Brevet FR3164178A1 — publié le 20260109

L’invention concerne une structure de caisse mécano-soudée pour véhicule léger, comportant une colonne de direction tubulaire (130) ainsi qu’une traverse tubulaire de planche de bord (140) fixées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’un dispositif (D) comprenant un premier élément (150) soudé à ladite traverse, un deuxième élément (160) soudé à ladite colonne, et un troisième élément de liaison (170) fixé par boulonnage audit premier élément via au moins un premier boulon (B 1 ) traversant deux orifices de fixation ménagés respectivement dans lesdits premier et troisième éléments, ledit troisième élément étant également fixé par boulonnage audit second élément via au moins un second boulon (B 2 ) traversant deux orifices de fixation ménagés respectivement dans lesdits deuxième et troisième éléments ; au moins certains desdits orifices de fixation étant de type oblong et orientés de sorte à autoriser une tolérance prédéterminée de positionnement relatif entre lesdits éléments selon les directions longitudinale, transversale et verticale. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3 Structure de caisse mécano-soudée pour véhicule léger de type tricycle ou quadricycle L’invention concerne de manière générale les véhicules légers de type tricycle ou quadricycle présentant une taille compacte particulièrement adaptée à un usager urbain. Elle vise plus particulièrement une structure de caisse mécano-soudée pour un tel véhicule léger. L’augmentation continue du nombre de véhicules en circulation pose de nombreux problèmes de congestion liés à la circulation et au stationnement de ces véhicules, notamment dans les zones de centre-ville. Afin de faciliter la circulation et le stationnement, un nombre toujours croissant d’usagers se tourne vers des engins motorisés à deux roues de type motos ou scooters mais ces derniers n’offrent pas le même niveau de sécurité et de protection contre les intempéries au conducteur et à son éventuel passager. Pour ces raisons, ces dernières années ont vu le l’apparition sur le marché de véhicules légers de type tricycle ou quadricycle dont les dimensions réduites sont particulièrement adaptées à un usage en milieu urbain. Ces véhicules légers comportent classiquement une structure de caisse tubulaire de type mécano-soudée sur laquelle on vient positionner ensuite des éléments de carrosserie généralement en matière plastique. Une telle structure de caisse mécano-soudée comporte généralement une traverse tubulaire de planche de bord, constituée d’une seule pièce ou à partir de plusieurs éléments tubulaires soudés bout à bout, et s’étendant transversalement entre les montants latéraux avant d’une ossature de cabine auxquels ses deux extrémités sont fixées. Cette traverse de planche de bord sur laquelle est ensuite solidarisée la planche de bord du véhicule doit être également fixée rigidement à la colonne de direction afin de limiter les vibrations de cette planche de bord (et du combiné d’instruments y étant fixé) durant les phases de roulage du véhicule. Sur la ligne de montage de ce type de véhicule, il peut être par ailleurs intéressant de monter la colonne de direction préalablement à la traverse de planche de bord. Malheureusement et du fait des tolérances de fabrication, la traverse de planche de bord présente souvent des dispersions dimensionnelles relativement importantes qui complexifient les opérations de fixation de cette traverse à la colonne de direction. La présente invention vise donc à améliorer la situation. Elle propose à cet effet une structure de caisse mécano-soudée pour véhicule léger de type tricycle ou quadricycle, comportant une colonne de direction tubulaire ainsi qu’une traverse tubulaire de planche de bord s’étendant transversalement et dont les deux extrémités sont fixées à deux montants latéraux avant d’une ossature tubulaire de cabine ; caractérisé en ce que ladite colonne de direction et ladite traverse de planche de bord sont fixées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’un dispositif de fixation comprenant : - un premier élément soudé à ladite traverse de planche de bord ; - un deuxième élément soudé à ladite colonne de direction; et - un troisième élément de liaison fixé par boulonnage audit premier élément via au moins un premier boulon traversant deux orifices de fixation ménagés respectivement dans lesdits premier et troisième éléments, ledit troisième élément étant également fixé par boulonnage audit second élément 160 via au moins un second boulon traversant deux orifices de fixation ménagés respectivement dans lesdits deuxième et troisième éléments ; au moins certains desdits orifices de fixation étant de type oblong et orientés de sorte à autoriser une tolérance prédéterminée de positionnement relatif entre lesdits éléments selon les directions longitudinale, transversale et verticale. Un tel dispositif de fixation permet ainsi de compenser les dispersions dimensionnelles présentes notamment sur la traverse de planche de bord de sorte à assurer un centrage parfait de cette dernière ainsi que de la planche de bord du véhicule venant ensuite s’y fixer. Selon des caractéristiques préférées de ladite structure de caisse mécano-soudée selon l’invention : - ledit premier élément comporte une paroi horizontale dans laquelle est ménagée au moins un dit orifice de fixation, ledit deuxième élément comporte une paroi transversale verticale dans laquelle est ménagée au moins un dit orifice de fixation, et en ce que ledit troisième élément de liaison en forme d’équerre comporte une paroi horizontale dans laquelle est ménagée au moins un dit orifice de fixation ainsi qu’une paroi transversale verticale dans laquelle est ménagée au moins un dit orifice de fixation ; - le ou les orifices ménagés dans l’une au moins desdites parois sont des orifices oblongs orientés transversalement, le ou les orifices ménagés dans l’une au moins desdites parois horizontales sont des orifices oblongs orientés longitudinalement, et le ou les orifices ménagés dans l’une au moins desdites parois transversales verticales sont des orifices oblongs orientés verticalement ; - lesdites parois horizontales présentent chacune deux orifices identiques agencés symétriquement vis-à-vis d’un plan de symétrie longitudinal vertical ; - lesdites parois transversales verticales présentent chacune deux orifices identiques agencés symétriquement vis-à-vis d’un plan de symétrie longitudinal vertical ; - ledit premier élément se présente sous la forme d’une équerre soudée à ladite traverse de planche de bord ; - ledit deuxième élément comporte deux retours d’équerre latéraux soudés à ladite colonne de direction ; - ladite traverse tubulaire de planche de bord est constituée de plusieurs tronçons tubulaires assemblés bout à bout par soudage ; et/ou - ladite traverse de planche de bord comporte une partie centrale en forme de U contournant ladite colonne de direction, cette traverse étant constituée de deux tronçons latéraux coaxiaux s’étendant selon un même axe transversal, un tronçon central s’étendant suivant un axe transversal décalé longitudinalement vers l’avant vis-à-vis de celui desdits tronçons latéraux et auquel ledit premier élément est soudé, ainsi que deux tronçons de liaison s’étendant chacun entre ledit tronçon central et un dit tronçon latéral correspondant. L’invention vise également sous un second aspect un véhicule léger de type tricycle ou quadricycle comportant une telle structure de caisse mécano-soudée. L’exposé de l’invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d’un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - FIG. 1 représente une vue latérale en élévation de la partie avant d’un véhicule léger de type tricycle à structure de caisse tubulaire mécano-soudée selon l’invention ; - FIG. 2 est une vue en perspective de la partie avant de la structure de caisse du véhicule de la FIG. 1 ; - FIG. 3 représente une vue agrandie du détail III de la FIG. 1 correspondant à la zone de jonction entre la traverse de planche de bord et la colonne de direction du véhicule ; et - FIG. 4 est un agrandissement en vue éclatée du détail IV de la FIG. 2 correspondant à la zone en perspective de la zone de jonction entre la traverse de planche de bord et la colonne de direction du véhicule. La FIG. 1 représente une vue de la partie avant d’un véhicule léger de type tricycle 1 selon l’invention On définit par rapport à ce véhicule 1 un repère orthogonal direct XYZ comprenant trois axes perpendiculaires deux à deux, à savoir : - un axe longitudinal horizontal X, parallèle au sol et orienté selon la direction générale de déplacement du véhicule ; - un axe transversal horizontal Y, également parallèle au sol et perpendiculaire à l’axe X ; et - un axe vertical Z, perpendiculaire au sol ainsi qu’au plan XY horizontal. Dans la description qui va suivre et par convention, les termes « inférieur », « supérieur », « avant » et « arrière » s’entendront par rapport à l’orientation générale du véhicule. Les termes « inférieur » et « bas » indiqueront une proximité avec le sol plus importante selon la direction verticale que les termes « supérieur » ou « haut ». Le terme « avant » indiquera un positionnement orienté vers le devant d’un véhicule selon la direction horizontale et le terme « arrière » indiquera un positionnement orienté vers l’arrière d’un véhicule selon la même direction horizontale. Le véhicule 1 comporte une structure tubulaire de caisse mécano-soudée 100 dont la partie avant est représentée seule sur la FIG. 2 . Cette structure 100 est dite tubulaire en ce sens qu'elle est essentiellement formée de tubes métalliques (typiquement en acier ou en alliage d’aluminium) soudés et/ou boulonnées entre eux. La structure de caisse 100 comporte une plate-forme ou soubassement de caisse 110 s’étendant suivant un plan moyen sensiblement horizontal et comprenant un cadre rectangulaire 111 dont la portion avant est visible sur la FIG. 3 . Ce cadre 111 comprend notamment une traverse avant 112 et deux longerons latéraux 113. La structure de caisse 100 comporte également une ossature tubulaire de cabine 120 comprenant deux encadrements latéraux 121 délimitant chacun une ouverture d’accès à l’habitacle du véhicule 1. Chaque encadrement latéral 121 comprend notamment un montant latéral avant 122 s’étendant sensiblement verticalement. Cette ossature tubulaire de cabine avant 120 comprend également une jambe de force centrale 123 s’étendant en biais vers le haut et vers l’avant depuis la zone centrale de la traverse avant 112 du cadre 111 du soubassement 110. La structure de caisse 100 comporte en outre une colonne de direction 130 comprenant par un fourreau cylindrique tubulaire métallique soudé au sommet de la jambe de force centrale 123 et s’étendant selon un axe formant un angle prédéterminé avec la verticale déterminant l’angle de chasse. Cette colonne de direction 130 est traversée par l’arbre de direction, non représenté, de la fourche directionnelle avant 200 du véhicule 1 visible partiellement sur la FIG. 1 et pourvue classiquement de deux bras latéraux de suspension 210 aux extrémités inférieures desquels est articulée à libre rotation une roue avant 220. La structure de caisse 100 comporte par ailleurs une traverse tubulaire de planche de bord 140 s’étendant transversalement entre les montants latéraux avant 122 auxquels ses deux extrémités sont fixées par boulonnage. Présentant une partie centrale en forme de U lui permettant de contourner la colonne de direction 130 se trouvant sur le trajet de son orientation transversale, cette traverse tubulaire 140 est formée à partir de plusieurs tronçons tubulaires à section carrée 141, 142, 143, 144, 145 assemblés bout à bout par soudage. En référence à la FIG. 4 , la traverse tubulaire 140 est ainsi constituée de deux tronçons latéraux coaxiaux 141, 142 s’étendant selon un même axe transversal définissant l’orientation transversale de cette traverse, un tronçon central 143 s’étendant suivant un axe transversal décalé longitudinalement vers l’avant vis-à-vis de celui de ces tronçons latéraux 141, 142, ainsi que deux tronçons de liaison 144, 145 s’étendant chacun en biais entre ce tronçon central 143 et un tronçon latéral correspondant 141, 142. Ces divers tronçons 141, 142, 143, 144, 145 constitutifs de la traverse de planche de bord 140 sont soudés les uns aux autres suivant des plans de liaison verticaux orientés en biais d’environ 45° avec les axes longitudinaux et transversaux. Comme on peut le comprendre aisément à la lumière de cette FIG. 4 , les tolérances normales de fabrication relatives notamment à la découpe et aux soudures bout à bout de ces différents tronçons 141, 142, 143, 144, 145 entrainent des dispersions dimensionnelles relativement importantes sur cette traverse 140 suivant les trois axes longitudinal, transversal et vertical. Afin de limiter les vibrations de la planche de bord du véhicule et du combiné d’instruments venant se fixer ensuite à la traverse 140, la partie centrale de cette traverse 140 est fixée à la colonne de direction 130 par l’intermédiaire d’un dispositif de fixation D que l’on va maintenant décrire en détails à l’appui des figures 3 et 4. En référence à ces figures 3 et 4, ce dispositif de fixation D comporte : - un premier élément métallique 150 soudé à la partie centrale de la traverse de planche de bord 140 ; - un deuxième élément métallique 160 soudé à la colonne de direction 130 ; et - un troisième élément métallique de liaison 170 fixé par boulonnage à ce premier élément 150 via au moins un premier boulon B 1 traversant deux orifices de fixation 150A, 170A ménagés respectivement dans ces premier et troisième éléments 150, 170 ; ce troisième élément de liaison 170 étant également fixé par boulonnage au second élément 160 via au moins un second boulon B 2 traversant deux orifices de fixation 160A, 170B ménagés respectivement dans ces deuxième et troisième éléments 160, 170. Au moins certains des orifices de fixation 150A, 160A, 170A et 170B sont de type oblong et orientés de sorte à autoriser une tolérance prédéterminée de positionnement relatif entre ces trois éléments 150, 160, 170 selon les directions longitudinale, transversale et verticale. La présence de ces orifices oblongs permet ainsi de compenser les dispersions dimensionnelles présentes notamment sur la traverse de planche de bord 140. Se présentant sous la forme d’une équerre obtenue par découpe et pliage ou emboutissage à partir d’une feuille de tôle en acier ou en alliage d’aluminium, le premier élément 150 comporte une paroi transversale verticale 151 soudée à la face arrière du tronçon central 143 de la traverse de planche de bord 140. Ce premier élément 150 comprend également une paroi horizontale 152 s’étendant vers l’arrière depuis et le long du bord inférieur de la paroi transversale verticale 151 et dans laquelle est ménagée au moins un orifice de fixation oblong 150A orienté suivant une direction longitudinale et dont la largeur correspond sensiblement au diamètre de la vis d’un premier boulon B 1 . Obtenu également par découple et pliage ou emboutissage à partir d’une feuille de tôle en acier ou en alliage d’aluminium, le deuxième élément 160 comporte une paroi transversale verticale 161, bordée latéralement par deux retours d’équerre latéraux 162 soudés sur la colonne de direction 130, et dans laquelle est ménagée au moins un orifice de fixation oblong 160A orienté suivant une direction transversale et dont la largeur correspond sensiblement au diamètre de la vis d’un second boulon B 2 . Se présentant sous la forme d’une équerre obtenue par découple et pliage ou emboutissage à partir d’une feuille de tôle en acier ou en alliage d’aluminium, le troisième élément 170 comporte une paroi horizontale 171 dans laquelle est ménagée au moins un orifice de fixation oblong 170A orienté suivant une direction transversale et dont la largeur correspond sensiblement au diamètre de la vis d’un premier boulon B 1 . Ce troisième élément 170 comporte également une paroi transversale verticale 172 s’étendant vers le bas depuis et le long du bord arrière de la paroi horizontale 171 et dans laquelle est ménagée au moins un orifice de fixation oblong 170B orienté suivant une direction verticale et dont la largeur correspond sensiblement au diamètre de la vis d’un second boulon B 2 . De manière générale, l’orientation des orifices oblongs ménagés sur les parois 152, 161, 171, 172 pourra varier du moment que : - le ou les orifices ménagés dans l’une au moins de ces quatre parois 152, 161, 171, 172 sont des orifices oblongs orientés transversalement, - le ou les orifices ménagés dans l’une au moins des parois horizontales 152, 171 sont des orifices oblongs orientés longitudinalement, et - le ou les orifices ménagés dans l’une au moins des parois transversales verticales 161, 172 sont des orifices oblongs orientés verticalement. De préférence et afin d’éviter tout risque de pivotement relatif entre les premier et troisième éléments 150, 170, les parois horizontales 152, 171 de ces éléments 150, 170 présentent chacune deux orifices identiques 150A, 170A agencés symétriquement vis-à-vis d’un plan de symétrie longitudinal vertical. Par ailleurs et afin d’éviter tout risque de pivotement relatif entre les deuxième et troisième éléments 160, 170, les parois transversales verticales 161, 172 de ces éléments 160, 170 présentent avantageusement chacune deux orifices identiques 160A, 170B agencés symétriquement vis-à-vis d’un plan de symétrie longitudinal vertical. Selon d’autres variantes de réalisation non représentées, les éléments 150, 160 et/ou 170 pourraient également être conformés différemment. Le premier élément 150 pourrait par exemple se présenter sous la forme d’une platine soudée à la face inférieure du tronçon central 143 de la traverse de planche de bord 140. Le deuxième élément 160 pourrait quant à lui être dépourvu de retours d’équerre latéraux tels que 162. L’agencement des parois horizontale 171 et transversale verticale 172 constitutives du troisième élément en forme d’équerre 170 pourrait également différer (la paroi transversale verticale 172 pouvant par exemple s’étendre vers le bas depuis et le long du bord avant de la paroi horizontale 171). De nombreuses autres variantes de réalisation sont envisageables et on rappelle à cet égard que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe également toutes les variantes d’exécution à la portée de l'homme du métier. L’invention pourra ainsi également être mise en œuvre dans le cadre de structures de caisse mécano-soudées de véhicules légers de type quadricycle. Structure de caisse mécano-soudée (100) pour véhicule léger de type tricycle ou quadricycle (1), comportant une colonne de direction tubulaire (130) ainsi qu’une traverse tubulaire de planche de bord (140) s’étendant transversalement et dont les deux extrémités sont fixées à deux montants latéraux avant (122) d’une ossature tubulaire de cabine (120) ; caractérisée en ce que ladite colonne de direction (130) et ladite traverse de planche de bord (140) sont fixées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’un dispositif de fixation (D) comprenant : - un premier élément (150) soudé à ladite traverse de planche de bord (140) ; - un deuxième élément (160) soudé à ladite colonne de direction (130) ; et - un troisième élément de liaison (170) fixé par boulonnage audit premier élément (150) via au moins un premier boulon (B 1 ) traversant deux orifices de fixation (150A, 170A) ménagés respectivement dans lesdits premier et troisième éléments (150, 170), ledit troisième élément (170) étant également fixé par boulonnage audit second élément (160) via au moins un second boulon (B 2 ) traversant deux orifices de fixation (160A, 170B) ménagés respectivement dans lesdits deuxième et troisième éléments (160, 170) ; au moins certains desdits orifices de fixation (150A, 160A, 170A et 170B) étant de type oblong et orientés de sorte à autoriser une tolérance prédéterminée de positionnement relatif entre lesdits éléments (150, 160, 170) selon les directions longitudinale, transversale et verticale. Structure de caisse mécano-soudée (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier élément (150) comporte une paroi horizontale (152) dans laquelle est ménagée au moins un dit orifice de fixation (150A), ledit deuxième élément (160) comporte une paroi transversale verticale (161) dans laquelle est ménagée au moins un dit orifice de fixation (160A), et en ce que ledit troisième élément de liaison en forme d’équerre (170) comporte une paroi horizontale (171) dans laquelle est ménagée au moins un dit orifice de fixation (170A) ainsi qu’une paroi transversale verticale (172) dans laquelle est ménagée au moins un dit orifice de fixation (170B). Structure de caisse mécano-soudée (100) selon la revendication 2, caractérisée en ce que : - le ou les orifices (160A, 170A) ménagés dans l’une au moins desdites parois (152, 161, 171, 172) sont des orifices oblongs orientés transversalement, - le ou les orifices (150A) ménagés dans l’une au moins desdites parois horizontales (152, 171) sont des orifices oblongs orientés longitudinalement, et - le ou les orifices (170B) ménagés dans l’une au moins desdites parois transversales verticales (161, 172) sont des orifices oblongs orientés verticalement. Structure de caisse mécano-soudée (100) selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que lesdites parois horizontales (152, 171) présentent chacune deux orifices identiques (150A, 170A) agencés symétriquement vis-à-vis d’un plan de symétrie longitudinal vertical. Structure de caisse mécano-soudée (100) selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que lesdites parois transversales verticales (161, 172) présentent chacune deux orifices identiques (160A, 170B) agencés symétriquement vis-à-vis d’un plan de symétrie longitudinal vertical. Structure de caisse mécano-soudée (100) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit premier élément (150) se présente sous la forme d’une équerre soudée à ladite traverse de planche de bord (140). Structure de caisse mécano-soudée (100) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit deuxième élément (160) comporte deux retours d’équerre latéraux (162) soudés à ladite colonne de direction (130). Structure de caisse mécano-soudée (100) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ladite traverse tubulaire de planche de bord (140) est constituée de plusieurs tronçons tubulaires (141, 142, 143, 144, 145) assemblés bout à bout par soudage. Structure de caisse mécano-soudée (100) selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite traverse de planche de bord (140) comporte une partie centrale en forme de U et en ce qu’elle est constituée de deux tronçons latéraux coaxiaux (141, 142) s’étendant selon un même axe transversal, un tronçon central (143) s’étendant suivant un axe transversal décalé longitudinalement vers l’avant vis-à-vis de celui desdits tronçons latéraux (141, 142) et auquel ledit premier élément (150) est soudé, ainsi que deux tronçons de liaison (144, 145) s’étendant chacun entre ledit tronçon central (143) et un dit tronçon latéral correspondant (141, 142). Véhicule léger de type tricycle ou quadricycle (1) comportant une structure de caisse mécano-soudée (100) selon l’une des revendications 1 à 9.