DOMAI N E TECHN IQUE DE L' INVENTION

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L'invention concerne le domaine de la fabrication de châssis de véh icules automobiles.

Plus particul ièrement, l’invention concerne un procédé de fixation d’une pièce massive telle qu’une tête d’essieu pour train 10 arrière de véh icule sur un bras tubulaire de type d it « mono- couture » , c’est-à-d ire obtenu par pliage de tôle métall ique et soudure par un cordon simple des lèvres de la tôle pl iée suivant une d irection sensiblement long itudinale du bras d’une tôle métall ique

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ARRIERE PLAN TECHN IQUE DE L' INVENTION

Généralement, un véh icule automobile comprend une caisse, des roues reposant sur le sol et un d ispositif de 20 suspension rel iant la caisse aux roues. Ce d ispositif de suspension comprend pour chaque roue un porte fusée de roue sur lequel lad ite roue est montée à rotation autour d'un arbre transversal ayant une extrém ité filetée, appelé « fusée de roue » .

Le d ispositif de suspension comprend aussi un essieu 25 comportant deux bras sensiblement long itudinaux qui portent une pièce massive d ite « tête d’essieu » , qui est communément soudée sur les bras, elle-même destinée à porter un porte-fusée apte à recevoir la fusée de roue associée à rotation . Les deux bras sont l iés par une traverse déformable élastiquement en 30 torsion qui s'étend sensiblement transversalement et qui est sol idaire des bras respectifs des deux roues.

Les bras sont traditionnellement formés d’un profilé creux réal isé par formage de tôle et soudage des lèvres de ce profilé suivant un cordon de soudure simple, communément d it « mono- couture » , qu i s’étend suivant une corde longitud inale du bras. De tels bras tubulaires formés de profilés de tôles permettent d'abaisser le poids et le coût du dispositif de suspension tout en proposant des bras dotés d’une résistance mécanique suffisante pour supporter les contraintes et chocs appl iqués aux roues .

Une faiblesse constatée des suspensions du type précédemment décrit réside dans des défaillances potentielles dans la résistance des soudures de l iaison des têtes d’essieu sur les bras de suspension, en particul ier dans les zones de chevauchement desd ites têtes d’essieu sur la jonction des lèvres du profilé de tôle formant les bras et le cordon de soudure de ces lèvres. Les têtes d’essieu , auxquelles sont fixées usuellement les portes-fusée de roue, sont en effet le point d’entrée au châssis des efforts subits par les roues.

La figure 1 représente en détail une tête d’essieu T soudée sur un bras de suspension B tubulaire tel que pratiqué de l’art antérieur. Lad ite tête T comporte des ailes de fixation A mun ies d’étriers E de positionnement sur le bras B, lesd its étriers E étant tels que la tête T prenne appu i par ses ailes sur plus de 50% de la circonférence du bras B en chevauchant la jonction des lèvres L du profilé pour l imiter les effets d’écartement des lèvres L sous les efforts appliqués à la tête d’essieu T.

Cependant, ce chevauchement local isé des ailes A de la tête d’essieu T sur la jointure des lèvres L du bras de suspension impose l’interruption dans cette zone de chevauchement du cordon de soudure 2 assurant la l iaison des ailes de la tête d’essieu aux bras B pour garantir une tenue mécan ique optimale des lèvres L de jointure du bras B ou inversement une interruption du cordon de soudure 1 sol idarisant lesdites lèvres L de jointure du bras B au profit d’une continuité du cordon de soudure 2 des ailes A de la tête d’essieu T sur le bras B. En pratique aucune de ces solutions ne s’avère parfaitement satisfaisante. En effet, une interruption de cordon mono-couture 1 de l iaison des lèvres L du bras accentue le phénomène d’augmentation de contraintes local isé dans la zone de chevauchement et provoque des défaillances. L’affaiblissement par usinage (fraisage) dud it cordon mono- couture 1 au profit du cordon de l iaison 2 des ailes A de la tête d’essieu T au bras B génère quant à elle un coût de fabrication élevé sans supprimer les défaillances mécan iques du bras B.

Il s’avère donc nécessaire de proposer une solution de l iaison par soudure d’une tête d’essieu sur un bras de suspension de véh icule automobile qui ne souffre pas les défauts précédemment évoqués et garantisse à la fois une résistance mécanique optimale de la soudure des lèvres du profilé formant un bras et de la soudure des ailes d’une tête d’essieu sur ledit bras.

BREF RESUME DE L' INVENTION

La présente invention propose aussi un procédé d’assemblage d’une pièce métallique sur un tube métall ique obtenu par déformation d'une tôle et soudure des bords de jointure de lad ite tôle suivant un cordon simple de soudure (ci- après également cordon mono-couture) s’étendant longitud inalement aud it tube, comportant :

- une étape de positionnement de la pièce métall ique sur ledit tube telle qu’au moins une partie de ladite pièce métall ique chevauche led it tube suivant une zone de contact continu sécante aud it cordon simple de soudure du tube, et

- une étape de soudure de la pièce métall ique aud it tube le long de lad ite zone de contact continu .

Ce procédé se caractérise par ce qu’il comporte préalablement à l’étape de positionnement, une étape d’ajourage de lad ite partie de la pièce métall ique destinée à chevaucher ledit cordon de soudure du tube lors des étapes de positionnement et de soudure.

Le procédé de l’invention procure l’avantage, par la réal isation d’un ajourage local isé dans la pièce métall ique à assemble au tube métall ique, d’offrir une zone d’épanchement du cordon de soudure de la pièce au tube dans la masse de lad ite pièce, ce qui permet lors du soudage de créer un point d’ancrage et de renforcement de la l iaison pièce-tube dans la zone de plus grande fragil ité de l’assemblage, c’est-à-d ire la zone de chevauchement de la pièce à la soudure.

Selon une forme de réal isation , l’étape d’ajourage comporte une dépose de matière de la pièce métall ique depu is un bord franc de celle-ci .

Selon d ifférente variantes de l’invention , l’étape d’ajourage comporte la formation d’une ouverture débouchante depuis un bord franc de la pièce métallique, notamment par des techn iques de découpage (jet d’eau, laser, faisceau d’électrons), d’étampage et/ou d’usinage (fraisage).

Dans un mode de réal isation de l’invention , ladite ouverture présente une profondeur, mesurée selon une d irection perpend iculaire à une tangente au bord franc de la pièce métall ique depuis lequel elle s’étend, et une largeur, mesurée parallèlement à lad ite tangente, supérieures à une plus grande d imension du cordon simple de soudure du tube métall ique.

Cette géométrie de l’ouverture ajourée dans la pièce métall ique a pour but de permettre un chevauchement complet du cordon simple de soudure du tube sur lequel la pièce métall ique est soudée, pour garantir une zone de contact continu sur le bord franc de lad ite pièce avec la surface du tube nécessaire à la bonne soudure de la pièce au tube et une bonne tenue mécanique de celle-ci . Selon une forme de réal isation particulière, ladite ouverture comporte un segment in itial rel iant led it bord franc de la pièce métall ique à une cavité finale, le segment initial présentant une largeur inférieure à la largeur de la cavité finale.

Selon des variantes de mise en œuvre de l’invention la cavité finale présente dans un plan méd ian de la partie de la pièce métall ique ajourée une forme géométrique régul ière ou quelconque.

Préférentiellement, l’étape de positionnement consiste à positionner lad ite pièce métall ique en appui stable sur la circonférence du tube tel que ladite ouverture chevauche le cordon simple de soudure du tube.

De plus, l’étape de soudure de la pièce métall ique comporte avantageusement la formation d’un cordon de soudure continu suivant la zone de contact continu le long du bord franc de lad ite pièce métall ique de telle sorte que led it cordon pénètre et rempl isse au moins partiellement lad ite ouverture.

La présente invention concerne par ailleurs selon un second objet une tête d’essieu, comportant une plateforme de part et d’autre de laquelle s’étendent deux ailes de fixation comportant chacune un bord franc d’accostage de la tête d’essieu sur un bras de suspension . Selon l’invention, une telle tête d’essieu se caractérise par le fait que lesd ites ailes comportent chacune une ouverture débouchante depuis ledit bord franc.

Une telle tête d’essieu dotée d’ouvertures débouchantes dans ses ailes permet une mise en œuvre adéquate du procédé de l’invention précédemment décrit, notamment en procurant une pièce ajourée pour permettre la d iffusion d’un cordon de soudure mono-couture dans lad ite ouverture sans interruption de celu i-ci .

Les ouvertures débouchantes peuvent notamment de préférence présenter une forme générale de section de « clé » ou encore de « trou de serrure » . Ainsi, selon une forme préférée de réal isation de la tête d’essieu de l’invention , lesd ites ouvertures comportent chacune un segment in itial rel iant un d it bord franc à une cavité finale, le segment in itial présentant une largeur, mesurée parallèlement à une tangente au bord franc depu is lequel elle s’étend , inférieure à la largeur de la cavité finale.

De plus, la cavité finale desdites ouvertures présente avantageusement, dans un plan médian des ailes de la tête d’essieu, une forme géométrique régul ière, en particul ier une forme circulaire ou une forme polyédrique (triangulaire, rectangulaire entre autres). Une telle forme présente l’avantage d’être simple à réal iser par tout procédé d’estampage ou de découpe de pièces métall iques comme la tête d’essieu de l’invention .

L’invention concerne enfin dans un dern ier objet un module de construction d’un châssis de véh icule automobile comportant une pièce métall ique assemblée sur un tube métall ique selon le procédé précédemment décrit. Ce module de construction peut par exemple consister, de façon non l imitative, en un bras de suspension supportant une tête d’essieu de véh icule automobile, notamment une tête d’essieu telle que précédemment défin ie.

BREVE DESCRIPTION DES F IGU RES

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une vue en perspective d’une portion de châssis de véh icule automobile, notamment d’un bras de suspension tubulaire supportant une tête d’essieu soudée sur ce bras selon une techn ique connue de l’art antérieur; - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 représentant un module de construction d’un d ispositif de suspension de véh icule automobile dans lequel une tête d’essieu est soudée sur un bras de suspension tubulaire selon le procédé de l’invention ;

- la figure 3 est une vue en coupe transversale du tube de suspension du module de la figure 2, suivant un plan parallèle P aux ailes de fixation de la tête d’essieu , lesd ites ailes comportant une ouverture d’ajourage superposée au cordon de soudure du bras tubulaire ;

- la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 dans laquelle l’ouverture d’ajourage des ailes de la tête d’essieu présente une cavité de forme circulaire.

DESCRIPTION DETAI LLEE DES F IGU RES

Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.

On a représenté à titre indicatif à la figure 2 un d ispositif 1 0 de suspension pour un train de deux roues 12 arrière indépendantes d'un véh icule automobile. Le d ispositif 10 de suspension comporte notamment un essieu 14 arrière qui comporte deux bras 1 6 d'axe d'orientation globalement longitudinale rel iés entre eux par une traverse 18 dont chaque extrém ité est l iée de manière rig ide avec le bras 1 6 associé, par exemple par soudage. La traverse 1 8 est souple élastiquement en torsion . Un tel type d'essieu 14 est parfois appelé "essieu semi-rig ide" ou "essieu à poutre de torsion". Les propriétés élastiques de la traverse 1 8 lui permettent notamment de rempl ir une fonction anti-dévers qui l imite le roul is de la carrosserie.

Les deux bras 1 6 sont identiques par symétrie par rapport à un plan longitudinal vertical médian qu i coupe la traverse 1 8 en son mil ieu . Par la suite, on ne décrira donc qu'un seul bras 16, la description étant appl icable par symétrie à l'autre bras du d ispositif.

La présente invention propose de façon avantageuse un procédé d’assemblage d’une pièce métall ique 24 telle qu’une tête d’essieu sur un tube métall ique tel qu’un d it bras 16 de suspension pour un d ispositif de suspension 10 de véh icule automobile représenté à la figure 2.

Le procédé de l’invention s’appl ique tout particul ièrement à la fixation d’une tête d’essieu 24 sur un bras 1 6 formé par déformation d'une tôle et soudure des bords ou lèvres L de jointure de ladite tôle suivant un cordon simple de soudure, ci- après dénommé dans la présente description cordon mono- couture 1 , pour former un corps 20 tubulaire. Le cordon mono- couture 1 s’étend de man ière classique en soit long itudinalement aud it bras 16, dont le corps 20 présente une rig id ité adaptée à son usage tout en étant léger et peu onéreux à fabriquer.

Une extrémité avant du bras 1 6 est destinée à être montée à rotation autour d'un axe "A" transversal sur une caisse du véh icule automobile. A cet effet, un tronçon d'extrém ité avant du bras 16 comporte une articulation 22 élastique. Le bras est ainsi tiré par la caisse du véh icule lorsque ce dernier roule en marche avant.

Un tronçon d'extrémité arrière du bras 1 6 supporte une tête d’essieu 24 destinée à porter un porte-fusée (non représenté) qui est apte à recevoir une roue 12 associée à rotation autour d'un axe "B" transversal de rotation par l'intermédiaire d'une fusée (non représentée).

La tête d’essieu 24 est formée par une pièce métallique, par exemple d’acier, qui est rapportée et soudée à une extrém ité arrière l ibre du corps 20 du bras 1 6, lu i-même constitué d’acier de préférence.

La tête d’essieu 24 constitue le point d’entrée, via le porte- fusée qu’elle supporte, des efforts et chocs perçus au roulement par la roue 12. Aussi est-elle de préférence réal isée non par formage d'une tôle comme le bras 16 mais d’une pièce forgée et usinée ou, en variante, moulée et usinée. La tête 24 présente une plateforme 241 de montage d’un porte-fusée de roue, lad ite plateforme 241 comportant une ouverture centrale d’allègement. De part et d’autre de cette plateforme 241 s’étendent, su ivant des plans P1 , P2 sensiblement perpend iculaires au plan PO de la plateforme, deux ailes 242 de fixation de la tête 24 sur le bras 1 6. Les plans P1 , P2 forment un plan médian de chacune des ailes. Ces ailes 242 comportent chacune un bord franc 243, ou bord l ibre, d’accostage de la tête 24 sur le bras 1 6. Ces bords francs 243 défin issent avantageusement une concavité complémentaire de la convexité de la paroi du bras 16, notamment en forme de « C » , ou de « U » , de telle sorte que les d its bords francs 243 procurent une surface de contact continu de la tête 24 sur la surface externe du bras 1 6, sur une longueur d’au moins 35% , de préférence supérieure à 40% de la circonférence dud it bras 1 6, tout en chevauchant ou recouvrant le cordon mono-couture 1 du bras afin de procurer un effet de tenaille sur celu i-ci s’opposant à l’écartement des lèvres jointes par led it cordon .

Le soudage de la tête 24 au corps 20 du bras 1 6, traditionnellement réal isé par soudure à l’arc, présente l’inconvénient de requérir le chevauchement de deux cordons simples de soudure, et plus particul ièrement du cordon mono- couture 1 du bras 16 et d’un cordon 2 de soudure des ailes 242 de la tête d’essieu 24. De tels chevauchements de cordons de soudure sont dél icats à réaliser pour assurer une bonne l iaison mécanique cordon 1 -cordon 2 sans créer de frag il isation globale de la soudure. Aussi a-t-on jusqu’à présent privilég ié, comme représenté sur la figure 1 , une continu ité du cordon 2 le long du bord franc 243 des ailes 242 au corps du bras 1 6, au détriment du cordon mono-couture 1 , interrompu ou usiné localement pour éviter un chevauchement des cordons. Cependant, cette interruption du cordon mono-couture 1 crée elle aussi un affaibl issement mécanique du bras 16 dans cette zone d’appui de la tête 24, qui tend à favoriser une fissuration du bras 1 6, notamment par écartement des lèvres de tôle en périphérie du cordon 2 de l iaison de la tête 24 au bras 1 6.

La présente invention procure une solution à ce problème particul ier de fragil isation de la zone de croisement et chevauchement des cordons 1 , 2. Ainsi l’invention propose un procédé d’assemblage, par soudage, d’une pièce métall ique telle que la tête 24, à une pièce tubulaire telle que le bras 16 comportant :

- une étape de positionnement de la tête 24 sur le bras 16 telle que les bords francs 243 des ailes de la tête 24 recouvre la surface externe du bras 1 6 suivant une zone de contact continu sécante aud it cordon mono-couture 1 du bras 1 6, et

- une étape de soudure de la tête 24 au bras le long de ladite zone de contact continu par formation d’un cordon simple 2 le long du bord franc 243 des ailes reposant sur le bras 16.

Cependant, afin de pal ier le problème de fragil ité de la zone de chevauchement du cordon mono-couture 1 du bras 16 et du cordon simple 2 de l iaison de la tête 24 au bras le procédé de l’invention comporte préalablement à l’étape de positionnement de la tête 24, une étape d’ajourage d’une partie des ailes 243 destinée à chevaucher ledit cordon mono-couture 1 du bras 1 6.

L’étape d’ajourage comporte notamment une dépose de matière des ailes 242 depu is le bord franc 243 de celles-ci , pour former notamment d’une ouverture débouchante 244 depuis ledit bord franc 243. Lad ite étape d’ajourage peut selon d ifférente variante résulter d’opération de découpage, par jet d’eau ou laser notamment, d’étampage étampage et/ou d’usinage.

Ainsi, lors de l'opération de soudage de la tête 24 le cordon simple 2 pénètre dans l’ouverture 244 pour former selon la forme de l’ouverture une zone de soudure élargie sur la zone de chevauchement des cordons de soudure 1 , 2 et/ou un bouton d’ancrage au sein des ailes 242 pour assurer une bonne fixation de la tête 24 sur le corps 20.

L’ouverture 244 ajourée dans les ailes 242 de la tête d’essieu 24 présente une profondeur, mesurée selon une direction perpend iculaire à une tangente au bord franc 243 depu is lequel elle s’étend, et une largeur I , mesurée parallèlement à lad ite tangente, supérieures à une plus grande d imension du cordon mono-couture 1 du bras 1 6. Ainsi, l’ouverture 244 permet un échappement une répartition effective de la matière de soudure en fusion dans lad ite ouverture.

L’ouverture 244 ajourée dans la tête d’essieu 24 peut, tenant compte des paramètres de d imensionnement évoqués ci- avant présenter d iverses formes particulières et de préférence notamment une forme de section de « clé » ou de « trou de serrure » . Elle peut notamment ainsi comporter un segment in itial

2441 rel iant led it bord franc 243 à une cavité finale 2442, le segment in itial présentant une largeur inférieure à la largeur de la cavité finale. La cavité finale 2442 peut par ailleurs, observée dans un plan médian des ailes 242 de la tête d’essieu, présenter une forme géométrique régul ière ou quelconque. Une cavité finale

2442 circulaire ou rectangulaire peut notamment constituer une forme de réal isation préférée simple à réal iser lors de la découpe des ouvertures dans les ailes 242.

Le procédé d’assemblage de la présente invention procure l’avantage de renforcer localement la zone de chevauchement des cordons de soudure 1 , 2 du bras 16 et de la tête d’essieu sur le corps 20 dudit bras, annulant ainsi la frag il ité locale du bras et de l’assemblage ainsi formé. Ce procédé peut en outre s’appl iquer à tout assemblage de deux pièces métall iques requérant le chevauchement de cordons de soudures afin de compenser les défaillances possibles découlant d’une interruption ou usinage de l’un des cordons ou d’une moindre tenue des cordons superposés le cas échéant.

L’assemblage d’une tête d’essieu 24 sur un bras de suspension tubulaire 16 formé d’une tôle enroulée et soudée selon le procédé de l’invention permet ainsi de réaliser des modules de châssis pour véh icule automobile légers et robustes, adaptés pour le montage pivotant d’un porte-fusée de roue pour un coût peu élevé.