FR3002187A1

FR3002187A1 - Dispositif d'amortissement a jambe de force hybride, pour un train avant de vehicule

Info

Publication number: FR3002187A1
Application number: FR1351430A
Authority: FR
Inventors: Vincent Hernette; Javier Lizarraga
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-08-22
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: WO2014129543A1; US20160031282A1; CN105849435A; CN105849435B; FR3002187B1; KR20150120442A; WO2014128131A1; KR101972245B1; EP2960542B1; US9649905B2; JPWO2014129543A1; ES2668547T3; KR20170075804A; JP6186426B2; EP2960542A4; EP2960542A1

Abstract

Un dispositif d'amortissement (D) est destiné à faire partie d'un train avant de véhicule, et comprend une jambe de force (JF) comportant, d'une part, une partie interne (PU) métallique et munie d'une première extrémité supérieure (ES1) et d'une première extrémité inférieure, et, d'autre part, une partie externe (PEJ) surmoulée sur la partie interne (PU) hormis, au moins, sur sa première extrémité supérieure (ES1), réalisée dans un matériau composite, et comportant une seconde extrémité supérieure (ES2), sur laquelle est rabattue la première extrémité supérieure (ES1), une partie intermédiaire (PIT) comprenant une coupelle (CB) définissant une surface d'appui pour un ressort de suspension, et une seconde extrémité inférieure (EI2), entourant la première extrémité inférieure (EI1) et comprenant deux ailes (AF) sensiblement parallèles et propres à être solidarisées à un pivot de roue du train avant.

Description

DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT À JAMBE DE FORCE HYBRIDE, POUR UN TRAIN AVANT DE VÉHICULE L'invention concerne certains dispositifs d'amortissement qui sont destinés à faire partie d'un train avant d'un véhicule, éventuellement de type automobile. Comme le sait l'homme de l'art, certains dispositifs d'amortissement de véhicule comprennent une jambe de force couplée, d'une part, à un pivot de l'une des roues d'un train avant du véhicule, et, d'autre part, à un ensemble tige-piston qui est également solidarisé à la caisse de ce véhicule. Les jambes de force droite et gauche d'un train avant comprennent chacune, dans une partie supérieure, une coupelle servant de surface d'appui pour les spires inférieures d'un ressort de suspension à l'intérieur duquel est logé l'ensemble tige-piston. Elles portent donc l'avant du véhicule via les ressorts de suspension. En outre, elles autorisent le braquage des roues (grâce à une rotation autour des axes des amortisseurs) et sont très sollicitées mécaniquement, en particulier lors des freinages et accélérations et dans les virages, et donc leur rigidité conditionne la maîtrise du plan de roue dont dépend le comportement routier du véhicule. En raison des efforts qu'elles doivent supporter dans les trois directions de l'espace (verticale, longitudinale et transversale), ces jambes de force sont de type monobloc et réalisées dans un matériau métallique, généralement en acier.

L'utilisation d'un matériau métallique s'avère pénalisant en termes de poids et donc de consommation d'énergie, ce qui va à l'encontre des politiques actuelles des constructeurs de véhicule, destinées à réduire la pollution occasionnée par les rejets des moteurs thermiques. Cependant, il s'avère particulièrement difficile de réduire le poids des jambes de force tout en conservant leurs propriétés physiques, notamment pour ce qui concerne la tenue mécanique et la rigidité. L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation.

Elle propose notamment à cet effet un dispositif d'amortissement destiné à faire partie d'un train avant de véhicule, et comprenant une jambe de force comportant : - une partie interne métallique et munie d'une première extrémité supérieure et d'une première extrémité inférieure, et - une partie externe surmoulée sur la partie interne hormis, au moins, sur sa première extrémité supérieure, réalisée dans un matériau composite, et comportant une seconde extrémité supérieure, sur laquelle est rabattue la première extrémité supérieure, une partie intermédiaire comprenant une 1 o coupelle définissant une surface d'appui pour un ressort de suspension, et une seconde extrémité inférieure, entourant la première extrémité inférieure et comprenant deux ailes sensiblement parallèles et propres à être solidarisées à un pivot du train avant. Un tel agencement hybride de la jambe de force permet 15 avantageusement de réduire son poids tout en lui permettant de conserver ses propriétés physiques, notamment en matière de tenue mécanique et de rigidité. Le dispositif d'amortissement selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en 20 combinaison, et notamment : - sa partie interne peut comprendre une première protubérance située en dessous de sa première extrémité supérieure, et une seconde protubérance située au dessus de sa première extrémité inférieure ; > sa partie interne peut présenter une forme générale sensiblement 25 cylindrique et une section transverse de surface variable entre les première et seconde protubérances ; la partie intermédiaire de sa partie externe surmoulée peut également comprendre une patte de fixation propre à être solidarisée à une barre antidévers du train avant ; 30 > la patte de fixation peut comprendre un trou auquel est solidarisé un oeillet métallique et propre à être traversé par une vis, et peut présenter une forme propre à augmenter sa résistance à des flexions et torsions ; la partie intermédiaire de sa partie externe surmoulée peut également comprendre des premières nervures de rigidification solidarisées à une face inférieure de la coupelle ; la partie intermédiaire de sa partie externe surmoulée peut également comprendre des deuxièmes nervures de rigidification solidarisées respectivement à des parties supérieures des ailes, et éventuellement solidarisées entre elles ; la seconde extrémité inférieure peut également comprendre des troisièmes nervures de rigidification définies entre et/ou derrière et/ou partiellement 1 o sur les ailes ; - chacune des ailes peut comporter deux trous auxquels sont solidarisés respectivement deux oeillets métalliques et propres à être traversés par des vis ; > il peut comprendre un feuillard métallique de renfort entourant une partie 15 de la seconde extrémité inférieure au niveau de ses ailes et propre à être solidarisé à ces dernières via l'une au moins des vis. L'invention propose également un train avant destiné à équiper un véhicule et comprenant deux dispositifs d'amortissement du type de celui présenté ci-avant. 20 L'invention propose également un véhicule comprenant un train avant du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO, d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes 25 et les niveaux de gris), sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un exemple de réalisation d'une jambe de force d'un dispositif d'amortissement selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan 30 vertical, la jambe de force de la figure 1, avant rabattement de la première extrémité supérieure de sa partie interne sur la seconde extrémité supérieure de sa partie externe, - la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessus, les première et seconde extrémités supérieures de la jambe de force de la figure 1 avant ledit rabattement de la première extrémité supérieure, et - la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue de face du côté arrière, la seconde extrémité inférieure de la partie externe de la jambe de force de la figure 1. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'amortissement D destiné à faire partie d'un train avant de véhicule.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le train avant est destiné à faire partie d'un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre comprenant un train avant directionnel comportant au moins une roue droite et une roue gauche.

Bien que cela n'apparaisse que partiellement sur la figure 1, un dispositif d'amortissement D, selon l'invention, comprend une jambe de force JF, couplée à un ensemble tige-piston et à un ressort de suspension à spires. Cet ensemble tige-piston comprend une partie supérieure destinée à être solidarisée à la caisse d'un véhicule, et une partie inférieure destinée à être solidarisée à une partie supérieure (ES1, ES2) d'une jambe de force JF. Par ailleurs, cet ensemble tige-piston est logé dans la zone interne vide qui est délimitée par les spires du ressort de suspension. Comme illustré sur les figures 1 et 2, la jambe de force JF comprend une partie interne métallique PIJ et une partie externe PEJ surmoulée (très étroitement) sur la quasi-totalité de sa partie interne PIJ La partie interne PIJ est réalisée de façon monobloc dans un matériau métallique très résistant (notamment aux pressions, tractions et torsions), comme par exemple un acier ou un aluminium, et comprend une première extrémité supérieure ES1 et une première extrémité inférieure Eh.

On notera que le matériau métallique est très résistant de manière, notamment, à limiter son épaisseur et donc sa masse, du fait qu'il est particulièrement sollicité en traction, compression et flexion, et dans une moindre mesure en torsion.

On notera, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que cette partie interne PIJ présente une forme générale qui est de préférence cylindrique circulaire (avec un axe principal AP). Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, cette partie interne PIJ n'est pas forcément de révolution à axe cylindrique. Cette dernière forme est cependant avantageuse du fait qu'elle permet de simplifier le procédé industriel de fabrication et de maximiser l'inertie de flexion là où la sollicitation est la plus forte. Par ailleurs, et comme illustré non limitativement sur la figure 2, il est particulièrement avantageux que cette partie interne PIJ comprenne une première protubérance PR1 située en dessous de sa première extrémité supérieure ES1, et une seconde protubérance PR2 située au dessus de sa première extrémité inférieure E11. Cela permet en effet d'augmenter son couplage (en termes de cohésion) à la partie externe PEJ, notamment suivant son axe principal AP.

Ces première PR1 et seconde PR2 protubérances (ou renflements) sont de préférence des portions dans lesquelles la paroi qui délimite la partie interne PIJ est plus épaisse. On notera que chacune des première PR1 et seconde PR2 protubérances (ou renflements) peut être sensiblement annulaire. Mais d'autres formes plus ou moins géométriques et plus ou moins complexes peuvent être envisagées. Ainsi, on peut envisager une forme plus simple dans laquelle les sommets des protubérances (endroit où le diamètre est maximal) sont reliés par une portion de cylindre (on passe alors de deux renflements à un seul renflement cylindrique, avec une surépaisseur de matériau composite aux extrémités de cet unique renflement cylindrique). On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 2, qu'il peut être avantageux que la partie interne PIJ présente une section transverse dont la surface varie entre les première PR1 et seconde PR2 protubérances. Cela permet en effet d'augmenter encore plus son couplage (en termes de cohésion) à la partie externe PEJ, notamment suivant son axe principal AP. En outre, la présence d'un plus grand diamètre au niveau de la première extrémité inférieure EH (proche de la liaison au pivot de roue (voir plus loin)) permet d'augmenter l'inertie de flexion (et donc la rigidité en flexion). La partie externe PEJ est surmoulée sur la partie interne PIJ à l'exception, au moins, de sa première extrémité supérieure ES1. Elle est réalisée dans un matériau composite très résistant, comme par exemple la fibre de verre (éventuellement en fibre longue non orientée de 25 mm) associée à une résine thermodurcissable vinylester ou polyester, ou la fibre de carbone associée à une résine époxy. Par ailleurs, et comme illustré sur les figures 1 à 4, la partie externe PEJ comporte une seconde extrémité supérieure ES2, une partie intermédiaire FIT et une seconde extrémité io inférieure E12. On notera que dans l'exemple illustré le surmoulage du composite est réalisé de façon continue entre les parties haute et basse de la partie interne PIJ. Mais il pourrait être réalisé en deux parties au moins partiellement séparées, haute et basse, en laissant apparaître la partie intermédiaire de la 15 partie interne PIJ (laquelle est peu sollicitée). Comme illustré sur la figure 1, la première extrémité supérieure ES1 est rabattue par déformation sur une partie de la seconde extrémité supérieure ES2, où elle définit (une fois rabattue) une espèce de collerette (ici cylindrique circulaire) propre à augmenter le couplage (en termes de 20 cohésion) entre les parties interne PIJ et externe PEJ, notamment suivant l'axe principal AP. La partie intermédiaire FIT comprend, juste en dessous de la seconde extrémité supérieure ES2, une coupelle (inférieure) CB qui définit une surface d'appui pour les spires inférieures du ressort de suspension. On 25 notera que cette coupelle CB est décentrée vers « l'avant » (PV) de la partie externe PEj. La coupelle (inférieure) CB comprend, par exemple, une zone centrale renforcée de forte épaisseur autour de la partie interne PIJ, qui transmet les efforts de la première spire du ressort de suspension, et une autre zone de faible épaisseur en périphérie, dite « de sécurité » et destinée à 30 éviter le percement du pneu en cas de rupture du ressort de suspension. La seconde extrémité inférieure E12 entoure la première extrémité inférieure EH et comprend deux ailes AF qui sont sensiblement parallèles et propres à être solidarisées à un pivot de roue du train avant. Il est rappelé que le pivot est la pièce maîtresse du train avant qui réalise la jonction entre la majorité des pièces. En son centre le pivot comprend le moyeu de roue et supporte l'étrier de frein. Par ailleurs, à sa base le pivot relie le triangle via une rotule et comporte un levier horizontal relié à la biellette de direction. De plus, dans sa partie supérieure le pivot relie la jambe de force (il est dans l'exemple illustré pincé par la chape de la jambe de force (« deux ailes »). Ces deux ailes AF définissent ce que l'homme de l'art appelle généralement la chape de fixation du pivot de roue. On comprendra que le pivot de roue comprend une patte de fixation 1 o que l'on vient placer entre les deux ailes AF en vue de les solidariser les uns aux autres. De préférence, cette patte de fixation présente une très forte épaisseur (au moins supérieure à 40 mm). Comme illustré, cette solidarisation peut se faire grâce à deux trous Ti définis dans chacune des ailes AF, à deux trous correspondant définis dans la patte de fixation du pivot, et à deux vis 15 dont les corps sont destinés à traverser tous ces trous. On notera, comme illustré non limitativement sur la figure 1, que des oeillets (ou inserts) métalliques OM, par exemple en acier, peuvent être avantageusement solidarisés aux ailes AF au niveau de leurs trous Ti, de manière à permettre une augmentation de l'intensité de serrage des vis et à 20 garantir que leur tension est sensiblement identique à une valeur prédéfinie. Ces inserts ont une forme spécifique qui garantit la tension de la vis dans l'assemblage vissé acier-composite. Cette forme spécifique permet une réserve élastique. Afin d'augmenter la résistance de la partie externe PEJ, cette 25 dernière peut comporter des nervures de rigidification (ou renfort) en un ou plusieurs endroits. Ainsi, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, elle peut par exemple comprendre dans sa partie intermédiaire FIT des premières nervures de rigidification Ni solidarisées à une face inférieure de la coupelle 30 CB et définies dans des plans contenant l'axe principal AP, de manière à augmenter sa capacité à supporter les pressions exercées par le ressort de suspension qui s'appuie sur cette coupelle CB. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, la partie intermédiaire FIT comprend trois premières nervures de rigidification Ni décalées angulairement les unes par rapport aux autres. En variante ou en complément, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, la partie externe PEJ peut par exemple comprendre dans sa partie intermédiaire FIT des deuxièmes nervures de rigidification N2 solidarisées respectivement à des parties supérieures des ailes AF en constituant notamment des prolongements vers le haut de ces dernières (AF). On notera que ces deuxièmes nervures de rigidification N2 peuvent, comme illustré, être solidarisées entre elles par une autre deuxième nervure de rigidification N2 transversale. Egalement en variante ou en complément, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, la seconde extrémité inférieure E12 peut par exemple comprendre des troisièmes nervures de rigidification N3 définies entre ses ailes AF (du côté avant PV) et/ou derrière ses ailes AF (du côté arrière PR) et/ou partiellement sur ses ailes AF. Dans l'exemple illustré, des nervures sensiblement parallèles à l'axe principal AP et sensiblement perpendiculaires à ce dernier (AP) sont définies entre, derrière et sur les ailes AF de manière à définir un renfort de haute rigidité dans la zone d'encastrement de la première extrémité inférieure Eh l de la partie interne PIJ. En variante ou en complément, et comme illustré non limitativement sur la figure 4, la partie externe PEJ peut par exemple comprendre du côté arrière PR de sa seconde extrémité inférieure E12 deux quatrièmes nervures de rigidification N4 de grande largeur et s'étendant quasi intégralement suivant l'axe principal AP. On notera que ces quatrièmes nervures de rigidification N4 peuvent, comme illustré, être solidarisées entre elles par une autre quatrième nervure de rigidification N4 transversale et éventuellement moins large que les premières. Ces quatrièmes nervures de rigidification N4 définissent une structure de haute résistance et de haute rigidité dans la zone d'encastrement de la première extrémité inférieure Eh l de la partie interne PIJ. En variante ou en complément, et comme illustré non limitativement sur la figure 4, la partie externe PEJ peut par exemple comprendre du côté arrière PR de sa partie intermédiaire FIT au moins une cinquième nervure de rigidification N5, éventuellement de grande largeur, et s'étendant suivant l'axe principal AP. On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 3, que la coupelle CB peut comprendre des nervures de rigidification N6 sensiblement radiales. On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 3, que la partie intermédiaire FIT de la partie externe PEJ peut comprendre une patte de fixation PF propre à être solidarisée à une barre 1 o anti-dévers du train avant. Afin de permettre cette solidarisation, la patte de fixation PF peut comprendre, comme illustré, un trou T2 propre à être traversé par une vis et auquel est préférentiellement solidarisé un oeillet (ou insert) métallique OM, par exemple en acier, de manière à permettre une augmentation de l'intensité 15 de serrage de cette vis et à garantir que sa tension est sensiblement identique à une valeur prédéfinie. Par ailleurs, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, cette patte de fixation PF présente de préférence une forme qui est propre à augmenter sa résistance à des flexions et torsions. A cet effet, l'épaisseur de 20 la patte de fixation PF peut décroître du bas vers le haut et « radialement » de la partie intermédiaire FIT vers le lieu où est défini le trou T2. Par exemple, et comme illustré, la face inférieure FIP de la patte de fixation PF peut être inclinée et présenter une forme générale de trapèze (dont le plus grand des deux côtés parallèles est situé sur la partie intermédiaire FIT). 25 Cette patte de fixation PF est ici décalée angulairement par rapport à la coupelle CB du fait des configuration et implantation de la barre antidévers. Mais cela n'est pas obligatoire. La biellette de la barre anti-dévers est ici sensiblement verticale et fixée à la jambe de force via une rotule, et donc le renfort est « grossi » coté queue de rotule pour assurer la tenue mécanique et 30 la rigidité, d'où l'aspect dissymétrique du renfort. On notera également que le dispositif d'amortissement D peut éventuellement, mais avantageusement, comprendre un feuillard métallique de renfort entourant une partie de la seconde extrémité inférieure E12 au niveau des ailes AF, et propre à être solidarisé à ces dernières (AF) via l'une au moins des deux vis qui traversent notamment les trous Ti. Ce feuillard, par exemple réalisé en acier, est destiné à renforcer transversalement la chape de fixation définie par les deux ailes AF.

Grâce à l'invention, on peut obtenir une réduction de 30% à 40% du poids de chaque jambe de force d'un train avant.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif d'amortissement (D) pour un train avant de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une jambe de force (JF) comportant i) une partie interne (PU) métallique et munie d'une première extrémité supérieure (ESI ) et d'une première extrémité inférieure (EII ), et ii) une partie externe (PEJ) surmoulée sur ladite partie interne (PU) hormis, au moins, sur ladite première extrémité supérieure (ESI ), réalisée dans un matériau composite, et comportant une seconde extrémité supérieure (ES2), sur laquelle est rabattue ladite première extrémité supérieure (ESI ), une partie intermédiaire (FIT) comprenant une coupelle (CB) définissant une surface d'appui pour un ressort de suspension, et une seconde extrémité inférieure (E12), entourant ladite première extrémité inférieure (Eh) et comprenant deux ailes (AF) sensiblement parallèles et propres à être solidarisées à un pivot de roue dudit train avant.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie interne (PU) comprend une première protubérance (PRI ) située en dessous de sa première extrémité supérieure (ESI ), et une seconde protubérance (PR2) située au dessus de sa première extrémité inférieure (Eh).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie interne (PU) présente une forme générale sensiblement cylindrique et une section transverse de surface variable entre lesdites première (PRI ) et seconde (PR2) protubérances.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite partie intermédiaire (FIT) comprend en outre une patte de fixation (FF) propre à être solidarisée à une barre anti-dévers dudit train avant.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite patte de fixation (FF) comprend un trou (T2) auquel est solidarisé un oeillet (OM) métallique et propre à être traversé par une vis, et présente une forme propre à augmenter sa résistance à des flexions et torsions.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite partie intermédiaire (FIT) comprend en outre des premières nervures derigidification (Ni) solidarisées à une face inférieure de ladite coupelle (CB).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite partie intermédiaire (FIT) comprend en outre des deuxièmes nervures de rigidification (N2) solidarisées respectivement à des parties supérieures desdites ailes (AF) (et solidarisées entre elles).
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite seconde extrémité inférieure (E12) comprend en outre des troisièmes nervures de rigidification (N3) définies entre et/ou derrière et/ou partiellement sur lesdites ailes (AF).
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chacune desdites ailes (AF) comporte deux trous (Ti) auxquels sont solidarisés respectivement deux oeillets (OM) métalliques et propres à être traversés par des vis.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un feuillard métallique de renfort entourant une partie de ladite seconde extrémité inférieure (E12) au niveau desdites ailes (AF) et propre à être solidarisé à ces dernières (AF) via l'une au moins desdites vis.
11. Train avant pour un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs d'amortissement (D) selon l'une des revendications précédentes.
12. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un train avant selon la revendication 11.