 shows, in axial section passing through a substantially vertical plane, the hub 26 of a rear wheel held by the hub carrier 14, receiving along its axis the end of the wheel shaft 36 comprising the articulation joint outside 40.
- the outer hinge joint 40 passes through a hole in the vertical support 10 comprising a sheet comprising, above and below the hub 26 of the wheel, two parallel folds arranged transversely, which form the two sides of a yoke receiving an annular part of the hub carrier 14.
- Each annular portion comprises an elastic element comprising a tight axial screw passing through the two folds of the vertical support 10, to form in a simple and economical manner an elastic connection 12 comprising both a vibration filtration capacity, and a possibility of pivoting following a small angle around an axis passing through the two upper and lower elastic links.
- a rear axle comprising both an electric motorization of the rear wheels and a direction of these wheels is made simply, reliably and economically.
- the direction of the rear wheels could be realized in another known manner.
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Abstract
Train arrière de véhicule automobile à roues directrices, comportant de chaque côté un porte-moyeu de roue (14) relié à des bras de suspension (4) par un pivot sensiblement vertical, et au moins un actionneur (20) réalisant un pivotement des roues arrière autour de l'axe de leur pivot, caractérisé en ce qu'il comporte de plus une motorisation électrique centrale (30) entraînant deux arbres de roue (36) disposés transversalement de chaque côté de cette motorisation, et comportant chacun des joints d'articulation (38, 40) pour venir dans l'axe des porte-moyeux (14) et entraîner les roues en rotation, tout en permettant leur pivotement.
Description
TRAIN ARRIERE DE VEHICULE AUTOMOBILE A ROUES DIRECTRICES
La présente invention concerne un train arrière pour véhicule automobile comportant un système de direction des roues arrière, ainsi qu'un véhicule équipé d'un tel train arrière.
Certains véhicules automobiles comportent un système automatisé de direction des roues arrière, qui agit en coopération avec la commande de direction des roues avant manœuvrée par le conducteur.
L'angle de direction des roues arrière est généralement dépendant de la vitesse du véhicule. Pour les basses vitesses les roues arrière sont dirigées dans un sens opposé aux roues avant, de manière à diminuer le rayon de pivotement du véhicule pour faciliter les manœuvres. Pour les plus hautes vitesses, par exemple au dessus de 50km/h, les roues arrière sont dirigées dans le même sens que les roues avant afin d'améliorer la sécurité active du véhicule en apportant plus de stabilité, en particulier lors des manœuvres d'évitement.
Un type de train arrière connu comprenant un système de direction des roues arrière, décrit notamment dans le document FR-A1 -2855459, comporte des roues arrière fixées chacune sur un porte-moyeu, qui est relié à un bras de suspension par une liaison permettant un petit angle de direction. Un actionneur fixé sur chaque bras de suspension, agit sur le porte-moyeu de ce bras pour appliquer l'angle de direction.
Il est connu par ailleurs de réaliser des véhicules hybrides comportant une motorisation électrique venant en complément d'un moteur thermique, pour améliorer les performances du véhicule et réduire sa consommation, ou des véhicules comportant une unique motorisation électrique, cette motorisation électrique entraînant les roues arrière du véhicule.
Ce type de véhicule nécessite un dessin particulier du train arrière qui comporte un emplacement pour recevoir la motorisation électrique, ainsi
qu'un dessin spécifique des bras de suspension et des porte-moyeux pour réaliser l'entraînement des roues arrière.
Dans le cas où on voudrait appliquer une telle motorisation électrique à un train arrière comportant un système de direction des roues arrière, on a notamment des problèmes d'encombrement des différents composants nécessaires pour réaliser les deux fonctions de motorisation électrique et de direction des roues, ainsi que des problèmes d'entraînement des roues qui pivotent sous l'effet de la direction. Ces trains sont généralement difficilement compatibles avec un système de direction des roues arrière.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un train arrière pouvant recevoir de manière simple et efficace un système de direction ainsi qu'une motorisation électrique.
Elle propose à cet effet un train arrière de véhicule automobile à roues directrices, comportant de chaque côté un porte-moyeu de roue relié à des bras de suspension par un pivot sensiblement vertical, et au moins un actionneur réalisant un pivotement des roues arrière autour de l'axe de leur pivot, caractérisé en ce qu'il comporte de plus une motorisation électrique centrale entraînant deux arbres de roue disposés transversalement de chaque côté de cette motorisation, et comportant chacun des joints d'articulation permettant de venir dans l'axe des porte-moyeux pour entraîner les roues en rotation tout en permettant leur pivotement.
Un avantage du train arrière selon l'invention, est que la motorisation électrique centrale entraînant les roues arrière par des arbres de roue comportant chacun des joints d'articulation, permet de réaliser une combinaison des deux fonctions de motorisation électrique et de direction des roues, l'extrémité de ces arbres entraînant en rotation les porte-moyeux des roues tout en s'articulant pour suivre les débattements des pivots de direction, sans générer de contraintes dues à des désalignements des axes.
Le train arrière suivant l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, les arbres de roue comportent à chacune de leurs extrémités un joint d'articulation.
En particulier, la motorisation électrique centrale peut comporter une transmission comprenant un différentiel de sortie du mouvement entraînant les arbres de roue, qui est disposé sensiblement dans l'axe du véhicule.
Selon un mode de réalisation, le train arrière comporte une traverse déformable reliant deux bras de suspension fixés de manière rigide à cette traverse, chaque bras comportant à l'avant une liaison articulée sur la caisse du véhicule.
Avantageusement, chaque bras de suspension comporte un support comprenant deux liaisons maintenant le porte-moyeu qui sont disposées au dessus et au dessous du moyeu de cette roue, l'axe du pivot de ce porte- moyeu passant par ces deux liaisons.
Avantageusement, les deux liaisons sont des liaisons élastiques.
Selon un mode de réalisation, chaque liaison élastique comporte deux plis parallèles d'une tôle du support, formant les côtés d'une chape recevant à l'intérieur une partie annulaire du porte-moyeu comprenant un élément élastique.
L'arbre de roue peut traverser un perçage du support du porte-moyeu.
En particulier, chaque porte-moyeu peut être dirigé par un actionneur, qui est intégré au moins partiellement dans un creux réalisé dans le bras de suspension supportant ce porte-moyeu.
L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant d'un train arrière à roues directrices, qui comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
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 train arrière suivant l'invention ;
- la figure 2 est une vue de détail de ce train arrière équipé d'une motorisation électrique ;
- la figure 3 est une vue de dessus d'un côté de ce train arrière ; et
- la figure 4 est une coupe axiale suivant un plan vertical, d'un côté du train arrière.
La figure 1 présente un train arrière 1 comprenant deux bras de suspension 4, l'extrémité avant de chaque bras comporte un anneau 6 recevant une articulation élastique dont l'axe est disposé sensiblement transversalement, qui relie ce bras à la caisse du véhicule non représentée.
Sur les figures pour faciliter les explications, le côté avant du véhicule est indiqué par une flèche marquée AV.
La partie arrière du bras de suspension 4 comporte une coupelle 8 recevant l'extrémité inférieure d'un ressort de suspension 16, qui est interposé entre ce bras de suspension et la caisse du véhicule. Un amortisseur hydraulique 18 relie le bras de suspension 4 à la caisse du véhicule, pour amortir les débattements de la suspension.
Le train arrière forme une structure comportant globalement la forme d'un « H », dont la barre centrale est constituée par une traverse 2 déformable principalement en torsion. La traverse déformable 2 relie les deux bras de suspension 4 qui sont fixés rigidement aux extrémités de cette traverse, pour les guider tout en limitant leur différence de débattement due au travail des suspensions.
La partie arrière du bras de suspension 4 comporte un support vertical
10 comprenant à chaque extrémité supérieure et inférieure une liaison élastique 12, ces liaisons maintenant un porte-moyeu 14 qui reçoit un moyeu de roue arrière 26, équipé d'un disque de frein.
Les deux liaisons élastiques 12 permettent un petit pivotement du porte- moyeu 14 suivant un axe de pivot sensiblement vertical passant par ces
deux liaisons, sous l'effet d'un actionneur électrique 20 qui est fixé sur le bras de suspension 4.
Chaque bras de suspension 4 comporte dans son épaisseur un passage transversal disposé juste en arrière de la traverse déformable 2, qui reçoit l'actionneur électrique 20 formant un vérin dont l'axe est sensiblement transversal. L'extrémité de l'actionneur électrique 20 tournée vers l'extérieur du véhicule, comporte une biellette 22 se terminant par une rotule 24 qui est reliée à un bras du porte-moyeu 14 tourné vers l'avant. De cette manière, un mouvement de l'actionneur 20 dans la direction transversale fait pivoter le porte-moyeu 14 autour de son axe de pivot.
On notera que cette disposition des actionneurs de direction 20, qui sont largement intégrés dans les bras de suspension 4, permet de dégager au niveau du train arrière un espace central important, notamment en arrière de la traverse déformable 2.
Les figures 2 et 3 présentent une motorisation électrique 30 comprenant une machine électrique 32 dont l'axe est disposé transversalement, qui reçoit à une de ses extrémités une transmission 34. La motorisation électrique 30 est disposée en arrière de la traverse déformable 2, sensiblement au milieu du train arrière 1 dans un espace laissé libre entre les parties arrière des bras de suspension 4.
La transmission 34 comporte un différentiel de sortie du mouvement dont l'axe est décalé vers l'avant du véhicule, par rapport à celui du moteur électrique 32. Le différentiel se trouve sensiblement au milieu du véhicule, de manière à entraîner deux arbres de roues 36 identiques disposés transversalement, en répartissant le mouvement entre ces deux arbres.
Chaque arbre de roue 36 comporte à son extrémité intérieure un premier joint d'articulation 38 le reliant au différentiel, et à son extrémité extérieure un deuxième joint d'articulation 40 le reliant au moyeu 26 d'un porte-moyeu 14.
Les joints d'articulation 38, 40 des arbres de roue 36, permettent d'accepter les différents défauts d'alignement entre l'axe du différentiel et
celui du moyeu 26 de la roue. Ces défauts d'alignement peuvent comprendre un décalage fixe provenant des écarts entre l'axe du différentiel et celui de la roue qui est en position droite, et des décalages variables provenant de l'angle que peut prendre le pivot du porte-moyeu 14, lors d'une direction des roues arrière.
Les défauts d'alignement acceptés par les joints d'articulation 38, 40 des arbres de roue 36, proviennent aussi des mouvements ou flexion des différents organes, notamment ceux montés sur des fixations élastiques comme la motorisation électrique 30 ou le porte-moyeu 14, qui sont soumis à des contraintes ou à des vibrations.
On réalise ainsi une transmission de mouvement aux roues arrière, qui permet aux porte-moyeux 14 de tourner librement autour de l'axe de leur pivot lors d'une direction des roues arrière, sans générer de contraintes, notamment sur les différents organes de la transmission, ce qui permet de réaliser facilement sur un même train arrière 1 , une combinaison à la fois des fonctions de direction des roues arrière, et d'entraînement de ces roues par une machine électrique.
La figure 4 présente en coupe axiale passant par un plan sensiblement vertical, le moyeu 26 d'une roue arrière maintenu par le porte-moyeu 14, recevant suivant son axe l'extrémité de l'arbre de roue 36 comprenant le joint d'articulation extérieur 40.
Le joint d'articulation extérieur 40 traverse un perçage du support vertical 10 comportant une tôle comprenant au dessus et au dessous du moyeu 26 de la roue, deux plis parallèles disposés transversalement, qui forment les deux côtés d'une chape recevant une partie annulaire du porte- moyeu 14.
Chaque partie annulaire comporte un élément élastique comprenant une vis axiale serrée traversant les deux plis du support vertical 10, pour former de manière simple et économique une liaison élastique 12 comportant à la fois une capacité de filtration de vibration, et une possibilité de pivoter
suivant un petit angle autour d'un axe passant par les deux liaisons élastiques supérieure et inférieure.
On réalise ainsi de manière simple, fiable et économique, un train arrière comportant à la fois une motorisation électrique des roues arrière, et une direction de ces roues.
En variante, la direction des roues arrière pourrait être réalisée d'une autre manière connue. En particulier, on pourrait utiliser un actionneur commun pour diriger les deux roues arrière.
Claims
REVENDICATIONS
1 - Train arrière de véhicule automobile à roues directrices, comportant de chaque côté un porte-moyeu de roue (14) relié à des bras de suspension (4) par un pivot sensiblement vertical, et au moins un actionneur (20) réalisant un pivotement des roues arrière autour de l'axe de leur pivot, caractérisé en ce qu'il comporte de plus une motorisation électrique centrale (30) entraînant deux arbres de roue (36) disposés transversalement de chaque côté de cette motorisation, et comportant chacun des joints d'articulation (38, 40) pour venir dans l'axe des porte-moyeux (14) et entraîner les roues en rotation, tout en permettant leur pivotement.
2 - Train arrière de véhicule automobile selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les arbres de roue (36) comportent à chacune de leurs extrémités, un joint d'articulation (38, 40).
3 - Train arrière de véhicule automobile selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la motorisation électrique centrale (30) comporte une transmission (34) comprenant un différentiel de sortie du mouvement entraînant les arbres de roue (36), qui est disposé sensiblement dans l'axe du véhicule.
4 - Train arrière de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une traverse déformable (2) reliant deux bras de suspension (4) fixés de manière rigide à cette traverse, chaque bras comportant à l'avant une liaison articulée sur la caisse du véhicule.
5 - Train arrière de véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque bras de suspension (4) comporte un support (10) comprenant deux liaisons (12) maintenant le porte-moyeu (14), qui sont disposées au dessus et au dessous du moyeu (26) de cette roue, l'axe du pivot du porte-moyeu passant par ces deux liaisons.
6 - Train arrière de véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que les liaisons (12) sont des liaisons élastiques.
7 - Train arrière de véhicule automobile selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque liaison élastique comporte deux plis parallèles d'une tôle du support (10), formant les côtés d'une chape recevant à l'intérieur une partie annulaire du porte-moyeu (14) comprenant un élément élastique.
8 - Train arrière de véhicule automobile selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'arbre de roue (36) traverse un perçage du support (10) du porte-moyeu (14).
9 - Train arrière de véhicule automobile selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que chaque porte-moyeu (14) est dirigé par un actionneur (20), qui est intégré au moins partiellement dans un creux réalisé dans le bras de suspension (4) supportant ce porte-moyeu.
10 - Véhicule automobile comprenant un train arrière (1 ) à roues directrices, caractérisé en ce que ce train arrière est réalisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.
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FR1057155A FR2964638B1 (fr) | 2010-09-09 | 2010-09-09 | Train arriere de vehicule automobile a roues directrices |
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