FR2870301A1 - Articulated structure for motor vehicle, has elastic metallic articulation formed of U-shaped metallic strip having flexibility to permit elastic pivoting of cross-bar and cross-sill around axis perpendicular to planes of strip`s ends - Google Patents
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Abstract
Description
2870301 12870301 1
STRUCTURE ARTICULEE DE VEHICULE AUTOMOBILE ARTICULATED STRUCTURE OF A MOTOR VEHICLE
POURVUE D'UNE ARTICULATION ELASTIQUE METALLIQUE L'invention concerne une structure articulée de véhicule automobile pourvue d'une articulation élastique métallique. The invention relates to an articulated structure of a motor vehicle provided with a metal elastic articulation.
Les articulations généralement utilisées dans le domaine des véhicules automobiles sont soit des rotules, soit des articulations en caoutchouc. Les rotules présentent l'inconvénient d'être coûteuses et du type frottante, pouvant donc présenter une usure importante. Les articulations en caoutchouc sont moins coûteuses mais présentent une raideur moindre et présentent un comportement à hystérésis. The joints generally used in the field of motor vehicles are either ball joints or rubber joints. The ball joints have the disadvantage of being expensive and of the friction type, which can therefore have significant wear. The rubber joints are less expensive but have a lower stiffness and exhibit a hysteresis behavior.
L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant une structure articulée pourvue d'une articulation métallique peu coûteuse, totalement non frottante et sans hystérésis. The invention aims to overcome these disadvantages by providing an articulated structure provided with an inexpensive metal hinge, completely non-rubbing and without hysteresis.
A cet effet, l'invention concerne une structure articulée de véhicule automobile comprenant deux pièces reliées par une articulation élastique, caractérisée en ce que l'articulation élastique est formée d'une bande métallique comportant au moins une partie sensiblement en forme de U dont les branches en regard sont solidarisées chacune à l'une des pièces et en ce que la partie courbée reliant les branches en regard présente une flexibilité suffisante pour subir une torsion et permettre le pivotement élastique d'au moins une des pièces autour d'un axe sensiblement perpendiculaire aux plans des branches. For this purpose, the invention relates to an articulated structure of a motor vehicle comprising two parts connected by an elastic hinge, characterized in that the elastic hinge is formed of a metal strip comprising at least a substantially U-shaped portion whose branches facing each are secured to one of the parts and in that the curved portion connecting the branches facing has sufficient flexibility to undergo torsion and allow the elastic pivoting of at least one of the parts around an axis substantially perpendicular to the planes of the branches.
Avantageusement, dans un mode de réalisation particulier, lorsque l'une des pièces reliées par une articulation élastique entoure au moins partiellement l'autre, la bande métallique comporte une partie sensiblement en forme de U formée à chacune de ses extrémités par une partie courbée reliant deux branches de manière à former deux zones d'articulation, les branches intérieures en vis-à-vis des deux extrémités étant destinées à être reliées à l'une des pièces, les autres branches extérieures des extrémités étant destinées à être reliées à l'autre pièce entourant au moins partiellement la première pièce, et en ce que les parties courbées des extrémités en U présentent une flexibilité suffisante pour permettre le pivotement élastique d'au moins une des pièces autour d'un axe R sensiblement perpendiculaire aux plans des branches des extrémités. Advantageously, in a particular embodiment, when one of the parts connected by an elastic hinge at least partially surrounds the other, the metal strip comprises a substantially U-shaped portion formed at each of its ends by a curved portion connecting two branches so as to form two hinge areas, the inner branches vis-à-vis the two ends being intended to be connected to one of the parts, the other outer branches of the ends being intended to be connected to the another piece at least partially surrounding the first part, and in that the curved portions of the U-shaped ends have sufficient flexibility to allow the elastic pivoting of at least one of the parts around an axis R substantially perpendicular to the plane of the branches of the ends.
2870301 2 Dans ces deux modes de réalisation, l'articulation métallique présente une faible raideur de torsion autour de l'axe R et une très bonne raideur dans la direction transversale (suivant la largeur de la bande). In these two embodiments, the metal hinge has a low torsional stiffness around the axis R and a very good stiffness in the transverse direction (depending on the width of the strip).
De préférence, en fonction de l'environnement des pièces, la bande métallique peut joindre soit les deux branches intérieures, soit les deux branches extérieures. Preferably, depending on the environment of the parts, the metal strip can join either the two inner branches or the two outer branches.
La structure articulée selon l'invention peut être, ou fait partie d'un essieu de véhicule automobile. The articulated structure according to the invention can be, or is part of, a motor vehicle axle.
Dans une variante, la structure articulée est un essieu souple arrière pour véhicule automobile comprenant deux bras oscillants longitudinaux articulés chacun à un support de roue à leur extrémité dirigée vers l'arrière du véhicule, et dont l'autre extrémité est articulée à la carrosserie du véhicule, lesdits bras étant reliés par une traverse, cette structure comprenant: - un bras formant palonnier s'étendant transversalement à la traverse et relié à la partie médiane de celle-ci par l'articulation métallique élastique autour d'un axe de rotation sensiblement vertical, - un élément de liaison, reliant une extrémité du palonnier dirigée vers l'avant du véhicule, soit à l'extrémité d'un bras longitudinal à proximité de son articulation à la carrosserie du véhicule, soit à la carrosserie du véhicule au niveau de l'articulation dudit bras longitudinal sur la carrosserie, et sensiblement parallèle à la traverse, - deux bielles reliant chacune une autre extrémité du palonnier dirigée vers l'arrière du véhicule, à un support de roue. In a variant, the articulated structure is a rear flexible axle for a motor vehicle comprising two longitudinal oscillating arms each articulated to a wheel support at their end facing towards the rear of the vehicle, and the other end of which is articulated to the body of the vehicle. vehicle, said arms being connected by a cross member, this structure comprising: a boom arm extending transversely to the cross member and connected to the middle part thereof by the elastic metal articulation about a rotation axis substantially vertical, - a connecting element, connecting one end of the rudder directed towards the front of the vehicle, either at the end of a longitudinal arm close to its articulation to the vehicle bodywork, or to the bodywork of the vehicle at the level of the articulation of said longitudinal arm on the bodywork, and substantially parallel to the crossbar, - two connecting rods each connecting a Another end of the rudder directed towards the rear of the vehicle, to a wheel support.
Dans une variante correspondant au mode de réalisation particulier de la structure articulée selon l'invention, dans laquelle le palonnier est formé de deux bras sensiblement parallèles et distants l'un de l'autre, reliés rigidement entre eux à leur deux extrémités, les faces en vis-àvis des bras sont solidarisées respectivement aux branches extérieures des extrémités de l'articulation, les branches intérieures des extrémités de l'articulation sont solidarisées à la surface externe de la traverse. In a variant corresponding to the particular embodiment of the articulated structure according to the invention, wherein the spreader is formed of two substantially parallel arms and spaced apart from each other, rigidly connected to each other at their two ends, the faces in relation to the arms are respectively secured to the outer branches of the ends of the joint, the inner branches of the ends of the joint are secured to the outer surface of the cross.
De préférence, chaque partie courbée de la bande formant l'articulation et destinée à subir une torsion est moins large que le reste de la bande. L'épaisseur de la bande peut ainsi être choisie en fonction de cette largeur pour l'obtention d'une raideur en torsion adéquate de la 2870301 3 partie courbée et d'une rigidité suffisante des extrémités pour une fixation correcte sur les pièces à articuler. Preferably, each curved portion of the web forming the hinge and intended to be twisted is narrower than the rest of the web. The thickness of the strip can thus be chosen according to this width in order to obtain an adequate torsional stiffness of the curved part and of sufficient rigidity of the ends for a correct fixation on the parts to be articulated.
De préférence, l'articulation métallique élastique présente un plan de symétrie parallèle aux plans de ses extrémités. Chacune des parties courbées présente ainsi un même comportement en torsion. Preferably, the elastic metal joint has a plane of symmetry parallel to the planes of its ends. Each of the curved parts thus has the same behavior in torsion.
De préférence, dans le mode de réalisation particulier, les branches d'extrémité sont superposées et la flexibilité de chaque partie courbées permet le décalage de ces branches l'une par rapport à l'autre. Preferably, in the particular embodiment, the end branches are superimposed and the flexibility of each curved portion allows the shifting of these branches relative to each other.
L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 est une représentation en perspective d'un mode de réalisation des pièces d'une structure articulée selon l'invention - la figure 2 est une vue de côté de la structure représentée figure 1; - les figures 3 et 4 sont des vues de dessus de l'articulation d'une structure selon l'invention au repos et en torsion respectivement; - la figure 5 représente un essieu arrière pour véhicule automobile comportant les pièces articulées représentées sur les figures 1 et 2. The invention is now described with reference to the accompanying non-limiting drawings, in which: FIG. 1 is a perspective representation of an embodiment of the parts of an articulated structure according to the invention; FIG. side view of the structure shown in Figure 1; - Figures 3 and 4 are top views of the articulation of a structure according to the invention at rest and in torsion respectively; - Figure 5 shows a rear axle for a motor vehicle comprising the articulated parts shown in Figures 1 and 2.
Un mode de réalisation d'une structure articulée selon l'invention est décrit en référence aux figures. One embodiment of an articulated structure according to the invention is described with reference to the figures.
Les figures 1 et 2 représentent une structure articulée pourvue d'une articulation métallique élastique 1 destinée à articuler deux pièces 2 et 3. Figures 1 and 2 show an articulated structure provided with an elastic metal hinge 1 intended to articulate two parts 2 and 3.
Dans l'exemple représenté, la structure articulée est un essieu souple 10 pour véhicule automobile représenté figure 5. Sur cette dernière, seule la partie gauche de l'essieu a été représentée. Les directions X, Y, Z correspondent respectivement aux directions longitudinale, transversale et verticale du véhicule. In the example shown, the articulated structure is a flexible axle 10 for a motor vehicle shown in Figure 5. On the latter, only the left part of the axle has been shown. The directions X, Y, Z correspond respectively to the longitudinal, transverse and vertical directions of the vehicle.
L'essieu 10 comprend de manière connue deux bras oscillants longitudinaux 11. Chaque bras 11 est relié par son extrémité 12 dirigée vers l'arrière du véhicule à un support de roue 13. L'autre extrémité 14 des bras 11, dirigée vers l'avant du véhicule, est articulée à la carrosserie du véhicule (non représentée). The axle 10 comprises in known manner two longitudinal oscillating arms 11. Each arm 11 is connected by its end 12 directed towards the rear of the vehicle to a wheel support 13. The other end 14 of the arms 11, directed towards the front of the vehicle, is articulated to the vehicle body (not shown).
2870301 4 De façon connue, les supports de roue 13 sont chacun reliés aux bras 11 par deux articulations 15, telles que des rotules, dont une seule est visible sur la figure 5. In known manner, the wheel supports 13 are each connected to the arms 11 by two joints 15, such as ball joints, only one of which can be seen in FIG. 5.
Une traverse 3, élastiquement déformable en torsion, est rigidement reliée par ses extrémités aux deux bras 11, sensiblement perpendiculairement à ces derniers. La traverse présente un profil ouvert en forme de V couché, dont l'ouverture peut être dirigée vers l'avant du véhicule. Bien entendu, d'autres formes de traverse peuvent être utilisées. A cross member 3, elastically deformable in torsion, is rigidly connected by its ends to the two arms 11, substantially perpendicular to the latter. The cross member has an open V-shaped profile, whose opening can be directed towards the front of the vehicle. Of course, other forms of sleeper can be used.
Un palonnier 2 s'étend transversalement à la traverse 3. Il est relié à la partie médiane de celle-ci par l'articulation 1, de manière à pouvoir tourner autour d'un axe sensiblement vertical 16 par rapport à la traverse 3. A spreader 2 extends transversely to the cross member 3. It is connected to the median part thereof by the hinge 1, so as to be rotatable about a substantially vertical axis 16 with respect to the cross member 3.
L'extrémité 17 du palonnier 2, dirigée vers l'avant du véhicule, est reliée par un élément de liaison 18 à l'extrémité d'un des bras longitudinaux 11 à proximité de l'articulation de ce dernier à la carrosserie. L'élément de liaison 18 s'étend sensiblement parallèlement à la traverse 3. De préférence, il est compris dans un plan comprenant les points d'articulation des bras longitudinaux 11 à la carrosserie et le centre de torsion de la traverse 3. Cet élément de liaison peut être relié au côté droit du véhicule, ou encore être relié à la carrosserie du véhicule, au niveau de l'articulation du bras 11 à la carrosserie. Dans l'exemple, cet élément de liaison 18 est une biellette dont l'une des extrémités est articulée au palonnier autour d'un axe 19 sensiblement vertical. Son autre extrémité est articulée autour d'un axe sensiblement vertical 20 au bras 11. The end 17 of the spreader 2, directed towards the front of the vehicle, is connected by a connecting member 18 to the end of one of the longitudinal arms 11 near the articulation of the latter to the body. The connecting element 18 extends substantially parallel to the cross member 3. Preferably, it is comprised in a plane comprising the articulation points of the longitudinal arms 11 to the bodywork and the torsion center of the crosspiece 3. This element link can be connected to the right side of the vehicle, or be connected to the vehicle body, at the articulation of the arm 11 to the body. In the example, this connecting element 18 is a rod whose one end is articulated to the rudder about a substantially vertical axis 19. Its other end is articulated about a substantially vertical axis 20 to the arm 11.
L'élément de liaison 18 peut également être un vérin relié à un moteur apte à piloter son déplacement. Il est alors possible de commander la rotation des roues de l'essieu en fonction du virage. The connecting element 18 may also be a jack connected to an engine capable of controlling its movement. It is then possible to control the rotation of the wheels of the axle according to the turn.
L'extrémité 21 du palonnier 2, dirigée vers l'arrière du véhicule, est reliée à chaque support de roue 13 par une bielle 22, une seule bielle étant représentée sur la figure 5. A cet effet, chaque support de roue 13 présente un bras 23 s'étendant vers l'avant du véhicule, sensiblement horizontalement dans le plan de la roue. Ce bras 23 est suffisamment long pour que la bielle 22 soit sensiblement parallèle à la traverse 3. L'extrémité de chaque bielle 22 est alors articulée à l'extrémité libre du bras 23 autour d'un axe 24 sensiblement vertical, 2870301 5 tandis que l'autre extrémité est articulée à l'extrémité 21 du palonnier 2 autour d'un axe sensiblement vertical 25. The end 21 of the spreader 2, directed towards the rear of the vehicle, is connected to each wheel support 13 by a connecting rod 22, a single connecting rod being shown in FIG. 5. For this purpose, each wheel support 13 has a arm 23 extending towards the front of the vehicle, substantially horizontally in the plane of the wheel. This arm 23 is long enough for the rod 22 to be substantially parallel to the cross member 3. The end of each connecting rod 22 is then articulated to the free end of the arm 23 about a substantially vertical axis 24, 2870301. the other end is articulated to the end 21 of the spreader 2 about a substantially vertical axis 25.
Le palonnier 2 est représenté sur les figures 1 et 2. Il est formé de deux bras 2a, 2b sensiblement de mêmes dimensions, entre lesquels la traverse 3 s'étend sensiblement perpendiculairement. Au niveau des extrémités avant 17 et arrière 21 du palonnier, ces deux bras sont solidarisés par des vis 26 et 27 respectivement qui s'étendent suivant les axes de rotation 19 et 25 respectivement, tel que visible sur les figures 2 et 5. The spreader 2 is shown in Figures 1 and 2. It is formed of two arms 2a, 2b of substantially the same dimensions, between which the cross member 3 extends substantially perpendicularly. At the front ends 17 and rear 21 of the spreader, these two arms are secured by screws 26 and 27 respectively which extend along the axes of rotation 19 and 25 respectively, as shown in Figures 2 and 5.
L'articulation 1 est formée d'une bande métallique courbée sensiblement en forme de C dont les extrémités 28 sont repliées en U vers l'extérieur de manière à former des zones d'articulation sensiblement identiques. Chaque extrémité 28 présente une section en forme de U dont les branches en regard 28a, 28b s'étendent dans des plans sensiblement parallèles aux directions longitudinale X et transversale Y. Ces branches sont reliées par une partie courbe 29 dont la génératrice s'étend dans la direction transversale Y. Les longueur et largeur de la bande s'étendent respectivement parallèlement aux directions longitudinale et transversale. The hinge 1 is formed of a substantially C-shaped curved metal strip whose ends 28 are U-folded outwards so as to form substantially identical hinge zones. Each end 28 has a U-shaped section whose facing branches 28a, 28b extend in planes substantially parallel to the longitudinal X and transverse Y directions. These branches are connected by a curved portion 29 whose generator extends into the transverse direction Y. The length and width of the strip extend respectively parallel to the longitudinal and transverse directions.
La partie courbe 29 présente une flexibilité suffisante pour subir une torsion élastique autour d'un axe de rotation R. A cet effet, elle présente par exemple une largeur inférieure aux branches 28a, 28b. Cet axe de rotation R s'étend sensiblement perpendiculairement aux directions longitudinale et transversale, et est tangent à la partie courbe 29 sensiblement au milieu de cette dernière suivant la direction transversale (figure 3). The curved portion 29 has sufficient flexibility to undergo elastic torsion about an axis of rotation R. For this purpose, it has for example a width smaller than the branches 28a, 28b. This axis of rotation R extends substantially perpendicular to the longitudinal and transverse directions, and is tangent to the curved portion 29 substantially in the middle of the latter in the transverse direction (Figure 3).
Les deux extrémités en U 28 de la bande sont reliées par une partie courbe 30 dont la génératrice s'étend également dans la direction transversale Y. Les deux extrémités 28 sont reliées de manière à être disposées l'une au dessus de l'autre, orientées suivant les mêmes directions longitudinale et transversale. L'articulation 1 présente ainsi un plan de symétrie parallèle aux directions longitudinale X et transversale Y, de sorte que le comportement des extrémités 28 sera identique. The two U-shaped ends 28 of the strip are connected by a curved portion 30 whose generatrix also extends in the transverse direction Y. The two ends 28 are connected so as to be arranged one above the other, oriented in the same longitudinal and transverse directions. The hinge 1 thus has a plane of symmetry parallel to the longitudinal X and transverse Y directions, so that the behavior of the ends 28 will be identical.
Dans l'exemple, les extrémités 28 sont repliées en U du côté convexe de la bande courbée, elles peuvent toutefois être repliées en U du côté concave de celle-ci. In the example, the ends 28 are folded U at the convex side of the curved strip, they can however be folded in U on the concave side thereof.
2870301 6 La figure 3 représente vue de dessus une extrémité 28 au repos. Au repos, les deux branches 28a, 28b sont superposées de sorte que l'on ne distingue que l'une des branches 28a, et la partie courbe 29 qui relie les deux branches. La figure 4 représente la même extrémité 28 subissant une torsion (exagérée sur la figure pour plus de clarté). Cette torsion est obtenue par pivotement de l'une des branches au moins par rapport à l'axe de rotation R, le pivotement ayant lieu sensiblement dans le plan de cette branche. On distingue alors les deux branches 28a, 28b décalées et la torsion de la partie courbe 29. Ce décalage est autorisé par la flexibilité de la partie courbe 29, ces branches 28a, 28b étant superposées au repos. Figure 3 shows a top view 28 at rest. At rest, the two branches 28a, 28b are superimposed so that one distinguishes only one of the branches 28a, and the curved portion 29 which connects the two branches. Figure 4 shows the same end 28 undergoing torsion (exaggerated in the figure for clarity). This torsion is obtained by pivoting one of the branches at least with respect to the axis of rotation R, the pivoting taking place substantially in the plane of this branch. There are then two branches 28a, 28b offset and the torsion of the curved portion 29. This shift is allowed by the flexibility of the curved portion 29, these branches 28a, 28b being superimposed at rest.
Dans l'articulation décrite, les deux extrémités 28 sont disposées de manière à ce que leurs axes de rotation R soient confondus, et correspondent à l'axe vertical 16 décrit plus haut. La traverse 3 est solidarisée aux branches intérieures 28b en vis-à-vis, tandis que chaque branche extérieure 28a est solidarisée à l'un des bras 2a, 2b du palonnier 2. In the articulation described, the two ends 28 are arranged so that their axes of rotation R coincide, and correspond to the vertical axis 16 described above. The crosspiece 3 is secured to the inner branches 28b facing each other, while each outer branch 28a is secured to one of the arms 2a, 2b of the crossbar 2.
L'articulation obtenue présente une faible raideur de torsion en Z, une très bonne raideur transversale en Y, et une bonne raideur en X, cette direction n'étant pas sollicitée dans l'exemple décrit. Un faible débattement angulaire en rotation autour de l'axe R, par exemple inférieur à 2 , peut être obtenu. Les raideurs suivant les différentes direction de l'articulation peuvent être adaptées en modifiant les dimensions de la bande formant l'articulation 1 et son épaisseur. The resulting joint has a low torsion stiffness in Z, a very good transverse stiffness in Y, and a good stiffness in X, this direction not being solicited in the example described. A small angular displacement in rotation about the axis R, for example less than 2, can be obtained. The stiffnesses along the different directions of the joint can be adapted by modifying the dimensions of the band forming the joint 1 and its thickness.
Dans une variante non représentée, la partie courbe 30 reliant les deux extrémités 28 peut également être solidarisée à la traverse 3. In a variant not shown, the curved portion 30 connecting the two ends 28 may also be secured to the cross member 3.
Les extrémités de l'articulation sont solidarisées aux pièces à articuler par soudage, vissage, ou analogue. The ends of the joint are secured to the parts to be articulated by welding, screwing, or the like.
Dans la structure articulée décrite en référence aux figures, l'articulation présente deux extrémités repliées en U. Toutefois, dans d'autres structures articulées, l'articulation peut être formée d'une bande présentant une seule partie sensiblement en forme de U, chaque branche d'extrémité en regard de la bande étant alors solidarisée à l'une des pièces à articuler, et la partie courbée reliant les branches en regard présentant une flexibilité suffisante pour subir une torsion. Une telle articulation peut être utilisée pour relier une traverse au palonnier de l'essieu décrit plus haut, par exemple en 2870301 7 disposant une articulation entre chaque bras du palonnier et la traverse. In the articulated structure described with reference to the figures, the articulation has two U-folded ends. However, in other articulated structures, the hinge may be formed of a band having a single substantially U-shaped portion, each end branch facing the band then being secured to one of the parts to be articulated, and the curved portion connecting the opposite branches having sufficient flexibility to undergo torsion. Such articulation can be used to connect a cross member to the spreader of the axle described above, for example by 2870301 7 having a joint between each arm of the rudder and the cross.
Bien entendu, une structure articulée pourvue de l'une des deux formes d'articulation métallique décrites peut être utilisée pour articuler d'autres pièces d'un véhicule automobile pour lesquels des degrés de liberté similaires sont requis. Of course, an articulated structure provided with one of the two forms of metal articulation described can be used to articulate other parts of a motor vehicle for which similar degrees of freedom are required.
2870301 82870301 8
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