Brevet FR3031078A1 — publié le 20160701

DESCRIPTION GLOSSAIRE du vocabulaire utilisé dans le domaine d'application : s PTAC: Poids Total Autorisé en Charge de la semi-remorque, c'est la masse de la semi-remorque plus la masse de contenu de la semi-remorque. Une semi-remorque: Une semi-remorque est une remorque posée sur un ou plusieurs essieux roulants à l'arrière et sur un tracteur à l'avant par l'intermédiaire d'une flèche. lo Une flèche de semi-remorque: La flèche d'une semi-remorque est la pièce élancée à l'avant du châssis qui permet de relier la semi-remorque au tracteur. La flèche reprend une partie de la charge de la semi-remorque. Un tridem: 15 Un tridem est un ensemble de 3 essieux suspendus indépendamment par six ressorts mécaniques, hydrauliques, hydropneumatiques ou pneumatiques. Un Bogie : Un bogie (ou boggie) est un ensemble de deux essieux reliés mécaniquement par un balancier articulé en son centre. 20 Un demi-tandem : Un demi-tandem est un essieu suspendu par deux ressorts mécaniques, hydrauliques, hydropneumatiques ou pneumatiques non pendulaire. La présente invention concerne la suspension d'une semi25 remorque à trois essieux à vocations Agricole ou de travaux Publics. L'invention concerne notamment la combinaison du système de suspension. Actuellement toutes les semi-remorques à trois essieux sur le marché sont suspendues par "tridem" à ressorts mécaniques, hydrauliques, hydropneumatiques ou pneumatiques. 30 La semi-remorque concernée possède trois essieux (donc six roues) et peut avoir une charge PTAC de trente deux tonnes. La réglementation routière impose de ne pas dépasser onze tonnes sur chaque essieu et trois tonnes en bout de flèche de la semi-remorque. Pour le travail hors circuit routier, seul le constructeur fixe les limites 35 admissibles du matériel qu'il fabrique. 3031078 2 Le problème récurant est d'ordre technique rencontré lors de l'utilisation des semi-remorques actuelles. Sur circuit routier, toutes les conceptions actuelles sont parfaites et ne sont pas remises en causes. s Par contre sur terrain meuble (hors circuit routier), il apparait très souvent un gros problème d'adhérence du tracteur due à plusieurs causes se cumulant les unes aux autres: A) La charge sur les roues motrices du tracteur ne dépasse pas 3 tonnes, ce qui ne représente que 10% de la charge totale tractée, et le ratio masse tracteur so sur masse tractée est largement défavorable à l'adhérence du tracteur. B) La conception des six suspensions apporte un appui au sol hyperstatique car le châssis de la semi-remorque repose sur plus de trois points. Ainsi, sur un terrain accidenté les six roues qui doivent suivre la géométrie du sol font travailler les ressorts de façon indépendante, si bien que pour franchir une 15 « butte » les ressorts du (ou des deux) essieux avant doivent fléchir plus que celui (ou ceux) de l'arrière, ils reprennent donc plus de charge que la normale et font baisser la charge sur la flèche de la semi-remorque et donc sur les roues motrices du tracteur retirant ainsi de l'adhérence alors qu'il faudrait plutôt en ajouter pour franchir ce passage difficile. 20 C) Les trois essieux se suivent dans le même passage ; les deux derniers essieux ont donc alors tendance à s'enfoncer davantage que le premier dans les sols très meubles par l'affaissement du sol, ce qui fait incliner quelque-peu la semi-remorque vers l'arrière retirant de la charge sur la flèche de la semi-remorque et donc sur les roues motrices du tracteur pénalisant ainsi l'adhérence des 25 roues motrices du tracteur. D) Lorsque les roues du tracteur commencent à patiner, le tracteur s'enfonce dans le sol ; la flèche de la semi-remorque ne peut l'accompagner correctement du fait de l'hyperstatisme de ses six roues sur le sol ; ce qui fait baisser la charge sur la flèche de la semi-remorque et donc sur les roues 30 motrices du tracteur retirant ainsi de l'adhérence alors qu'il faudrait une nouvelle fois en ajouter pour franchir ce passage difficile. Certains constructeurs ont mis au point un système pour remonter l'essieu avant de leur tridem, mais il reste néanmoins un défaut d'hyperstatisme des quatre autres roues avec le sol et le report de charge sur le tracteur n'est 35 toujours pas suffisant. 3031078 3 L'invention consiste à associer un "bogie" avec un "demi tandem" pour la réalisation de la suspension d'une semi-remorque à trois essieux. Le bogie pourra être suspendu avec deux ressorts à lames, il sera placé à l'arrière de la semi-remorque. Le demi-tandem pourra être suspendu avec deux (ou plus) vérins hydraulique pilotés chacun directement par un circuit hydropneumatique sous pression, il sera placé entre le bogie et la flèche de la semi-remorque. Enfin, pour résoudre les problèmes techniques énumérés ci-dessus, l'essieu demi-tandem pourra être"escamotable" grâce à une perturbation intentionnelle des circuits hydropneumatiques commandée depuis le poste de conduite. Selon des modes particuliers de réalisation : La fonction escamotable de l'essieu demi-tandem pourra être conçue "à sécurité positive". Pour cette conception les circuits hydropneumatiques 15 pourront être constitués par des accumulateurs hydropneumatiques, ils pourront faire "multiplicateurs de pression" ; ils seront appelés multiplicateurs de pilotage. Une variante simplifiée "à sécurité négative" de la fonction escamotable pourra 20 être proposée aussi longtemps que la réglementation l'autorise.Pour cette conception les circuits hydropneumatiques pourront être constitués par une simple canalisation conduisant une pression hydropneumatique ou pneumatique pouvant venir directement du tracteur. 25 Fonctionnement en Mode Normal sur circuit routier : Le bogie transmet automatiquement aux deux essieux associés la charge de la semi-remorque qui lui revient. Il charge uniformément et impose aux quatre roues un contact permanent avec le sol et ce quelque soit la géométrie du terrain. 30 Le demi-tandem transmet à son essieu par l'intermédiaire des vérins hydraulique la charge de la semi-remorque qui lui revient. Chacun des vérins du demi-tandem sera maintenu en pression par un circuit hydropneumatique (multiplicateur de pilotage ou canalisation hydropneumatique) indépendant. Les deux roues du demi-tandem sont donc en contact permanent avec le sol. 35 3031078 4 Fonctionnement en Mode Dégradé hors circuit routier: Hors circuit routier, il arrive que le tracteur manque d'adhérence, le conducteur peut alors souhaiter accroitre significativement la charge sur le tracteur. Aucune modification n'est apportée au bogie qui transmet aux deux essieux 5 associés la charge de la semi-remorque qui lui revient et qui charge uniformément et impose aux quatre roues un contact permanent avec le sol et ce quelque soit la géométrie du terrain. Pour le demi-tandem, un pilotage hydraulique intentionnel depuis le poste de pilotage provoque une perturbation sur le fonctionnement de chaque circuit io hydropneumatique (multiplicateur de pilotage ou canalisation hydropneumatique), lesquels ne délivrent alors plus de pression aux vérins hydraulique. Les vérins hydrauliques n'étant plus alimentés hydrauliquement, ils ne reprennent plus aucune charge de la semi-remorque. 15 La semi-remorque repose donc sur le bogie et sur la flèche, c'est-à-dire sur trois points ; l'appui est donc isostatique. La charge sur la flèche est aussi fortement augmentée résolvant le problème d'adhérence du tracteur. Pour la version « à sécurité positif », les multiplicateurs de pilotage 20 hydropneumatiques seront conçus de telle façon que si la canalisation hydraulique entre le tracteur et la semi-remorque devait se rompre lors d'un quelconque incident, le système se met automatiquement en mode "circuit routier" c'est à dire que l'essieu demi-tandem reprend instantanément la charge de la semi-remorque qui lui revient. 25 Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente en coupe, le dispositif « à sécurité positive » de l'invention. 30 La figure 2 représente en coupe, une variante « à sécurité négative » de ce dispositif. Il faut comprendre qu'il y a à chaque fois deux dispositifs comme représentésous la semi-remorque; un de chaque côté de celle-ci. 35 3031078 En référence à ces dessins, le dispositif comporte: a)Un bogie (01) à l'arrière du train roulant qui est suspendu par un ressort à lames et articulé en son centre, ainsi les quatre roues arrières suivent la géométrie du sol et peuvent supporter équitablement la charge qui leur 5 revient. Ce bogie existe en tant que tel dans le commerce chez des fabricants spécialisés. b) Un demi-tandem (02) à l'avant du train roulant qui est lui suspendu par des vérins hydraulique(03) qui relient le châssis de la semi-remorque avec l'essieu, ils sont chacun alimentés en pression hydraulique par un circuit hydropneumatique (multiplicateur de pilotage (04) ou canalisation hydropneumatique (HP3)). Ce demi-tandem existe en tant que tel dans le commerce chez des fabricants spécialisés. 15 c) Pour la version « à sécurité positive », deux multiplicateurs de pilotage (04) (un pour chaque vérin de la suspension du demi-tandem) constitués de trois chambres : - Une chambre de gaz (S1) indépendante mise en permanence sous pression gazeuse (N2). 20 - Une chambre d'huile (S2) connectée par une canalisation (HP2) à chaque vérin (03) de la suspension du demi-tandem (02), elle est remplie d'huile et purgée correctement. - Une chambre de pilotage (S3) connectée par une canalisation (HP1) à la centrale hydraulique du tracteur, elle est normalement mise à l'échappement. 25 La technique du multiplicateur de pression est bien connue chez tous les hydrauliciens qui savent le dimensionner en fonction des besoins de l'application. Le fait qu'il soit gonflé par un gaz sous pression l'apparente à un "appareil à pression" au sens de la directive européenne CE 97/23 avec les règles de conception et de réalisation qui en découlent. 30 Fonctionnement de la fonction escamotable du demi-tandem selon les versions: Fonctionnement en mode normal de la version « à sécurité positif » : Le gaz sous pression (N2) dans la chambre (S1) pousse sur le piston (05) qui fait 35 monter la pression d'huile dans la chambre (S2) grâce au rapport des sections 3031078 6 des deux chambres.Les vérins (03) mis sous pression poussent alors sur l'essieu du demi-tandem (02) qui reprend la charge de la semi-remorque qui lui revient. La position de la tige des vérins (03) s'ajuste automatiquement en fonction de la charge et des dénivelés du terrain grâce à la compressibilité du gaz (N2). s Ainsi chacun des trois essieux ainsi que la flèche reprennent les charges réglementaires. Fonctionnement en mode normal de la version « à sécurité négative » : Une pression hydropneumatique composée d'huile sous pression soutenu par Zo un matelas d'air comprimé ou une pression pneumatique est envoyée directement depuis le tracteur et via la canalisation (HP3) dans les vérins (03) de l'essieu du demi-tandem (02).Les vérins (03) mis sous pression poussent alors sur l'essieu du demi-tandem (02) qui reprend la charge de la semi-remorque qui lui revient. 15 La position de la tige des vérins (03) s'ajuste automatiquement en fonction de la charge et des dénivelés du terrain grâce à la compressibilité du gaz contenu dans le matelas d'air comprimé ou dans le circuit pneumatique. Ainsi chacun des trois essieux ainsi que la flèche reprennent les charges réglementaires. 20 Fonctionnement en mode dégradé de la version « à sécurité positif » : Le conducteur envoie volontairement via la canalisation hydraulique (HP1) la pression hydraulique simultanément dans chaque chambre de pilotage (S3) de chaque multiplicateur de pilotage (04). 25 En faisant monter la pression dans la chambre de pilotage (S3) du multiplicateur de pilotage (04) , le piston (05) recule, il n'appuie donc plus sur l'huile de la chambre d'huile (S2), la pression de cette chambre (S2) chute donc totalement. Chaque vérin(03) étant relié directement par une canalisation hydraulique 30 (HP2) aux chambres d'huile (S2) des deux multiplicateurs de pilotage (04), voient aussi leur pression hydraulique chuter totalement. L'essieu demi-tandem (02) reste au sol mais ne reprend plus aucune charge de la semi-remorque, il est flottant d'où le nom "essieu escamotable". 35 3031078 7 Fonctionnement en mode dégradé de la version « à sécurité négative » : Le conducteur fait chuter volontairement via la canalisation hydraulique (HP3) la pression hydropneumatique dans les vérins (03) du demi-tandem (02). L'essieu demi-tandem (02) reste au sol mais ne reprend plus aucune charge de 5 la semi-remorque, il est flottant d'où le nom "essieu escamotable". Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à faciliter la traction des semi-remorques à vocation agricole ou de travaux publics à trois essieux en plaine ou sur chantier, par extension il peut éventuellement équiper 10 les semi-remorques pour véhicule routier. 15 20 25 30 35 REVENDICATIONS1) Dispositif de suspension pour une semi-remorque à trois essieux à 5 vocations agricole, de travaux publics ou de véhicule routier caractérisé en ce qu'il comporte l'association d'un bogie (01) et d'un demi-tandem (02) escamotable. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bogie (01) io soit placé à l'arrière de la semi-remorque et articulé en son centre. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le demi-tandem (02) soit suspendu par au moins deux vérins (03). 15 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que chaque vérin (03) soit alimenté par un circuit hydropneumatique. 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le circuit hydropneumatique "à sécurité positive" soit constitué d'un multiplicateur de 20 pilotage (04) comportant trois chambres, une chambre (S1) de pression gazeuse (N2), une chambre (S2) d'huile reliée au(x) vérin(s) par l'intermédiaire d'une canalisation hydraulique (HP2) et une chambre (S3) de pilotage reliée au tracteur par une canalisation hydraulique (HP1) et ayant pour fonction de piloter le fonctionnement du multiplicateur de pilotage. 25 6) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le circuit hydropneumatique "à sécurité négative" soit constitué d'une simple canalisation hydraulique (HP3) entre le tracteur et les vérins hydraulique. 30 7) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'en mode normal la chambre de pilotage (S3) du multiplicateur de pression est mise à l'échappement, tandis que la pression gazeuse (N2) de la chambre (S1) pousse sur le piston (05) qui fait monter la pression hydraulique dans la chambre d'huile (S2) et dans le(s) vérin(s) (03) qui reprend la charge de la semi- 35 remorque qui lui revient. 3031078 9 8) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'en mode dégradé le conducteur envoie intentionnellement via la canalisation (HP1) la pression dans la chambre de pilotage (S3) du multiplicateur de pression (04), le s piston (05) recule alors et fait chuter la pression dans la chambre d'huile (S2) et dans le(s) vérin(s) (03) du demi-tandem qui ne reprend donc plus aucune charge de la semi-remorque. 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que si la io canalisation hydraulique (HP1) entre les multiplicateurs de pilotage (04) et le tracteur venait à se rompre, les multiplicateurs de pilotage (04) se figeraient en mode normal, c'est-à-dire que le demi-tandem reprendrait automatiquement et immédiatement la charge de la semi-remorque qui lui revient.