Brevet FR2948911A1 — publié le 20110211

GROUPE STRUCTUREL DE CHASSIS DE ROULEMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE, ET PROCEDE DE FABRICATION DUDIT GROUPE STRUCTUREL La présente invention se rapporte à un groupe structurel de châssis de roulement destiné à des véhicules automobiles, comprenant une contre-butée et un support de base. L'invention concerne, en outre, un procédé de fabrication d'un tel groupe structurel de châssis de roulement, par assemblage d'une contre-butée et d'un support de base. L'approche technologique, structurelle et matérielle recourant à des modes de réalisation légers, visant à réduire le poids de composants de châssis de roulement, revêt une signification croissante en matière de diminution de la consommation de carburant et de réduction des émissions polluantes. C'est pourquoi le but recherché consiste à proposer un mode de réalisation léger, assorti de robustesses élevées, pour des composants de châssis de roulement ou trains de roulement tels que des supports d'essieux avant ou arrière. Les fortes exigences imposées à la robustesse dynamique sont concrètement satisfaites soit par des épaisseurs de parois conséquemment grandes des composants individuels, soit par l'utilisation de matériaux légers dotés des hautes robustesses requises. Etant donné que de grandes épaisseurs de parois sont en contradiction avec les objectifs des réalisations légères, l'aspect crucial réside dans l'emploi de matériaux légers offrant des robustesses d'ordre supérieur. En présence des matériaux à base d'aluminium majoritairement utilisés, appartenant à la série d'alliages 6000 se rapportant à des matériaux durcissables, les robustesses élevées sont obtenues grâce à un traitement thermique spécifique en plusieurs phases (T6 = recuit de mise en solution et vieillissement à chaud). L'on obtient une limite d'allongement excédant 200 MPa. Toutefois, le traitement thermique T6 annihile cet accroissement de robustesse au voisinage de la � zone d'influence thermique� du soudage par fusion. Par exemple, la limite d'allongement chute d'environ 60 % jusqu'à des valeurs d'environ 80 MPa. Cette baisse de robustesse résultant de l'influence thermique technologiquement conditionnée, au cours de procédés d'assemblage tels que le soudage par fusion, ne peut être contrebalancée que par un déplacement des cordons de soudure vers des régions moins fortement contraintes, ce qui n'est possible que de manière limitée, voire est totalement impossible, ou bien doit être compensé par des accroissements correspondants des sections transversales des pièces individuelles devant être assemblées. Cela se solde, à son tour, par une augmentation du poids desdites pièces individuelles, ce qui s'applique notamment à la longueur totale de la pièce structurelle dans le cas de profilés extrudés, alors que l'épaisseur de paroi accrue serait nécessaire uniquement pour la plage restreinte de baisse de robustesse, conditionnée par la chaleur dans la zone d'influence thermique. Des solidarisations envisageables, assurées par rivetage ou par vissage, exigent l'apprêtage de trous et, en règle générale, l'accessibilité depuis la face postérieure de la liaison, ce qui génère des coûts de montage accrus. Des liaisons collées, exécutées sur des châssis de roulement, ne peuvent être que difficilement concrétisées dans le cadre d'une production en série, tant pour des raisons pécuniaires d'apprêtage et de réalisation de la liaison collée, qu'à cause de robustesses en partie insuffisantes. Dans le registre des assemblages à froid, il convient encore de mentionner les � liaisons chevillées � telles que décrites dans le document WO-A1-2007/082714. L'invention a pour objet de fournir un groupe structurel pour châssis de roulement, de réalisation légère, dont les composants sont solidarisés par un procédé économique d'assemblage à froid ; ainsi qu'un procédé de fabrication d'un groupe structurel pour châssis de roulement, par assemblage à froid peu onéreux. Le groupe structurel conforme à l'invention, conçu pour des châssis de roulement de véhicules automobiles, est caractérisé par le fait que la contre-butée est assemblée au support de base dans une zone de liaison, par au moins une cheville métallique, sans aucun perçage préalable. Le procédé conforme à l'invention, pour la fabrication du groupe structurel précité, est pareillement caractérisé par le fait que ladite contre-butée est assemblée audit support de base dans une zone de liaison, par au moins une cheville métallique, sans aucun perçage préalable. Des parois de la contre-butée et du support de base se chevauchent dans la zone de liaison, si bien que la cheville métallique traverse les deux parois lors de l'enfoncement par percussion. Ladite zone de liaison peut, par exemple, être matérialisée par des ailes en chevauchement sur la contre-butée et sur le support de base. Lesdites ailes sont délibérément prévues pour la solidarisation chevillée. L'élément constitutif, dans lequel la cheville pénètre en premier lieu, dépend de l'organisation structurelle et de la disposition de la contre-butée et du support. De préférence, ladite contre-butée ceinture ledit support, de sorte qu'elle est tout d'abord traversée par la cheville. Une couche ou une chenille d'adhésif peut être additionnellement déposée entre la contre-butée et le support de base. L'élasticité et la solidité de cette couche sont étudiées de façon telle qu'elle prodigue, par solidarisation matérielle, une robustesse supplémentaire à la liaison instaurée par concordance de formes et par complémentarité de forces. Ladite couche peut, de surcroît, protéger la contre-butée et le support vis-à-vis de la corrosion, dans la zone de liaison, et assurer l'étanchéité de ladite zone. L'invention tient avantageusement compte du fait que la solidarisation chevillée, ou la pose de broches ou de goujons métalliques, constitue respectivement un mode d'assemblage optimalisé pour relier la contre-butée et le support de base, sans requérir des opérations de perçage préalable. La liaison des composants est possible même lorsque ces derniers ne sont accessibles que d'un côté. Pour solidariser ladite contre-butée et ledit support, l'on utilise des goujons qui offrent une similitude avec des chevilles métalliques et sont enfoncés à grande vitesse dans les éléments constitutifs. Les parois desdits éléments à solidariser sont alors traversées de part en part. La cheville ou le goujon provoque, respectivement, un refoulement du matériau des éléments à solidariser. Au stade de la pénétration, ledit matériau refoulé subit une forte déformation plastique dans la zone de liaison. Les vitesses élevées, auxquelles s'opère la pénétration considérée des chevilles ou des goujons, provoquent un échauffement localement fort des éléments constitutifs. A l'issue de la pose, c'est-à-dire à l'achèvement du processus de pénétration, des forces de rappel induites par la déformation plastique agissent, respectivement, sur lesdites chevilles ou lesdits goujons. L'effet de liaison de la solidarisation chevillée se compose d'une interaction par frottement, par complémentarité de matières et par concordance de formes. L'enfoncement de la cheville métallique, par percussion, peut avoir lieu au moyen d'un outil à commande robotisée. Une tige de ladite cheville traverse la contre-butée et le support de base à très grande vitesse, dans la zone de liaison, jusqu'à ce que la face inférieure d'une tête de ladite cheville vienne en applique contre une face latérale dudit support ou de ladite contre-butée. Le fait que les pièces individuelles soient consignées à demeure, en vue du montage, dispense de l'emploi d'une pièce de contre-appui au stade de l'enfoncement de la cheville métallique par percussion. Cela autorise, entre autres, la fabrication du support de base sous la forme d'un profilé creux à optimalisation pondérale, en présence duquel il n'est pas possible d'intervenir sur la face postérieure de la liaison. La cheville métallique peut comporter, sur sa tige, un profilage en dents de scie s'étendant transversalement par rapport à la direction longitudinale de ladite tige. Ledit profilage accroît la résistance au retrait et sert ainsi, dans le même temps, à augmenter additionnellement la robustesse de la liaison entre la contre-butée et le support de base. Le nombre des chevilles, devant être engagées dans une zone de liaison, est tributaire des sollicitations dynamiques des éléments constitutifs dans ladite zone, et est déterminé en fonction de l'aptitude d'une solidarisation chevillée à supporter des contraintes. La longueur et le diamètre des chevilles peuvent alors varier et être, de la sorte, adaptés à des zones de liaison soumises à des contraintes différentes. La liaison de la contre-butée et du support de base, établie par l'intermédiaire de chevilles métalliques, autorise la combinaison mutuelle de différents matériaux. Ainsi, il peut par exemple être prévu une combinaison d'aluminium et d'acier. En outre, ladite contre-butée et/ou ledit support peu(ven)t également être constitué(e)(s) en des alliages d'aluminium renfermant du cuivre ou du zinc, inaptes au soudage et dotés d'une robustesse d'ordre supérieur. Dans le procédé de fabrication d'un groupe structurel pour châssis de roulement, notamment d'un support d'essieu avant ou arrière, par liaison d'une contre-butée et d'un support de base, ladite contre-butée est assemblée audit support dans une zone de liaison, par au moins une cheville métallique, sans aucun perçage préalable. Ladite cheville peut être enfoncée par percussion dans ladite zone de liaison, à vitesse élevée et avec commande robotisée en traversant alors, à la fois, au moins une paroi de ladite contre-butée et une paroi dudit support. Les avantages du procédé conforme à l'invention consistent en ce que l'assemblage de la contre-butée et du support de base s'opère à froid, sans perçage préalable, en enfonçant une cheville métallique par percussion ; et en ce que par conséquent, à la différence du soudage, la zone d'assemblage n'est le siège d'aucune décohésion des composants de châssis de roulement devant être solidarisés. Ainsi, des alliages d'aluminium à robustesse supérieure peuvent également être impliqués dans la fabrication de composants de châssis de roulement, sans aucun affaiblissement structurel des éléments constitutifs dans la zone de liaison. Cela permet des diminutions pondérales correspondantes vis-à-vis de l'art antérieur. Bien entendu, outre la fabrication d'un support d'essieu avant, ledit procédé peut aussi être transposé à la fabrication d'autres composants de châssis de roulement comme, par exemple, des supports d'essieux arrière. L'invention va à présent être décrite, plus en détail, à l'appui d'un exemple de réalisation nullement limitatif illustré sur les figures 1 et la du dessin annexé. La figure 1 représente un groupe structurel 1 pour châssis de roulement, revêtant la forme d'un support d'essieu avant comprenant un support de base 2 assemblé à une contre-butée 3. Le support 2 et la contre-butée 3 sont alors reliés, par l'intermédiaire de goujons ou chevilles métalliques 5, dans une zone de liaison 4 dans laquelle ledit support 2 et ladite contre-butée 3 se chevauchent. Dans le cas considéré, le support 2 est réalisé sous la forme d'un profilé arqué venu d'extrusion qui est disposé dans la contre-butée 3 dans la zone de liaison 4. Lorsqu'une cheville 5 est enfoncée par percussion, elle traverse tout d'abord une paroi de la contre-butée 3 avant de traverser une paroi attenante du support 2 (figure la). La cheville 5 est alors enfoncée d'une distance telle que la face inférieure d'une tête 6 de ladite cheville s'emmanche, à force, dans une face latérale 7 de la contre-butée 3 qui pointe vers l'extérieur. Au stade de l'enfoncement de la cheville 5 par percussion, le matériau constituant la contre-butée 3 et le support 2 subit une déformation plastique autour d'une tige 8 de ladite cheville. La cheville métallique 5 offre, sur sa tige 8, un profilage 9 s'étendant transversalement par rapport à la direction longitudinale de ladite tige 8, en décrivant des dents de scie. Ce profilage accroît la robustesse de la liaison entre la contre-butée 3 et le support de base 2. La conception et l'agencement structurels d'ailes de renforcement 10 permettent d'obtenir des zones supplémentaires de chevauchement entre des éléments constitutifs de types différents. Lesdites zones peuvent, de surcroît, être prévues en tant que zones de liaison dédiées à l'insertion d'une ou plusieurs cheville(s) métallique(s) 5. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre.35 REVENDICATIONS-1. Groupe structurel de châssis de roulement pour véhicule automobile, comprenant une contre-butée (3) et un support de base (2), groupe caractérisé par le fait que ladite contre-butée (3) est assemblée audit support de base (2) dans une zone de liaison (4), par au moins une cheville métallique (5), sans aucun perçage préalable. 2. Groupe structurel selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cheville métallique (5) présente, sur sa tige (8), un profilage (9) en dents de scie qui s'étend transversalement par rapport à la direction longitudinale de ladite tige (8). 3. Groupe structurel selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le 15 fait que des ailes (10) de la contre-butée (3) et du support de base (2) se chevauchent dans la zone de liaison (4). 4. Groupe structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la contre-butée (3) et le support de base (2) sont constitués de matériaux différents. 20 5. Groupe structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le support de base (2) est constitué d'un profilé creux à optimalisation pondérale. 6. Groupe structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le support de base (2) est constitué d'un profilé venu 25 d'extrusion. 7. Groupe structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le support de base (2) et la contre-butée (3) sont constitués en aluminium et/ou en acier. 8. Groupe structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 30 caractérisé par le fait que la contre-butée (3) est réalisée en un alliage d'aluminium à robustesse d'ordre supérieur, renfermant du cuivre ou du zinc. 9. Groupe structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le support de base (2) est réalisé en un alliage d'aluminium à robustesse d'ordre supérieur, renfermant du cuivre ou du zinc.. Groupe structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'une couche d'adhésif est interposée entre le support de base (2) et la contre-butée (3). 11. Groupe structurel selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que ledit groupe (1) se présente comme un support d'essieu avant ou d'essieu arrière d'un véhicule automobile. 12. Procédé de fabrication d'un groupe structurel pour châssis de roulement, par assemblage d'une contre-butée (3) et d'un support de base (2), procédé caractérisé par le fait que ladite contre-butée (3) est assemblée audit support de base (2) dans une zone de liaison (4), par au moins une cheville métallique (5), sans aucun perçage préalable. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la cheville métallique (5) est enfoncée par percussion à vitesse élevée, avec commande robotisée.