Brevet FR2402095A1 — publié le 19790330

L'invention concerne un procédé d'assemblage de pièces de machine ou de structures dans lesquelles une pièce extérieure enferme une ou plusieurs pièces intérieures. L'in- vention concerne aussi un dispositif d'accouplement pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention est utile aussi bien pour assembler des pièces tournantes telles qu'un arbre et un moyeu que pour assembler axialement une pièce extérieure à une ou plusieurs pièces intérieures. Pour l'assemblage de deux pièces tournantes, il est classique d'utiliser un assemblage à clavette, à emmanchement, à contraction ou similaire. Pour un assemblage à clavette, il est nécessaire d'usiner aussi bien l'arbre que le moyeu et aussi de fixer axialement les deux pièces. Les assemblages à clavette sont donc relativement coûteux. En outre, un assemblage à clavette est rigide et en cas de surcharge, il peut en résulter une rupture dtune partie de l'assemblage. Un assemblage à emmanchement ou à contraction nécessite d'autre part des tolérances étroites et une grande précision dans la fabrication et le montage et ces procédés antérieurement connus pour l'assemblage de pièces de machine sont donc relativement coûteux. En remplacement de ces assemblages antérieurement connus, on a mis sur le marché des moyens d'accouplement séparés destinés à être montés entre deux pièces de machine, par exemple un arbre et un moyeu pour assurer l'assemblage de ces pièces lorsqu'on les serre. Ces moyens d'accouplement séparés généralement sous la forme d'un manchon cylindrique à double paroi dans lequel on peut enfoncer des coins au moyen de vis de sorte que les parois du manchon sont amenées à se dilater radialement. Les moyens d'accouplement peuvent aussi être sous la forme d'un manchon fermé à une extrémité et contenant un agent de pression plastique ou élastique què l'on peut mettre sous pression de façon qu'il soit amené à se dilater radialement, ce qui fait que l'agent de pression cause un changement de forme du manchon par dilatation radiale. Spécialement ce dernier type de moyens d'accouplement séparé est très efficace et peut donner un assemblage de pièces pour n'importe quel couple prévu, selon la force de pression appliquée à l'agent de pression plastique ou élastique et on peut facilement séparer les pièces en relâchant la pression de l'agent de pression dans le manchon d'accouplement et en retirant les moyens d'accouplement. Toutefois, ces derniers moyens d'accouplement néces- sitent un espacement prédéterminé entre les pièces à assembler et dans le cas où un arbre et un moyeu sont déjà assemblés entre eux avec glissement ou de façon similaire, on ne peut pas utiliser les moyens d'accouplement antérieurs sans usiner l'arbre ou le moyeu. En outre, les moyens d'accouplement connus ne conviennent pas aux cas où il existe un espacement relativement grand entre l'arbre-et le moyeu cartes moyens d'accouplement antérieurement connus ne peuvent pas être fabriqués avec une épaisseur de paroi particulièrement grande ni contenir un grand volume de l'agent de pression plastique ou élastique. Dans certains cas aussi, les moyens d'accouplement antérieurement connus donnent une précision inutilement grande ou une force d'assemblage inutilement grande entre les pièces à assembler. L'invention a donc pour but d'éviter les inconvénients des moyens d'accouplement antérieurement connus et de fournir un procédé et un dispositif d'accouplement pour l'assemblage de pièces de machine, dans le cas où une pièce extérieure enferme une ou plusieurs pièces intérieures, procédé pouvant servir aussi bien à assembler des pièces tournantes qu'à bloquer axialement ou longitudinalement des pièces et pou- vant servir dans toutes sortes de pièces de machine existantes, sans nécessiter un espacement spécial, par exemple, entre l'arbre et le moyeu, ni un usinage spécial de l'arbre ou du moyeu. On décrira l'invention plus en détail ci-après à propos des dessins annexés. Toutefois, il est entendu que les dispositifs représentés spnt seulement des exemples et que l'on peut modifier l'invention de toutes manières. Sur les dessins la figure 1 est une vue axiale d'un arbre et d'un moyeu assemblés selon l'invention; la figure 2 une coupe suivant la ligne II-II de la figure I; les figures 3, 4, 5 et 6 montrent quatre variantes d'un dispositif d'accouplement selon ltinvention; la figure 7 est une coupe axiale analogue à la figure 2, montrant un arbre et un moyeu assemblés au moyen d'une douille d'espacement; la figure 8 une vue axiale d'un autre mode d'exécution modifié de l'invention, dans lequel un arbre et un moyeu sont assemblés; la figure 9 une coupe suivant la ligne IX- IX de la figure 8; la figure 10 une vue axiale d'une douille de pression destinee à servir dans l'invention et la figure Il une coupe axiale suivant la ligne XI-XI de la figure 10. Sur les dessins, les mêmes parties portent les mêmes références. Les figures 1 et 2 montrent comment un arbre 1 et un moyeu 2 sont assemblés par le procédé selon l'invention. L'arbre et le moyeu ont la forme voulue pour s'adapter entre eux avec glissement de sorte que l'on peut faire glisser le moyeu sur l'arbre. Pour assurer le blocage relatif des pièces, on pratique un certain nombre de perforations 3 dans le moyeu et dans ces perforations, on monte des dispositifs d'accouplement 4 qui, lorsqu'on les serre, causent un changement de forme de certaines parties du moyeu de sorte que ces parties sont poussées vers l'arbre et assurent un assemblage de l'arbre et du moyeu. Les perforations 3 sont de préférence uniformément distribuées autour de l'arbre et leur nombre et leur diamètre sont choisis selon les circonstances. Les perforations 3 sont pratiques près de l'alésage d'arbre 5 du moyeu 2, mais à une distance telle que le dispositif d'accouplement 4 puisse être actionné au moyen d'un outil. Le dispositif d'accouplement 4 comprend généralement une douille de pression 6 et un organe de serrage 7. Sur les figu res 1 et 2, l'organe de serrage 7 est représenté sous la forme d'une vis de serrage portant à une extrémité un écrou et à l'extrémité opposée une tête munie d'un trou hexagonal intérieur. L'organe de serrage est- représenté à plus grande échelle sur la figure 5. Entre la douille de pression 6 et l'écrou 8 est monté un piston de pression en forme de douille 9 qui assuré l'étanchéité entre la vis 7 et la périphérie de la perforation 3. La douille de pression 6 est formée d'une matière pratiquement incompressible qui est relativement molle de sorte que la douille change de forme quand on serre l'écrou 8 sur la vis 7 et que la force axiale du dispositif de serrage se transforme en-une force radiale exercée par la douille de pression 6. Sur les figures, on a indiqué que la douille de pression 6 est formée d'une matière plastique mais cette indication vise seulement à la simplification et il est entendu que la douille de pression peut être formée de toute matière appropriée, peu compressible et moins dure que la matière de l'organe de serrage et du piston de pression 9. Comme exemples de matières appropriées au piston de pression, on peut mentionner les matières plastiques renforcées et non renforcées, les alliages de plomb ou d'étain, les elastomères à charge métallique etc. La douille de pression 6 et la vis 7 ont des dimensions telles que l'on peut facilement les pousser dans les perforations 3 du moyeu et dans l'exemple représenté par les figures 1 et 2, la tête de vis 10 et le piston dé pression 9 assurant la limitation axiale de la douille de pression 6. Lorsqu'on serre l'écrou 8, la douille de pression 6 est comprimée en direction axiale et la force axiale est transformée par la matière de la douille de pression en forces dirigées radialement qui causent une déformation du moyeu en sa partie la plus faible, c'est-à-dire la partie située le plus près de l'arbre 1. Lorsqu'on serre les écrous sur les différents dispositifs d'accouplement, certaines parties du moyeu sont poussées vers l'arbre 1 et assurent un assemblage entre l'arbre et le moyeu aussi bien en direction axiale que pour la transmission d'un couple, Selon que l'on désire un assemblage plus ou moins résistant, on peut monter un nombre différent de dispositif d'accouplement et serrer ceux-ci avec une force différente. Dans certains cas, on peut considérer comme suffisant de prévoir un seul dispositif d'accouplement mais dans de nombreux cas, et spécialement lorsqu'on désire un bon centrage, il faut prévoir deux ou plusieurs dispositifs d'accouplement uniformément distribués autour de l'arbre et à la même distance de l'alésage 5 du moyeu. Afin de séparer les pièces l'une de l'autre, on desserre les écrous des dispositifs d'accouplement de sorte que la douille de pression 6 et la ou les parties déformées du moyeu reprennent leur forme initiale et que le moyeu et l'arbre sont ainsi immédiatement désaccouplés. Les figures 3 à 6 montrent d'autres applications de dispositifs d'accouplement. I1 est évident que l'invention peut servir à assembler deux pièces de façon qu'elles ne glissent pas relativement quels que-soient le type et la forme de ces pièces. A propos des figures 1 et 2, on a décrit un assemblage d'arbre et de moyeu mais on peut également assembler deux pièces non tournantes, l'assemblage étant prévu pour empêcher le glissement dans une seule direction. Les dispositifs d'accouplement représentés par les figures 3 à 6 peuvent être utilisés quel que soit le type d'assemblage prévu. Sur la figure 3, l'une des pièces à assembler est munie d'une perforation passante qui est filetée sur une certaine distance à une extrémité. Entre le filetage et la surface opposée de la pièce, la perforation est élargie de manière à pouvoir enfermer une douille de pression 6 et on peut serrer la douille au moyen d'une vis 7 qui porte, entre sa tete 10 et la douille 6, un piston de pression 9 formé d'une matière plus dure que celle de la douille de pression 6. Sur les figures 4, on a représenté une variante dans laquelle la perforation passante 3 est également élargie depuis un point voisin d'une surface du dispositif d'assemblage mais dans laquelle le serrage de la douille de pression s'effectue par coopération de la tête 10 de la vis et du piston de pression 9 à une extrémité et d'un écrou 8 à l'extrémité opposé de la vis. La figure 5 montre le dispositif d'accouplement décrit à propos des figures 1 et 2, mais à plus grande échelle. La figure 6 montre un dispositif dans lequel l'une des pièces à assembler est munie d'une perforation 3 pénétrant dans cette pièce mais sans la traverser. Dans la perforation est introduit un corps en forme de douille li qui est fixé au moyen d'une vis 12 munie d'une perforation de part en part 13. Dans la cavité intérieure du corps en forme de douille et jusqu'à une certaine distance à l'intérieur de la perforation passante de la vis 12 est introduit un organe de pression 14 qui peut être poussé par l'extrém té d'une vis 7 vissée dans la vis creuse 12. En choisissant convenablement la matière du corps en forme de douille 14, on peut obtenir une bonne coopération entre les deux matières de sorte que l'on obtient une bonne distribution de pression et par conséquent une déformation uniforme de la pièce 2. Dans les modes d'exécution des figures 3, 4 et 6, la douille de pression et l'organe de pression subissent seulement la pression dans un sens respectif tandis que dans le mode d'exécution de la figure 5, l'organe de pression 6 subit la pression par ses deux extrémités, ce qui donne une distribution plus uniforme de la pression dans la douille. Dans le cas où l'une des pièces à assembler ou toutes les deux sont formées d'un matériau forgé ou, en tout cas, d'une matière dure, on peut avoir des difficultés à pratiquer des perforations pour l'organe d'accouplement dans la ou les pièces et en pareil cas, on peut effectuer l'assemblage comme le montre la figure 7. Celle-ci montre également un assemblage d'un arbre 1 et d'un moyeu 2, mais l'alésage du moyeu est notablement plus grand que le diamètre de l'arbre et dans l'espa- cement entre l'arbre et le moyeu est prévu un élément d'espacement en forme de douille 15.L'élément d'espacement peut être formé d'une matière plus facile à travailler que la matière de l'arbre et du moyeu et l'élément d'espacement peut dont etre muni de perforations 3 pour les organes d'accouplement 4 Dans le cas représenté, l'organe d'accouplement est prévu au centre de la matière de l'élément d'espacement 15 et lorsqu'on comprime la douille de pression 6 au moyen de la vis 7. et de l'écrou 8, l'élément d'espacement 15 se déforme radialement, à la fois vers l'intérieur, donc vers l'arbre 1, et vers l'extérieur, donc vers le moyeu 2. Un autre-mode d'exécution de l'invention est représenté par les figures 8 et 9 mais ici, l'espacement entre l'arbre 1 et le moyeu 2 est si grand qu'un disque cylindrique 16 est monté dans cet espacement et relié à l'arbre 1 par trois organes d'accouplement 4a et au moyeu par trois organes d'accouplement 4b. Comme indiqué plus haut, la douille de pression 6 est comprimée lorsqu'on serre le dispositif de serrage 7, 8o La compression a lieu uniformément dans toute la douille de pression et cela signifie que l'on obtient à la fois une dilatation radiale et périphérique. Si la douille de pression est formée d'une matière qui assure une déformation plastique, par exemple d'aluminium ou d'un alliage métallique, cette déformation plastique peut avoir pour effet que la douille de pression ne reprenne pas sa forme initiale lorsqu'on desserre lté- crou de la vis, ce qui peut, à nouveau, causer des difficultés dans le démontage. Il peut arriver aussi que lorsqu'on serre l'écrou ou la vis, la douille de pression 6 ait tendance à tourner avec l'écrou ou avec la vis et cela peut également causer une déformation plastique de la douille.Pour éliminer ces inconvénients, on peut prévoir une ou plusieurs rainures axiales dans la douille, ce qui forme des parties d'épaisseur réduite qui peuvent absorber toutes déformations plastiques de manière à compenser la di-latation périphérique de la douille et empêchent la douille de tourner en même temps que la vis ou l'écrou. La figure 10 montre comment la douille 6 peut être munie de trois paires de ces rainures axiales, à savoir trois rainures 22 dans la périphérie extérieure et trois rainures 23 dans la périphérie intérieure. Les rainures 22 et 23 sont exactement opposées deux à deux et une partie 24 d'épaisseur réduite est obtenue entre les rainures de chaque paire. Le nombre des rainures peut être adapté aux circonstances et dans le cas le plus simple, une seule rainure axiale est prévue à la périphérie extérieure de la douille. Dans certains cas, il peut être avantageux de diviser la douille de pression en plusieurs tronçons courts et sur la figure 11, on a représenté une douille de pression formée de trois tronçons courts 6a, 6b et 6c que l'on peut laisser tourner relativement, les gorges 22 et 23 des trois tronçons pouvant être distribuées sur une grande partie de la périphérie de l'arbre. Dans la description ci-dessus, on-dit que la douille de pression est un élément séparé. Toutefois, il est évident que la douille peut être montée fixe sur le dispositif de serrage 7 ou faire-partie intégrante de celui-ci. Il est évident pour l'homme de l'art que l'on peut modifier le procédé et le dispositif d'accouplement selon l'invention et les adapter à différents besoins, dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé d'assemblage de pièces de machine adjacentes ou de structures dans lesquelles une pièce extérieure enferme une ou plusieurs intérieures, caractérisé par le fait que dans l'une des pièces, on pratique une ou plusieurs perforations qui la traversent partiellement ou complètement en un point adjacent à l'interface des pièces à assembler et sont dirigées parallèlement à l'interface, que dans la perforation ou dans chacune des perforations, on introduit une douille de pression formée d'une matière qui peut se déformer lorsqu'elle est comprimée, et que dans la douille de pression on introduit une vis qui, grâce à un filetage, peut assurer une compression axiale de la douille de pression de sorte que celle-ci se dilate radialement,. causant une déformation partielle en direction radiale de la pièce dans laquelle est montée la douille et assurant ainsi le serrage de cette pièce sur la ou les autres pièces de sorte qu'elles sont assemblées. 2) Procédé selon la revendication 1, pour le montage d'une pièce sur un arbre, caractérisé par le fait que l'on prévoit un espacement entre la pièce et l'arbre, que l'on monte dans cet espacement un élément d'espacement, que l'on pratique dans celui-ci une ou plusieurs perforations qui le traversent partiellement ou complètement, que l'on monte une douille de pression et une vis de serrage dans la perforation ou dans chacune des perforations et que l'on serre la vis de serrage, de sorte que la pièce et l'arbre sont assemblés. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on donne une grande largeur à l'espacement entre l'arbre et la pièce à assembler, que l'élément d'espacement est sous la forme d'un disque cylindrique, que l'on pratique auprès de l'interface du disque et de l'arbre une ou plusieurs perforations traversant partiellement ou complètement le disque, que l'on pratique des perforations correspondantes auprès de l'interface du disque et de l'autre pièce et que l'on place dans chacune des perforations un dispositif d'accouplement comprenant la douille de pression et la vis de serrage. 4) Dispositif d'accouplement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caracté risé par le fait qu'il comprend une douille de pression en matière déformable prévue dans une perforation d'une pièce à assembler à une autre pièce, auprès de l'interface des deux pièces, et une vis de serrage en contact avec la douille de pression de manière à la comprimer axialement et à assurer ainsi une déformation radiale de la douille de pression et une déformation radiale correspondante d'au moins une partie de la pièce dans laquelle est monté le dispositif d'accouplement 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la douille de pression est une douille cylindrique creuse et que la vis de serrage le traverse axialement et est conçue pour être poussée contre la douille de pression par l'intermédiaire d'un piston de pression cylindrique creux. 6) Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la vis de serrage se visse dans l'une des pièces à assembler. 7) Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la vis de serrage est un boulon qui entre en contact par la tête avec i extrémité de la douille de pression et par l'écrou avec l'extrémité opposée de celle-ci. 8) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait qu'il constitue un élément d'espacement muni d'une ou plusieurs perforations qui le traversent partiellement ou complètement auprès de l'interface des pièces à assembler et dans lesquelles on introduit la douille de pression et la vis de serrage. 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'élément d'espacement contient deux ou plusieurs douilles de pression munies chacune d'une vis de serrage séparée. 10) Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que l'élément d'espacement a une extension essentiellement radiale et est sous la forme d'un disque cylindrique creux présentant auprès de l'alésage eentral une ou plusieurs douilles de pression munies chacune d'une vis de serrage et, auprès de sa périphérie extérieure, une ou plusieurs douilles de pression munies chacune d'une vis de serrage. 11) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé par le fait que la douille de pression est sous la forme de deux éléments de matière différente, à savoir un élément extérieur en forme de douille et un élément intérieur de pression prévu dans l'élément extérieur en forme de douille, et que la vis de serrage est conçue pour se serrer sur l'élément intérieur de pression. 12) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé par le fait que la douille de pression est munie d'une ou plusieurs rainures axiales formant un nombre correspondant de parties d'épaisseur réduite qui forment des espacements entre les pièces à assembler, ces parties étant capables de compenser une certaine dilatation périphérique de la douille de pression quand celle-ci est mise sous pression. 13) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 12, caractérisé par le fait que la douille de pression est sous la forme de plusieurs tronçons courts montés sur la même vis de serrage.