FR2810274A1 - Dispositif d'accouplement d'un corps d'essieu a un ressort a lame pour vehicules ou un bras articule longitudinal - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le dispositif d'accouplement d'un corps d'essieu (1) sur un ressort à lame (60) pour véhicules ou un bras articulé longitudinal. Le corps d'essieu (1) est couplé, avec interposition d'éléments formant ressort-amortisseur (40), à un ressort à lame (60) pour véhicule, ou bien à un bras articulé longitudinal. Entre le corps d'essieu (1) et un ressort à lame (60) pour véhicule, ou bien un bras articulé longitudinal, sont disposés au moins deux éléments formant ressort-amortisseur (40), qui, en observant dans la direction de roulage, sont situés devant et derrière le tronçon du corps d'essieu (1). La rigidité des éléments formant ressort-amortisseur (40) dans les directions horizontales est supérieure à la rigidité dans la direction verticale.Avec la présente invention, les vibrations excitées par l'entraînement du véhicule, les inégalités de la route et le balourd des roues, sur la carrosserie d'un véhicule ayant un essieu rigide, sont minimisés.
Description
L'invention concerne le dispositif d'accouplement d'un corps d'essieu à un
ressort à lame pour véhicule, ou bien à un bras articulé longitudinal chargé par un ressort. Par le DE 38 41 846 C2, on connaît un dispositif d'accouplement entre l'essieu et le ressort à lame, dispositif pour lequel le ressort à lame est enserré centralement, au point d'intersection avec l'essieu, entre des corps en élastomère. Le dispositif d'accouplement entre le corps en élastomère et le ressort à lame se fait par une liaison par friction. Du fait des courtes courses élastiques en direction verticale et en direction transversale, dans ces deux directions, la rigidité du système est supérieure à ce
qu'elle est dans la direction longitudinale.
La déformabilité en direction longitudinale se superpose à la déformabilité de la suspension, en une mesure qui mène surtout à un décalage longitudinal
indésirable de l'essieu en cas de variation de charge.
La présente invention a comme base la problématique de minimiser les vibrations, excitées par l'entraînement du véhicule, les inégalités de la piste de roulement et les balourds de roue sur la carrosserie d'un véhicule équipé d'un essieu rigide. L'essieu rigide est ici articulé sur la carrosserie par l'intermédiaire de ressorts à lames, ou bien de bras
articulés longitudinaux.
Pour améliorer le confort de roulage il faut que les éléments qui amortissent les vibrations soient plus durs en directions transversale et longitudinale que ce qu'ils sont en direction verticale. Ce problème est
résolu par le fait que les éléments formant ressort-
amortisseur sont disposés sur des moyens de fixation orientés à peu près verticalement, la rigidité des éléments formant ressort-amortisseur dans les directions horizontales étant supérieure à la rigidité
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dans la direction verticale. Le corps d'essieu est
couplé, avec interposition d'éléments formant ressort-
amortisseur, à un ressort à lame pour véhicule ou bien à bras articulé longitudinal. Entre le corps d'essieu et le ressort à lame pour véhicule, ou bien le bras articulé longitudinal, sont disposés au moins deux éléments formant ressort amortisseur, qui sont situés devant et derrière le tronçon du corps d'essieu lorsque l'on observe dans la direction de roulage, corps d'essieu auquel le ressort à lame ou bien le bras articulé longitudinal est accouplé. La rigidité des éléments formant ressort amortisseur est supérieure dans les directions horizontales à ce qu'elle est dans
la direction verticale.
L'énergie de bruit de corps, qui excite les vibrations de l'essieu rigide, est générée principalement par le moteur et par le train d'entraînement et est introduite dans l'essieu rigide par le différentiel. De même, la transmission, de l'essieu rigide à la carrosserie, du bruit de corps, qui est généré par d'autres types d'excitation tel que les inégalités de la piste de roulement et les balourds
de roue, est réduite.
Le couplage souple produit en direction verticale mène à un amortissement ou à un isolement de la transmission de bruit de corps et, ainsi, du bruit intérieur dans le véhicule. Il n'y a en même temps aucun problème pour ce qui concerne la dynamique de roulage. La liaison dure dans les directions transversale et longitudinale du véhicule est avantageuse pour la dynamique de roulage. Cet accouplement peut être utilisé pour des ressorts à lame à une ou plusieurs couches de lame et avec et sans couche intermédiaire, des ressorts à lame, à quart de lame et à trois-quart de lame, des ressorts semi- et pleinement elliptiques, un agencement parallèle du
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ressort principal avec des ressorts additionnels analogues. Les avantageuses dispositions suivantes seront, de préférence, mises en oeuvre: - les éléments formant ressort-amortisseur sont situés au même niveau que le tronçon du corps d'essieu auquel le ressort à lame o le bras articulé longitudinal est accouplé; - l'élément formant ressortamortisseur individuel est un corps en élastomère qui, par rapport à son contour extérieur et intérieur, est un élément en élastomère au moins à peu près de forme tubulaire, qui est renforcé, au moins dans les zones partielles de ses contours extérieurs cylindriques, au moyen de manchons; - les axes des corps en élastomère sont orientés verticalement; - le corps d'essieu sert de palier au corps d'essieu en élastomère ressortsamortisseurs, à l'aide d'un étrier-support; - sur le ressort à lame pour véhicule ou le bras articulé longitudinal, est disposé un dispositif de fixation qui sert au montage rigide, par l'intermédiaire de moyens de fixation, des manchons intérieurs des corps en élastomère; - dans l'élément en élastomère, est intégré une douille de séparation, l'élément en élastomère entourant au moins en majeure partie la douille de séparation; - le diamètre extérieur et le diamètre intérieur de la douille de séparation vont en augmentant en direction du centre de la douille pour une épaisseur de paroi de douille identique; - l'accouplement est disposé sur le site de la masse dynamique maximale ou du ressort à lame; les éléments formant ressort amortisseur ont une
caractéristique progressive.
D'autres détails de l'invention résultent de la
description ci-après d'une forme de réalisation
représentée schématiquement.
la figure 1 représente un aperçu du dispositif d'accouplement entre le corps d'essieu et le ressort à lame; la figure 2 représente une coupe dans le dispositif
d'accouplement.
Les figures 1 et 2 représentent la fixation d'un corps d'essieu (1) sur un ressort à lame (60). Le corps d'essieu (1) est fixé sur le ressort à lame (60), par l'intermédiaire d'un étrier-support (30), d'éléments formant ressort amortisseur (40) et du groupe de
construction de fixation (10).
Le corps d'essieu (1) est, par exemple dans la zone du ressort (1) à lame (60), un tube d'acier rond, à une extrémité duquel les roues sont montées à
rotation, comme ceci est connu.
Le groupe de construction des fixations (10) est constitué de la plaque de ressort supérieur (11), qui est fixée avec une bride (22) et la plaque inférieure
de ressort (14) sur le ressort à lame (60).
La plaque de ressort supérieur (11) dans le présent exemple de réalisation est un composant qui répond chaque fois à une symétrie par rapport à un axe, dans la direction longitudinale et dans la direction transversale. À proximité des extrémités de l'axe longitudinal, le composant a une section transversale en forme de segment de cercle. La face inférieure est plane. Au centre du composant est prévu un perçage. La plaque supérieure de ressort (11) peut également être
divisée transversalement.
La plaque inférieure de ressort (14), selon les figures 1 et 2, est également un composant qui répond à une symétrie par rapport à un axe dans la direction longitudinale et dans direction transversale. Le composant est coudé aux deux extrémités longitudinales, les deux extrémités étant parallèles à la face supérieure plane du composant. Dans la direction transversale, parallèlement à l'axe transversal, se trouvent chaque fois deux appendices (17) qui sont, par exemple, situés sous le niveau de la face supérieure centrale du composant. Dans ces appendices (17) se trouvent les perçages à travers lesquels sont enfilées les brides (22). La face inférieure du composant, dans la zone extérieure de l'axe longitudinal, est parallèle à la face supérieure du composant, la face inférieure présente un évidement (15) entre les deux extrémités coudées. Dans les deux coudages extérieurs se trouvent des perçages (16) devant recevoir des vis de fixation (26), sur la face inférieure de ces perçages sont insérées des lamages de centrage (18). On peut renoncer au coudage si, au lieu des perçages (16), est prévu un filetage. Au centre du composant se trouve un trou de centrage, permettant une fixation par liaison
avec ajustement de forme sur le ressort à lame (60).
Dans l'exemple de réalisation, les brides (22)
ont une forme de construction semi-ovale.
L'étrier support (30) des figures 1 et 2 est, par exemple, un composant à peu près en forme de haltère. A ses extrémités se trouvent des appendices de forme tubulaire tandis que ma zone médiane est étroite si l'on observe de dessus. Le composant à une hauteur à peu près constante. Au centre de l'axe longitudinal se trouve l'évidement (31) en forme de segment de cercle, avec un axe qui est parallèle au tube du corps d'essieu (10), dont le centre se trouve au niveau médian des appendices latéraux. Le composant est par
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exemple fabriqué par moulage, forgeage ou par construction soudée. Des perçages (32) ayant par exemple un axe vertical se trouvent dans les appendices. Dans l'exemple de réalisation, les éléments formant ressort amortisseur (40) sont constitués à partir d'un tube extérieur (41), d'une partie formant en corps en élastomère extérieure (42), d'une douille de séparation (43), d'une partie formant corps en élastomère intérieure (44) et d'un tube intérieur (45), qui sont tous placés concentriquement les uns aux autres. Le tube intérieur (45) est plus long que les autres parties de l'élément formant ressort amortisseur (40) et s'étend vers le haut et vers le bas
sur la même distance.
Le tube extérieur (41) est un composant cylindrique par rapport à son contour extérieur. Son contour intérieur par contre augmente de diamètre depuis les deux extrémités extérieures vers le centre,
à la façon d'un cône.
Le corps en élastomère (40) individuel est plus court que le tube extérieur et est séparé au moyen d'une douille de séparation (43) en deux parties (42, 44) séparées. Les parties présentent, pour une épaisseur égale, au centre le diamètre intérieur et le
diamètre extérieur maximal.
La douille de séparation (43) est constituée de deux moitiés en forme d'enveloppe tronconique, dont les
grands diamètres se transforment les uns en les autres.
Le tube intérieur (45) est, pour ce qui concerne son diamètre intérieur, un composant en forme d'enveloppe cylindrique. Aux extrémités extérieures, le diamètre extérieur est de forme cylindrique, mais il augmente cependant en allant vers le centre, à la façon
d'un cône.
Les rondelles (48) ont au centre chacune un perçage. Les perçages ont en plus un lamage depuis une face. Dans l'exemple de réalisation, le ressort à lame (60) est un ressort à lame longitudinale semi- elliptique à une couche. Dans la zone du groupe de construction de fixation (10), la face supérieure et la face inférieure sont parallèles, alors que, à l'extérieur de cette zone, le ressort à lame (60) va en s'effilant en allant en direction de l'extérieur. Le boulon central (61) est monté au centre de la zone du
groupe de construction de fixation (10).
Dans le présent exemple de réalisation, l'étrier support (30) est soudé sur le corps d'essieu (1), de manière que les perçages (32) soient verticaux. Les éléments formant ressort amortisseur (40) sont enfoncés dans les perçages (32) jusqu'à ce que les tubes extérieurs (41) se raccordent de façon affleurée à l'étrier support (30). L'étrier support (30) peut également être coulé d'un seul tenant au corps d'essieu (1) ou bien être relié à celui-ci par des
éléments de liaison correspondants.
La plaque de ressort inférieur (14), avec les vis de fixation (26) insérées est, dans l'exemple des figures 1 et 2, positionnée depuis le dessous dans le boulon central (61) du ressort à lame (60) tandis que, depuis le haut, la plaque de ressort (11) est placée sur le ressort à lame (60). Les plaques de ressort inférieure (14) et supérieure (11) sont vissées au ressort à lame (60), à l'aide des brides de
ressort (22) et des écrous (23).
Le corps d'essieu (1) avec l'étrier support (30) et les éléments formant ressort amortisseur (40) est inséré dans les vis de fixation (26). Ici, les tubes intérieurs (45) des éléments formant ressort amortisseur (40) sont centrés dans les creusements (18)
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de la plaque inférieure de ressort (14). Après pose et centrage des rondelles (48) sur le tube intérieur (45),
les écrous de fixation (27) sont vissés.
L'orientation des vis de fixation (26) peut être inversée, c'est-à-dire que les têtes de vis peuvent également être placées en position basse. Au lieu des vis de fixation (26), on peut également utiliser des boulons. En variante, on peut former d'un seul tenant les vis de fixation et/ou les boulons également sur la plaque inférieure de ressort (14) ou sur le tube
support (30).
Dans la plage des basses fréquences, la déformabilité du ressort à lame détermine de comportement en vibration de la construction tandis que, dans la plage des hautes fréquences, qui est déterminante pour le bruit intérieur, s'effectue une diminution de la transmission du bruit de corps, particulièrement, en direction verticale sous l'effet des éléments formant ressort amortisseur (40). On utilise alors la masse dynamique plus élevée que l'on a au centre du ressort à lame (60). Celle-ci est en plus augmentée de la valeur de la masse du groupe de construction de fixation (10). Physiquement, cette masse dynamique mène, en combinaison avec les éléments formant ressort amortisseur (40) souples, à un saut d'impédance, qui réduit la transmission de bruit de corps. Les efforts issus de la piste de roulement sont transmis séquentiellement par la roue et le palier de roue au corps d'essieu (1). Il en va de même pour les efforts alternés générés par le moteur et le train de transmission. Depuis le corps d'essieu 1, le guidage des forces s'effectue, par l'intermédiaire de l'étrier
support (30), sur les éléments formant ressort-
amortisseur (40) ou le corps en élastomère (40). Les efforts verticaux provoquent un déplacement axial du
tube extérieur (41) par rapport au tube intérieur (45).
Le jeu (29) qu'on a entre la plaque inférieure de ressort (14) et le corps d'essieu (1) permet un déplacement vertical du corps d'essieu (1) et une limitation mutuelle de ces composants. Les vibrations agissant sur le corps d'essieu (1) constitué d'efforts horizontaux tels que ceux qui se sont produits lors des roulages en courbes et des accélérations sont captées radialement dans les éléments formant ressort amortisseur (40). Les éléments sont de réalisation relativement rigide dans cette direction. Des sollicitations combinées mènent, entre autres, à une rotation du système autour de l'axe de roue ou de l'axe central du corps d'essieu (1) et à un pivotement de l'étrier support (30) par rapport au ressort à lame (60) dans la direction transversale, autour du centre axial. Pour empêcher tout coincement dans la zone des éléments formant ressorts amortisseurs (40), il faudrait que le rapport entre l'espacement des éléments formant ressort amortisseur (40), transversalement par rapport à l'axe longitudinale du véhicule, et l'espacement des éléments formant ressort amortisseur (40) dans la direction longitudinale du véhicule sur un côté du véhicule soient inférieurs à 10 : 1. L'angle maximal duquel les tubes extérieurs (41) peuvent être inclinés par rapport aux vis de fixation (26), sans qu'il y ait de contact métal sur métal, doit être toujours supérieur à l'angle maximal duquel le corps d'essieu (1), y compris l'étrier support (30), est intégré par rapport à la surface horizontale de la piste de roulage. Pour assurer cela, il faut que l'épaisseur radiale de l'élément en élastomère soit dans un rapport déterminé par rapport à la dimension longitudinale des corps en élastomère (40). Pour adapter l'introduction des lO
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efforts à la sollicitation subie, les éléments formant ressort amortisseur (40) peuvent également être disposés obliquement. Grâce à un choix approprié de la caractéristique des corps en élastomère, par exemple au choix d'une caractéristique progressive, on peut, conjointement avec le bras de levier de l'étrier support, supporter des couples de freinage et d'entraînement, en pouvant renoncer à prévoir des butées. Pour limiter les déplacements des éléments formant ressort amortisseur (40), on peut réaliser, ceci surtout en cas d'utilisation de corps en élastomère (40) ayant une caractéristique linéaire, avec des butées séparées ou solidaires. Les éléments formant ressort amortisseur (40) peuvent être réalisés de façon à avoir un effet purement vertical, les corps en élastomère (40) peuvent être divisés longitudinalement ou transversalement. En outre, les éléments en élastomère (42, 44) peuvent être coupés de façon extérieurement convexes et intérieurement concaves pour, par exemple, obtenir une approximation d'une articulation sphérique. Les tubes extérieurs (41) et les tubes intérieurs (45) des éléments formant ressort amortisseur (40) peuvent être réalisés également aux contours, tournés les uns vers les autres, à une forme cylindrique ou conique, sachant que, dans le cas de la réalisation conique, les pentes des cônes peuvent être différentes. De manière correspondante, les éléments en élastomère (42, 44) qui se trouvent entre les tubes extérieurs (41) et intérieurs (45) peuvent avoir des épaisseurs de paroi
qui sont différentes au cours de leur longueur.
Le principe fonctionnel des éléments formant ressort amortisseur (40) peut reposer également sur des ressorts mécaniques et fluidiques au lieu de reposer
sur des ressorts en élastomère.
Une combinaison des deux principes fonctionnels
est également envisageable.
L'invention permet d'avoir un couplage souple entre le corps d'essieu ou le bras articulé longitudinal en direction verticale, qui est déterminant pour l'acoustique et ne pose aucun problème pour la dynamique de roulage et présenter une liaison rigide, avantageuse pour la dynamique de roulage, dans
la direction transversale et longitudinale du véhicule.
Le positionnement de l'accouplement souple au centre du ressort à lame provoque une amélioration du découplage acoustique, du fait que la masse dynamique qu'on a à cet endroit est supérieure à celle qu'on a par exemple aux extrémités du ressort à lame. Avec ce genre de dispersé de couplage, les éléments en élastomère tubulaires, classique, placés aux extrémités du ressort à lame, qui sont souples dans la direction transversale du véhicule et sont durs dans la direction verticale ainsi que dans la direction longitudinale du véhicule, disparaissent. On obtient ainsi un montage économique, conçu pour les fortes charges nécessaires dans le domaine du transport. pour le cas dans lequel les corps en élastomère (40) seraient défaillants, on peut prévoir, entre l'étrier support (30) et la plaque de ressort inférieure (14) des butées, ayant par exemple des surfaces de contact incurvées, permettant une mise en appui définie, sans restreindre la mobilité du corps
d'essieu (1).
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Claims (10)
1. Dispositif d'accouplement d'un corps d'essieu sur un ressort à lame pour véhicules ou un bras articulé longitudinal chargé par un ressort, avec interposition d'éléments formant ressort-amortisseur, o entre le corps d'essieu et un ressort à lame pour véhicule, ou bien un bras articulé longitudinal, au moins deux éléments formant ressort-amortisseur séparés
sont disposés et o les éléments formant ressort-
amortisseur, en observant dans la direction de roulage, sont situés devant et derrière le tronçon du corps d'essieu auquel le ressort à lames ou le bras articulé longitudinal est accouplé, caractérisé en ce que - les éléments formant ressort-amortisseur (40) sont disposés sur des moyens de fixation (26) orientés à peu près verticalement, la rigidité des éléments formant ressort-amortisseur (40) dans les directions horizontales étant supérieure à la
rigidité dans la direction verticale.
2. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 1, caractérisé en que les éléments formant ressort-amortisseur (40) sont situés au même niveau que le tronçon du corps d'essieu (1) auquel le ressort à lame (60) o le bras articulé
longitudinal est accouplé.
3. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 1, caractérisé en que l'élément formant ressort-amortisseur (40) individuel est un corps en élastomère qui, par rapport à son contour extérieur et intérieur, est un élément en élastomère (42, 44) au moins à peu près de forme tubulaire, qui est renforcé, au moins dans les zones partielles de ses contours extérieurs cylindriques, au moyen de manchons (43)
4. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 3, caractérisé en que les axes
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des corps en élastomère (40) sont orientés verticalement.
5. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 3, caractérisé en que le corps d'essieu (1) sert de palier au corps d'essieu en élastomère (40) ressorts-amortisseurs (40), à l'aide
d'un étrier-support (30).
6. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 3, caractérisé en que, sur le ressort à lame pour véhicule (60) ou le bras articulé longitudinal, est disposé un dispositif de fixation (10) qui sert au montage rigide, par l'intermédiaire de moyens de fixation (26, 27) , des
manchons (45) intérieurs des corps en élastomère (40).
7. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 3, caractérisé en que, dans l'élément en élastomère (42, 44), est intégré une douille de séparation (43), l'élément en élastomère (42, 44) entourant au moins en majeure partie la douille de séparation (43),
8. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 7, caractérisé en que le diamètre extérieur et le diamètre intérieur de la douille de séparation (43) vont en augmentant en direction du centre de la douille pour une épaisseur
de paroi de douille identique.
9. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 1, caractérisé en que l'accouplement est disposé sur le site de la masse
dynamique maximale ou du ressort à lame (60).
10. Dispositif d'accouplement pour corps d'essieu selon la revendication 1 caractérisé en que les éléments formant ressort amortisseur (40) ont une caractéristique progressive
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