Brevet FR2969249A1 — publié le 20120622

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT DE DEUX TUBES, EN PARTICULIER POUR LA REALISATION D'UN CHÂSSIS DE TRAIN AVANT OU ARRIERE DE VEHICULE. La présente invention concerne un dispositif de raccordement de deux tubes, en particulier mais non exclusivement pour la réalisation d'un châssis tubulaire de train avant ou de train arrière de véhicule. Elle concerne aussi un véhicule automobile, qui comprend un châssis de train avant ou arrière, dans lequel au moins deux tubes sont rigidement liés avec un tel dispositif de raccordement. Lorsqu'une liaison entre deux tubes, soudés directement l'un sur l'autre, est soumise à des efforts importants, les cordons de soudure de la liaison peuvent être fragilisés au point de se fissurer et d'entraîner la rupture de la liaison. Il y a donc nécessité de renforcer de telles liaisons de tubes. A titre d'exemple, on connaît déjà, selon le document JP 2000-326068A, un raccord à souder, en forme de « T », pour renforcer la liaison entre deux pièces tubulaires en titane. Une des deux pièces tubulaires est insérée dans une cavité longitudinale du raccord, tandis que l'autre pièce est insérée dans une cavité latérale du raccord, orthogonale à la cavité longitudinale dudit raccord. Cette autre pièce tubulaire est insérée dans la cavité latérale sur une longueur suffisante pour venir en butée contre la pièce tubulaire insérée dans la cavité longitudinale. Un cordon de brasure est réalisé sur chaque face d'extrémité du raccord ainsi que sur les faces périphériques externes des deux pièces tubulaires. Dans ce procédé, un métal de remplissage fondu (métal de brasage) vient s'écouler à l'intérieur de l'espace entre les faces périphériques externes des deux pièces tubulaires et la face périphérique interne du raccord en « T » avant de se solidifier. Une zone de raccordement est agrandie pour améliorer la résistance de la liaison. Une couche de revêtement de nickel est formée préalablement au point de couvrir totalement la face projetée pour brasure des deux pièces tubulaires. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de raccordement de deux tubes, en particulier mais non exclusivement pour la réalisation d'un châssis tubulaire de train avant ou de train arrière de véhicule, qui permette à la liaison des deux tubes ainsi raccordés d'absorber des sollicitations fortes d'efforts et de contraintes qu'une liaison classique de tubes directement soudés l'un sur l'autre ne permet pas d'absorber. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif de raccordement, qui offre à la liaison une certaine liberté dimensionnelle permettant d'assurer, s'il s'agit par exemple d'une liaison de tubes pour la réalisation d'un châssis de véhicule, la géométrie du châssis. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif de raccordement, qui assure une grande résistance, en particulier une excellente raideur, à l'ensemble mécanique tubulaire dans laquelle viennent s'insérer les tubes raccordés avec l'aide du dispositif. Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel dispositif de raccordement, qui soit de conception et de réalisation simple, de montage aisé, qui soit fiable et économique. Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un nouveau dispositif de raccordement de deux tubes, en particulier pour la réalisation d'un châssis de train avant ou arrière de véhicule, un premier tube venant s'abouter par une des ses extrémités sur un second tube. Le dispositif de l'invention est constitué par une pièce d'interface, qui comprend trois parties : une partie médiane, qui comporte une ouverture circulaire formant un palier de maintien de l'extrémité du premier tube, et deux parties latérales, qui viennent linéairement en contact avec la surface externe dudit second tube, la ligne périphérique de l'ouverture de la partie médiane et les lignes de contact sensiblement semi-circulaires des deux parties latérales constituant des lignes de soudure de la pièce d'interface sur les tubes. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, la pièce d'interface comporte dans sa partie médiane au moins un soyage circulaire, concentrique au bord périphérique de ladite ouverture circulaire formant palier du premier tube. Par « soyage », on entend dans le présent texte une forme réalisée par emboutissage à partir d'une partie de plaque plane, cette forme emboutie comprenant un premier pli de rayon concave selon une ligne déterminée ou « ligne du soyage » et un second pli, de rayon convexe, adjacent au premier, par conséquent s'étendant selon une ligne proche et parallèle à la ligne du premier pli. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention également, chaque partie latérale de la pièce d'interface comporte au moins un soyage semi-circulaire, concentrique à la ligne de contact semi-circulaire de ladite partie latérale sur le second tube. De manière préférentielle, la pièce d'interface comporte dans sa partie médiane deux soyages circulaires, concentriques au bord périphérique de ladite ouverture formant palier du premier tube, les deux soyages circulaires étant séparés par un pli d'emboutissage annulaire de rayon convexe de façon à augmenter la raideur de la partie médiane de la pièce d'interface. De manière préférentielle également, chaque partie latérale de la pièce d'interface comporte deux soyages semi- circulaires, concentriques à la ligne de contact semi-circulaire de ladite partie latérale sur le second tube, les deux soyages semi-circulaires étant séparés par un pli d'emboutissage semi-circulaire de rayon convexe de façon à augmenter la raideur des parties latérales de la pièce d'interface. De préférence, des renforcements sont prévus en partie supérieure et en partie inférieure des zones de jonction entre la partie médiane et les parties latérales de la pièce d'interface. La pièce d'interface est avantageusement une pièce de tôle d'acier. L'invention a aussi pour objet un véhicule, en particulier un véhicule automobile, qui comprend un train avant et un train arrière, dans lequel au moins le châssis tubulaire du train avant ou du train arrière comporte au moins une liaison de deux tubes constitutifs dudit châssis montée avec un dispositif de raccordement conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit de modes de réalisation préférés, non limitatifs de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 représente, de manière schématique, le dispositif de raccordement selon l'invention de deux tubes, en position de raccordement des deux tubes, - la figure 2 représente le dispositif de raccordement de la figure 1, seul, hors raccordement, - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe du formage par emboutissage réalisé sur la partie médiane du dispositif de raccordement, - la figure 5 est un schéma illustrant la section du dispositif selon l'invention adapté au raccordement d'un premier tube sur un second tube non rectiligne, et - la figure 6 est un schéma illustrant la section du dispositif selon l'invention adapté au raccordement non 30 orthogonal de deux tubes. En référence au dessin de la figure 1, on a représenté la liaison entre deux tubes qui peuvent être, à titre d'exemple non limitatif de l'objet et de la portée de la présente invention, deux tubes faisant partie d'un châssis 35 tubulaire de train avant ou de train arrière d'un véhicule automobile. Cette liaison est réalisée entre un premier tube, de référence générale 10, sensiblement d'axe longitudinal Y, et un second tube, de référence générale 20 et sensiblement d'axe longitudinal X, les deux tubes étant, par conséquent, sensiblement orthogonaux entre eux. Dans le but de mieux absorber des efforts et des contraintes importants, la liaison des deux tubes 10 et 20 est renforcée par une pièce d'interface, de référence générale 100, réalisée, de préférence, en tôle d'acier. Cette pièce d'interface 100, représentée également sur la figure 2, présente la forme générale d'une plaque de section en « U » avec une partie médiane 100B s'étendant sensiblement dans un plan parallèle au tube 10 et deux parties latérales, 100A et 100C, respectivement, sensiblement perpendiculaires à ladite partie médiane 100B, les deux parties latérales 100A et 100C étant destinées à venir en contact par concordance de formes sur le tube 10. La partie médiane 100B comprend une ouverture circulaire de bord périphérique 120 formant palier pour le passage de l'extrémité du tube 20. Avant la fixation de la liaison par soudage, cette ouverture offre l'avantage de constituer un joint glissant lors du ferrage du châssis, c'est-à-dire offre l'avantage de permettre un mouvement du tube 20 par rapport au tube 10 suivant l'axe X. Ce mouvement, illustré par la flèche « m » de la figure 1, est très utile pour assurer la géométrie du châssis tubulaire. Chaque partie latérale 100A, 100C, comprend une découpe latérale en demi-cercle définissant une ligne semi-circulaire 110A, respectivement 110C, qui vient en contact avec la surface externe cylindrique du tube 10. La ligne de bord périphérique 120 de l'ouverture de la partie médiane 100B et les lignes de contact 110A et 110C, sensiblement semi-circulaires, des deux parties latérales 100A et 100C constituant des lignes de soudure de la pièce d'interface 100 sur les tubes 10 et 20. La pièce d'interface comporte dans sa partie médiane 100B une zone annulaire, référencée B de manière générale (figures 3 et 4), obtenue par emboutissage. Cette zone emboutie B comprend deux soyages circulaires S1 et S2, concentriques au bord périphérique 120 de l'ouverture formant palier du premier tube 20. Ces deux soyages circulaires S1 et S2 sont séparés par un pli d'emboutissage EC, circulaire, de rayon convexe de façon à augmenter la raideur de la partie médiane 100B de la pièce d'interface 100. De la même façon que pour la partie médiane 100B, chaque partie latérale 100A, respectivement 100C, de la pièce d'interface 100 comporte une zone annulaire, référencée A de manière générale, respectivement C, obtenue par emboutissage. Chacune de ces deux zones A et C comporte deux soyages semi-circulaires concentriques à la ligne de contact semi-circulaire 110A, respectivement 110C, de ladite partie latérale sur le second tube 10 et, de plus, comme pour les soyages de la partie médiane, les deux soyages semi-circulaires de chaque partie latérale sont séparés par un pli d'emboutissage semi-circulaire de rayon convexe de façon à augmenter la raideur de la partie latérale de la pièce d'interface. Des renforcements, désignés « R » de manière collective sur la figure 2, sont prévus en partie supérieure et en partie inférieure des zones de jonction entre la partie médiane 100B et les parties latérales 100A et 100C de la pièce d'interface 100. Le raccordement, selon l'invention, de deux tubes 10 et 20 faisant partie d'un châssis tubulaire de véhicule s'effectue de la manière suivante. L'extrémité du tube 20 destinée à être aboutée au tube 10 est insérée dans l'ouverture circulaire 120 de la partie médiane 100B de la pièce d'interface 100. Comme déjà mentionné précédemment, l'ouverture 120 constitue un joint glissant du tube 20 lors du ferrage du châssis, c'est-à-dire offre l'avantage de permettre un mouvement « m » de translation du tube 20 selon son axe. Ce mouvement du tube 20 par rapport au tube 10 permet d'assurer la géométrie du châssis tubulaire. De manière similaire, le tube 10 peut être ajusté en position selon l'axe Y par rapport à la pièce d'interface 100, comme illustré par la flèche « n » de la figure 2. Une fois la pièce d'interface 100 en bonne position sur les tubes 10 et 20, il est procédé au soudage de ladite pièce d'interface sur ces derniers. Cette opération de soudage se traduit par les cordons de soudures « a », « b » et « c » réalisée selon les lignes 110A, 120 et 110C décrites précédemment (figures 3 et 4). On a représenté sur le dessin de la figure 5, de manière très schématique, un raccordement différent de deux tubes, à savoir le raccordement d'un tube 10', non rectiligne, avec un tube 20'. Une pièce d'interface 100', conforme mutatis mutandis à la pièce d'interface 100 décrite précédemment, présente les mêmes moyens d'absorption des efforts et des contraintes, à savoir les mêmes soyages et plis d'emboutissage. En variante également, on a représenté sur le dessin de la figure 6, de manière très schématique, une liaison de deux tubes raccordés de manière non orthogonale, à savoir le raccordement d'un tube 10", rectiligne, avec un tube 20" d'axe incliné d'un angle différent de 90° par rapport à l'axe du tube 10". Une pièce d'interface 100", conforme mutatis mutandis à la pièce d'interface 100 décrite précédemment, présente aussi les mêmes moyens d'absorption des efforts et des contraintes, à savoir les mêmes soyages et plis d'emboutissage. Le dispositif de raccordement de deux tubes décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les 30 avantages suivants . - il est robuste et sûr, parce qu'il confère à la liaison des deux tubes une grande résistance aux efforts et aux contraintes, - il permet d'assurer, s'il s'agit par exemple d'une 35 liaison de tubes pour la réalisation d'un châssis de véhicule, la géométrie du châssis grâce au joint glissant offert par l'ouverture de sa partie médiane, - il permet aussi, toujours dans le cas où il s'agit d'une liaison de tubes pour la réalisation d'un châssis de véhicule, d'assurer une bonne raideur au châssis grâce à l'existence des coins renforcés. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ci-dessus à titre d'exemples ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de raccordement de deux tubes, en particulier pour la réalisation d'un châssis de train avant ou arrière de véhicule, un premier tube (20) venant s'abouter par une de ses extrémités sur un second tube (10), caractérisé en ce que ledit dispositif est constitué par une pièce d'interface (100), qui comprend trois parties : une partie médiane (100B), qui comporte une ouverture circulaire formant un palier de l'extrémité du premier tube (20), et deux parties latérales (100A, 100C), qui viennent linéairement en contact avec la surface externe dudit second tube (10), la ligne du bord périphérique (120) de l'ouverture de la partie médiane (100B) et les lignes de contact (110A, 110C), sensiblement semi-circulaires, des deux parties latérales (100A, 100C) constituant des lignes de soudure de la pièce d'interface (100) sur les tubes (10, 20). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce d'interface (100) comporte dans sa partie médiane (100B) au moins un soyage circulaire, concentrique au bord périphérique (120) de ladite ouverture circulaire formant palier du premier tube. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, de plus, chaque partie latérale (100A, 100C) de la pièce d'interface (100) comporte au moins un soyage semi-circulaire, concentrique à la ligne de contact semi-circulaire (110A, 110C) de ladite partie latérale sur le second tube (10). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce d'interface (100) comporte dans sa partie médiane (100B) deux soyages circulaires (S1, S2), concentriques au bord périphérique (120) de ladite ouverture formant palier du premier tube (20), les deux soyages circulaires (S1, S2) étant séparés par un pli d'emboutissage (EC) annulaire de rayon convexe de façon à augmenter laraideur de la partie médiane (100B) de la pièce d'interface (100). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, de plus, chaque partie latérale (100A, 100C) de la pièce d'interface (100) comporte deux soyages semi-circulaires, concentriques à la ligne de contact semi-circulaire (110A, 110C) de ladite partie latérale (100A, 100C) sur le second tube (10), les deux soyages semi-circulaires étant séparés par un pli d'emboutissage semi- circulaire de rayon convexe de façon à augmenter la raideur des parties latérales (100A, 100C) de la pièce d'interface (100). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des renforcements (« R ») sont prévus en partie supérieure et en partie inférieure des zones de jonction entre la partie médiane (100B) et les parties latérales (100A, 100C) de la pièce d'interface (100). 7. Dispositif selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite pièce d'interface (100) est une pièce de tôle d'acier. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit premier tube (20') vient s'abouter par une des ses extrémités sur un 25 second tube (10') coudé, et en ce que ledit dispositif (100') est constitué par une pièce d'interface conforme à celle des revendications précédentes. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit premier 30 tube (2 0 ") n'est pas orthogonal au second tube (10") mais incliné par rapport à ce dernier d'un angle différent de 90°, et en ce que ledit dispositif (100") est constitué par une pièce d'interface conforme à celle des revendications précédentes, les deux parties latérales étant de largeur 35 différentes pour compenser l'inclinaison du premier tube (2 0 ") par rapport au premier tube (10 ") . 10. Véhicule, en particulier véhicule automobile, qui comprend un train avant et un train arrière, caractérisé en ce qu'au moins le châssis tubulaire du train avant ou du train arrière comporte au moins une liaison de deux tubes constitutifs dudit châssis tubulaire montée avec un dispositif de raccordement (100 : 100' ; 100") conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.