Brevet FR2488206A1 — publié le 19820212

De nombreux engins de travaux publics mobiles, tels que des pelles hydrauliques, ont un châssis porteur constitué par l'assemblage d'un bâti central à deux longerons. De nombreux problèmes de structure ont leur origine dans la liaison du bâti central avec les longerons, l'un et les autres devant avoir une grande rigidité, mais la liaison pouvant éventuellement Etre relativement souple, bien que devant, natu- rellement, être mécaniquement résistante. L'invention propose un nouveau châssis porteur qui constitue une solution aux problèmes précités, apportant en outre des avantages de légèreté de la structure, de grande facilité de fabrication et de faible prix de revient. L'invention a donc pour objet un châssis porteur d'un engin mobile, tel qu'une pelle hydraulique, comprenant: - un bâti central présentant, de chaque c8té de son plan longitudinal médian, une échancrure, dont la concavité géné- rale est dirigée transversalement à l'opposé de ce plan médian, et, qui est délimitée par deux bras transversaux comportant, cha- cun, une tôle transversale sensiblement verticale, et, - deux longerons latéraux longitudinaux disposés de part et d'autre dudit plan médian, sensiblement parallèlement à ce plan, les extrémités desdits deux bras délimitant une échancru- re constituant les zones de fixation par soudure du bâti central au longeron correspondant. La fixation principale de chacun des bras au longeron est constituée essentiellement par soudage au longeron de la tran- che extrême de la tôle transversale de ce bras. Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, de préférence également adoptées: - chaque bras a une forme générale prismatique le con- formant sensiblement en un dièdre, dont l'arête est disposée à pro- ximité de la zone de fixation, et, qui est délimité par deux tales dâtinctes -la tôle transversale sensiblement verticale et la tale délimitant l'échancrure-, cependant que ladite tôle transversale est composite et constituée par une tôle d'extrémité soudée au lon- geron par l'une de ses tranches, et par une tôle centrale, qui rejoint la t6le délimitant l'échancrure et y est assemblée, ces deux t8les étant toutes deux soudées sur l'autre tranche de la t6le d'extrémité; - lasomme des épaisseurs de la tale délimitant l'échancrure et de la tôle centrale est au plus égale à l'épais- seur de la t6le d'extrémité, les tranches des deux premières tales étant disposées en regard de celle de la dernière; - la tale centrale et la tale d'extrémité sont sensi- blement coplanaires, la tôle délimitant l'échancrure étant curvi- !0 ligne et rejoignant la tôle centrale sensiblement tangentiellement; - la t8le d'extrémité présente un profil calibré cor- respondant à la section transversale du longeron dans la zone de fixation; - le bâti central est constitué par un appui de viro- le sensiblement cylindrique et par lesdits bras fixés par soudage audit appui de virole, symétriquement par rapport au plan médian; - chaque bras constitue avec la partie de l'appui de virole sur laquelle il est fixé un prisme à base sensiblement triangulaire; - deux des côtés de ladite base sont curvilignes et constituent ladite partie de l'appui de virole et la section de ladite tôle délimitant l'échancrure; - la t8le délimitant l'échancrure est constituée par une portionde cylindre de diamètre sensiblement égal à celui de l'appui de virole sensiblement cylindrique; les tales délimitant les échancrures de deux bras disposés d'un même côté par rapport audit plan longitudinal médian forment un cylindre semicirculaire; - les tôles transversales sensiblement verticales déli- mitant deux bras situés de part et d'autre du plan longitudinal médian et sensiblement symétriquement par rapport à ce plan sont dans le prolongement l'une de l'autre - chaque bras constitue avec l'appui de virole sur le- quel il est soudé un caisson fermé par des tôles supérieure et in- férieure; - la t6le inférieure d'un bras est soudée au longeron correspondant sensiblement à l'intersection de celui-ci avec le plan horizontal passant par sa fibre neutre. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristi- ques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description d'une réalisation donnée ti-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans les- quels: - la figure 1 est une vue perspective d'une pelle hydrau- lique comportant un châssis conforme à l'invention - la figure 2 est une vue de dessus, suivant flèche F de la figure 3, du châssis de la pelle de la figure 1 - la figure 3 est une vue suivant flèche G de la fi- gure 2; - la figure 4 est une vue suivant flèche H de la fi- gure 2; - la figure 5 est une vue éclatée montrant un détail constructif du châssis représenté sur les figures 2 à 4; - la figure 6 est une section suivant VI-VI de la figu- re 3; - les figures 7, 8, 9 et 10 sont des sections respecti- vement suivant VII-VII, VIII-VIII, IX-IX et X-X de la figure 2. La figure 1 représente une pelle hydraulique compor- tant un châssis porteur 1 conforme à l'invention. Selon une dispo- sition classique, le châssis porteur est constitué par un bâti cen- tral 2 assemblé avec deux longerons latéraux 3. Ces derniers sup- portant les organes de déplacement de la pelle, constitués, dans l'exemple représenté, par des chenilles 4. Une tourelle 5 est mon- tée sur le bâti central 2, pivotante autour d'un axe vertical 6. L'équipement de travail 7 de la pelle est attelé à la tourelle 5 et comporte de manière également connue, une flèche 8, un balan- cier 9 et un godet de creusement 10. Chaque longeron 3 est constitué par une t8le pliée en un U inversé et comportant donc deux flancs réunis par une plaque 2488206! supérieure 15. Les flancs sont parallèles, s'étendent longitudina- lement, horizontalement, et sont contenus dans des plans verticaux: ce sont le flanc externe 1] et le flanc interne 12. Une plaque ver- ticale transversale 13 est soudée (14) aux lisières de l'une des extrémités des flancs.et de la plaque supérieure de chaque longe- ron. Une encoche longitudinale 15 est ménagée dans la pla- que supérieure 16 dans la zone de l'autre extrémité et permet le montage d'une roue de tension de la chaîne d'entraînement de la chenille 4 supportée par le longeron correspondant. Des glissières horizontales 17 sont, en outre, fixées par soudure (18) aux flancs externe 11 et interne 12 dans la zone de ladite autre extrémité, s'étendent horizontalement, et permettent un montage coulissant par rapport au longeron de l'axe de rotation de cette roue de ten- sion de chaîne. On notera également la présence d'une plaque horizonta- le 19, qui s'étend à l'intérieur de la'section en U de chaque lon- geron, sur environ les trois quarts de la longueur du longeron, de la plaque d'extrémité 13 jusqu'a proximité du fond des glissières 17, et, en dessous de la fibre neutre 20 de ce longeron, relative aux déformations en flexion. Cette plaque 19 est soudée (21) aux faces internes des flancs et à la plaque d'extrémité 13. Le bâti central 2 a un plan de symétrie P, qui est un plan longitudinal médian auquel les flancs 11 et 12 des longe- rons 3 sont parallèles. Ce bâti 2 est constitué par: - un appui de virole, cylindrique, à section très sen- siblement circulaire (diamètre D), d'axe vertical 22 contenu dans le plan P, et constitué par deux t8les 23, de forme générale, semi- cylindrique, disposées symétriquement par rapport à un plan S., ver- tical, passant par l'axe 22 et perpendiculaire au plan P, - deux tôles 24, de forme générale également semi- cylindrique, à axes verticaux 25, disposées symétriquement par rapport au plan P, et, chacune d'elles, symétriquement par rapport au plan S de manière que le diamètre, également égal à D, délimi- tant sa section semi-circulaire soit parallèle au plan P et conte- nu sensiblement dans le flanc interne 12 d'un longeron 3, 2488206 t - deux ensembles de tôles transversales contenus,cha- cun dans un plan vertical V parallèle au plan S, chacun de ces ensembles comportant lui-même deux sous-ensembles disposés symé- triquement par rapport au plan P et individuellement constituéspar une tôle centrale 26 qui s'étend du plan P vers l'un des longerons 3, et, par une t8le d'extrémité 27, sur la tranche de laquelle la tôle centrale 26 est soudée (28); - une tôle supérieure horizontale 29, qui délimite su- périeurement, et à laquelle sont assemblées par soudure (31), les- dites tôles 23 constituant l'appui de virole, 24 délimitant des échancrures 30 à concavités orientées vers les longerons 3, et, t8les centrales 26 et d'extrémité 27, - une t8le inférieure horizontale 32, qui délimite in- férieurement, et à laquelle sont assemblées par soudure (33) ces mîmes t8les 23, 24, 26 et 27. Il convient de constater également l'existence des assemblages suivant: - soudure verticale 34 des tranches verticales d'extré- mité des tales 23 sur la face convexe des t8les 24, - soudure verticle 35 des tranches verticales d'extré- mité des tôles 24 sur les tranches verticales des tôles d'extrémi- té 27, ces tôles d'extrémité 27 étant épaisses, d'épaisseur E27 au moins égale, de préférence, à la somme des épaisseurs E24 et E26 des t8les 24 et 26, cette tôle 24 étant en outre sensiblement tan- gente (T) à la tôle 26 dans la zone des soudures 28 et 35, - soudure verticale 36 des autres tranches verticales d'extrémité des t8les centrales 26 sur les faces convexes des t8- les 23 constituant l'appui de viroles. Ces divers assemblages soudés aboutissent à la consti- tution de quatre caissons étanches 37, prismatiques, à section hori- zontale triangulaire curviligne, qui s'étendent à partir de la face convexe de l'appui de virole, qui sont disposés symétriquement par rapport aux plans P et S., et qui sont, chacun, délimités par une tôle 23, une tôle 24, une tale 26, et, par les t8les supérieure 29 et inférieure 32. 2488206 i Les caractéristiques suivantes doivent atre observées - les t6les supérieure 29 et inférieure 32 débordent légèrement les tranches des tôles verticales auxquelles elles sont soudées (33) et sont délimitées par des arcs de cercles, dont un cercle central 38, à l'intérieur duquel se trouve un évidement central du bâti central 2, - chaque tôle transversale d'extrémité 27 présente un profil 39 dont la forme correspond exactement à la forme de la face externe 40 des flancs internes 12 et plaque supérieure 16 des lon- gerons, - le bâti central 2 est assemblé à chaque longeron 3 par application des profils 39 des deux tôles d'extrémité 27 cor- respondants sur ladite face externe 40, et soudage (41) de ces éléments, et, également, par soudage (42) de la tôle inférieure 32 sur la face externe du flanc interne 12, - cette t6le inférieure 32 est soudée audit flanc in- terne 12 sur une ligne horizontale qui est sensiblement confondue avec l'intersection de ce flanc interne 12 avec un plan horizon- tal M passant par la fibre neutre 20, - comme cela ressort de l'observation des figures 7 à , dans les zones de raccordement des t8les 23 et 24 d'une part, 23 et 26 d'autre part, les sections de la matière constitutive du bâti central 2 sont des sections en I, - sur la tôle supérieure 29, est disposé un fût cylin- drique en t6le 43, qui est soudé (44) à cette tôle supérieure 29, a pour axe, l'axe 22, est situé sensiblement à l'aplomb des tôles semicylindriques 23, constituant l'appui de virole, et, constitue précisément la virole destinée à supporter le dispositif de monta- ge à rotation verticale de la tourelle 5. Avant de constater les avantages de la structure décri- te, on indiquera que l'invention n'est pas limitée uniquement à cette structure, mais qu'elle couvre notamment également les cas suivants o il n'y a pas d'appui central de virole (23), mais o cependant subsistent les tales 24, 26 et 27, et, les tôles supérieures 29 et inférieures 32, ces diverses tôles consti- tuant alors un seul caisson - les tôles 24 sont remplacées par des tôles planes transformant alors la section triangulaire bicurviligne des cais- sons 37, en des sections ne comportant qu'un seul côté curviligne, celui constitué par la tôle 23. Les avantages de la structure décrite sont nombreux. Parmi eux, il convient de citer: - la facilité d'assemblage du bâti central 2 aux lon- gerons 3, au moyen de soudures41 accessibles des deux côtés de chaque tôle transversale d'extrémité 27, et, par conséquent; au moyen de soudures de bonne qualité mécanique; - la progressivité du raccordement des tôles 24 et 26 à la tôle 27, non seulement en ce qui concerne les épaisseurs de ces tôles (E27 égale ou supérieure à E24 + E26), mais aussi en ce qui concerne les formes adoptées (raccordement tangentiel de E24 à E26, et, tôles 27 et 26 dans le prolongement l'une de l'au- tre -plan V), progressivité qui est un gage de bonne résistance mécanique et d'utilisation optimale de la matière; - la grande rigidité du bâti central 2 par adoption de la structure en caissons 37, - relative souplesse de la liaison principale (soudure 41) de ce bâti 2 avec chaque longeron 3, liée à la relative flexi- bilité des tôles transversales d'extrémité 27, qui sont épaisses, mais sont, par contre, seuJoe à assurer cette liaison principale - l'absence de concentration de contraintes dans la zone de la soudure 42 de liaison de la tôle inférieure 32 aux flancs interren 12, due à la disposition particulière des lignes de soudure 42, qui sont au niveau des fibres neutres en flexion 20, - la facilité de préparation des tôles d'extrémité 27, qui, de faible dimension, mais d'épaisseur E27 importante, peu- vent être découpées à part et manipulées facilement. En bref, on obtient, ce qui est toujours recherché, mais souvent en vain: - un bâti central 2 très résistant, ce qui est indispen- sable pour supporter la tourelle 5 de manière satisfaisante, - une liaison de ce bâti aux longerons exemptes de concentrations excessives de contraintes, ce qui est intéressant pour éviter les cassures de châssis dans les zones de ces liai- sons; et, - cependant, une structure dont le poids est minimal, ce qui est évidemment un avantage, notamment en ce qui concerne le prix de revient, et l'utilisation ultérieure de l'engin. L'invention n'est pas limitée à la réalisation repré- sentée, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pour- l0 raient lui!tre apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. e 2488206 i R E V E N D I C A T I ONS 1. Châssis porteur d'un engin mobile, tel qu'une pel- le hydraulique, comprenant: - un bâti central (2) présentant, de chaque cSté de son plan longitudinal médian (P), une échancrure (30), dont la concavité générale est dirigée transversalement à l'opposé de ce plan médian, et, qui est délimitée par deux bras transversaux (37) comportant, chacun, une t8le transversale (26-27) sensiblement ver- ticale, et, - deux longerons latéraux longitudinaux (3) disposés de part et d'autre dudit plan médian (P), sensiblement parallèle- ment à ce plan, les extrémités (27) desdits deux bras délimitant une échancrure constituant les zones de fixation par soudure (41) du bâti central (2) au longeron correspondant (3), caractérisé en ceque la fixation principale (41) de chacun desdits bras (37) audit longeron (3) est constituée essentiellement par soudage au longeron de la tranche extrême de la tôle transversale (27) de ce bras. 2. Châssis porteur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que chaque bras (37) a une forme générale prismatique le conformant sensiblement en un dièdre dont l'arête (28-35) est dis- posée à proximité de la zone de fixation (41), et, qui est délimi- té par deux tôles distinctes -la t8le transversale (26) sensible- ment verticale et la t8le (24) délimitant l'échancrure (30)-, cependant que ladite t8le transversale est composite et constituée par une t8le d'extrémité (27) soudée (41) au longeron (3) par l'une de ses tranches, et par une t8le centrale (26), qui rejoint la tô- le (24) délimitant l'échancrure et y est assemblée, ces deux t8les (24 et 26) étant toutes deux, soudées (35 et 28) sur l'autre tran- che de la t8le d'extrémité (27). 3. Châssis porteur selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que la somme (E24 + E26) des épaisseurs (E24 et E26) de la tôle (24) délimitant l'échancrure et de la tôle centrale (26) est au plus égale à l'épaisseur (E27) de la t8le d'extrémité (27), 2488206 t les tranches des deux premières tôles étant disposées en regard de celle de la dernière. 4. Chassis porteur selon l'une quelconque des reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce que la tôle centrale (26) et la tôle d'extrémité (27) sont sensiblement coplanaires (Y), la tô- le délimitant l'échancrure (24) étant curviligne et rejoignant la tôle centrale (26) sensiblement tangentiellement (T). 5. Châssis porteur selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 4, caractérisé en ce que la tôle d'extrémité (27) présente un profil calibré (39) correspondant à la section trans- versale (40) du longeron (3) dans la zone de fixation. 6. Châssis porteur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 55 caractérisé en ce que le bâti central (2) est constitué par un appui de virole (23) sensiblement cylindrique et par lesdits bras (37) fixés par soudage (34-36) audit appui-de virole, symétriquement par rapport au plan médian (P). 7. Châssis porteur selon la revendication 6, caractéri- sé en ce que chaque bras (37) constitue avec la partie de l'appui de virole (23) sur laquelle il est fixé un prisme à base sensible- ment triangulaire. 8. Châssis porteur selon la revendication 7, caractéri- sé en ce que deux (23 et 24) des catés de ladite base sont curvili- gnes et constituent ladite partie de l'appui de virole et la sec- tion de ladite tale délimitant l'échancrure. 9. Châssis porteur selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que la tale (24) délimitant l'échancrure est constituée par une position de cylindre de diamètre sensiblement égal à celui de l'appui de virole sensiblement cylindrique 10. Châssis porteur selon la revendication 9, caractéri- sé en ce que les tales (24) délimitant les échancrures (30) de deux bras (37) disposés d'un même côté par rapport audit plan longitudi- nal médian (P) forment un cylindre semi-circulaire. Il. Châssis porteur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 10, caractérisé en ce que les tales transversales (26-27) sensiblement verticales délimitant deux bras (37) situés 2488206! de part et d'autre du plan longitudinal médian (P) et sensiblement symétriquement par rapport à ce plan sont dans le prolongement l'une de l'autre (V). 12. Châssis porteur selon l'une quelconque des re- vendications 6 à 11, caractérisé en ce que chaque bras (37) consti- tue avec l'appui de virole sur lequel il est soudé (34-36) un cais- son fermé par des t6les supérieure (29) et inférieure (32). 13. Châssis porteur selon la revendication 12, caracté- risé en ce que la t8le inférieure (32) d'un bras (37) est soudée (42) au longeron correspondant (3) sensiblement à l'intersection de celui-ci avec le plan horizontal (M) passant par sa fibre neutre (20).