FR2877269A1

FR2877269A1 - Composite rocker arm axle for motor vehicle, has transversal support with longitudinal part having rigidifying unit through which branches of support extending in longitudinal direction are elastically connected using elastomer component

Info

Publication number: FR2877269A1
Application number: FR0510997A
Authority: FR
Inventors: Armin Zuber
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2006-05-05
Also published as: DE102004053365A1; CZ300582B6; CZ300581B6; CZ2005647A3; CZ2005643A3

Abstract

The axle has a transversal support (2) with a chute shaped longitudinal part. A zone of the longitudinal part has a rigidifying unit (9), under the form of a connecting lug, through which branches of the support extending in a longitudinal direction are elastically connected with each other using an elastomer component (12). The rigidifying unit surrounds longitudinal edges (3, 4) of the branches, on outer side.

Description

AXE DE BRAS OSCILLANT COMPOSITECOMPOSITE SWING ARM AXIS

L'invention concerne un axe de bras oscillant composite pour un véhicule automobile et comportant un support transversal possédant une section transversale en forme de goulotte. The invention relates to a composite swingarm axis for a motor vehicle and having a transverse support having a chute-shaped cross section.

Un axe de bras oscillant composite ou également un axe de barre de torsion comprend un support transversal, qui s'étend entre des supports longitudinaux de guidage de roue. Le profilé du support transversal est soumis, à l'état monté, à une contrainte de flexion et de torsion. En raison de la variation géométrique et du changement de la position de sections transversales du profilé par rapport à la direction de contrainte et à des liaisons supplémentaires formées de tubes transversaux ayant différentes épaisseurs de paroi et des diamètres extérieurs différents, il est possible de régler la rigidité en flexion et en torsion d'un axe de bras oscillant composite. A composite swingarm axis or also a torsion bar axis includes a transverse support, which extends between longitudinal wheel guide supports. The profile of the transverse support is subjected, in the mounted state, to a bending and torsion stress. Due to the geometric variation and the change in the cross sectional position of the profile with respect to the stress direction and additional connections formed of transverse tubes having different wall thicknesses and different outside diameters, it is possible to adjust the flexural and torsional rigidity of a composite swingarm axis.

DE 699 04 123 T2 divulgue, comme état de la technique un support transversal pour un système de suspension de roue arrière d'un véhicule automobile, dans lequel un support transversal, qui comprend une ouverture ininterrompue de forme allongée, est équipé d'un bloc formé d'un matériau élastomère. Le bloc est constitué par une plaque fixée au profilé. La plaque est verticale et est configurée avec une forme quadrangulaire. Elle remplit la partie centrale de ladite ouverture. Ceci est censé permettre une possibilité d'adaptation de la rigidité à la torsion en fonction des caractéristiques désirées de l'essieu arrière et de permettre une réduction des sections transversales et/ou de l'épaisseur des côtés du profilé. En fonction de la configuration en coupe transversale du support transversal, le montage du bloc formé d'un matériau élastomère peut être problématique, en particulier lorsque l'ouverture comporte deux bords opposés surbaissés, et en outre converge avec une forme en coin. Dans ce cas, le bloc devrait être inséré éventuellement à partir des extrémités dans le support transversal, ce qui est fréquemment à peine possible dans le cas d'une configuration divergente des extrémités. DE 699 04 123 T2 discloses, as prior art a transverse support for a rear wheel suspension system of a motor vehicle, wherein a transverse support, which comprises an uninterrupted opening of elongated shape, is equipped with a block formed of an elastomeric material. The block consists of a plate attached to the profile. The plate is vertical and is configured with a quadrangular shape. It fills the central part of said opening. This is supposed to allow a possibility of adaptation of the torsional stiffness according to the desired characteristics of the rear axle and to allow a reduction of the cross-sections and / or the thickness of the sides of the profile. Depending on the cross-sectional configuration of the transverse support, the mounting of the block made of an elastomeric material can be problematic, particularly when the opening has two lowermost opposing edges, and furthermore converges with a wedge shape. In this case, the block should be inserted possibly from the ends into the transverse support, which is frequently hardly possible in the case of a divergent configuration of the ends.

L'invention a pour but de proposer un axe de bras oscillant composite comportant un support transversal qui possède une section transversale en forme de goulotte et qui, pour une section transversale constante du support transversal, peut être adapté du point de vue rigidité en torsion et en flexion, à différents véhicules et à différentes contraintes appliquées au châssis, sans modification de la géométrie fondamentale du support transversal. It is an object of the invention to provide a composite swingarm axis having a transverse support which has a chute-shaped cross-section and which, for a constant transverse cross-section of the transverse support, can be adapted from the point of view of torsional rigidity and in bending, to different vehicles and to different stresses applied to the chassis, without modifying the fundamental geometry of the transverse support.

Ce problème est résolu par un axe de bras oscillant composite pour véhicule automobile comportant un support transversal possédant une section transversale en forme de goulotte, dans lequel, dans la zone de la partie longitudinale en forme de goulotte du support transversal, il est prévu au moins un élément de rigidification, au moyen duquel les branches du support transversal s'étendant dans la direction longitudinale sont couplées élastiquement entre elles par l'incorporation d'un composant élastomère, caractérisé en ce que l'élément de rigidification entoure sur le côté extérieur les bords longitudinaux des branches. This problem is solved by a composite swingarm axle for a motor vehicle having a transverse support having a chute-shaped cross-section, in which, in the region of the chute-shaped longitudinal portion of the transverse support, there is at least one a stiffening element, by means of which the branches of the transverse support extending in the longitudinal direction are elastically coupled together by the incorporation of an elastomeric component, characterized in that the stiffening element surrounds on the outer side the longitudinal edges of the branches.

Dans la zone de la partie longitudinale en forme de goulotte du support transversal, il est prévu au moins un élément de rigidification, à l'aide duquel les branches, qui s'étendent dans la direction longitudinale du support transversal, sont couplées entre elles élastiquement moyennant l'incorporation d'un composant élastomère, l'élément de rigidification enserrant sur le côté extérieur les bords longitudinaux des branches. Le couplage élastique réagit de façon ciblée sur la rigidité en flexion et en torsion du support transversal, sans modification de la géométrie du support transversal lui- même. De cette manière, on réalise un axe de bras oscillant composite qui, pour une section transversale constante du support transversal, peut être utilisé dans différents véhicules et dans différentes charges du châssis. In the region of the trough-shaped longitudinal portion of the transverse support, at least one stiffening element is provided, by means of which the branches, which extend in the longitudinal direction of the transverse support, are elastically coupled together. by the incorporation of an elastomeric component, the stiffening element enclosing on the outer side the longitudinal edges of the branches. The elastic coupling reacts in a targeted manner on the flexural and torsional stiffness of the transverse support, without modifying the geometry of the transverse support itself. In this way, a composite swingarm axis is provided which, for a constant cross section of the transverse support, can be used in different vehicles and in different chassis loads.

Ce qui est important, c'est que les éléments de rigidification requièrent un faible espace de montage et simultanément sont aussi légers que possible, afin de ne pas agir de façon nuisible sur le poids total du véhicule. Fondamentalement on part du fait que grâce à la suppression d'un tube transversal disposé parallèlement au support transversal et grâce à une utilisation simultanément meilleure du potentiel du matériau dans la zone médiane du support transversal, on peut obtenir une réduction de poids. La modification de la rigidité en flexion et en torsion par le couplage élastique des branches du support transversal conduit à un décalage du centre de poussée en direction de l'axe médian longitudinal du support transversal. Ceci conduit à un accroissement de la rigidité en torsion sans augmentation de l'épaisseur de paroi et sans modification de la géométrie du support transversal. What is important is that the stiffening elements require a small mounting space and simultaneously are as light as possible, so as not to adversely affect the total weight of the vehicle. Basically, it is possible to obtain a reduction in weight by eliminating a transverse tube arranged parallel to the transverse support and by simultaneously using the potential of the material better in the middle zone of the transverse support. The modification of the flexural and torsional rigidity by the elastic coupling of the branches of the transverse support leads to an offset of the center of thrust in the direction of the longitudinal median axis of the transverse support. This leads to an increase in torsional stiffness without increasing the wall thickness and without modifying the geometry of the transverse support.

Selon l'invention, l'élément de rigidification peut enserrer les bords longitudinaux des branches en incorporant un élément intercalaire élastomère. According to the invention, the stiffening element can enclose the longitudinal edges of the branches by incorporating an elastomeric spacer element.

Les parties des bords longitudinaux, qui sont distantes l'une de l'autre, du support transversal sont couplées entre elles au moins par endroit par l'intermédiaire de l'élément de rigidification, par exemple sous la forme de pattes de liaison. Le couplage s'effectue au moyen de l'incorporation d'un composant élastomère. Dans une première forme de réalisation, le composant élastomère peut être incorporé entre les extrémités d'une patte de liaison en forme de U et les parties des bords longitudinaux du support transversal. Il s'agit dans ce cas d'une couche intercalaire élastomère. Plusieurs éléments de rigidification de ce type sous la forme de pattes de liaison peuvent être disposés en étant répartis sur l'étendue longitudinale du support transversal. La patte de liaison forme localement la section transversale creuse ouverte à paroi mince du support transversal dans une section transversale creuse fermée à paroi mince. Etant donné que des sections transversales creuses fermées à paroi mince possèdent une rigidité en torsion plus élevée que des sections transversales creuses ouvertes à paroi mince, avec cette forme de réalisation de l'invention on influe d'une manière ciblée sur la rigidité en torsion de l'axe du bras oscillant composite. La couche intercalaire élastomère peut, dans le cadre de l'invention, être prévue uniquement sur une partie de bord longitudinal ou sur les deux parties des bords longitudinaux. The portions of the longitudinal edges, which are spaced from each other, of the transverse support are coupled together at least in places through the stiffening element, for example in the form of connecting lugs. The coupling is effected by means of the incorporation of an elastomeric component. In a first embodiment, the elastomeric component may be incorporated between the ends of a U-shaped connecting lug and the longitudinal edge portions of the transverse support. It is in this case an elastomeric interlayer. Several stiffening elements of this type in the form of connecting lugs may be arranged by being distributed over the longitudinal extent of the transverse support. The linkage tab locally forms the thin-walled hollow open cross-section of the transverse support in a closed thin-walled hollow cross-section. Since closed thin-walled hollow cross-sections have a higher torsional stiffness than thin-walled open hollow cross-sections, with this embodiment of the invention, the torsional rigidity of the invention is targeted. the axis of the composite swingarm. The elastomeric interlayer may, in the context of the invention, be provided only on a longitudinal edge portion or on both sides of the longitudinal edges.

Un autre exemple d'élément de rigidification comporte une première partie, qui est reliée de préférence directement, à la première branche du support transversal, ainsi qu'une seconde partie, qui est reliée, de préférence directement, à la seconde branche du support transversal. Another example of a stiffening element comprises a first part, which is preferably connected directly to the first branch of the transverse support, and a second part, which is preferably connected directly to the second branch of the transverse support. .

Les extrémités, qui se font face, des parties peuvent être couplées entre elles moyennant l'incorporation d'un composant élastomère. Etant donné que les extrémités, qui se font face, des parties se déplacent l'une par rapport à l'autre sur la base de la liaison rigide lors d'une torsion du support transversal, le composant élastomère peut bloquer ce déplacement relatif et par conséquent influer sur la rigidité en torsion. A cet effet, le composant élastomère peut être inséré en sandwich entre les extrémités qui se chevauchent, des parties. On peut également réaliser une configuration, dans laquelle les extrémités, qui se font face, des parties se chevauchent, auquel cas l'une des extrémités est enserrée entre le composant élastomère et l'autre extrémité. Le composant élastomère peut produire une précontrainte pour un organe de liaison qui repousse les extrémités l'une contre l'autre. L'organe de liaison peut être une pince enserrant les extrémités ou un boulon traversant les extrémités. Dans une autre variante, dans les extrémités des parties, qui sont tournées l'une vers l'autre et se chevauchent, on peut prévoir des passages traversants, qui sont traversés par un composant élastomère reliant élastiquement les parties. The facing ends of the portions may be coupled together by incorporation of an elastomeric component. Since the opposite ends of the parts move relative to each other on the basis of the rigid connection when the transverse support is twisted, the elastomeric component can block this relative movement and by therefore affect the torsional stiffness. For this purpose, the elastomeric component may be sandwiched between the overlapping ends of the parts. A configuration may also be made in which the ends facing each other overlap, in which case one end is sandwiched between the elastomeric component and the other end. The elastomeric component can provide prestressing for a connecting member that pushes the ends against each other. The connecting member may be a clip gripping the ends or a bolt passing through the ends. In another variant, in the ends of the parts, which are turned towards each other and overlap, there may be through passages, which are traversed by an elastomeric component elastically connecting the parts.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre, selon une vue en plan, une 15 représentation schématique d'un axe de bras oscillant composite; - la figure 2 montre une représentation en perspective d'un support transversal de l'axe de bras oscillant composite; - la figure 3 montre, selon une représentation en perspective, une partie d'un support transversal comportant un élément de rigidification sous la forme d'une patte de liaison en forme de U; - la figure 4 représente une autre forme de 25 réalisation d'un élément de rigidification sur un support transversal; et - la figure 5 montre une autre forme de réalisation d'un élément de rigidification sur un support transversal. Other features and advantages of the present invention will emerge from the description given hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows, in a plan view, a schematic representation of an arm axis; oscillating composite; - Figure 2 shows a perspective representation of a transverse support of the composite swingarm axis; - Figure 3 shows, in a perspective view, a portion of a transverse support having a stiffening element in the form of a U-shaped connecting lug; FIG. 4 shows another embodiment of a stiffening element on a transverse support; and - Figure 5 shows another embodiment of a stiffening element on a transverse support.

La figure 1 représente un axe 1 de bras oscillant composite comportant un support transversal 2. Ce support transversal 2 est représenté à plus grande échelle sur la figure 2. Dans cet exemple de réalisation, le support transversal 2 possède une section transversale en forme de V, les bords longitudinaux 3, 4 des branches 5, 6 du support transversal 2 étant coudés et réduisant la zone d'embouchure du support transversal 2 en forme de V. Pendant le déplacement du véhicule automobile, sous l'effet d'un comportement variable de suspension des roues, des couples de torsion M, qui conduisent à une torsion du support transversal, sont appliqués à ce dernier. Par exemple, on a représenté au niveau des points A et A' sur les bords longitudinaux 3 et 4, des vecteurs u, u', v, et v', qui indiquent dans quelle direction le point A ou le point A' se déplace lors d'une torsion. Etant donné qu'il s'agit d'un profilé creux ouvert à paroi mince, un blocage des déplacements relatifs des bords longitudinaux conduirait à un accroissement de la résistance à la torsion. FIG. 1 represents a composite oscillating arm axis 1 comprising a transverse support 2. This transverse support 2 is represented on a larger scale in FIG. 2. In this exemplary embodiment, the transverse support 2 has a V-shaped cross section. , the longitudinal edges 3, 4 of the branches 5, 6 of the transverse support 2 being bent and reducing the mouth area of the transverse support 2 in the form of V. During the movement of the motor vehicle, under the effect of a variable behavior suspension of the wheels, torsion torques M, which lead to a torsion of the transverse support, are applied to the latter. For example, there are shown at the points A and A 'on the longitudinal edges 3 and 4, vectors u, u', v, and v ', which indicate in which direction the point A or the point A' moves. during a twist. Since this is a thin-walled open hollow profile, blocking the relative displacements of the longitudinal edges would lead to an increase in torsion resistance.

La forme de réalisation de la figure 3 représente un élément de rigidification 9 sous la forme d'une patte de liaison, qui peut être fixé en plusieurs endroits au support transversal 2. L'élément de rigidification 9 ou la patte de liaison s'engage par dessus les bords longitudinaux 3, 4 du support transversal 2, sur le côté extérieur, de sorte que ces bords sont quasiment agrafés entre eux. Un composant élastomère 12 est inséré en tant que couche intercalaire entre les extrémités coudées 10, 11 de la patte de liaison et les parties enserrées des bords longitudinaux 3, 4. The embodiment of FIG. 3 represents a stiffening element 9 in the form of a connecting lug, which can be fixed in several places to the transverse support 2. The stiffening element 9 or the connecting lug engages over the longitudinal edges 3, 4 of the transverse support 2, on the outer side, so that these edges are almost stapled together. An elastomeric component 12 is inserted as an intermediate layer between the bent ends 10, 11 of the connecting lug and the gripped portions of the longitudinal edges 3, 4.

Des variantes de cette forme de réalisation sont représentées sur les figures 4 et 5. La figure 4 représente un dispositif, dans lequel un élément de rigidification 13 en forme de patte est constitué de deux parties. L'élément de rigidification 13 comprend deux parties 14, 15. Une partie 14 est une partie en forme de fourche, qui est associée à un bord longitudinal 4 du support transversal 2. L'autre partie 15 est agencée en forme de patte et s'engage, par l'une de ses extrémités, dans l'extrémité agencée en forme de mâchoire de la fourche et entoure par son autre extrémité le bord longitudinal 3 du support transversal 2. La différence par rapport à la forme de réalisation préférée précédente réside dans le fait que l'élément de rigidification 13 établit un contact métallique direct avec le support transversal 2, la partie en forme de fourche 14 et la partie en forme de patte 15 étant reliées entre elles par l'intermédiaire d'un composant élastomère. Dans cet exemple de réalisation le composant élastomère 16 est un boulon 16 formé d'un matériau élastomère, qui traverse transversalement la partie en forme de fourche 14 et la partie en forme de patte 15. En fonction de la rigidité du composant élastomère 16, on peut régler de façon fixe un déplacement relatif différent de la partie en forme de fourche 14 par rapport à la partie en forme de patte 15 et une rigidité en torsion, qui en dépend, du support transversal 2. Variations of this embodiment are shown in FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows a device, in which a leg-shaped stiffening element 13 is made up of two parts. The stiffening element 13 comprises two parts 14, 15. A portion 14 is a fork-shaped portion, which is associated with a longitudinal edge 4 of the transverse support 2. The other portion 15 is arranged in the form of a tab and engaging at one of its ends in the jaw-like end of the fork and at its other end enclosing the longitudinal edge 3 of the transverse support 2. The difference from the previous preferred embodiment is in that the stiffening element 13 makes a direct metallic contact with the transverse support 2, the fork-shaped portion 14 and the tab-shaped portion 15 being interconnected by means of an elastomeric component. In this embodiment the elastomeric component 16 is a bolt 16 formed of an elastomeric material, which transversely traverses the fork-shaped portion 14 and the lug-shaped portion 15. Depending on the stiffness of the elastomeric component 16, can adjust in a fixed manner a relative displacement different from the fork-shaped portion 14 with respect to the leg-shaped portion 15 and a torsional stiffness, which depends on it, of the transverse support 2.

La forme de réalisation de la figure 5 représente une variante, dans laquelle également on utilise un élément de rigidification en forme de patte 17 formé de deux parties. Les extrémités, qui se font face, des parties 18, 19 de l'élément de rigidification 17 se chevauchent et sont couplées entre elles par l'intermédiaire de boulons transversaux 20. Un composant élastomère 21 est fixé au-dessous des boulons transversaux 20, en étant tourné vers la zone de canal du support transversal 2. Les boulons transversaux 20 s'engagent dans le composant élastomère 21. Le composant élastomère 21 produit une précontrainte qui repousse les surfaces de contact des parties 18, 19 l'une contre l'autre. Grâce à la précontrainte définie, on obtient un serrage limité des parties 18, 19 de l'élément de rigidification 17. De cette manière, le déplacement relatif réciproque des parties 18, 19 dans le cas d'une torsion est empêché, avec comme objectif un accroissement de la rigidité en torsion de l'axe du bras oscillant composite. The embodiment of FIG. 5 shows a variant, in which also a leg-shaped stiffening element 17 formed of two parts is used. The ends, facing each other, of the parts 18, 19 of the stiffening element 17 overlap and are coupled together by means of transverse bolts 20. An elastomeric component 21 is fastened below the transverse bolts 20, by being turned towards the channel region of the transverse support 2. The transverse bolts 20 engage in the elastomeric component 21. The elastomeric component 21 produces a prestress which pushes the contact surfaces of the parts 18, 19 against each other. other. Thanks to the defined prestressing, a limited tightening of the parts 18, 19 of the stiffening element 17 is achieved. In this way, the relative relative displacement of the parts 18, 19 in the case of torsion is prevented, with the aim of an increase in the torsional rigidity of the axis of the composite oscillating arm.

Liste des référence 1 - Axe de bras oscillant composite 2 - Support transversal 3 - Bord longitudinal de 2 4 - Bord longitudinal de 2 Branche de 2 6 - Branche de 2 9 - Elément de rigidification - Extrémité de 9 10 11 - Extrémité de 9 12 - Composant élastomère 13 - Elément de rigidification / patte de liaison 14 - Partie en forme de fourche de 13 Partie en forme de patte de 13 16 - Composant élastomère 17 - Elément de rigidification / axe de liaison 18 - Partie de 17 19 - Partie de 17 Boulon transversal 21 - Composant élastomère M - Couple de torsion A Point en 3 A' - Point en 4 u - Vecteur en A u' - Vecteur en A' v - Vecteur en A v' - Vecteur en A' List of References 1 - Composite Swingarm Axis 2 - Transverse Support 3 - Longitudinal Edge of 2 4 - Longitudinal Edge of 2 Branch of 2 6 - Branch of 2 9 - Reinforcement Element - End of 9 10 11 - End of 9 12 - Elastomer component 13 - Rigging element / connecting lug 14 - Fork-shaped part 13 Lug-shaped part 13 16 - Elastomer component 17 - Rigging element / connecting pin 18 - Part of 17 19 - Part of 17 Transverse bolt 21 - Elastomer component M - Torsion torque A Point in 3 A '- Point in 4 u - Vector in A u' - Vector in A 'v - Vector in A v' - Vector in A '

Claims

A composite swingarm axle for a motor vehicle having a transverse support (2) having a chute-shaped cross-section, wherein in the region of the trough-shaped longitudinal portion of the transverse support (2), there is provided at least one stiffening element (9, 13, 17), by means of which the branches (5, 6) of the transverse support (2) extending in the longitudinal direction, are elastically coupled to each other by the incorporation of a elastomer component (12, 16, 21), characterized in that the stiffening element (9, 13, 17) surrounds on the outer side the longitudinal edges (3, 4) of the branches (5, 6).

2. composite swingarm shaft according to claim 1, characterized in that the stiffening element (9) encloses the longitudinal edges (3, 4) of the legs (5, 6) by incorporating an elastomeric spacer element (12).

Composite swingarm axle according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the stiffening element (13, 17) has a first part (14, 18), which is connected to the first limb (4), and a second portion (15, 19), which is connected to the second limb (5), the opposing ends of the portions (14, 15; 18, 19) being coupled together. by incorporating an elastomeric component (16, 20).

4. Composite swingarm shaft according to claim 3, characterized in that the elastomeric component is sandwiched between the overlapping ends of the parts.

Composite swingarm axle according to claim 3, characterized in that the facing ends of the parts (18, 19) overlap, one of the ends is clamped between the elastomeric component (21) and the other end of the portion (19) and that the elastomeric component (21) produces a preload for a connecting member (20) which pushes the ends against each other.

6. composite swingarm shaft according to claim 5, characterized in that the connecting member (20) comprises at least one bolt passing through the ends.

Composite swingarm shaft according to Claim 3, characterized in that the ends which face towards one another overlap with each other (14, 15) and that at the ends there are through-holes which are traversed by an elastomeric component (16) elastically connecting the portions (14, 15).