Brevet FR2577190A1 — publié le 19860814

1. La présente invention concerne les semi-remorques et, plus spécifiquement, des ensembles constitués d'un chas- sis avant et d'un dispositif supérieur d'accouplement desti- nés à ces semi-remorques. Par suite de l'augmentation du coût des carburants, de l'inquiétude de plus en plus grande que soulève l'épuise- ment des ressources naturelles, telles que le pétrole, et du désir d'augmenter la rentabilité de l'industrie du camionna- ge, on fabrique des semi-remorques plus légères. Une semi- remorque plus légère non seulement contribue au meilleur ren- dement énergétique de la combinaison tracteur-semi-remorque, mais également permet une augmentation de la charge transpor- tée dans les limites du poids brut de la semi-remorque. Alors qu'on fait un emploi intense de l'aluminium dans la fabrication d'une semi-remorque du type fourgon, par exemple, plus spécialement pour les parois et le toit, le chassis du plancher est principalement constitué jusqu'à maintenant d'acier comme le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 990 720 en donne un exemple. La demanderesse a trouvé que le châssis avant pouvait être largement fabriqué en 2. aluminium trempé (le terme aluminium s'entend ici comme comprenant des alliages d'aluminium, en particulier l'allia- ge d'aluminium ayant la référence courante 6061), avec une réduction du poids de 32 % par rapport à une construction équivalente en acier tout en présentant la même résistance mécanique. Dans le but d'améliorer la résistance requise de l'ensemble, la demanderesse a utilisé de l'aluminium trempé,- mais l'emploi d'aluminium trempé soulève des problèmes car les composants de l'ensemble sont dans leur majeure partie soudés ensemble. Ces problèmes sont dus au fait qu'après soudage la trempe, et par conséquent la résistance mécanique, sont perdues dans les zones de soudure. Comme il n'est pas pratique de tremper la totalité de l'ensemble après sa fabri- cation de manière à rétablir la trempe dans les zones de soudure, la demanderesse a trouvé qu'en utilisant un profilé extrudé d'aluminium trempé ayant une configuration particu- lière dans la fabrication de l'ensemble, il est possible de localiser les soudures principales pratiquement le long de l'axe neutre de flexion de l'ensemble afin de minimaliser la contrainte de flexion agissant sur les soudures. Par con- séquent, grâce à une telle localisation des soudures, leur résistance est suffisamment uniforme bien qu'elles ne soient pas trempées. La présente invention concerne un châssis avant assemblé de faible poids et le dispositif supérieur d'accou- plement qui constitue un sous-ensemble du précédent, tous deux étant destinés à être incorporés dans une semi-remor- que. Les deux ensembles sont avant tout des pièces soudées en aluminium trempé. L'ensemble supérieur d'accouplement comporte un profilé extrudé d'aluminium trempé qui présen- te une base plane et des première et seconde paires d'ailes parallèles qui s'étendent généralement perpendiculairement à la base. Des premier et second canaux en aluminium trempé en forme de U sont soudés aux première et seconde paires 3. d'ailes, respectivement, afin de former des poutrelles creuses ayant une section en coupe généralement rectangulai- re. Ces soudures sont situées sensiblement sur l'axe de fle- xion neutre de l'ensemble afin de minimaliser la contrainte de flexion agissant sur elles. Un troisième canal en alumi- nium trempé en forme de U est situé entre les premier et second canaux et soudé à ceux-ci le long de leurs bords chan- freinés en regard de sorte que les soudures sont situées vers l'axe de flexion neutre de l'ensemble afin de réduire la contrainte de flexion agissant sur elles. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication de l'ensemble supérieur d'accouple- ment, qui comprend les étapes suivantes: la fourniture d'un profilé d'aluminium plié avec une base et des première et seconde paires d'ailes parallèles qui s'étendent géné- ralement perpendiculairement-à la base; le déploiement du profilé de manière à fournir une base plane, puis la trempe du profilé. Des premier et second canaux trempés en forme de U sont soudés aux première et seconde paires d'ailes, respectivement, de manière à former des poutrelles creuses ayant une section en coupe généralement rectangulaire et avec les soudures situées sensiblement sur l'axe de flexion neutre de l'ensemble dans le but de minimaliser la contrain- te de flexion agissant sur elles. Un troisième canal en alu- minium trempé en forme de U est situé entre les premier et second canaux et soudé à ces derniers le long de leurs bords chanfreinés en regard de façon que les soudures soient situées dans la direction de l'axe de flexion neutre de l'ensemble dans le but de réduire la contrainte de flexion agissant sur elles. La présente invention a pour objet principal un chassis avant assemblé léger pour semi-remorque. La présente invention a pour autre objet un pro- cédé de fabrication qui permet de placer les soudures de manière à réduire ou minimiser la contrainte de flexion 4. agissant sur elles. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en élévation de coté d'une semi-remorque ayant un châssis avant assemblé selon la présente invention; La figure 2 est une vue isométrique prise le long de la ligne 2-2, représentant l'ensemble formé par le châs- sis avant de la semi-remorque; La figure 3 est une vue de dessous de l'ensemble formé par le châssis avant qui est représenté en figure 2; La figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne 4-4 de la figure 2; La figure 5 est une vue en coupe prise le long de la ligne 5-5 de la figure 2; La figure 6 est une vue partielle en coupe longi- tudinale, prise le long de la ligne 6-6 de la figure 2; La figure 7 est un profilé d'aluminium plié, La figure 8 est le profilé représenté en figure 7, après son déploiement. La figure 9 est une vue isométrique éclatée du sous-ensemble supérieur d'accouplement; et La figure 10 est une vue semblable à la figure 9, sauf qu'elle concerne un stade ultérieur de la fabrication. En liaison avec la figure 1, la référence 20 représente une semi-remorque du type fourgon supportée par des roues à essieu en tandem 22 et une béquille 24. L'inven- tion illustrée et décrite ici concerne l'infrastructure de la semiremorque 20, plus particulièrement l'ensemble 26 formé par le châssis avant qui comporte un pivot d'attelage 28 destiné à venir s'engager dans le plateau d'accouple- ment d'un tracteur. En liaison maintenant avec les figures 2 à 5, on remarquera que l'ensemble 26 formé par le châssis avant 5. comporte un ensemble d'accouplement ou sous-ensemble 30 qui présente une paire de plaques d'extrémité 32 en aluminium trempé qui lui sont soudées. Rivé aux plaques 32, un canal en acier en forme de U allongé sert de butoir ou membrure avant 34. Le butoir 34 est également rivé à une plaque de plancher 36 en aluminium trempé qui est soudée à l'ensemble d'accouplement 30 en 38. Placé au-dessous de la plaque 36 et entre l'ensem- ble 30 et le butoir 34, un canal 40 en aluminium trempé en forme de U est soudé au côté adjacent de l'ensemble 30 et au côté inférieur de la plaque de plancher 36 et agit, en dehors de son action de renforcement et de raidissement,en glissière lorsque la semi-remorque 20 est extraite du pla- teau d'accouplement du tracteur. Agissant également en élé- yients de raidissement et de renforcement, une paire de ca- naux 42 en aluminium trempé en forme de U s'étendent à par- tir des angles formés par la jonction du canal 40 et de l'en- semble 30 dans la direction de l'extérieur jusqu'aux angles opposés du butoir 34, comme on le voit le mieux en figure 3. Les canaux 42 sont soudés au côté inférieur de la plaque 36 et au canal 40 et à l'ensemble 30. Un renforcement et un raidissement supplémentaires du canal 40 est assuré par une paire de poutrelles 44 en T (fi- gure 5) qui sont soudées au côté inférieur du canal 40 et à la plaque 36. En liaison maintenant avec les figures 4, 9 et , on verra que l'ensemble 30 est une pièce soudée qui com- porte un profilé extrudé 46 en aluminium trempé présentant une base plane 48 et des première et seconde paires d'ai- les parallèles 50 et 52, respectivement, qui s'étendent généralement perpendiculairement à la base 48. Soudé aux ailes 50 en 54, un canal 56 en aluminium trempé en forme de U constitue avec le profilé 46 une poutrelle creuse ayant une section en coupe généralement rectangulaire. D'une façon similaire, un canal 58 en aluminium trempé en 6. forme de U est soudé aux ailes 52 en 60 de manière à former avec le profilé 46 une poutrelle creuse ayant une section en coupe généralement rectangulaire. On remarquera à ce stade que les canaux 56 et 58 comportent chacun des bords chanfreinés 62 et 64, respecti- vement, qui sont disposés face à face ou en étant contigus l'un avec l'autre. Recouvrant l'espace séparant les canaux 56 et 58, un canal peu profond 66 en aluminium trempé en forme de U est en contact avec les bords chanfreinés 62 et 64 et soudés le long de ces derniers en 68 et 70 (figure 6). Les soudures 68 et 70, comme on le remarquera, sont situées au-dessous de la surface de l'ensemble d'accouplement 30 formé par les canaux 56, 58 et 66 et se trouvent également placées dans la direction de l'axe de flexion neutre de l'ensemble 30. Il y a lieu de noter que, grâce aux ailes 50 et 52, il est possible de positionner les soudures 54 et 60 sensi- blement suivant l'axe de flexion neutre de l'ensemble 30. L'ensemble supérieur d'accouplement 30 comporte une pluralité de plaques de raidissement et de renforcement 72 qui sont soudées au profilé 46 et aux canaux 56 et 58. Ces plaques sont disposées symétriquement de chaque côté du pivot d'attelage 28, comme on le voit le mieux en figure 4. En liaison maintenant avec les figures 6, 9 et 10, le pivot 28 est fixé à l'ensemble 30 au moyen d'un bloc en aluminium trempé 74 qui est placé entre les poutrelles for- mées par les canaux 56, 58 et à mi-distance des extrémités du profilé 46, en étant soudé en 76 (figure 10) au profilé 46 et aux canaux 56 et 58. Une cavité cylindrique 78 s'étend à partir de la base 48 jusqu'au bloc 74 et est destinée à rece- voir une partie à rebord 80 du pivot d'atellage 28. Le bloc 74 comporte une multitude de trous ou ou- vertures 82 qui correspondent à une multitude d'ouvertures 84 ménagées dans le rebord 80 du pivot 28 dans le but de re- cevoi'r des boulons 86. Les boulons 86 sont vissés dans des 7. écrous 88 soudés à une plaque en acier 90 disposée sur le sommet du bloc 74 et qui comporte un rebord 92 sur chacun de ses côtés de façon que la plaque 90 soit maintenue sur le sommet du bloc 74. De plus, une pellicule de matériau diélectrique est de préférence prévue entre le bloc en aluminium 74 et le pivot 28 et la plaque 90, qui sont tous deux en acier, de manière à éviter toute action électrochiriti- que entre des métaux différents. Dans le but de minimaliser le nombre des soudures nécessaires à la fabrication de l'ensemble supérieur d'accou- plement 30 et aussi pour positionner les soudures principae les aussi près que possible de l'axe de flexion neutre de l'ensemble 30, on confère initialement au profilé 46 une forme pliée, conume représenté en figure 7, car dans le cas contraire ce profilé serait trop grand pour permettre sa fabrication dans les machines actuelles d'extrusion. Après formation du profilé 46 sous cette forme pliée, celui-ci est déployé de sorte que la base 48 est maintenant plane comme le représente la figure 8. Le profilé 46 est ensuite trempé jusqu'à la dureté T-6. A la suite de la trempe du profilé 46, la fabrication de l'ensemble 30 se termine par soudage des canaux 56 et 58 sur les ailes 50 et 52, d'o l'obtention de l'ensemble 30 décrit précédemment. A ce stade, on remarquera que la construction et le procédé de fabrication de l'ensemble supérieur d'accouple- ment 30 permettent d'obtenir une pièce soudée en aluminium trempé dans laquelle les soudures principales sont toutes situées le long ou dans la direction de l'axe de flexion neutre de l'ensemble, de manière à minimaliser ou réduire la contrainte de flexion agissant sur elles, ce qui est hau- tement souhaitable, car les soudures et l'aluminium dans la zone des soudures sont à l'état non durci ou W, ce qui cor- respond à une résistance mécanique minimum de l'aluminium à ce point. La présente invention n'est pas limitée aux 8. exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 9. REVENDICATIONS 1 - Ensemble supérieur d'accouplement de faible poids pour semi-remorque, caractérisé en ce qu'il comprend: - un profilé extrudé (46) en aluminium trempé présentant une base plane (48) et des première et seconde paires d'ailes parallèles (50, 52) qui s'étendent générale- ment perpendiculairement à la base; - un premier canal en aluminium trempé en forme de U (56) soudé à la première paire d'ailes de manière à former une poutrelle creuse ayant une section en coupe géné- ralement rectangulaire; et - un second canal en aluminium trempé en forme de U (58) soudé à la seconde paire d'ailes de manière à former une poutrelle creuse ayant une section en coupe généralement rectangulaire, - les soudures (68, 70) entre les ailes et les ca- naux étant situées sensiblement sur l'axe de flexion neutre de l'ensemble de manière à minimaliser la contrainte de fle- xion agissant sur elles. 2 - Ensemble selon la revendication 1, o les pre- mier et second canaux (56, 58) présentent des bords chanfrei- nés en regard (62, 64) et comportant: - un troisième canal en aluminium trempé en forme de U (66) soudé aux premier et second canaux le long de leurs bords chanfreinés en regard, ces soudures étant situées dans la direction de l'axe de flexion neutre de l'ensemble de manière à réduire la contrainte de flexion agissant sur elles. 3 - Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un pivot d'attelage (28) et un moyen (74) de fixation de ce pivot au profilé extrudé (46). 4 - Ensemble selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que le moyen de fixation (74) comporte: - un bloc en aluminium trempé (74) soudé au pro- filé extrudé (46) et aux canaux (56, 58) et situé entre 10. les première et seconde paires d'ailes (50, 52); - une cavité (78) s'étendant entre la base jus- qu'au bloc pour recevoir le pivot d'attelage (28); - une plaque en acier (90) présentant une plura- lité d'écrous (88) qui sont fixes dessus, la plaque étant disposée entre le bloc et le troisième canal et ayant une paire de rebords (92) en contact avec les côtés opposés du bloc; - une multitude d'ouvertures (82) ménagées dans le bloc qui correspondent aux écrous, et - une multitude de boulons (86) qui sont en con- tact avec le pivot d'attelage, s'étendent à travers les ouvertures et sont vissés dans les écrous. - Ensemble supérieur d'accouplement de faible poids pour semi-remorque, caractérisé en ce qu'il comprend: - un profilé extrudé (46) en aluminium trempé avec une base plane (48) et des première et seconde paires d'ailes parallèles (50, 52) qui s'étendent généralement perpendiculairement à la base, - un premier canal en aluminium trempé en forme de U (56) soudé à la première paire d'ailes, - un second canal en aluminium trempé en forme de U (58) soudé à la seconde paire d'ailes, - les soudures (68, 70) entre les ailes et les canaux étant situées sensiblement sur l'axe de flexion neu- tre de l'ensemble de manière à minimaliser la contrainte de flexion agissant sur elles; - les premier et second canaux présentant des bords chanfreinés contigus (62, 64); - - un bloc en aluminium trempé (74) soudé au pro- filé extrudé et aux canaux et situé entre la première et la seconde paires d'ailes, le bloc présentant une pluralité d'ouvertures (82) le traversant, - une cavité (78) s'étendant de la base jusqu'au bloc pour recevoir un pivot d'attelage (28), 11. - un pivot d'attelage (28) situe dans la cavité, le pivot présentant une pluralité d'ouvertures (84) - une plaque en acier (66) avec une multitude d'écrous (88) soudés dessus de manière à correspondre aux ouvertures ménagées dans le bloc, cette plaque étant dispo- sée sur le bloc et ayant une paire de rebords. (921 en con- tact avec les côtés opposés du bloc; - une multitude de boulons (86) qui s'étendent dans les ouvertures du pivot d'attelage et dans le bloc et sont vissés dans les écrous de sorte que le pivot est main- tenu en place dans la cavité; et - un troisième canal en aluminium trempé en forme de U (66) situé entre les premier et second canaux et au- dessus du bloc et de la plaque, ce troisième canal étant soudé aux premier et second canaux le long de leurs bords chanfreinés contigus de sorte que les soudures sont placées dans la direction de l'axe de flexion neutre de l'ensemble de façon à réduire la contrainte de flexion agissant sur elles. 6 - Châssis avant assemblé léger pour semni-remor- que, caractérisé en ce qu'il comprend: - un profilé extrudé (46) en aluminium trempé présentant une base plane (48) et des première et seconde pai- res d'ailes parallèles (50, 52) qui s'étendent généralement perpendiculairement à la base, - un premier canal en aluminium trempé en forme de U (56) soudé à la première paire d'ailes de manière a former une poutrelle creuse ayant une section généralement rectangulaire; - un second canal en aluminium tremp_ en forme de U (58) soude à la seconde paire d'ailes de manière à former une poutrelle creuse ayant une section en coupe généralement rectangulaire; - les soudures (68, 70) entre les ailes et les canaux étant situées sensiblement sur l'axe de flexion 12. neutre de l'ensemble de manière à minimaliser la contrain- te de flexion agissant sur elles, - les premier et second canaux présentant des bords chanfreinés en regard (62, 64), - un troisième canal en aluminium trempé en for- me de U (66) soudé aux premier et second canaux le long de leurs bords chanfreinés en regard, les soudures étant situées dans la direction de l'axe de flexion neutre de l'ensemble de manière à réduire la contrainte de flexion agissant sur elles, - des première et seconde plaques d'extrémité en aluminium trempé (32) soudées aux extrémités opposées du profi- lé extrudé et des canaux, - un butoir en acier en forme de U (34) rivé aux plaques d'extrémité, - une plaque de plancher en aluminium trempé (36) soudée au premier canal et rivée au butoir, - un quatrième canal (40) en aluminium trempé en forme de U situé entre le premier canal et le butoir et soudé au premier canal et à la plaque de plancher, - un cinquième canal (42) en aluminium trempé en forme de U s'étendant à partir d'un premier angle défini par le quatrième canal et le premier canal jusqu'à un angle intérieur du butoir et soudé à la plaque de plancher et au quatrième canal, et - - un sixième canal (42) en aluminium trempé en for- me de U s'étendant entre un second angle défini par le qua- trième canal et le premier canal et l'autre angle intérieur du butoir et soudé à la plaque de plancher et au quatrième canal. 7 - Ensemble selon la revendication 6, caractéri- sé en ce qu'il comprend un pivot d'attelage (28) et un moyen (74) pour fixer le pivot d'attelage au profilé extrudé. 8 - Procédé de fabrication d'ensembles supérieurs d'accouplement de faible poids pour semi-remorques, carac- térisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: 13. - la fourniture d'un profilé extrudé en aluminium plié (46) avec une base (48) et des première et seconde paires d'ailes parallèles (50, 52) s'étendant généralement perpendiculairement à la base, - le déploiement du profil extrudé de manière à fournir une base plane, - la trempe du profilé extrudé déplié, - le soudage d'un premier canal en aluminium trem- pé en forme de U (56) sur la première paire d'ailes de ma- nière à former une poutrelle creuse ayant une section en coupe généralement rectangulaire, avec les soudures situées sensiblement sur l'axe de flexion neutre de l'ensemble de manière à minimaliser la contrainte de flexion agissant sur elles, - le soudage d'un second canal en aluminium trempé en forme de U (58) sur la seconde paire d'ailes de manière à former une poutrelle creuse ayant une section en coupe ge- néralement rectangulaire, avec les soudures situées sensible- ment sur l'axe de la flexion neutre de l'ensemble de manière à. minimaliser la contrainte de flexion agissant sur elles, et - le soudage d'un troisième canal en aluminium trempé en forme de U (66) sur les premier et second canaux le long de leurs bords chanfreinés en regard de façon que les soudures soient situées dans la direction de l'axe de flexion naturel de l'ensemble et que la contrainte de fle- xion agissant sur elles soit réduite. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte enoutre les étapes suivantes: - la pose d'un bloc en aluminium trempé (74) en- tre les premier et second canaux, - le soudage du bloc sur le profil extrudé et sur les premier et second canaux, et - la formation d'une cavité (78) qui s'étend entre la base et le bloc afin de recevoir un pivot d'attelage (28).