Brevet FR2346093A1 — publié le 19771028

La présente invention concerne un procédé d'assemblage par soudage par résistance électrique d'un volant de direction à armature tubulaire, et le volant assemblé selon ce procédé. Les volants, à armature traditionnellement pleine, ent autrefois été assemblés par soudage à l'arc. Or, pour des raiaons de coût et de fiabilité des soudures, on profère maintenant le soudage par résistance électrique, mieux adapté à l'automatisation des procédés et à la sécurité. Par ailleurs, toujours pour des raisons de caractéristiques mécaniques pour limiter l'inertie polaire du volant exigée par csrtainea directions, on est amené A adopter pour certaines voitures des armatures tubulaires. Le soudage par résistance électrique d'éléments tubulaires présente toutefois un inconvénient maJeur. En effet, les pressions nécessaires à ltobtention d'une bonne soudure doivent store transmises à l'interface à souder par le tube à souder sur nne pince pleine ou par les deux tubes à souder entre eux. Or, si les tubes sont relativement minces, ils seront écrasés par le soudage, la soudure sera mauvaise et les caractéristiques mécaniques seront insuffisantes.De plus, m & e si la qualité de la soudure est satisfaisante, les parties des zones voisines de la soudure qui auront été chauffées à des températures diverses au cours de la soudure seront affaiblies, alors que c'est dans ces zones que les contraintes dues au travail du volant seront issusales. La présente invention vise à remédier à cet inconvdnient, et concerne, à cet effet, un procédé d'assemblage d'un volant de dfrection à armature tubulaire, dans lequel on soude par résistance électrique les éléments tubulaires entre eux ou sur des pièces non tubulaires dans leur position d'assemblage, caractérisé par le fait qu'on introduit, avant soudage, dans au moins certaines des zones d'assemblage des éléments tubulaires, une fourrure métallique qu'on laiase à l'intérieur apyres soudage. Outre le fait que la fourrure métallique permet de préserver, tout au moins dans le cas de tubes minces, la continuité électrique entre les électrodes de la machine à souder, elle évite l'écrasement de l'élément tubulaire lors de l'application de la pression de soudage des électrodes. De plus, son maintien dans l'élément tubulaire, après l'opération de soudage augmente la résistance de l'assemblage. Dans une mise en oeuvre avantageuse du procédé selon l'invention, on emmanche à force la fourrure dans son élément tubulair eO Pendant cette dernière opération, l'élément tubulaire subit une légère déformation élastique. La fourrure, une fois en place, se trouve alors efficacement serrée dans son élément tubulaire. On peut prolonger la fourrure au delà de la zone soudée d'un côté ou des deux côtés, pour reporter le taux de travail maximal du métal au delà de la zone affaiblie par l'échauffement lors du soudage: on peut mOme réduire progressivement la section de la fourrure pour donner au tube ainsi fourré une section d' éga- le résistance ou d'égal taux de contrainte. Dans une autre mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, on introduit la fourrure dans son élément tubulaire avant de former celui-ci. La fourrure est, dans ce cas,par exemple, cambrée en même temps que son élément tubulaire. Dans une autre mise en oeuvre avantageuse du procédé selon l'invention, les éléments tubulaires à assembler au moyeu du volant sont soudés simultanément sur le moyeu. On peut ainsi souder simultanément, deux , trois ou quatre éléments tubulaires sur le moyeu. La présente invention concerne également un volant de direction à armature tubulaire, caractérisé par le fait qu'il est assemblé par le procédé selon l'invention. Dans une forme de réalisation avantageuse du volant, la fourrure s'étend au delà de la zone d'assemblage. De prolongement de la fourrure au delà, et parfois de part et d'autre de la zone de soudage, améliore encore la résistance aux phénomènes de fatigue de l'élément, car au moment d'inertie propre du tube s'ajoute celui de la fourrure, contribuant ainsi à réduire le taux de travail autour d'un point de soudure. Dans une autre forme de réalisation du volant selon l'invention, la fourrure a une section sensiblement identique à la section intérieure de son élément tubulaire. Dans une forme de réalisation différente, la fourrure, de part et d'autre de la zone d'assemblage, est profilée. La fourrure peut aussi, dans la zone d'assemblage, comporter au moins un méplat, de telle manière que la fourrure présente une section de dimensions respectivement plus grande et plus petite que le diamètre intérieur de son élément tubulaire, ce qui Sermet ie l'y Is emmancher à force grssce à la déformation élastique de 1' élément dans lequel elle se trouve ensuite efficacement serrée. De plus, dans le cas d'un tube mince, une partie non négligeable du courant électrique passera par la fourrure et déterminera le soudage de cette fourrure et de son tube, et non plus seulement le soudage du tube sur un autre élément de l'armature, tubulaire comme lui ou non. Afin de localiser encore mieux l'échauffement dA au courant passant par la fourrure, celle-ci peut, dans la zone d'assemblage, comporter au moins un bossage, de surface encore plus petite que celle du méplat. Dans une forme de réalisation préférée du volant selon l'invention, la fourrure, de part et d'autre de la zone d'assemblage, est modifiée afin de renforcer les caractéristiques mécaniques de son élément tubulaire dans la zone chauffée et moduler ces caractéristiques au delà de cette zone pour les adapter aux efforts dans toutes les sections. Le profil de la fourrure est notamment dessiné pour permettre à son élément tubulaire de mieux supporter les efforts auxquels on pourrait ultérieurement soumettre l'assemblage. Ce profil peut être obtenu, par exemple, par écrasement, matriçage ou rétreint. Dans le volant selon l'invention, l'une des extrémités d'au moins une fourrure peut faire saillie hors de son élément tubulaire et être déformable. Grâce à un tel agencement le volant selon l'invention peut se trouver ainsi muni d'un dispositif d'absorption de 11 énergie en cas d'accident, tel, par exemple, celui décrit dans le brevet français PIO 7 427 284 de la Demanderesse. Dans une autre forme préférée du volant selon l'invention, chaque élément tubulaire est assemblé au moyeu du volant par au moins deux points de soudure. Ces différents points de soudure permettent d'améliorer l'assemblage en diminuant le tanx de travail de la zone soudée. A cet égard, dans le cas où les efforts de torsion sur le bras du volant sont importants, l'assemblage sur le moyeu d'un élément tubulaire peut avantageusement s'effectuer par trois points de soudure non alignés. Dans le volant selon l'invention, la fourrure peut s'étendre sur au moins deux zones d'assemblage d'au moins un élément tubulaire lorsque, par exemple, ces deux zones sont relativement rapprochées l'une de l'autre, ce qui évite ainsi de procéder à plusieurs opérations d'introduction et de positionnement des fourrures, tout en améliorant la résistance de l'élément tubulaire. On peut aussi, et de cette manière, n'utiliser qu'une seule fourrure dans deux éléments tubulaires différents assemblés bout à bout. Dans le volant selon l'invention, qui, dans une forme de réalisation particulière, peut comporter une jante constituée par au moins un élément tubulaire se prolongeant vers ses extrémités par deux branches assemblées au moyeu, deux branches adjacentes peuvent être réunies entre elles par une entretoise soudée sur ces deux branches, les fourrures respectives de ces branches pouvant s'étendre au moins de leur zone d'assemblage au moyeu à leur zone d'assemblage à l'entretoise. Cette entretoise, qui peut être constituée par deux demicoquilles, joue un grand rSle dans la résistance du volant. Pour compléter la jante entre deux branches adjacentes, on peut assembler à l'entretoise, soit un élément plein rapporté, soit un élément tubulaire et sa fourrure. L'invention sera lieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière du volant selon l'invention, description faite en se référant au dessin annexé, sur lequel - La figure 1 représente une demi-vue de dessous en coupe du volant de l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe d'une branche selon la ligne II-II de la figure 1, et - la figure 3 représente une vue en coupe de l'entretoise selon la ligne III-III de la figure 1. Le volant 1 comprend une armature tubulaire formant, d'une part, la jante circulaire 5 et, d'autre part, les branches 4 assemblées au moyeu à six pans 5. La jante 3 et les branches 4 constituent un seul et même tube. L'armature 2 est noyée dans une gaine de protection 6, par exemple en matière plastique. Le plan de la jante 3 est situé, sur la figure-l, en dessous de la surface supérieure du moyeu 5, cachée sur la figure, de sorte que le volant 1 constitue un volant profond. Les extrémités des branches 4, parallèles entre elles, et situées dans un même plan parallèle au plan de la jante 3, scnU azzembldes au moyeu 5, le long de deux pane diamétralement opposés, par l'intermédiaire des fourrures métalliques 7, par exemple en acier doux ou demi-doux comme le tube et le moyeu. Les fourrures 7 font saillie à l'extérieur des branches tubulaires 4, sous une forme d'absorbeurs déformables 8, selon, par exemple, le brevet français Bo 7 427 284 de la Demanderesse, permettant d'absorber, en cas d'accident, 11 énergie du corps du conducteur avant que le corps n'atteigne la colonne de direction, non représentée sur la figure. Les deux branches 4 sont réunies entre elles par une entretoise 9, constituée par deux demi-coquilles 10 et 11, également noyées dans la gaine de protection 6, entretoise qui améliore considérablement la résistance du volant 1. Les branches 4 coopèrent avec le moyeu 5 par les bossages 12 et 13 du moyeu 5, l'assemblage étant ainsi constitué par deux points de soudure le rigidifiant. Les fourrures métalliques 7 s'étendent de la zone itas- semblage des branches 4 au moyeu 5 à la zone d'assmblage de l'entretoise 9 aux branches 4. Les fourrures 7, dont les moments d'inertie s'aJoutent à ceux des branches tubulaires 4, améliorent ainsi la résistance aux phénomènes de fatigue des branches 4 du volant 1, situées entre la jante 3 et le moyeu 5. À cet égard, les fourrures 7 ont une section sensiblement identiques à la section intérieure de l'armature tubulaire 2, excepté dans les zones d'assemblage des branches respectivement au moyeu 5 et à l'entretoise 9 et dans les zones de courbure des branches 4 et leurs zones de raccordement à la jante 3, de manière à ce que leurs caractéristiques mécaniques soient renforcées. in effet , les fourrures 7 comportent respectivement dans lesdites zones d'assemblage des méplats 14, 15 et 16, 17. Les fourrures 7 coopèrent dans ces zones, avec les branches tubulaires 4, par leurs plus petites surfaces, les méplats 14, 15 et 16, 17 étant respectivement parallèles et perpendiculaires au plan de la figure 1, et les demi-coquilles 10 et 11 étant assemblées aux branches 4 par trois points de soudure 20. Les deux demi-coquilles 10 et 11 de l'entretoise 9 épousent, dans leur zone 18 située entre les deux branches 4, la forme circulaire de la jante 3, de manibre à compléter cette dernière et fermer sa circonférence. À cet endroit 18, les deux demi-coquilles 10 et ll sont assemblées par l'intermédiaire de la fourrure 19, qui comporte deux méplats 20, 21 perpendiculaires au plan de la figure 3, de manière que la coopération entre les deli-coquilles 10 et 11 de la fourrure 19 s'effectue par les plus petites surfaces de cette dernière. I1 faut noter que les fourrures 7 ont été emmanchées serrées dans l'armature 2, avant de donner à cette dernière sa forme définitive représentée sur le dessin, et que les branches 7 ont été simultanément soudées au moyeu 5. Le volant 1, assemblé par soudage électrique par l'intermédiaire des fourrures 7 qui ont d'abord évité à l'armature tubulaire 2 du volant d'être écrasée, par les électrodes lors des opérations de soudage, présente une excellente résistance aux phénomènes de fatigue, résistance accrue par le maintien, dans l'armature 2, des fourrures 7 judicieusement profilées. La jante du volant 1 est constituée par un seul élément tubulaire. L'inventioh n'est cependant pas limitée à cette seule forme de réalisation, le volant selon l'invention pouvant tout aussi bien comprendre une jante à plusieurs éléments se prolongeant par des branches réunies entre elles deux à deux par autant d'entretoises que de dits éléments. Les branches 4 du volant 1, toujours sans sortir du cadre de la présente invention, peuvent également être soudées au moyeu 5 le long- de ses génératrices, et non pas, comme dans l'exemple décrit, perpendiculairement à ces génératrice. Dans tous les cas, on fera en sorte que le premier contact entre chaque élément tubulaire et le moyeu soit localisé en deux ou trois points. Dans le cas où le bras tubulaire est soudé perpendiculairement au moyeu, les deux points seront obtenus par le contact de la génératrice du tube sur deux nervures longitudinales du moyeu. Dans le cas où le bras tubulaire est soudé parallèlement à l'axe du moyeu, les deux points seront obtenus par le contact de la génératrice du tube avec deux points le plus espacés possible, sur une génératrice du moyeu. Dans le cas où on désire trois points non alignés pour mieux résister aux efforts de torsion, le tube contenant sera cambré et on dessinera le moyeu pour qu'il présente trois point s de contact non alignés. Par ailleurs, le moyeu 5 peut ne pas être polygonal, et être, au contraire, cylindrique, carré ou d'autre forme. Enfin, les branches 4 prolongeant la jante 3 sont, sur le dessin, convergentes, mais elles pourraient aussi autre divergentes. -REVENDICATIONS- 1.- Procédé d'assemblage d'un volant de direction à armature tubulaire dans lequel on soude par résistance électrique les éléments tubulaires entre eux, ou sur des pièces non tubu laires, dans leur position d'assemblage, caractérisé par le fait qu'on introduit, avant soudage, dans au moins certaines des zones d'assemblage des éléments tubulaires, une fourrure métallique qu'on laisse à l'intérieur après soudage. 20- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on emmanche à force la fourrure dans son élément tubulaire. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on introduit la fourrure dans son élément tubulaire avant formage de celui-ci. 40- Procédé selon l'une des revendications 1 à S, dans lequel les éléments tubulaires à assembler au moyeu du volant sont soudés simultanément 5.- Volant de direction à armature tubulaire, caractérisé par le fait qu'il est assemblé par le procédé selon l'une des revendications 1 à 4 6.- Volant selon la revendication 5, dans lequel la fourrure s'étend au delà de la zone d'assemblage. 7.- Volant selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel la fourrure a une section sensiblement identique à la section intérieure de son élément tubulaire. 8.- Volant selon la revendication 6, dans lequel la fourrure, de part et d'autre de la zone d'assemblage, est profilée. 9.- Volant selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel la fourrure, dans la zone d'assemblage, comporte au moins un méplat. 10.- Volant selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel la fourrure, dans la zone d'assemblage, comporte au moins un bossage. llc Volant selon l'une des revendications 5 à 10, dans lequel la fourrure est modifiée pour renforcer les caractéristiques mécaniques de l'élément tubulaire. 12.- Volant selon l'une des revendications 5 à 11, dans lequel l'une des extrémités d'au moins une fourrure fait saillie de son élément tubulaire et est déformable. 13.- Volant selon l'une des revendications 5 à 12, dans lequel chaque élément tubulaire est assemblé au moyeu par l'intermédiaire dsau moins deux points d'ass lage. 14.- Volant selon l'une des revendications 5 à 13, dans lequel la fourrure s'étend sur au moins deux zones d'assemblage d'au moins un élément tubulaire. 15.- Volant selon l'une des revendications 5 à 14, dans lequel la jante est constituée par au moins un élément tubulaire se prolongeant vers ses extrémités par deux branches assemblées au moyeu, deux branches adjacentes étant réunies entre elles par une entretoise soudée sur ces deux branches et les fourrures respectives de ces branches s1 étendant au moins de leur one d'assemblage au moyeu à leur zone d'assemblage à l'entretoise. 16.- Volant selon a revendication 15 dans lequel l'entretoise est constituée par deux demi-coquilles. 17.- Volant selon l'une des revendications 15 et 16, dans lequel la jante est complétée, entre deux branches adjacentes, par un élément plein rapporté, assemblé à l'entretoise. 18.- Volant selon l'une des revendications 15 et 16, dans lequel la jante est complétée, entre deux branches adjacentes, par un élément tubulaire, et sa fourrure, assemblé à l'entretoise.