WO2006027429A1 - Essieu souple de vehicule automobile comprenant une traverse integrant une fonction anti-devers, traverse, procede de fabrication et vehicule correspondants. - Google Patents

Essieu souple de vehicule automobile comprenant une traverse integrant une fonction anti-devers, traverse, procede de fabrication et vehicule correspondants. Download PDF

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WO2006027429A1
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cross member
deformation
wall
flexible axle
crossbar
Prior art date
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PCT/FR2005/000855
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Inventor
Thierry Chabrol
Stéphane COUMERT
Alain Patigniez
Alexis De Pompignan
François ROULIN
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Auto Chassis International Snc Lem Ctc 0.06
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    • B60G2206/30—Constructional features of rigid axles

Definitions

  • Flexible axle of a motor vehicle comprising a cross member incorporating an anti-roll function, crosses, manufacturing method and corresponding vehicle.
  • the field of the invention is that of motor vehicle suspensions. More specifically, the invention relates to flexible axles for non-driving wheels of a motor vehicle, and in particular how to achieve the anti-roll stiffness function of this axle.
  • the anti-roll function is carried out according to different technologies.
  • a first technology is to use two cross-members 1 connecting the two longitudinal arms of the axle and a torsion bar 2 (anti-roll bar) reported ensuring most of the anti-roll stiffness.
  • a torsion bar 2 anti-roll bar
  • This bar hollow cylindrical section, solid or hollow oblong, is connected to the axle either by welding on the longitudinal arms of the axle, or by welding on specific supports connected to the axle (example: Renault Cl io (registered trademarks)).
  • connection between the torsion bar and the axle is ensured by screw connection (example: Toyota Prius (registered trademarks), as shown in Figure 6).
  • the diversity of stiffness is ensured by modifying the dimensions (diameter and thickness) of the torsion bar.
  • This first technology has the following drawbacks: the cost of the torsion bar; the mass of the torsion bar the connection between the torsion bar and the axle can be difficult because it is very constrained and localized to a zone of small dimension; the vibratory mode of the bar is awkward in some cases.
  • a second technology is known according to which an element is attached to the cross member so as to define, in combination with the latter, a hollow body extending parallel to the axis of the cross member, at least on a portion thereof, so as to provide an anti-roll stiffness.
  • the insert has the disadvantage of weighing down the crossbar, which is not desirable.
  • a third technology is to integrate the anti-roll stiffness function to the crossbar 1, as shown in Figures 4, 5 and 5b.
  • the crossbar consists of a tube formed in its central part to obtain the desired stiffness in torsion and flexion (example: Ford 806 (registered trademarks), illustrated in FIG. 7, or Opel Zafira (registered trademarks ), shown in Figure 8).
  • the diversity of anti-roll stiffness as needed is provided by changing the shape of the cross section.
  • This technology has the particular disadvantage of generating high tooling costs to manage the diversity of stiffness. Indeed, for each desired anti-roll stiffness forming tool of the cross is necessary.
  • the invention particularly aims to overcome the various disadvantages of known techniques.
  • a first object of the invention is to provide flexible axles for motor vehicles, and a corresponding manufacturing method, to ensure the anti-roll stiffness of the axle, apart from the provision of stiffness of suspension springs, without the use of a torsion bar.
  • an object of the invention is to provide such axles, which are easy to manufacture, without requiring specific or complex tools, and which therefore have a reduced cost compared to the prior art.
  • Another object of the invention is to provide such axles whose weight is reduced, compared to those implementing a torsion bar.
  • Yet another object of the invention is to provide a technique allowing a simple, effective and low cost management of the anti-roll stiffness diversity, depending on the models and the needs.
  • a flexible axle of a motor vehicle comprising a cross member connecting two longitudinal arms, said cross member having two flanks connected to an upper part. of said cross member, characterized in that at least one wall of said cross member has a deformation extending longitudinally between said sidewalls, said deformation being formed in said wall so as to have a closed or substantially closed section.
  • the anti-roll function is integrated into the cross member, the longitudinal deformation between the flanks of the crossbar acting as anti-roll bar.
  • An axle according to the invention therefore avoids the cost and mass disadvantages associated with the addition of a traditional anti-roll bar.
  • the deformation of a wall of the cross member according to the invention makes it possible to bring the torsionally stiff zone closer to the torsional center of the axle and thus to improve the behavior thereof.
  • said cross is made by stamping from a single sheet metal part.
  • the cross beam of the axle is thus obtained in a simple and inexpensive way using a controlled technique.
  • Such a cross member can therefore, from a single piece of sheet metal, meet the criteria of inertia in bending and torsional stiffness.
  • said flanks have extensions which meet tangentially to form a closure zone, and in that said extensions continue to extend from said closure zone, between said flanks, to form said section.
  • Such a cross member is simple to design and can be easily achieved, in particular by one or more stamping steps.
  • substantially closed includes the case where the section shows a slight clearance between the extensions, at the level of the closed area.
  • Such a game can for example be filled by a weld seam as it will appear more clearly later.
  • it comprises means for securing said extensions in said closure zone or in the vicinity thereof.
  • said securing means advantageously comprise at least one weld bead.
  • the invention also relates to a cross member for equipping a flexible axle of a motor vehicle, of the type having two sidewalls connected to an upper portion of said cross member, characterized in that at least one wall of said cross member has a deformation extending longitudinally between said flanks, said deformation being made in said wall so as to have a closed or essentially closed section.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a flexible axle of a motor vehicle comprising a cross member connecting two longitudinal arms, said cross member having two sidewalls connected to an upper portion of said cross member, characterized in that it comprises a manufacturing step said cross member comprising deforming at least one wall of said cross member so that said wall has a deformation extending longitudinally between said sidewalls, said deformation being made in said wall so as to have a closed or substantially closed section.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising an axle a cross member connecting two longitudinal arms, said cross member having two flanks connected to an upper portion of said cross member, characterized in that at least one wall of said cross member has a deformation extending Iongitudinalement between said flanks, said deformation being made in said wall so as to have a closed or essentially closed section.
  • FIG. 1 is a representation of a section of an assembly crosses and torsion bar according to a first embodiment of the state of the art
  • FIG. 2 is a representation of a section of a cross-bar and torsion bar assembly according to a second embodiment of the state of the art
  • FIG. 3 is a representation of a section of an assembly crosses and torsion bar according to a third embodiment of the state of the art
  • FIG. 4 is a representation of a section of a cross member incorporating the anti-roll stiffness function according to the state of the art
  • FIG. 5 is a representation of a section of a cross member incorporating the anti-roll stiffness function according to a second embodiment of the state of the art
  • FIG. 5b is a representation of a section of a cross member incorporating the anti-roll stiffness function according to a third embodiment of the state of the art
  • FIG. 6 is a schematic representation of an axle whose torsion bar is screwed to the axle according to the state of the art
  • FIG. 7 is a schematic representation of an axle whose anti-roll stiffness function is integrated into the crossbar according to the state of the art
  • FIG. 8 is a schematic representation of an axle whose anti-roll stiffness function is integrated into the cross member according to a second embodiment of the state of the art.
  • FIG. 9 is a view of a cross section according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a view of a cross section according to a second embodiment of the invention.
  • the present invention therefore proceeds from a search of design of the anti-roll function of a flexible axle in order to overcome the aforementioned difficulties and problems.
  • the invention therefore proposes to perform the anti-roll function of a flexible axle by means of a deformation carried out in a wall of the cross member, this deformation extending longitudinally between the sidewalls and having a cross section. closed or essentially closed.
  • FIG. 9 shows a crosspiece 1 of flexible axle intended to connect two longitudinal arms, the crossmember comprising two flanks 1 1 interconnected.
  • connection between the flanks 11 is obtained via extensions 12 of the flanks which meet tangentially by level of a closure zone 13.
  • extensions 12 continue to extend from the closure zone 13, between the flanks January 1, to form a closed section 14 or substantially closed.
  • the section of the deformation 14 has a rounded shape of which a portion is circular.
  • the deformation 14 has a section in which it shows a flattened shape at its base.
  • section of this deformation may have other shapes according to other possible embodiments.
  • this deformation makes it possible to obtain the desired anti-roll stiffness.
  • the management of the diversity of anti-roll stiffness is achieved by possibly modifying the shape and dimensions of the deformation 14.
  • This diversity is managed because the torsional stiffness provided by a deformation according to the invention can easily be calculated.
  • extensions 12 are held together, in contact, with each other by means of a weld bead 15 deposited between the extensions 12 in the groove formed by them above the zone of closure 13.

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Abstract

L'invention a pour objet un essieu souple de véhicule automobile, comprenant une traverse (1) reliant deux bras longitudinaux, ladite traverse (1) présentant deux flancs (11) reliés en une partie supérieure de ladite traverse (1), caractérisé en ce qu'au moins une paroi de ladite traverse présente une déformation (14) s'étendant longitudinalement entre lesdits flancs (11), ladite déformation (14) étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée.

Description

Essieu souple de véhicule automobile comprenant une traverse intégrant une fonction anti-dévers, traverse, procédé de fabrication et véhicule correspondants.
Le domaine de l'invention est celui des suspensions de véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne les essieux souples pour roues non motrices d'un véhicule automobile, et notamment la façon de réaliser la fonction raideur anti-dévers de cet essieu.
Actuellement, sur les essieux souples, la fonction anti-dévers est réalisée suivant différentes technologies.
Une première technologie consiste à utiliser deux traverses 1 reliant les deux bras longitudinaux de l'essieu et une barre de torsion 2 (barre anti-dévers) rapportée assurant la plus grande partie de la raideur anti-dévers. Différents modes de mise en œuvre de cette technique sont illustrés par les figures 1, 2, et 3.
Cette barre de section cylindrique creuse, pleine ou de forme oblongue creuse, est reliée à l'essieu soit par soudage sur les bras longitudinaux de l'essieu, soit par soudage sur des supports spécifiques reliés à l'essieu (exemple : Renault Cl io (marques déposées)).
Dans certains cas, la liaison entre la barre de torsion et l'essieu est assurée par assemblage vissé (exemple : Toyota Prius (marques déposées), comme illustré par la figure 6).
La diversité de raideurs est assurée en modifiant les dimensions (diamètre et épaisseur) de la barre de torsion. Cette première technologie présente les inconvénients suivants : le coût de la barre de torsion ; la masse de la barre de torsion la liaison entre la barre de torsion et l'essieu peut être difficile car très contrainte et localisée à une zone de faible dimension ; le mode vibratoire de la barre est gênant dans certains cas.
On connaît une deuxième technologie selon laquelle un élément est rapporté sur la traverse de façon à définir, en combinaison avec cette dernière, un corps creux s' étendant parallèlement à l'axe de la traverse, au moins sur une portion de celle-ci, de façon à apporter une raideur anti-dévers.
On comprend que cette technologie implique la réalisation d'étapes de fabrication spécifiques liées à l'obtention de l'élément à rapporter et à la solidarisation de celui-ci sur la traverse.
Ces étapes tendent bien entendu à augmenter le prix de revient de la traverse et, par conséquent, celui de l'essieu.
En outre, l'élément rapporté présente l'inconvénient d'alourdir la traverse, ce qui n'est pas souhaitable.
Une troisième technologie consiste à intégrer la fonction raideur anti- dévers à la traverse 1, comme illustré par les figures 4, 5 et 5b.
Dans ce cas, la traverse est constituée d'un tube formé dans sa partie centrale afin d'obtenir les raideurs souhaitées en torsion et flexion (exemple : Peugeot 806 (marques déposées), illustré par la figure 7, ou Opel Zafira (marques déposées), illustré par la figure 8).
La diversité de raideur anti-dévers en fonction des besoins est assurée par modification de la forme de la section de la traverse.
Cette technologie présente notamment l'inconvénient d'engendrer des coûts d'outillages élevés pour gérer les diversités de raideurs. En effet pour chaque raideur anti-dévers souhaitée un outillage de formage de la traverse est nécessaire.
L'invention a notamment pour objectif de pallier les différents inconvénients des techniques connues.
Plus précisément, un premier objectif de l'invention est de fournir des essieux souples pour véhicules automobiles, et un procédé de fabrication correspondant, permettant d'assurer la raideur anti-dévers de l'essieu, en dehors de l'apport de raideur des ressorts de suspension, sans utiliser de barre de torsion.
Ainsi, un objectif de l'invention est de fournir de tels essieux, qui soient faciles à fabriquer, sans nécessiter d'outillage spécifique ou complexe, et qui présentent en conséquence un prix de revient réduit, par rapport à l'art antérieur.
Un autre objectif de l'invention est de fournir de tels essieux dont le poids est réduit, par rapport à ceux mettant en œuvre une barre de torsion.
Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une technique permettant une gestion simple, efficace et à coût réduit de la diversité de raideur anti-dévers, en fonction des modèles et des besoins.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un essieu souple de véhicule automobile, comprenant une traverse reliant deux bras longitudinaux, ladite traverse présentant deux flancs reliés en une partie supérieure de ladite traverse, caractérisé en ce qu'au moins une paroi de ladite traverse présente une déformation s'étendant longitudinalement entre lesdits flancs, ladite déformation étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée.
De cette façon, la fonction anti-dévers est intégrée à la traverse, la déformation longitudinale entre les flancs de la traverse faisant office de barre anti-dévers.
Un essieu selon l'invention permet donc d'éviter les inconvénients de coût et de masse liés à l'adjonction d'une barre anti-dévers traditionnelle.
Par ailleurs, la déformation d'une paroi de la traverse selon l'invention permet de rapprocher la zone raide en torsion du centre de torsion de l'essieu et donc d'améliorer le comportement de celui-ci.
Selon une solution avantageuse, ladite traverse est réalisée par emboutissage à partir d'une unique pièce en tôle.
La traverse de l'essieu est ainsi obtenue de façon simple et peu coûteuse à l'aide d'une technique maîtrisée.
Une telle traverse peut donc, à partir d'une pièce de tôle unique, satisfaire les critères d'inertie en flexion et de raideur en torsion.
Il est toutefois envisageable de rapporter, par exemple sur les flancs de la traverse, un ou plusieurs éléments visant à augmenter encore la raideur en torsion. Mais ceci serait au détriment du coût et du poids de la traverse comme déjà expliqué précédemment en référence à l'art antérieur.
Selon une solution préférée, lesdits flancs présentent des prolongements qui se rejoignent tangentiellement pour former une zone de fermeture, et en ce que lesdits prolongements continuent à s'étendre à partir de ladite zone de fermeture, entre lesdits flancs, pour former ladite section.
Une telle traverse s'avère simple de conception et peut être réalisée aisément, notamment par une ou plusieurs étapes d'emboutissage.
On note que le terme « essentiellement fermée » mentionné précédemment englobe le cas ou la section laisse apparaître un léger jeu entre les prolongements, au niveau de la zone de fermeture. Un tel jeu peut par exemple être comblé par un cordon de soudure tel que cela va apparaître plus clairement par la suite.
Préférentiellement, il comprend des moyens de solidarisation desdits prolongements dans ladite zone de fermeture ou au voisinage de celle-ci.
Dans ce cas, lesdits moyens de solidarisation comprennent avantageusement au moins un cordon de soudure.
Une telle technique s'avère efficace et d'un coût de revient réduit, puisqu'elle ne nécessite pas d'outillage spécifique à chaque type d'essieu mais utilise au contraire des moyens classiques de soudage.
L'invention concerne également une traverse destinée à équiper un essieu souple de véhicule automobile, du type présentant deux flancs reliés en une partie supérieure de ladite traverse, caractérisé en ce qu'au moins une paroi de ladite traverse présente une déformation s'étendant longitudinalement entre lesdits flancs, ladite déformation étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée.
L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un essieu souple de véhicule automobile comprenant une traverse reliant deux bras longitudinaux, ladite traverse présentant deux flancs reliés en une partie supérieure de ladite traverse, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de fabrication de ladite traverse consistant à déformer au moins une paroi de ladite traverse de façon que ladite paroi présente une déformation s'étendant longitudinalement entre lesdits flancs, ladite déformation étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée. L'invention concerne encore un véhicule automobile comprenant un essieu une traverse reliant deux bras longitudinaux, ladite traverse présentant deux flancs reliés en une partie supérieure de ladite traverse, caractérisé en ce qu'au moins une paroi de ladite traverse présente une déformation s'étendant Iongitudinalement entre lesdits flancs, ladite déformation étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une représentation d'une section d'un ensemble traverse et barre de torsion selon un premier mode de réalisation de l'état de la technique ;
- la figure 2 est une représentation d'une section d'un ensemble traverse et barre de torsion selon un deuxième mode de réalisation de l'état de la technique ;
- la figure 3 est une représentation d'une section d'un ensemble traverse et barre de torsion selon un troisième mode de réalisation de l'état de la technique ;
- la figure 4 est une représentation d'une section d'une traverse intégrant la fonction raideur anti-dévers selon l'état de la technique ;
- la figure 5 est une représentation d'une section d'une traverse intégrant la fonction raideur anti-dévers selon un deuxième mode de réalisation de l'état de la technique ;
- la figure 5b est une représentation d'une section d'une traverse intégrant la fonction raideur anti-dévers selon un troisième mode de réalisation de l'état de la technique ;
- la figure 6 est une représentation schématique d'un essieu dont la barre de torsion est liée par vissage à l'essieu selon l'état de la technique ;
- la figure 7 est une représentation schématique d'un essieu dont la fonction raideur anti-dévers est intégrée à la traverse selon l'état de la technique ;
- la figure 8 est une représentation schématique d'un essieu dont la fonction raideur anti-dévers est intégrée à la traverse selon un deuxième mode de réalisation de l'état de la technique.
- la figure 9 est une vue d'une section de traverse selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 10 est une vue d'une section de traverse selon un deuxième mode de réalisation de l'invention .
La présente invention procède donc d'une recherche de conception de la fonction anti-dévers d'un essieu souple en vue d'écarter les difficultés et problèmes susmentionnés.
A cet effet, l'invention propose donc de réaliser la fonction anti-dévers d'un essieu souple à l'aide d'une déformation réalisée dans une paroi de la traverse, cette déformation s'étendant longitudinalement entre les flancs et présentant une section fermée ou essentiellement fermée.
Ceci est illustré par la figure 9 qui montre une traverse 1 d'essieu souple destinée à relier deux bras longitudinaux, la traverse comprenant deux flancs 1 1 reliés entre eux.
Tel qu'illustré, la liaison entre les flancs 1 1 est obtenue par l'intermédiaire de prolongements 12 des flancs qui se rejoignent tangentiellement par niveau d'une zone de fermeture 13.
De plus, les prolongements 12 continuent à s'étendre à partir de la zone de fermeture 13, entre les flancs 1 1 , pour former une section fermée 14 ou essentiellement fermée.
On note qu'une telle traverse est obtenue à partir d'une unique pièce de tôle mise en forme par un procédé d'emboutissage.
Comme déjà indiqué précédemment, il est envisageable qu'à l'issue de l'emboutissage de la pièce en tôle destinée à former la traverse, les prolongements 12 ne soient pas tout à fait en contact l'un avec l'autre. Comme déjà indiqué, le terme « essentiellement fermée » englobe ce cas de figure.
Selon le mode de réalisation illustré par la figure 9, la section de la déformation 14 présente une forme arrondie dont une partie est circulaire.
Selon un autre mode de réalisation illustré par la figure 10, la déformation 14 présente une section selon laquelle elle fait apparaître une forme aplatie à sa base.
Bien entendu, la section de cette déformation peut présenter d'autres formes selon d'autres mode de réalisation envisageables.
En effet, cette déformation permet d'obtenir la raideur anti-dévers souhaitée. Or, la gestion de la diversité des raideurs anti-dévers est réalisée en modifiant éventuellement la forme et les dimensions de la déformation 14.
Cette diversité se gère du fait que la raideur en torsion apportée par une déformation selon l'invention peut aisément être calculée.
Par ailleurs, les prolongements 12 sont maintenus solidairement, en contact, l'un de l'autre à l 'aide d'un cordon de soudure 15 déposé entre les prolongements 12 dans la gorge formée par ceux-ci au dessus de la zone de fermeture 13.

Claims

REVENDICATIONS
1. Essieu souple de véhicule automobile, comprenant une traverse (1) reliant deux bras longitudinaux, ladite traverse (1) présentant deux flancs (1 1) reliés en une partie supérieure de ladite traverse (I), caractérisé en ce qu'au moins une paroi de ladite traverse ( I) présente une déformation (14) s'étendant longitudinalement entre lesdits flancs ( 1 1), ladite déformation (14) étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée.
2. Essieu souple selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite traverse (1) est réalisée par emboutissage à partir d'une unique pièce en tôle.
3. Essieu souple selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits flancs ( 1 1) présentent des prolongements ( 12) qui se rejoignent tangentiellement pour former une zone de fermeture (13), et en ce que lesdits prolongements (12) continuent à s'étendre à partir de ladite zone de fermeture ( 13), entre lesdits flancs (1 1), pour former ladite section.
4. Essieu souple selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de solidarisation desdits prolongements (2) dans ladite zone de fermeture (13) ou au voisinage de celle-ci.
5. Essieu souple selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation comprennent au moins un cordon de soudure (15).
6. Traverse ( 1 ) destinée à équiper un essieu souple de véhicule automobile, du type présentant deux flancs ( 1 1 ) reliés en une partie supérieure de ladite traverse (1), caractérisé en ce qu'au moins une paroi de ladite traverse (1) présente une déformation s'étendant longitudinalement entre lesdits flancs ( 1 1), ladite déformation (14) étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée.
7. Procédé de fabrication d'un essieu souple de véhicule automobile comprenant une traverse ( 1) reliant deux bras longitudinaux, ladite traverse ( 1) présentant deux flancs (1 1) reliés en une partie supérieure de ladite traverse (1), caractérisé en ce qu'il comprend une étape de fabrication de ladite traverse (1) consistant à déformer au moins une paroi de ladite traverse (1) de façon que ladite paroi présente une déformation (14) s'étendant longitudinalement entre lesdits flancs ( 1 1), ladite déformation étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée.
8. Véhicule automobile comprenant un essieu une traverse (I) reliant deux bras longitudinaux, ladite traverse (1) présentant deux flancs (1 1) reliés en une partie supérieure de ladite traverse (1), caractérisé en ce qu'au moins une paroi de ladite traverse ( 1) présente une déformation (14) s'étendant longitudinalement entre lesdits flancs (1 1), ladite déformation (14) étant réalisée dans ladite paroi de façon à présenter une section fermée ou essentiellement fermée.
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