Brevet FR2905307A1 — publié le 20080307

L'invention concerne les essieux pour véhicule et plus particulièrement les essieux souples pour véhicule. Les essieux souples de véhicule sont prévus pour se déformer afin d'influencer le comportement d'un véhicule lorsque celui-ci est soumis à des sollicitations. Ces sollicitations peuvent notamment se rencontrer lors du déplacement du véhicule dans un virage, lors d'un choc, ou encore lorsqu'une charge est appliquée au véhicule. Ainsi, les essieux souples de véhicule, en fonction de leurs inerties de flexion et de torsion, apportent une contribution substantielle aux 10 performances d'un véhicule. Les essieux souples de véhicules comportent habituellement deux bras longitudinaux dont l'une des extrémités est liée à la caisse et dont l'autre extrémité reçoit les éléments recevant les supports de roue. Un élément transversal, appelé traverse, relie les bras entre eux. Ces 15 essieux comportent habituellement d'autres éléments parmi lesquels des supports de ressort et d'amortisseur. Les traverses connues peuvent êtres répertoriées selon trois catégories. Première catégorie de traverses connues 20 La première catégorie regroupe les traverses constituées d'un profil fermé tubulaire. Ce profil est déformé de manière à ce que sa section, selon un axe longitudinal du véhicule, dans sa zone centrale, présente une forme de U , de V , de X , ou encore de Y . Ces traverses sont réalisées par déformation d'un tube à froid ou à 25 chaud. Leur obtention nécessite l'utilisation d'acier présentant des caractéristiques mécaniques élevées. Les traverses de cette première catégorie présentent plusieurs inconvénients. Tout d'abord, leur structure ne permet pas de dissocier les inerties 30 de flexion et de torsion. Cet inconvénient limite sensiblement les performances que peut offrir ce type de traverse. 2905307 2 Ensuite, leur processus de fabrication est compliqué et nécessite de nombreuses étapes parmi lesquelles un emboutissage, un traitement thermique, un clinchage et un grenaillage. De plus, ce type de traverse nécessite également un outillage 5 complexe ce qui limite la réactivité de leur processus de fabrication à d'éventuelles modifications du cahier des charges. Enfin, la raideur anti devers que présente ce type de traverse est très sensible à la forme et à la délimitation de la longueur travaillante. La structure de ce type de traverse implique donc de nombreuses limitations tant du point de vue de se fabrication que du point de vue des performances obtenues. Deuxième catégorie de traverses connues La seconde catégorie comprend les traverses constituées d'un élément embouti ouvert de section en U ou en V , d'une barre 15 anti devers et des supports de barre anti devers. Les prestations en flexion et en torsion sont assurées de façon sensiblement distinctes par l'élément embouti et par la barre anti devers respectivement. Ce type de traverse présente comme inconvénient que la tenue de 20 l'assemblage entre la barre anti devers et des supports est particulièrement complexe. De plus le phénomène de gauchissement en devers de la traverse entraîne une forte sollicitation de la liaison soudée entre l'élément embouti et les bras, ce qui fragilise cette liaison. 25 Troisième catégorie de traverses connues Les traverses d'essieux appartenant à cette catégorie sont décrites dans les demandes de brevet DE 196 31 975, FR 2 789 349 et FR 2 821 020. Ces traverses comportent des tubes reliant les bras longitudinaux 30 par l'intermédiaire d'éventuels supports. Ces tubes peuvent être reliés par des plaques s'étendant transversalement sur une courte portion des tubes. 2905307 3 Les traverses de cette catégorie présentent comme inconvénient que les liaisons soudées entre les tubes et les supports sont fortement sollicitées ce qui induit un risque élevé de fissuration au niveau de cette soudure. 5 De plus, la réalisation de ces soudures nécessite un mode opératoire complexe. En outre, ces traverses ne permettent pas d'obtenir les prestations de raideur en flexion (tenue des angles de pince et de carrossage) aussi élevées que les solutions précédentes pour un même encombrement. 10 L'invention vise à améliorer les essieux souples existants. A cet effet on prévoit une traverse pour essieu de véhicule comportant au moins deux supports latéraux destinés à relier la traverse à l'essieu, des éléments transversaux reliant les supports latéraux, un renfort reliant les éléments transversaux entre eux, le renfort s'étendant transversalement d'un support latéral à l'autre. Ainsi, la traverse selon l'invention permet d'empêcher les mouvements relatifs entre les éléments transversaux. L'invention permet par conséquent d'offrir de bonnes prestations en flexion et en torsion tout en présentant une structure de traverse simple et légère. La traverse selon l'invention pourra en outre présenter facultativement au moins l'une des caractéristiques suivantes : la section des éléments transversaux dans un plan longitudinal est creuse ou pleine, et présente une forme circulaire ou oblongue, le renfort constitue un treillis mécanique, le renfort comporte plusieurs tôles d'acier, la section du renfort selon un plan longitudinal est en forme de V , chacune des extrémités des deux segments formant le V étant liée à un élément transversal, la section du renfort selon un plan longitudinal est en forme de U , chacune des extrémités des trois segments formant le U étant liée à un élément transversal. 2905307 4 Il est en outre prévu un essieu souple pour véhicule caractérisé en ce qu'il comporte une traverse selon l'invention. L'essieu prévu dans le cadre de l'invention pourra en outre comporter des bras longitudinaux disposés de part et d'autre d'un plan 5 longitudinal du véhicule, les supports latéraux étant formés par les bras longitudinaux. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une traverse selon l'invention, dans lequel on réalise la liaison entre les éléments transversaux et le renfort par soudage par résistance. 10 Il est également prévu dans le cadre de l'invention un procédé de fabrication d'une traverse selon l'invention, dans lequel on réalise la liaison entre les éléments transversaux et les supports latéraux par soudage par faisceau laser. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente 15 invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : La figure 1, est une vue en perspective d'une traverse selon un exemple de réalisation. 20 La figure 2, est une vue en coupe de la traverse de la figure 1 selon un plan longitudinal du véhicule. La figure 3, est un agrandissement d'une partie de la figure 2. En référence à la figure 1, on a illustré une traverse 1 comprenant deux supports latéraux 2a, 2b, trois éléments transversaux 5a, 5b, 5c et 25 un renfort 4. Les supports latéraux 2a, 2b sont destinés à assurer la liaison entre la traverse 1 et d'autres éléments non représentés mais appartenant à l'essieu comportant la traverse 1. Ainsi, chaque support latéral 2a, 2b est en liaison avec un bras 30 longitudinal. Ces bras relient la caisse du véhicule à des supports de roues situées de part et d'autre d'un plan longitudinal du véhicule. 2905307 5 Un plan longitudinal est défini comme étant un plan vertical contenant l'axe arrière/avant du véhicule et situé entre les roues d'un même train. Les supports latéraux 2a, 2b peuvent également assurer une 5 liaison entre la traverse 1 et des supports d'organes. Ces supports d'organes ont pour fonction d'accueillir des organes tels que des ressorts ou des amortisseurs. Ces supports d'organes peuvent également être fixés sur les bras longitudinaux indépendamment des supports latéraux 2a, 2b. 10 Les éléments transversaux 5a, 5b, 5c sont disposés parallèlement les uns et aux autres et chacun de ces éléments transversaux 5a, 5b, 5c relient des deux supports latéraux 2a, 2b. Les éléments transversaux 5a, 5b, 5c selon cet exemple sont creux et leur section selon un plan longitudinal présente une forme circulaire 15 comme le représente la figure 3. De manière plus générale, les éléments transversaux 5a, 5b, 5c peuvent être pleins ou creux, et leur section selon un plan longitudinal peut présenter une forme circulaire ou oblongue. L'assemblage des éléments transversaux 5a, 5b, 5c sur les 20 supports latéraux 2a, 2b est effectué par une opération de soudage de type laser. Cette technique de soudage permet de procéder à la soudure depuis l'extérieur de la traverse 1. Cette technique est particulièrement avantageuse pour la réalisation de cette traverse 1 car la distance entre les éléments transversaux 5a, 5b, 5c est relativement faible, ce qui rend 25 complexe le passage des moyens de soudage par cordon. Comme indiqué précédemment, la traverse 1 comporte également un renfort 4. Ce renfort 4 relie les éléments transversaux 5a, 5b, 5c entre eux et s'étend de façon continue d'un support latéral 2a, 2b à l'autre. 30 Le renfort 4 est constitué d'une tôle de faible épaisseur, déformée pour obtenir la géométrie souhaitée. Le profil de la section du renfort 4 selon un plan longitudinal présente deux segments disposés de manière à former sensiblement un 2905307 6 V . Sensiblement à chacune des extrémités des deux segments formant le V est disposé l'un des trois éléments transversaux 5a, 5b, 5c. La figure 2 représente une coupe selon un plan longitudinal d'une 5 traverse 1 selon cette configuration. Les deux éléments transversaux 5b, 5c disposés sensiblement et respectivement à chacune des extrémités libres des segments formant le V sont désignés éléments transversaux de base 5b, 5c. L'élément transversal 5a disposé sensiblement aux extrémités des 10 segments formant l'angle du V est désigné élément transversal de pointe 5a. L'assemblage du renfort 4 sur les éléments transversaux 5a, 5b, 5c est effectué de préférence par une opération de soudage par résistance. Cette technique de soudage permet de limiter l'échauffement des 15 éléments transversaux 5a, 5b, 5c dans les zones soudées, ce qui a pour effet de diminuer les déformations qui perturbent la géométrie finale de la traverse 1 et réduisent sa tenue mécanique. La figure 3, coupe partielle selon un plan longitudinal de la traverse 1, représente une zone de soudure par résistance 6. 20 Le renfort 4 permet de maintenir une cohésion des éléments transversaux 5a, 5b, 5c, de manière à empêcher tout mouvement relatif entre les éléments transversaux 5a, 5b, 5c. Les mouvements relatifs des éléments transversaux 5a, 5b, 5c ainsi bloqués, on évite un effet de mise en parallélogramme de la 25 traverse 1 soumise à une contrainte. Ainsi lorsque l'essieu comportant la traverse 1 est sollicité par exemple lorsqu'une charge est appliquée au véhicule, ou lors d'un choc, ou encore lors d'un virage, les éléments transversaux 5a, 5b, 5c se déforment en bloc, sans mouvements relatif des uns par rapport aux 30 autres. Les inerties de flexion et de torsion du renfort 4 sont faibles devant les inerties respectives de flexion et de torsion des éléments transversaux 5a, 5b, 5c. 2905307 7 Cependant la cohésion des éléments transversaux 5a, 5b, 5c entre eux, obtenue grâce au renfort 4, permet en particulier d'accroître l'inertie de flexion de l'ensemble de la traverse 1. Le fait que la liaison entre le renfort 4 et les éléments transversaux 5 5a, 5b, 5c s'étende sensiblement sur toute la longueur des éléments transversaux 5a, 5b, 5c contribue à assurer une bonne cohésion des éléments transversaux 5a, 5b, 5c entre eux. La traverse 1 ainsi obtenue présente une structure simple et légère et de bonnes prestations en raideur. 10 Le renfort 4 est évidé, présente une section de faible épaisseur et constitue un treillis mécanique entre les éléments transversaux 5a, 5b, 5c. Cette structure en treillis apparaît distinctement sur la figure 1. Cette structure particulière du renfort 4 permet de diminuer de manière substantielle la masse du renfort 4 et réduit donc la masse de 15 la traverse 1. Cette structure du renfort 4 permet également de minimiser la contribution du renfort 4 à la raideur en torsion, ce qui a pour effet de diminue les effets de gauchissement du profilé. En particulier, la faible épaisseur de la section et les évidements permettent d'absorber les 20 déformations dues au gauchissement en torsion. Cette diminution des effets de gauchissement a pour conséquence une amélioration de la tenue des liaisons soudées assurant le maintient du renfort 4 sur chacun des supports latéraux 2a, 2b. La structure particulière du renfort 4 permet également de 25 diminuer son apport d'inertie en flexion, ce qui a pour effet de limiter les contraintes en pleine tôle et sur les bords de découpe vues par le renfort 4. La position du triangle formé par les trois éléments transversaux 5a, 5b, 5c et le renfort 4, ainsi que l'orientation de ce triangle en 30 rotation selon un axe transversal passant par le centre du cercle circonscrit de ce triangle déterminent le positionnement du centre de torsion de l'assemblage. Position et orientation de ce triangle influencent 2905307 8 par conséquent les prestations de l'essieu, et notamment ses prestations cinématiques. Une légère modification du support latéral 2a permet de faire varier l'orientation du triangle sans accroître pour autant la complexité de 5 l'accostage de la traverse 1 sur les bras longitudinaux. L'essieu ainsi obtenu permet donc d'être adapté de manière simple en fonction des prestations définies dans le cahier des charges et que l'essieu doit être capable de fournir. Ces évolutions de l'essieu peuvent porter notamment sur le diamètre ou sur la structure des éléments 10 transversaux 5a, 5b, 5c. La fabrication d'un tel essieu n'exige pas d'importants outillages spécifiques et fait appel à des processus de fabrication peu complexes. Le coût en outillage spécifique est donc limité et la production, du fait des techniques simples qu'elle implique, peut facilement être exportée. 15 Les possibilités de faire évoluer de manière aisée les essieux et d'utiliser des outillages simples permettent également une bonne réactivité des processus de fabrication face aux évolutions souhaitées du comportement de ces essieux. De plus, la possibilité de faire évoluer les essieux de manière 20 simple et peu onéreuse permet de recourir à des plateformes de production multi véhicules. Dans un autre exemple de réalisation la traverse comporte quatre éléments transversaux et la section du renfort selon un plan longitudinal présente trois segments disposés de manière à former sensiblement un 25 U . A chacune des extrémités des trois segments est disposé l'un des quatre éléments transversaux. On pourra prévoir que le renfort est constitué d'une seule pièce, ou de plusieurs pièces solidaires des éléments transversaux. Le renfort peut notamment être constitué de plusieurs tôles d'acier. 30 On pourra également prévoir des plaques planes pour former les supports. Dans un autre exemple de réalisation les éléments transversaux présentent entre eux des inerties de torsion et/ou de flexion différentes. 2905307 9 Ainsi, les éléments transversaux d'une même traverse peuvent présenter des diamètres ou des formes différents. On pourra également prévoir, dans un autre mode de réalisation, que les supports sont intégrés aux bras de l'essieu. Cette configuration 5 de l'essieu permet notamment de limiter le nombre de pièces et le nombre d'étapes nécessaires à l'assemblage de l'essieu. La traverse selon l'invention permet d'obtenir de bonnes prestations en flexion et en torsion tout en présentant une structure simple. 10 De manière avantageuse, la structure de la traverse permet de faire évoluer de manière aisée les essieux selon les prestations, notamment en raideur définies dans le cahier des charges. La simplicité de l'outillage ainsi que la flexibilité du processus de fabrication permettent de maintenir des faibles coûts d'outillage 15 spécifique, d'utiliser des plateformes multi véhicules et d'exporter aisément la production. Avantageusement, la structure du renfort permet de limiter les effets de gauchissement. En outre, l'assemblage par soudure par résistance du renfort sur 20 les éléments transversaux permet de limiter l'échauffement de ces derniers et donc de conserver leurs caractéristiques mécaniques. Avantageusement, l'assemblage par soudure laser des éléments transversaux sur les bras longitudinaux permet d'améliorer la tenue de cet assemblage. 25 De manière avantageuse, la traverse ainsi obtenue présente une masse peu élevée et sensiblement plus faible que la masse des traverses de type profil fermé ou profil ouvert. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, mais s'étend à tout mode de réalisation conforme à 30 son esprit. REVENDICATIONS 1. Traverse (1) pour essieu de véhicule comportant: au moins deux supports latéraux (2a, 2b) destinés à relier la traverse (1) à l'essieu, des éléments transversaux (5a, 5b, 5c) reliant les supports latéraux (2a, 2b), un renfort (4) reliant les éléments transversaux (5a, 5b, 5c) entre eux, caractérisée en ce que le renfort (4) s'étend transversalement d'un support latéral (2a, 2b) à l'autre. 2. Traverse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la section des éléments transversaux (5a, 5b, 5c) dans un plan longitudinal est creuse ou pleine, et présente une forme circulaire ou oblongue. 3. Traverse (1) selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisée en ce que le renfort (4) constitue un treillis mécanique. 4. Traverse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le renfort (4) comporte plusieurs 25 tôles d'acier. 5. Traverse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la section du renfort (4) selon un plan longitudinal est en forme de V , chacune des extrémités des 30 deux segments formant le V étant liée à un élément transversal (5a, 5b, 5c). 2905307 11 6. Traverse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la section du renfort (4) selon un plan longitudinal est en forme de U , chacune des extrémités des trois segments formant le U étant liée à un élément transversal (5a, 5b, 5 5c). 7. Essieu souple pour véhicule comportant une traverse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 8. Essieu selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des bras longitudinaux disposés de part et d'autre d'un plan longitudinal du véhicule, et en ce que les supports latéraux (2a, 2b) sont formés par les bras longitudinaux. 15 9. Procédé de fabrication d'une traverse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise la liaison entre les éléments transversaux (5a, 5b, 5c) et le renfort (4) par soudage par résistance. 10. Procédé de fabrication d'une traverse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise la liaison entre les éléments transversaux (5a, 5b, 5c) et les supports latéraux (2a, 2b) par soudage par faisceau laser.