Brevet FR2787065A1 — publié le 20000616

L'invention concerne une fixation d'un essieu de véhicule à une suspension d'essieu d'un véhicule, en particulier d'un véhicule utilitaire, comprenant un élément qui sert de patin de ressort qui est disposé au niveau de la face supérieure de l'essieu et contre lequel s'appuie un ressort d'essieu appartenant à la suspension d'essieu, et un élément servant de contre-plaque qui est disposé contre la face inférieure de l'essieu et auquel sont fixés des étriers de ressort encadrant l'essieu, qui servent à la fixation précontrainte du ressort d'essieu à I'essieu. On connaît, par le document US 5 328 159, une fixation de ce genre dans laquelle un essieu de véhicule équipé de roues de véhicule est relié au châssis du véhicule au moyen d'une suspension d'essieu. Ce support d'essieu ou cette suspension d'essieu comprend des ressorts d'essieu qui prennent appui, d'un côté, sur le châssis du véhicule et, de l'autre côté, sur l'essieu. Habituellement, un tel ressort d'essieu prend appui indirectement sur l'essieu par l'intermédiaire d'un patin de ressort fixé à l'essieu. Pour fixer le ressort d'essieu à l'essieu, le ressort d'essieu présente des étriers de ressort, qu'on appelle des "brides" qui encadrent latéralement l'essieu et sont fixés à une contre- plaque fixée elle-même à l'essieu à l'opposé du patin de ressort. Au moyen des étriers de ressort, on engendre entre la contre- plaque et le patin de ressort une précontrainte qui est en règle générale plus grande que les charges d'essieu qu'on peut prévoir habituellement et qui doivent être absorbées par le ressort d'essieu. Au moyen de cette fixation du ressort d'essieu à l'essieu, les forces et couples qui agissent sur les roues du véhicule ou sur l'essieu sont transmis au châssis du véhicule avec suspension élastique. Par exemple, lors du freinage et de l'accélération du véhicule, il s'exerce des couples de renversement dans l'essieu. Les forces latérales qui s'exercent sur les roues du véhicule, par exemple dans un virage ou lors du franchissement d'un obstacle qui présente un angle aigu entre la roue considérée du véhicule et I'obstacle, conduisent à des forces latérales de guidage dans l'axe du véhicule. Par ailleurs, il se produit des forces d'appui qui résultent de la masse totale du véhicule et qui sont multipliées brièvement, par exemple lors du franchissement d'un nid de poule. Pour pouvoir fixer le patin de ressort précité, ainsi que la contre- plaque précitée aussi rapidement et économiquement que possible dans le cadre d'un montage à la chaîne, le patin de ressort et la contre-plaque sont soudés chacun à l'essieu. Jusqu'à présent, étant donné que de grandes forces et de grands couples doivent être transmis par l'intermédiaire du patin de ressort et de la contre-plaque, on forme des cordons de soudure d'autant plus longs et plus épais. Il se produit alors, en particulier dans la zone de traction ou de compression de l'essieu, ce qu'on appelle des "encoches thermiques" qui réduisent la solidité de l'essieu sous l'effet de tensions thermiques qui se manifestent dans la structure de la matière pendant l'opération de soudage, dans la région du joint soudé. Dans la région de ces encoches thermiques, l'essieu risque de lâcher plus tôt que son dimensionnement ne le laisse prévoir. Pour compenser cela, il faut surdimensionner les essieux dans une mesure correspondante. Étant donné que le patin de ressort et la contre-plaque prennent appui respectivement sur la face supérieure et sur la face inférieure de l'essieu, si l'on doit réaliser de hautes précontraintes des étriers de ressort, il faut que l'essieu possède une solidité encore plus forte, et donc une épaisseur de matière encore plus forte. La présente invention s'occupe du problème de donner à une fixation du genre cité au début une constitution telle que la capacité de charge de l'essieu ou sa longévité soit améliorée. Par ailleurs, on observe une demande pour adapter la fixation plus facilement à différentes variantes de suspensions d'essieux et d'agence- ments d'essieux. Finalement, la réalisation de la fixation doit pouvoir être effectuée de façon plus économique. Pour résoudre ce problème, l'invention propose une fixation du type indiqué en préambule, caractérisée en ce qu'il est prévu deux équerres qui présentent chacune un segment vertical et un segment horizontal, les segments verticaux étant fixés chacun latéralement à l'essieu dans la région de la fibre neutre pour les charges de flexion verticale de l'essieu, l'extrémité libre du segment vertical de chaque équerre étant soudée à l'extrémité libre du segment horizontal de l'autre équerre, le segment horizontal d'une équerre étant appuyé en position haute contre l'essieu et formant ou portant le patin de ressort, et le segment horizontal de l'autre équerre s'appuyant en position basse contre l'essieu et formant ou portant la contre-plaque. L'invention repose sur l'idée générale de renforcer l'essieu dans la région dans laquelle le ressort d'essieu attaque l'essieu, à l'aide de deux équerres, les équerres encadrant totalement l'essieu et étant appuyées mutuellement l'une contre l'autre de telle manière que l'essieu soit déchargé au moins en majeure partie de la précontrainte des étriers de ressort. Le patin de ressort et la contre-plaque sont alors formés sur ces équerres, de sorte qu'on peut éviter les longs cordons de soudure avec la grande profondeur de pénétration de la chaleur qui en résulterait, ce qui minimise la formation d'encoches thermiques dans l'essieu. En conséquence, soit la charge sur l'essieu peut être augmentée, soit, avec une charge sur l'essieu inchangée, la longévité de l'essieu peut être allongée ou l'épaisseur de matière de I'essieu peut être réduite. En supplément, ceci supprime la réalisation des longs cordons de soudure, ce qui simplifie la réalisation de la fixation. De telles équerres peuvent être constituées par des pièces décou- pées déformées par pliage, qui peuvent être fabriquées de façon particuliè- rement économique. Étant donné que les équerres sont appuyées contre l'essieu et encadrent entièrement celui-ci, il s'établit entre les équerres et l'essieu une liaison par sûreté de forme qui permet de transmettre les couples de renversement de l'essieu à la suspension de l'essieu. Les forces d'appui sont transmises par l'intermédiaire des équerres appuyées contre la face supé- rieure et contre la face inférieure de l'essieu. Pour la transmission des forces latérales de guidage, les équerres sont bloquées sur l'essieu. Une partie de ce blocage est formée par la liaison par action de force avec laquelle les équerres encadrent l'essieu. Une autre partie de ce blocage est réalisée, par exemple, par soudage des équerres à l'essieu dans la région de la fibre neutre de l'essieu relative aux charges de flexion verticales. De cette façon, il devient possible d'obtenir un blocage très efficace pour la transmission des forces latérales de guidage, sans que la rigidité ni la solidité de l'essieu ne soit réduite de façon perceptible. On désigne habituellement par l'expression fibre neutre la région d'un élément qui subit les allongements les plus faibles en présence de sollicitations de flexion de l'élément. Dans le cas présent, cette fibre neutre correspond à un plan médian longitudinal de l'essieu qui est sensiblement horizontal et dans lequel les contraintes de flexion de l'essieu qui se manifestent dans la direction verticale ne déterminent pas d'allongement. Selon l'invention, les équerres sont formées chacune d'un segment vertical et d'un segment horizontal qui sont assemblés entre eux dans une région d'angle de l'équerre. Dans cette construction, les segments verticaux des équerres sont bloqués latéralement sur l'essieu et soudés chacun au segment horizontal de l'autre équerre, de sorte que de grandes forces de traction et de compression peuvent être transmises de l'une à l'autre des équerres. Les segments horizontaux des équerres forment ou portent le patin de ressort ou la contre-plaque respectivement. Dans une forme avantageuse de réalisation de la fixation selon l'invention, d'une part la face inférieure du patin de ressort avec laquelle le patin de ressort est en appui sur le segment horizontal supérieur d'une équerre peut présenter une inclinaison par rapport à la face supérieure du patin de ressort, qui en est éloignée et sur laquelle le ressort d'essieu s'appuie. D'autre part, la face supérieure de la contre-plaque par laquelle la contre-plaque est appuyée contre le segment horizontal inférieur de l'autre équerre, à l'opposé de la face inférieure de la contre-plaque qui en est éloignée, contre-plaque à laquelle les étriers de ressort sont fixés, peut présenter la même inclinaison. Grâce à ces dispositions, on peut modifier à volonté à faible coût la position de montage de l'essieu, c'est-à-dire l'orientation angulaire de la section de l'essieu, pour adapter ainsi l'essieu à sa suspension. Grâce à l'inclinaison entre la face inférieure et la face supérieure du patin de ressort et à l'inclinaison correspondante entre la face supérieure et la face inférieure de la contre-plaque, les équerres fixées à l'essieu peuvent être tournées de l'angle de l'inclinaison précité transversa- lement à la direction longitudinale de l'essieu. Cette adaptation de la posi- tion de montage de l'essieu s'effectue ici par l'intermédiaire de l'adaptation, facile à réaliser, du patin de ressort, qui peut être fabriqué d'une façon simple, ainsi que de la contre-plaque qui peut elle aussi être fabriquée d'une façon simple. Pour cela, il n'est pas nécessaire de procéder à des modifica- tions sur les équerres, ni sur l'essieu, pas plus que lors du montage des équerres sur l'essieu. Selon une forme particulièrement avantageuse de réalisation de la fixation selon l'invention, chaque segment vertical des équerres peut être formé d'une base disposée au niveau du segment horizontal correspondant et de deux branches qui s'étendent sensiblement verticalement et sont appuyées latéralement contre l'essieu. Cette disposition assure en particulier une économie de matière additionnelle. Pour adapter les segments verticaux à différents cas de charge qui sont définis, par exemple, par la position de montage de l'essieu, par le type du véhicule et par la trace des ressorts, la distance entre les branches peut, soit être constante le long de leur extension verticale, soit décroître jusqu'au milieu des branches puis croître de nouveau, soit croître jusqu'au milieu des branches et décroître ensuite. En outre, il peut être prévu que chaque segment vertical présente une face intérieure dirigée vers l'essieu, face dont le contour est sensible- ment complémentaire du contour extérieur de la région correspondante de l'essieu. Grâce à cette disposition, la fixation selon l'invention peut être adaptée à différentes formes de corps d'essieux et former une liaison par sûreté de forme entre l'essieu et les équerres soudées l'une à l'autre pour assurer la transmission des couples de renversement. Selon des modes de mise en oeuvre préférés de la présente invention, en outre - le patin de ressort et/ou la contre-plaque présentent chacun un talon contre lequel l'équerre qui y est associée vient entrer en contact dans une région d'angle dans laquelle le segment horizontal et le segment vertical de l'équerre considérée sont adjacents entre eux; - le patin de ressort et/ou la contre-plaque sont fixés à l'équerre corres- pondante par pointage et/ou par une liaison par sûreté de forme ou par action de force; - le segment vertical et le segment horizontal correspondant forment l'équerre considérée en une seule pièce - les segments verticaux sont bloqués par soudage sur l'essieu dans des régions déchargées ou faiblement chargées. D'autres caractéristiques et avantages essentiels de la fixation selon l'invention ressortent des dessins et de la description correspondante des figures, en regard des dessins. Il va de soi que les caractéristiques citées plus haut et qui seront encore décrites ci-après peuvent être utilisées, non seulement dans la combinaison indiquée mais aussi dans d'autres combinaisons ou isolément, sans sortir du cadre de la présente invention. Des exemples préférés de réalisation de l'invention sont représentés sur les dessins et seront décrits de façon plus précise dans la description qui va suivre. Sur ces dessins, - la Figure 1 montre schématiquement une coupe d'une fixation selon l'in- vention, prise transversalement à la direction longitudinale d'un essieu de véhicule, les équerres qui encadrent l'essieu étant représen- tées non coupées, - la Figure 2 montre schématiquement une vue de côté de la fixation selon l'invention, prise selon la flèche II de la Figure 1, o l'on a représenté dans la moitié droite de la Figure 2 (Figure 2A) un patin de ressort et une contre-plaque, en coupe selon la ligne de coupe 2A de la Figure 1, - la Figure 3 montre schématiquement une coupe transversale comme sur la Figure 1, mais avec différentes sections de l'essieu (Figure 3A à Figure 3B), et - la Figure 4 est une vue de côté comme sur la Figure 2 mais avec diffé- rentes formes de réalisation de segments d'équerres s'étendant vertica- lement (Figures 4A à 4D). Selon la Figure 1, une fixation selon l'invention pour un essieu de véhicule 2 de forme tubulaire à une suspension d'essieu non représentée est composée d'une première équerre supérieure 3 et d'une deuxième équerre inférieure 4. L'équerre supérieure 3 présente un segment horizontal appuyé en position haute sur la face supérieure 9 de l'essieu 2, ainsi qu'un segment vertical 6 appuyé contre la face extérieure gauche 11 de l'essieu 2. De façon correspondante, l'équerre inférieure 4 présente un seg- ment horizontal 7 appuyé contre la face inférieure 10 de l'essieu 2 ainsi qu'un segment vertical 8 appuyé contre la face extérieure droite 12 de l'essieu 2. Les équerres 3 et 4 sont soudées à l'essieu 2 par leurs segments verticaux 6 et 8 respectivement, dans la région d'une fibre neutre 13. Les soudures correspondantes sont marquées par 14 et 15. Les équerres 3 et 4 sont assemblées l'une à l'autre par les soudures 16 et 17, en particulier pour la transmission de forces de compression et de traction. Les soudures 16 et 17 sont ici formées aux extrémités libres mutuellement adjacentes des segments horizontaux 5 et 7 et des segments verticaux 6 et 8. Sur la face supérieure 18 du segment horizontal 5 de l'équerre supérieure 3, est posé un patin de ressort 19. Pour la compensation d'une inclinaison de la face supérieure 18 du segment horizontal 5 par rapport à la face supérieure 20 du patin de ressort 19 sur lequel un ressort d'essieu non représenté s'appuie, inclinaison qui s'établit en raison de la position angulaire de l'essieu 2, la face inférieure 21 du patin de ressort 19, par laquelle le patin de ressort 19 s'appuie sur la face supérieure 18 du segment horizontal 5, est inclinée en conséquence. En supplément, il est prévu sur le patin de ressort 19 une butée 22 qui est associée à une région d'angle 23 de l'équerre supérieure 3 dans laquelle le segment horizontal 5 et le segment vertical 6 de cette équerre 3 sont assemblés entre eux. Grâce à cette disposition, on obtient une liaison par sûreté de forme entre le patin de ressort 19 et l'équerre supérieure 3. Étant donné que le ressort d'essieu s'appuie sur la face supérieure 20 du patin de ressort 19, le patin de ressort 19 est chargé avec une force élastique 24 dirigée vers le bas. Du fait de l'inclinaison établie entre le patin de ressort 19 et l'équerre supérieure 3, le patin de ressort 19 est arrêté sur l'équerre supérieure 3 par la butée 22. En supplément, le patin de ressort 19 peut être fixé à l'équerre supérieure 3 par une liaison par sûreté de forme, au moyen d'un pion de positionnement ou au moyen d'un pointage. On entend ici par "pointage" un assemblage soudé relativement faible, en particulier par points. D'une façon correspondante, une contre-plaque 26 est montée sur la face inférieure 25 du segment horizontal 7 de l'équerre inférieure 4, la surface supérieure 27 de la contre-plaque 26 qui est appuyée contre la face inférieure 25 de l'équerre inférieure 4 étant de même adaptée à la position angulaire relative de l'essieu 2 et, de ce fait, des équerres 3 et 4, la face supérieure 27 de la contre-plaque 26 s'étendant alors de façon inclinée en conséquence par rapport à la face inférieure 28 de la contre-plaque 26. Par ailleurs, il est aussi formé sur la contre-plaque 26 un talon 29 qui forme une butée pour une région d'angle 30 de l'équerre inférieure 4. À la contre-plaque 26 sont fixés des étriers de ressort 31 qui sont aussi appelés "brides" et qui sont seulement représentés symboliquement et incomplètement sur les Figures 1 et 2. À l'aide de ces étriers de ressort 31, une réaction 32 qui agit en antagonisme par rapport à la force 24 du ressort est appliquée à la contre-plaque 26. Dans cette construction, les étriers de ressort 31 engendrent entre le patin de ressort 19 et la contre-plaque 26 une précontrainte d'étriers de ressort qui est en général plus grande que les forces prévues qui devront être absorbées par le ressort d'essieu non repré- senté. Dans la fixation constituée conformément à l'invention, cette pré- contrainte des étriers de ressort prend sa réaction sur les équerres 3 et 4 sans appliquer d'efforts trop importants à l'essieu 2. Les forces de précon- trainte sont donc quasiment déviées autour de l'essieu 2. Les segments verticaux 6 et 8 des équerres 3 et 4 qui sont appuyés contre les faces extérieures 11 et 12 présentent des faces intérieures 33 et 34 respectivement qui présentent un contour intérieur complémentaire du contour extérieur des faces extérieures 11 et 12 respectivement, de sorte que les segments verticaux 6 et 8 entrent en contact avec l'essieu 2 par de grandes surfaces. Grâce à cette disposition, les couples de renversement introduits dans l'essieu 2 peuvent être transmis particulièrement bien à la suspension de l'essieu. Un avantage essentiel de la fixation selon l'invention réside dans le fait qu'au moins dans les cas o la face supérieure 20 du patin de ressort 19 s'étend parallèlement à la face inférieure 21 du patin de ressort 19, ce patin de ressort 19 peut aussi être supprimé ou formé par le segment horizontal 5 de l'équerre supérieure 3 elle-même. D'une façon correspondante, il est aussi possible d'adopter des formes de réalisation dans lesquelles la contre- plaque 26 peut être supprimée ou être formée par le segment horizontal 7 de l'équerre inférieure 4. Selon la Figure 2, le segment vertical 6 est formé de deux branches et 36 qui sont réunies l'une à l'autre ainsi qu'au segment horizontal 5 au moyen d'une base 37. Dans un mode préféré, le segment vertical 8, non visible sur la Figure 2, est aussi conformé de façon correspondante. Les branches 35 et 36 s'étendent ainsi de la base 37, c'est-à-dire du segment horizontal 5, jusqu'au segment horizontal 7 de l'autre équerre 4. Les bran- ches 35 et 36 sont fixées au segment horizontal 7 par les joints soudés 16. Ainsi que ceci ressort de la Figure 2, les branches 35 et 36 sont espacées l'une de l'autre, cet espacement décroissant tout d'abord en par- tant de la base 37, dans le sens de l'extension des branches 35 et 36, étant à son minimum dans la région de la fibre neutre 13 et croissant de nouveau jusqu'aux extrémités libres des branches 35 et 36. Avec cette configuration, les segments verticaux 6 et 8 sont adaptés à la situation de montage particulière et aux cas de charge particuliers existant dans cette forme de réalisation. Selon les Figures 3A, 3B et 3C, les équerres 3 et 4 présentent des contours intérieurs complémentaires adaptés respectivement au contour extérieur de l'essieu 2. Sur la Figure 3C, le segment horizontal 5 de l'équerre supérieure 3 présente, dans la région de son joint soudé 17 avec le seg- ment vertical 8 de l'équerre inférieure 4, un appendice 38 en forme de coin, de sorte que le contour intérieur de l'équerre supérieure 3 entoure la sec- tion circulaire de l'essieu 2 sur un angle de jusqu'à 170 environ. Sur les Figures 4A, 4B, 4C et 4D, on a reproduit différentes variantes pour la configuration des branches 35 et 36 du segment vertical 6 de l'équerre supérieure 3. La configuration des branches 35 et 36 dépend ici des cas de charge typiques qui se manifestent sur l'essieu 2 dans la région de ses suspensions. Ces cas de charge dépendent, par exemple, de la trace du ressort, de l'empattement de l'essieu 2 et de la voie des roues sur l'essieu 2. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Fixation d'un essieu de véhicule à une suspension d'essieu d'un véhicule, en particulier d'un véhicule utilitaire, comprenant un élément qui sert de patin de ressort qui est disposé au niveau de la face supérieure de I'essieu et contre lequel s'appuie un ressort d'essieu appartenant à la suspension d'essieu, et un élément servant de contreplaque qui est disposé contre la face inférieure de l'essieu et auquel sont fixés des étriers de ressort encadrant l'essieu, qui servent à la fixation précontrainte du ressort d'essieu à l'essieu, caractérisée - en ce qu'il est prévu deux équerres (3, 4) qui présentent chacune un segment vertical (6, 8) et un segment horizontal (5, 7), - les segments verticaux (6, 8) étant fixés chacun latéralement à l'essieu (2) dans la région de la fibre neutre (13) pour les charges de flexion verticale de l'essieu (2), I'extrémité libre du segment vertical (6, 8) de chaque équerre (3 ou 4 respectivement) étant soudée à l'extrémité libre du segment horizontal (5, 7) de l'autre équerre (4 ou 3 respectivement), - le segment horizontal (5) d'une équerre (3) étant appuyé en position haute contre l'essieu (2) et formant ou portant le patin de ressort (19), et - le segment horizontal (7) de l'autre équerre (4) s'appuyant en position basse contre l'essieu (2) et formant ou portant la contre-plaque (26). 2. Fixation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face inférieure (21) du patin de ressort (19), par laquelle le patin de ressort (19) est en contact avec le segment horizontal supérieur (5) d'une équerre (3), présente une inclinaison par rapport à la face supérieure (20) du patin de ressort (19) qui en est éloignée et sur laquelle le ressort d'essieu s'appuie, et en ce que la face supérieure (27) de la contre-plaque (26) par laquelle la contre-plaque (26) est en contact avec le segment horizontal inférieur (7) de l'autre équerre (4) présente la même inclinaison par rapport à la face inférieure (28) de la contre-plaque (26) qui en est éloignée, contre-plaque (26) à laquelle les étriers de ressort (31) sont fixés. Il 3. Fixation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le patin de ressort (19) et/ou la contre-plaque (26) présentent chacun un talon (22, 29) contre lequel l'équerre (3, 4) qui y est associée vient entrer en contact dans une région d'angle (23, 30) dans laquelle le segment horizontal (5, 7) et le segment vertical (6, 8) de l'équerre (3, 4) considérée sont adjacents entre eux. 4. Fixation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le patin de ressort (19) et/ou la contre-plaque (26) sont fixés à l'équerre (3, 4) correspondante par pointage et/ou par une liaison par sûreté de forme ou par action de force. 5. Fixation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le segment vertical (6, 8) et le segment horizontal correspondant (5, 7) forment l'équerre (3, 4) considérée en une seule pièce. 6. Fixation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque segment vertical (6, 8) est formé d'une base (37) disposée au niveau du segment horizontal (5, 7) correspondant et de deux branches (35, 36) qui partent de cette base (37) et s'étendent sensiblement verticale- ment et latéralement à l'essieu (2). 7. Fixation selon la revendication 6, caractérisée en ce que, soit I'espacement entre les branches (35, 36) est constant le long de leur extension verticale, soit il décroît jusqu'au milieu des branches et croît de nouveau ensuite, soit il croît jusqu'au milieu des branches et décroît de nouveau ensuite. 8. Fixation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chaque segment vertical (6, 8) présente une face intérieure (33, 34) dont le contour est de forme sensiblement complémentaire du contour extérieur de la région correspondante de l'essieu (2). 9. Fixation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les segments verticaux (6, 8) sont bloqués par soudage sur l'essieu (2) dans des régions déchargées ou faiblement chargées.