FR2973768A1 - Berceau moteur oscillant pour vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention a trait à un berceau moteur accueillant un train arrière et monté pivotant sur un châssis de véhicule 2. Le berceau moteur et le train arrière sont montés solidaires l'un de l'autre et constituent un solide. Leur assemblage se fait au moyen d'une cage 4 constituée de profilés métalliques et de tôles avec une partie arrière 6 sensiblement plus étroite supportant le train arrière. Ce dernier est également étroit et comprend deux roues rapprochées dont une seule est motrice. Ce berceau moteur oscillant permet de réaliser un véhicule à propulsion compact et léger.

Description

BERCEAU MOTEUR OSCILLANT POUR VEHICULE. L'invention a trait à un berceau moteur de véhicule, plus particulièrement, à un berceau moteur oscillant de véhicule compact. L'invention a également trait à un véhicule équipé dudit berceau.

Les véhicules motorisés pour milieu urbain obéissent à un cahier des charges particulier. Les besoins correspondent à accueillir entre un et trois occupants dans l'habitacle pour assurer des déplacements qui sont majoritairement de courte distance. Les véhicules adaptés doivent présenter un poids réduit pour offrir un caractère dynamique tout en limitant la consommation d'énergie motrice. En termes de motorisation, ces véhicules ont typiquement des moteurs compacts de 125 à 500 3 nécessitent qui peu de place pour être installés. Géométriquement, ces véhicules ont un caractère compact pour faciliter la circulation et les manoeuvres serrées. Malgré cette taille minimale, la sécurité doit rester maximale et répondre aux exigences légales.

Une optique pour répondre à ces impératifs consiste à réduire l'empattement du véhicule et sa largeur de voie. Fonctionnellement, les roues avant reçoivent la direction et le train arrière la propulsion. Ce choix permet d'optimiser la maniabilité et la précision de manoeuvre tout en simplifiant la conception et la réalisation mécanique. Pour continuer à épurer la conception mécanique, on peut regrouper le train arrière et le bloc moteur. Cette caractéristique permet de réduire le coût du véhicule et de présenter une offre cohérente avec l'utilisation du produit. Pour augmenter la compacité du véhicule on peut réunir le berceau moteur et le train arrière. Cela permet en outre de rabaisser le centre de gravité du véhicule. Cependant, en matière de sécurité, ces véhicules doivent impérativement avoir une tenue de route sécurisante et notamment avoir un poids non suspendu réduit. On veillera dans ce cas à réduire la masse du train arrière pour ne pas provoquer de phénomène de survirage ou de perte d'adhérence dans les courbes synonyme d'accident. En effet dans une courbe bosselée, l'inertie du train arrière ne permet pas au système d'amortisseur de travailler efficacement et de plaquer les roues au sol. Une mise en danger similaire se produira en cas de freinage d'urgence sur un revêtement bosselé. Il faut également veiller à ce que la surface de contact au sol du ou des pneumatiques soit suffisante au regard des masses à reprendre et de l'adhérence à offrir. Si on choisit de doter l'essieu moteur arrière de deux roues, il faut l'équiper d'un différentiel, également pour prévenir de toute perte d'adhérence en courbe. Cet équipement, bien qu'indispensable, est coûteux et diminue la compacité du train arrière tout en l'alourdissant.

Pour permettre d'être stable à toutes vitesses, le train arrière doit être particulièrement rigide pour ne pas se déformer et permettre de garder le cap. Le recours à des éléments structurants massifs tels que des tubulures de grand diamètre ou des tôles embouties épaisses permet de garantir la rigidité voulue mais alourdit le train arrière du véhicule ; ce qui est contraire à l'impératif principal de poids. Comme nous le constatons à la lecture de ces caractéristiques, les fondamentaux d'un tel train arrière doivent faire la part entre la rigidité et la légèreté tout en restant simple et économe. Le document de brevet JP 10172596 divulgue une structure de châssis dont le train arrière et le berceau moteur sont réunis et fixes l'un par rapport à l'autre. Ce train arrière a une géométrie imposante et une conception lourde. Il est composés de bras et de tubes sensiblement positionnés sur un même plan ; ce qui impose des sections élevées pour garantir une rigidité adéquate. La proportion des masses non-suspendues n'est pas propice à une bonne tenue de route. La complexité de cette solution technique est chère par rapport au type de véhicule que l'on souhaite réaliser. L'invention a pour objectif de proposer un ensemble berceau moteur et train arrière de véhicule palliant au moins un des inconvénients susmentionnés. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer un ensemble berceau moteur et train arrière de véhicule qui soit léger, rigide et qui garantisse une tenue de route sûre tout en étant simple et peu onéreux. L'invention a pour objet un berceau moteur oscillant de véhicule apte à supporter un train roulant arrière, remarquable en ce qu'il comprend une cage avec au moins une partie arrière destinée à supporter le train roulant. La partie arrière de la cage est dimensionnée du point de vue géométrique et du point de vue rigidité de manière à pouvoir supporter un essieu arrière.

La partie arrière de la cage et la partie correspondante du berceau sont confondus. Il en est préférentiellement de même pour le reste de la cage et du berceau. La partie arrière de la cage est préférentiellement de forme généralement parallélépipédique.

Selon un mode avantageux de l'invention, la cage s'étend vers l'avant du berceau au-delà de la partie arrière, préférentiellement jusqu'à une extrémité avant du berceau. Selon un autre mode avantageux de l'invention, le berceau est essentiellement constitué d'éléments tubulaires assemblés préférentiellement par soudage.

Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la partie arrière de la cage a une largeur dite arrière du berceau qui est inférieure à la largeur de la partie avant du berceau, dite largeur avant du berceau, la largeur arrière du berceau étant préférentiellement inférieure à 50% de la largeur avant du berceau. La partie avant présente préférentiellement une ouverture libérant la majorité de sa face avant de manière à permettre l'introduction du groupe motopropulseur dans la cage depuis sa face avant. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la largeur arrière est inférieure à 50 cm, préférentiellement comprise entre 10cm et 40 cm, et la largeur avant est supérieure à 70 cm, préférentiellement supérieure à 100 cm.

Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le berceau comprend des bords latéraux inclinés de manière opposée par rapport à un axe longitudinal du berceau et/ou formant un épaulement, de manière à s'étendre depuis la partie arrière selon la largeur arrière vers la partie avant selon la largeur avant. Ces bords sont formés d'éléments structurels allongés du type tubulaire.

Préférentiellement, le berceau comprend deux bords inférieurs formant, chacun, un épaulement dans un plan généralement horizontal assurant la liaison entre la partie arrière et la partie avant. Chacun de ces bords comprend préférentiellement des moyens de fixation d'un élément de suspension destiné à être disposé selon une direction à composante majoritaire verticale. Préférentiellement, le berceau comprend deux bords supérieurs inclinés de manière opposée par rapport à un axe longitudinal du berceau, s'étendant, chacun, depuis la partie arrière vers la partie avant. L'inclinaison de ces bords permet de ménager un passage pour les éléments de suspension sus mentionnés. Cette construction permet ainsi de fixer le berceau à un véhicule dont le châssis présente des moyens de fixation des éléments de suspension, disposés à l'arrière des moyens de fixation pivotants du berceau. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la partie arrière de la cage forme deux surfaces de montage latérales opposées préférentiellement parallèles, destinées à supporter le train roulant et préférentiellement un dispositif de freinage. Chacune de ces surfaces est préférentiellement formée par un cadre rectangulaire.

Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le berceau moteur comprend un support de roue fixé latéralement de chaque côté de la partie arrière de la cage. Le support de roue peut comprendre un porte-fusée et un flasque-fusée. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le berceau moteur comprend un groupe motopropulseur, préférentiellement monobloc, disposé dans la cage et s'étendant jusque dans la partie arrière de ladite cage. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la cage forme une enveloppe entourant majoritairement le groupe motopropulseur. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la cage est équipée d'un support moteur s'étendant essentiellement longitudinalement depuis la partie arrière de la cage. Il permet de rigidifier cette même cage et de reprendre les efforts de cabrage du groupe motopropulseur. Le support moteur peut prendre appui sur une surface arrière, dirigée vers l'arrière de la partie arrière de la cage. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le berceau moteur comprend une roue disposée latéralement de chaque côté de la partie arrière de la cage, où préférentiellement une seule de ces deux roues est motrice. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, le groupe motopropulseur a une longueur supérieure ou égale à 80% de celle du berceau. Selon un encore autre mode avantageux de l'invention, la distance entre le centre de gravité du groupe motopropulseur et l'axe de pivot du cadre est inférieure à 30 cm de manière à réduire le moment d'inertie de l'ensemble suivant l'axe pivot du cadre.

L'invention a également trait à un véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un berceau moteur oscillant selon l'invention. Le berceau ainsi inventé permet de lier rigidement le train arrière tout en restant léger. La cage permet de reprendre les efforts de torsion et de vrillage générés par le moteur ou émanant du contact de la route et transmis par l'essieu. L'orientation des profilés contribue également à transmettre efficacement les efforts sur le châssis. Toute cette optimisation structurelle contribue à pouvoir affiner les profilés et diminuer le poids et l'inertie de l'ensemble. La solution avec deux roues arrières rapprochées dont une motrice permet d'augmenter l'adhérence du train, de conserver l'adhérence et la stabilité en courbe sans recours à un différentiels. La structure de la cage permet de s'adapter à tout type de moteur destiné à ce type de véhicule. La solution proposée offre une sécurité conforme tout en restant économe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une représentation du berceau moteur et du train arrière vus de l'arrière et nu. Y est également représenté un écorché du véhicule sur lequel le berceau se monte. - La figure 2 est une représentation du berceau moteur et du train arrière vus de l'arrière avec le bloc motopropulseur et l'axe de sortie des roues arrière. - La figure 3 est une représentation du berceau moteur vu de l'arrière avec les porte-fusées montés de part et d'autres du bloc motopropulseur. - La figure 4 est une représentation du berceau moteur vu de l'arrière avec les disques et les étriers de freins montés sur les porte-fusées. - La figure 5 est une représentation du berceau moteur vu de l'arrière avec le montage final des roues arrière. - La figure 6 est une représentation du berceau moteur en vue de profil présentant le bloc motopropulseur monté dans la cage ; cette vue met en avant le caractère d'enveloppe que joue la cage pour l'organe qu'elle reçoit. La partie avant et la partie arrière de la cage sont également définies.

Le véhicule 2 reçoit un berceau moteur oscillant et supporte un train roulant arrière qui sont liés par une cage 4. Cette cage 4 se distingue par une partie arrière 6 destinée à supporter le train roulant et une partie avant 18 destinée à recevoir des liaison 14. Les liaisons 14 sont ici des cales souples ayant quelques millimètres de jeux dans les 3 directions, et sont assimilables, chacune, à des liaisons rotules. Accouplées au véhicule, elles constituent une liaison pivot avec un axe de rotation entre le châssis du véhicule 2 et la cage 4. Ces liaisons 14 sont souples de manière à limiter la propagation des vibrations du bloc motopropulseur 20 vers l'habitacle pour soigner le confort des occupants. La cage 4 est essentiellement constituée d'éléments tubulaires assemblés préférentiellement par soudage. Certaines parties peuvent être vissées les unes aux autres notamment de manière à ce qu'une vis puisse également servir à fixer un autre organe. Les profilés sont généralement droits mais peuvent également être coudés ou cintrés notamment de manière à ajuster leur forme pour économiser une soudure. Les profilés peuvent comprendre des éléments réalisés à partir d'alliage légers tel l'aluminium. Les profilés peuvent servir à réaliser des renforts dans la structure s'ils sont placés en diagonale dans un triangle ou un rectangle. Les tubes peuvent être renforcés par des équerres pour répartir les efforts de flexion dans les soudures ou vis des profilés assemblés avec un angle. En termes d'encombrement, la cage 4 s'étend vers l'avant du berceau au-delà de la partie arrière 6, préférentiellement jusqu'à une extrémité avant du berceau. La partie arrière 6 s'étend vers l'arrière jusqu'à une distance inférieure ou égale à 30 cm ; préférentiellement 25 cm, plus préférentiellement encore 20 cm, de l'axe 22 des roues arrières 40. A cette place se trouve un support moteur 12 apte à rigidifier cette même cage 4 et à reprendre les efforts de cabrage du groupe motopropulseur 20. Ce support 12 joue le rôle de butée anti-couple. Le groupe motopropulseur 20, au travers de l'ensemble des points de fixation, contribue à la rigidification de la cage 4. La partie arrière de la cage 6 a une largeur arrière inférieure à largeur avant de l'extrémité avant du berceau, la largeur arrière étant préférentiellement inférieure à 50% de la largeur avant. La largeur arrière est inférieure à 50 cm, préférentiellement comprise entre 10cm et 40 cm, et la largeur avant est supérieure à 70 cm, préférentiellement supérieure à 100 cm ; encore plus préférentiellement 130 cm. Cette caractéristique permet de diviser le jeu dans les cales souples 14 et de conférer au train arrière une précision et une stabilité à vitesse élevée.

Le berceau comprend des bords latéraux supérieurs 16 inclinés de manière opposée par rapport à un axe longitudinal du berceau. De par leur agencement depuis la partie 6 arrière vers la partie avant, ces bords présentent un évasement vers l'avant. Le berceau comprend également des bords inférieurs 17 formant un épaulement depuis la partie 6 arrière selon la largeur arrière vers la partie avant selon la largeur avant La partie arrière de la cage 6 forme deux surfaces de montage latérales opposées préférentiellement parallèles, destinées à supporter le train roulant et préférentiellement un dispositif de freinage 30 et 32. Ces surfaces sont destinées à recevoir les porte-fusées 24 qui sont majoritairement fixés sur des longerons hauts et des longerons bas de la cage 4. Ainsi ils contribuent à la rigidité de la cage 4 et permettent l'emploi de profilés de sections plus légères. Les porte fusées 24 sont réalisés à partir de tôle pliée en acier ou éventuellement en aluminium. La tôle peut être emboutie pour faciliter l'incorporation d'organes de sécurité. La tôle peut avoir suivant le cas des épaisseurs comprises entre 2 et 5 mm. Pour l'alléger, la tôle peut présenter des ouvertures qui ne nuisent pas à sa rigidité. Sur ces porte-fusées on fixe des flasques-fusées 26 pour fixer rigidement les roulements de roues arrière 22. Les porte-fusées sont fixés latéralement de chaque côté de la partie arrière 6 de la cage 4. Ils reçoivent les étriers de freins 32.

La cage 4 abrite le groupe motopropulseur 20 disposé dans la cage 4 et s'étendant jusque dans la partie arrière 6 de ladite cage. La cage 4 joue un rôle d'enveloppe pour le groupe motopropulseur 20. Leurs contours respectifs sont proches et permettent la fixation à l'aide de pattes ou préférentiellement de silent-blocs de longueur réduite. Les différents supports souples permettent de limiter la propagation des vibrations dans le cadre et d'éviter la rupture des moyens d'assemblages par soudures ou par vis. Selon un mode avantageux de l'invention, le groupe motopropulseur 20 est monobloc dans le sens où il présente une haute compacité et occupe un minimum de place à l'arrière du véhicule 2 de manière à avoir une longueur compatible avec la fonction de bras oscillant arrière. Le groupe motopropulseur 20 monobloc regroupe le moteur électrique ou thermique. Dans le cas de moteur thermique on regroupe la partie moteur thermique placée préférentiellement vers l'avant, le pot d'échappement, la boîte de vitesse et la transmission finale jusqu'à l'axe des roues arrière. Le réservoir ou les batteries peuvent être placées à proximité du bloc motopropulseur 20 ou dans le châssis du véhicule 2. Tout comme la cage 4, le bloc motopropulseur présente deux largeurs : la partie avant du moteur thermique a une largeur allant par exemple de 80 à 30 cm suivant la puissance du moteur, la partie arrière a une largeur qui peut aller par exemple de 30 à 15 cm. Le groupe motopropulseur monobloc 20 a une forme allongée, composée de deux parties ayant des masses différentes. Le moteur thermique ou électrique est plus lourd que l'extrémité recevant la transmission. Cette caractéristique permet d'avoir un centre de gravité proche de l'extrémité avant, proche du pivot de fixation 14. Ainsi, le moment d'inertie suivant l'axe de pivotement du groupe motopropulseur monobloc 20 lié à la cage 4 est diminué pour améliorer la tenue de route du train arrière. Idéalement le centre de gravité du moteur se rapproche de sa base, et la position de la fixation dans la cage 4 permet également de rabaisser le centre de gravité du moteur. Sur la partie arrière de la cage 4 viennent se fixer deux roues 40 disposées latéralement de chaque côté de la partie arrière de la cage 4, où préférentiellement une seule de ces deux roues est motrice. Le choix des deux 40 roues permet d'augmenter l'adhérence du train arrière tout en recourant à un modèle de roues courant. La largeur des roues 40 peut être inférieure à 14 cm, plus préférentiellement 10 cm, encore plus préférentiellement 6 cm. Une alternative consiste à monter une seule roue arrière au niveau de l'axe de symétrie axiale du véhicule deux fois plus large que le modèle de roues précédent. Or, l'adhérence en courbe d'une telle roue diminue avec sa largeur. Pour conserver son adhérence en courbe, les deux roues sont libres en rotation l'une par rapport à l'autre. Les deux roues peuvent être motrices. Elles peuvent être montées sur un seul et unique axe. Alternativement elles peuvent être reliées par cardans ou encore par accouplements élastiques, ce qui permet d'apporter un angle de carrossage et/ou un angle de pinçage aux roues.

En choisissant qu'il n'y en ait qu'une seule motrice, on se dispense de différentiel lourd et coûteux. Dans la mesure où les deux roues 40 sont rapprochées, on limite le désaxement du véhicule 2 induit par la motricité. Dans le cas d'un véhicule destiné à deux occupants ou plus, on placera préférentiellement la roue arrière 40 motrice du côté du conducteur car cette place est inévitablement la plus occupée, et rend asymétrique la répartition des charges. On réaligne ainsi le point de poussée et le centre de gravité du véhicule 2 ; passagers inclus. Dans le même ordre d'idées, on peut ajuster le centre de gravité du réservoir ou des batteries du véhicule. L'espacement réduit entre les roues permet de limiter la perte d'adhérence du train arrière dans les courbes lorsque le phénomène de roulis apparaît.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1- Berceau moteur oscillant de véhicule (2), apte à supporter un train roulant arrière, caractérisé en ce qu'il comprend une cage (4) avec au moins une partie arrière (6) destinée à supporter le train roulant.
2. 2- Berceau moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage (4) s'étend vers l'avant (18) du berceau au-delà de la partie arrière (6), préférentiellement jusqu'à une extrémité avant du berceau.
3. 3- Berceau moteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué d'éléments tubulaires assemblés préférentiellement par soudage.
4. 4- Berceau moteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie arrière (6) de la cage (4) a une largeur dite largeur arrière du berceau qui est inférieure à la largeur de la partie avant (18) du berceau (4), dite largeur avant du berceau, la largeur arrière du berceau étant préférentiellement inférieure à 50% de la largeur avant du berceau.
5. 5- Berceau moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la largeur arrière est inférieure à 50 cm, préférentiellement comprise entre 10cm et 40 cm, et/ou la largeur avant est supérieure à 70 cm, préférentiellement supérieure à 100 cm.
6. 6- Berceau moteur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le berceau comprend des bords latéraux inclinés de manière opposée par rapport à un axe longitudinal du berceau et/ou formant un épaulement, de manière à s'étendre depuis la partie arrière (6) selon la largeur arrière vers la partie avant (18) selon la largeur avant.
7. 7- Berceau moteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie arrière (6) de la cage (4) forme deux surfaces de montage latérales opposées préférentiellement parallèles, destinées à supporter le train roulant et préférentiellement un dispositif de freinage (30, 32).
8. 8- Berceau moteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un support de roue (24) fixé latéralement de chaque côté de la partie arrière (6) de la cage (4).
9. 9- Berceau moteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un groupe motopropulseur (20), préférentiellement monobloc, disposé dans la cage (4) et s'étendant jusque dans la partie arrière (6) de ladite cage.
10. 10-Berceau moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la cage (4) forme une enveloppe entourant majoritairement le groupe motopropulseur (20).
11. 11-Berceau moteur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la cage (4) est équipée d'un support moteur (12) s'étendant essentiellement longitudinalement depuis la partie arrière (6) de la cage (4).
12. 12-Berceau moteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend une roue (40) disposée latéralement de chaque côté de la partie arrière (6) de la cage (4), où préférentiellement une seule de ces deux roues (40) est motrice.
13. 13-Véhicule (2) comprenant un berceau moteur oscillant, caractérisé en ce que le berceau est conforme à l'une des revendications 1 à 12.