WO2002058950A1 - Essieu souple arriere pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2002058950A1
WO2002058950A1 PCT/FR2002/000202 FR0200202W WO02058950A1 WO 2002058950 A1 WO2002058950 A1 WO 2002058950A1 FR 0200202 W FR0200202 W FR 0200202W WO 02058950 A1 WO02058950 A1 WO 02058950A1
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Guy Laurent
Ali Benfares
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Definitions

  • the present invention relates to a flexible axle for non-driving rear wheels of a motor vehicle.
  • a typical axle consists of the assembly by welding of a plurality of parts, namely essentially two pivoting lateral arms, a transverse connection profile, two spring bearing cups and two rocket support yokes.
  • the pivoting arms B are welded to the transverse connection profile A
  • each spring bearing cup C is welded to a pivoting arm B and to the transverse profile A
  • a rocket support yoke S is welded at the end of each pivoting arm B.
  • the assembly thus defined therefore comprises a large proportion of weld junction zones which, of course, require the greatest care as to their production, given the stresses which they will have to undergo.
  • This first difficulty is added the problem of the deformation of the structure under the effect of thermal welding stresses, deformation which can seriously affect the manufacturing precision of the axle, to the point of causing numerous rejections.
  • axles as described in the two patents t DE 3832181 and DE 19520520 respectively in the name of Benteler erke AG and in the name of Volkswagenwerk AG.
  • the present invention therefore proceeds from research into the design of a new flexible rear axle for rear wheels of a motor vehicle, with a view to eliminating these difficulty and problem mentioned above, and optimizing the axle itself.
  • a flexible axle for non-driving rear wheels of a motor vehicle comprising pivoting lateral arms for supporting the wheels, a transverse connection between the two lateral arms and a cup associated with each arm to receive the lower end d 'a suspension spring, is characterized according to the invention in that each of said pivoting arms and said cup which is associated with it are produced in the form of a one-piece assembly by forming (hydroforming or similar technique) a starting part tubular.
  • said one-piece assembly comprises a bent central part in which said cup is formed and, on either side of said central part, a first part of section substantially in the form of an elongated rectangle transversely leading to the hinge end of said arm, and a second section portion substantially in the form of a vertically elongated rectangle leading to the wheel support end of said arm.
  • said cup is formed by completely flattening at the bottom of the corresponding portion of tube, with conservation of two lateral edges in volume so as to preserve longitudinally on each side between said first and second parts a structural continuity necessary for the rigidity of said one-piece assembly.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the prior art by representation of the left half of a flexible axle of conventional rear wheels
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of a pivoting wheel support arm and a spring bearing cup for a rear wheel axle, formed in one piece in a first embodiment according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic sectional view along line III-III of FIG. 2; Fig.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a pivoting wheel support arm and a spring support cup for a rear wheel axle, formed in one piece in a second embodiment of the present invention
  • Fig. 5 is a schematic sectional view along the line VV of FIG. 4
  • Fig. 6 is a schematic perspective view illustrating by way of example a first stage of deformation of a portion of tube with a view to finally obtaining the part of FIG. 2 or of FIG. 4
  • Fig. 7 is a schematic perspective view of the left half of an axle formed with the part of FIG. 2.
  • FIG. 2 it represents a part P produced by the technique known as hydroforming or a similar technique, by successive deformations of a portion of metal tube.
  • the intermediate part Pi shown in FIG. 6 which has a bend 1 substantially in its central part, and a progressive enlargement of its section in the manner of a crescent, from its two end parts where the section of the starting tube has been preserved.
  • a cup or bowl 2 is essentially produced at the level of the elbow 1, intended to support a suspension spring R, FIG. 3, and on either side thereof, the first and second parts 3 and 4 constituting a pivoting arm for the wheel support, the first part 3 ending at the articulation end 5 thereof , and the second part 4 ending at its wheel support end 6.
  • the boss 7 visible on the side of the first part 3 has its counterpart on the opposite side, aligned transversely with it. Both are planned for form after topping the engagement holes of an anti-roll bar.
  • the ends of the first and second parts 3 and 4 are formed and cut out for the purpose of docking thereon of the elements subsequently added by welding, ie respectively a sleeve or hinge ring M and a plate rocket support S, respectively, as shown in Fig. 7.
  • the cup 2 is formed by complete flattening at its bottom 20 of the corresponding tubular portion of the intermediate piece Pi, with conservation on each side of an edge in volume, the outer edge 8 side wheel being substantially higher and wider than the inner edge 9, and further defining a flaring ent of the cup from a height substantially corresponding to that of the inner edge 9.
  • the edges in volume 8 and 9 are provided in particular to preserve longitudinally on each side between the first and second parts 3 and 4 a structural continuity of the part P necessary for its rigidity.
  • the first arm part 3 On either side of the cup 2, the first arm part 3 has a section having substantially the shape, first of a trapezoid, then of a rectangle elongated transversely and which tapers towards the end of joint 5; while the second arm part 4 has its section rapidly evolving towards the approximate shape of a vertically elongated rectangle.
  • the part PI can be obtained from the same intermediate part Pi in FIG. 6.
  • the cup 2 ′ is formed by partial flattening of the portion of tube corresponding to its bottom 20 ′, that is to say with preservation of an internal spacing d between the bottom 20 ′ and the portion of facing wall 22 ′, which spacing d is moreover a parameter which may vary as a function of the final destination of the piece PI.
  • the cup 2 ′ is here only laterally bordered outwards, on the wheel side, the bottom 20 ′ having a central dome 21 ′ for setting the spring R.
  • Fig. 7 illustrates in comparison with FIG. 1 the gain in simplicity for assembling an axle with a part P or Pi: the articulation sleeve M and the plate S are attached at its ends shaped for this purpose; and likewise, the parts of the part P or PI on which the transverse section A and the gusset G are attached have suitable profiles to facilitate their docking on junction zones whose extent and shape are favorable to the solidity of the welds. Note further that these are to be carried out in areas of the assembly where the induced thermal stresses will have less harmful effects than in the case of a known axle such as that of FIG. 1

Abstract

Dans cet essieu comportant des bras latéraux pivotants pour supporter les roues, une liaison transversale (A) entre les deux bras latéraux et une coupelle associée à chaque bras pour recevoir l'extrémité basse d'un ressort de suspension, chacun desdits bras pivotants et ladite coupelle (2) qui lui est associée sont réalisés sous la forme d'un ensemble monobloc (P) par hydroformage d'une piéce de départ tubulaire.

Description

ESSIEU SOUPLE ARRIERE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne un essieu souple pour roues arrière non motrices d'un véhicule automobile.
Actuellement, un tel essieu est constitué de l'assemblage par soudure d'une pluralité de pièces, à savoir essentiellement deux bras latéraux pivotants, un profilé transversal de liaison, deux coupelles d'appui de ressort et deux chapes de support de fusée. Comme on peut le voir à la Fig. 1 qui représente schématiquement en perspective la moitié gauche de ce type d'essieu, les bras pivotants B sont soudés au profilé de liaison transversal A, chaque coupelle d'appui de ressort C est soudée à un bras pivotant B et au profilé transversal A, et une chape de support de fusée S est soudée en extrémité de chaque bras pivotant B.
L'assemblage ainsi défini comporte donc une part importante de zones de jonction par soudure qui, bien entendu, nécessitent le plus grand soin quant à leur réalisation, étant donné les sollicitations qu'elles auront à subir. A cette première difficulté s'ajoute le problème de la déformation de la structure sous l'effet des contraintes thermiques de soudure, déformation qui peut affecter gravement la précision de fabrication de l'essieu, au point d'entraîner de nombreux rejets.
Ces remarques valent également pour des essieux tels que décrits dans les deux brevets t DE 3832181 et DE 19520520, respectivement au nom de Benteler erke AG et au nom de Volkswagenwerk AG. La présente invention procède donc d'une recherche de conception d'un nouvel essieu arrière souple pour roues arrière de véhicule automobile, en vue d'écarter ces difficulté et problème sus-mentionnés, et d'optimiser l'essieu en lui-même.
A cet effet, un essieu souple pour roues arrière non motrices d'un véhicule automobile, comportant des bras latéraux pivotants pour supporter les roues, une liaison transversale entre les deux bras latéraux et une coupelle associée à chaque bras pour recevoir l'extrémité basse d'un ressort de suspension, est caractérisé selon l'invention en ce que chacun desdits bras pivotants et ladite coupelle qui lui est associée sont réalisés sous la forme d'un ensemble monobloc par formage (hydroformage ou technique similaire) d'une pièce de départ tubulaire.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit ensemble monobloc comporte une partie centrale coudée où est formée ladite coupelle et, de part et d'autre de ladite partie centrale, une première partie de section sensiblement en forme de rectangle allongé transversalement menant à l'extrémité d'articulation dudit bras, et une seconde partie de section sensiblement en forme de rectangle allongé verticalement menant à l'extrémité de support de roue dudit bras.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, ladite coupelle est formée par aplatissement complet au niveau de son fond de la portion de tube correspondante, avec conservation de deux rebords latéraux en volume de manière à préserver longitudinalement de chaque côté entre lesdites première et seconde parties une continuité de structure nécessaire à la rigidité dudit ensemble monobloc.
Dans une autre forme de réalisation préférée de la présente invention, ladite coupelle est formée en creux dans la portion de tube correspondante, avec conservation d'un écartement interne entre la partie de paroi de tube constituant son fond et l'autre partie de paroi de tube en regard de celle-ci. Les caractéristiques et avantages de l'invention mentionnés ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement dans la description suivante et les dessins joints, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue schématique en perspective illustrant l'art antérieur par représentation de la moitié gauche d'un essieu souple de roues arrière classique ; la Fig. 2 est une vue schématique en perspective d'un bras de support de roue pivotant et d'une coupelle d'appui de ressort pour un essieu de roues arrière, formés en une seule pièce dans un premier exemple de réalisation selon l'invention ; la Fig. 3 est une vue schématique en coupe selon la ligne III-III de la Fig. 2 ; la Fig. 4 est une vue schématique en perspective d'un bras de support de roue pivotant et d'une coupelle d'appui de ressort pour un essieu de roues arrière, formés en une seule pièce dans un second exemple de réalisation de la présente invention ; la Fig. 5 est une vue schématique en coupe selon la ligne V-V de la Fig. 4 ; la Fig. 6 est une vue schématique en perspective illustrant à titre d'exemple un premier stade de déformation d'une portion de tube en vue d'obtenir au final la pièce de la Fig. 2 ou de la Fig. 4 ; et la Fig. 7 est une vue schématique en perspective de la moitié gauche d'un essieu formé avec la pièce de la Fig. 2 .
Considérant d'abord la Fig. 2, elle représente une pièce P réalisée par la technique dite d' hydroformage ou une technique similaire, par déformations successives d'une portion de tube métallique. Au terme d'une première étape de déformation, on obtient par exemple la pièce intermédiaire Pi représentée à la Fig. 6, qui présente un coude 1 sensiblement en sa partie centrale, et un agrandissement progressif de sa section à la manière d'un croissant, à partir de ses deux parties d'extrémité où la section du tube de départ a été conservée.
Dans la suite du processus de formage, sont réalisées essentiellement une coupelle ou cuvette 2 au niveau du coude 1, destinée à l'appui d'un ressort de suspension R, Fig. 3, et de part et d'autre de celle- ci, des première et seconde parties 3 et 4 constitutives d'un bras pivotant de support de roue, la première partie 3 aboutissant à l'extrémité d'articulation 5 de celui-ci, et la seconde partie 4 aboutissant à son extrémité de support de roue 6.
Le bossage 7 visible sur le côté de la première partie 3 a son homologue sur le côté opposé, aligné transversalement avec lui. Tous deux sont prévus pour former après étêtage des trous d'engagement d'une barre anti-dévers.
D'autre part, les extrémités des première et seconde parties 3 et 4 sont formées et découpées en vue de l'accostage sur celles-ci des éléments rapportés ultérieurement par soudure, soit respectivement un manchon ou bague d'articulation M et une plaque de support de fusée S, respectivement, comme montré à la Fig. 7. Comme le montre plus clairement la Fig. 3, dans cet exemple de réalisation, la coupelle 2 est formée par complet aplatissement au niveau de son fond 20 de la portion tubulaire correspondante de la pièce intermédiaire Pi, avec conservation de chaque côté d'un bord en volume, le bord extérieur 8 côté roue étant sensiblement plus haut et plus large que le bord intérieur 9, et définissant d'autre part un évase ent de la coupelle à partir d'une hauteur correspondant sensiblement à celle du bord intérieur 9. Les bords en volume 8 et 9 sont prévus notamment pour préserver longitudinalement de chaque côté entre les première et seconde parties 3 et 4 une continuité de structure de la pièce P nécessaire à sa rigidité.
De part et d'autre de la coupelle 2, la première partie de bras 3 a une section ayant sensiblement la forme, d'abord d'un trapèze, puis d'un rectangle allongé transversalement et qui se rétrécit vers l'extrémité d'articulation 5 ; tandis que la seconde partie de bras 4 a sa section évoluant rapidement vers la forme approximative d'un rectangle allongé verticalement. Dans la pièce PI des Figs. 4 et 5, toutes les parties sont identiques aux parties correspondantes de la pièce P qui vient d'être décrite et ont pour cette raison été désignées par les mêmes références, à l'exception de sa coupelle 2' pour l'appui d'un ressort de suspension R, Fig. 5. De plus, la pièce PI peut être obtenue à partir de la même pièce intermédiaire Pi de la Fig. 6.
Dans la pièce PI, la coupelle 2' est formée par aplatissement partiel de la portion de tube correspondant à son fond 20', c'est-à-dire avec conservation d'un écartement interne d entre le fond 20' et la portion de paroi en regard 22', lequel écartement d est par ailleurs un paramètre qui peut varier en fonction de la destination finale de la pièce PI. La coupelle 2' n'est ici bordée latéralement que vers l'extérieur, côté roue, le fond 20' présentant centralement un dôme 21' pour le calage du ressort R.
La Fig. 7 illustre en comparaison de la Fig. 1 le gain en simplicité pour réaliser l'assemblage d'un essieu avec une pièce P ou Pi : le manchon d'articulation M et la plaque S sont rapportés en ses extrémités conformées à cet effet ; et de même, les parties de la pièce P ou PI sur lesquelles sont rapportés le profilé transversal A et le gousset G présentent des profils adéquats pour faciliter leur accostage sur des zones de jonction dont l'étendue et la forme sont favorables à la solidité des soudures. A noter de plus que celles-ci sont à réaliser dans des zones de l'assemblage où les contraintes thermiques induites auront moins d'effets néfastes que dans le cas d'un essieu connu tel que celui de la Fig. 1

Claims

REVENDICATIONS
1) Essieu souple pour roues arrière non motrices d'un véhicule automobile, comportant des bras latéraux pivotants pour supporter les roues, une liaison latérale (A) entre les deux bras latéraux et une coupelle associée à chaque bras ' pour recevoir l'extrémité basse d'un ressort de suspension (R) , caractérisé en ce que chacun desdits bras pivotants et ladite coupelle qui lui est associée sont réalisés sous la forme d'un ensemble monobloc (P, PI) par formage d'une pièce de départ tubulaire ; et en ce que ledit ensemble monobloc (P, PI) comporte une partie centrale coudée où est formée ladite coupelle (2 ou 2') et, de part et d'autre de ladite partie centrale, une première partie (3) de section sensiblement en forme de rectangle allongé horizontalement menant à l'extrémité d'articulation (5) dudit bras, et une seconde partie (4) de section sensiblement en forme de rectangle allongé verticalement menant à l'extrémité de support de 'roue (6) dudit bras.
2) Essieu selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble monobloc (P, PI) est réalisé par hydroformage.
3) Essieu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite coupelle (2) est formée par aplatissement complet de la portion de tube correspondante au niveau de son fond (20), avec conservation de deux rebords latéraux en volume (8, 9) de manière à préserver longitudinalement de chaque côté entre lesdites première et seconde parties une continuité de structure nécessaire à la rigidité dudit ensemble monobloc (P) .
4) Essieu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite coupelle (2') est formée en creux dans la portion de tube correspondante, avec conservation d'un écartement interne (d) entre la partie de paroi de tube constituant son fond (20') et l'autre partie de paroi de tube (22') en regard de celle-ci.
5) Essieu selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fond (20') de la coupelle (2') présente un dôme central (21') pour le calage d'un ressort de suspension (R) . 6) Essieu selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble monobloc (P, PI) a ses extrémités (5, 6) configurées en vue de l'accostage sur celles-ci d'éléments (M, S) rapportés ultérieurement par soudure.
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