Brevet FR2494613A1 — publié le 19820528

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'as- semblage non-démontable de pièces tournantes, telles que des éléments d'arbre, entre une pièce externe tubulaire ou comportant un tronçon de tube et une pièce extérieure ou intérieure de résistance supérieure à celle de la pièce externe, qui est déformée plastiquement et con- primée avec contraction ou évasement par un formage à froid à l'aide d'une presse hydraulique ou autre et d'un outil exerçant simultané- ment une forte pression radiale sur le pourtour de la pièce externe. On connait déjà des procédés (cf. par exemple demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 1 934 339), dans lesquels des éléments d'arbre sont assemblés avec une pièce intérieure, mais imposant l'emploi d'un outil dont les dimensions sont rigoureusement égales à celles des pièces à assembler. Il convient en outre de veiller à ce que les pièces à assembler pré- sentent des tolérances correspondantes, car une liaison sans défor- mation n'est garantie que dans ce cas. L'invention a pour objet un procédé garantissant la possibilité d'assembler sans défaut ni déformation des pièces creuses à épaisseur de paroi relativement mince et un tube. Les tolérances de fabrica- tion des éléments à assembler doivent en outre être secondaires pour l'assemblage. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la pres- sion est produite suivant l'axe longitudinal de l'outil et agit sur un matériau déformable élastiquement, qui la dévie radialement sur les pièces à assembler. Un tel procédé permet d'assembler par exemple les pièces exté- rieures de joints homocinétiques et un arbre tubulaire pour produire un arbre de transmission. Il est indifférent que les tubes soient en acier ou en aluminium. Il est possible d'assembler les pièces avec un tube, sans déformation. La forme du profil du tube est secondaire. La sûreté de forme nécessaire peut être réalisée par exemple à l'aide d'une denture produite par moletage de la face extérieure de la pièce intérieure. Le tube à assembler est alors sans denture et peut être produit avec des tolérances plus grandes sur le diamètre. L'invention a également pour objet un dispositif ou un outil pour la mise en oeuvre dudit procédé. Selon une autre caractéristique de l'invention, une bague de serrage est guidée dans une douille qui, du côté de ladite bague en regard de la piece, comporte une cavité annulaire remplie par un matériau élastique agissant sur la pièce quand la pression est appliquée. L'emploi d'un matériau élastique ou d'une masse hydraulique esc particulièrement avantageux, car une force introduite verticalement est déviée en une force radiale sur la pièce, le matériau élastique appliquant régulièrement sur la surface des pieces a assembler et 1C produisant ainsi un écoulement régulier de leur matériau. Selon une autre caractéristique de l'n-vention, au moins une bague d'étanchéité élastique, en matière plastique de préférence, est disposée sur chaque face frontale du matériau élastique et présente une résistance supérieure à celle de ce dernier. Cette forme de réalisation présente l'avantage de permettre l'assemblage de tubes dont les diamètres extérieurs présentent cer- taines tolérances, l'emploi d'une bague d'étanchéité supplémentaire permettant de compenser ces tolérances sans que le matériau élastique soit refoulé par la pression sur la bauie de serrage ou la douille. Selon une autre caractéristique 1 l'inv-ention, un mandrin support est logé dans une pièce intérieure creuse pour son assemblege. L'avantage réside dans le fait que le mandrin support permet d'assembler des pièces creuses sans qu'une élasticité gênante des pièces à assembler nuise à la qualité de la liaison. Selon une autre caractéristique de l'invention, le matériau élastique est constitué par deux segments au moins. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente une machine avec un dispositif pour l'assem- blage de pièces tournantes; la figure 2 est la coupe d'un outil selon figure 1; la figure 3 est la coupe des pièces à assembler et d'une partie de l'outil; la figure 4 est la coupe des pièces à assebler après la mise en oeuvre du procédé; la figure 5 est la coupe des pièces assemblées après la décharge de l'outil; la figure 6 est une coupe suivant l'axe I-I de la figure 5; la figure 7 représente les pièces définitivement assemblées lors en retrait de l'outil; la figure 8 représente les bagues d'étanchéité au repos entre le mat riau élastique et la douille; la figure 9 représente les bagues d'étanchéité selon figure 8 pendai it l'application de la pression; la figure 10 représente une autre forme de réalisation d'une bague d'étanchéité en matière plastique; la figure 11 représente une autre forme de réalisation d'un outil; la figure 12 est la coupe A-B de l'outil selon figure 11; la figure 13 représente un détail du matériau élastique; et la figure 14 est la coupe C-D de l'outil selon figure 11. La machine représentée à la figure 1 est essentiellement cons- ttuee par la table 1, le dispositif d'assemblage 2, l'équipement hydraulique 3 et l'outil 4. Le tube 5 à assembler est maintenu par le porte-pièce 6. L'outil 4 pour l'assemblage de pièces tournantes, représenté à la figure 2, est essentiellement constitué par une douille cylindri- que 7, à l'intérieur de laquelle une douille 8 est fixée par des vis 9. Une bague de serrage 11 pénètre dans la cavité annulaire 10. Un vérin 12 exerce une pression sur cette bague' de serrage 11, l'arrivée et le départ du liquide hydraulique s'effectuant par les canaux 13 et 14. L'éjecteur 15 monté au centre éjecte les pièces assemblées 16 et 17 après la fin de l'opération d'assemblage. Le matériau élastique 18 est disposé dans la cavité annulaire 10, son étanchéité par rapport à la douille 8 étant assurée par une première 19 et une seconde bague d'étanchéité 20. La face extérieure de la pièce 16 présente un mole- tage 21, garantissant une liaison parfaite. Lorsqu'une pression est appliquée par les canaux 12, 14, le vérin 12 se déplace vers la pièce et fait glisser la bague de ser- rage 11 dans la cavité 10, contre l'action du ressort 22, de sorte vtéque le matériau élastique 18 est comprimé. Cette compression produit une pression radicle sur la pièce tubulaire 17 et dans le moietage 21 d- la giéce l6, jusqu'à ce que le matériau de la pièce 17 s'écoce dans le moletaae. La limite élastique apparente du matariau est i dépassée pendant l'assemblage. La pièce 16 étant creuse, un mandrd.n support 23 est prévu pour interdire une déformation élastique Jes pièces. La figure 3 représente une partie de la douille cylindrique 7 et la douille 8 avec la bague de serrage 11 et l'éjecteur 15. La cavité annulaire 10 contient le matériau -lastique 18 et les bagues d'étanchéité 19 et 20 qui, lors d'une application de la pression sur la bague de serrage Il et par suite sur le matériau élastique 18, interdisent à ce dernier de s'échapper entre la pièce tubulaire 17 et la douille 8. La pièce intérieure 16 est en outre représentée avec le moletage 21. La figure 3 représente le montage au repos, c'est-à-dire aucune pression ne s'exerçant sur la bague de serrage 11. La figure 4 représente le montage après application d'une pres- sion sur la bague de serrage 11l et compression du matériau élastique. La bague d'étanchéité 19 s'est appliquée sur la douille 8, la bague d'étanchéité 20 glissant par sa face biseautée sur la pièce tubulaire 17 et interdisant ainsi un échappement du matériau élastique 18. L'application d'une pression sur le matériau élastique 18 produit une pression radiale suivant l'axe, de sorte que la pièce tubulaire 17 se déforme en pénétrant dans le moletage ou la denture 21. Un dépas- sement de la limite élastique apparente du matériau assure une appli- cation régulière sur toute la circonférence. La figure 5 représente les pièces 16 et 17 assemblées après décharge de la bague de serrage 11 et par suite du matériau élastique 18. Les bagues d'étanchéité 19 et 20 sont déjà revenues par glisse- ment dans leur oosition initiale, à l'aide de la face biseautée 24. Comme le montre également la figure 6, la piece tubulaire 16 s'est déformée en pénétrant dans la denture ou le moletage 21, de sorte qu'une liaison par sûreté de forme est produite, avec une qualité suffisante pour transmettre un couple d'une pièce à l'autre même dans le cas de pièces tournantes, telles que des arbres de transmission. Sur la figure 7, la bague de serrage il et le matériau élastique 18 ont été déchargés et l'éjecteur 15 repousse les pièces 16 et 17 hors du dispositif. Les figures 8 à 10 représentent la douille 8 et le matériau élastique 18, un espace libre 25 demeurant entre ce dernier et la pièce tubulaire 16. Cet espace libre 25 est produit par les tolé- rances usuelles sur le diamètre extérieur du tube 16. Sur la figure 8, le matériau élastique 18 n'est pas soumis à une pression. Sur la figure 9 par contre, une pression a déjà été exercée sur le matériau élastique 18, l'appliquant d'abord sur la bague d'étanchéité 19, qui est repoussée radialement sur la pièce 16 par la force PR et s'appli- que radialement vers l'extérieur sur la douille 8. Il est ainsi garanti que le matériau élastique ne peut pas s'échapper entre la douille 8 et le tube 16, même dans le cas de tolérances sur le maté- riau à façonner. En cas d'emploi des bagues d'étanchéité 19, 20, comportant chacune une face biseautée 24 en regard, la pression s'exerçant suivant l'axe longitudinal est décomposée en une force normale P et une force radiale PR, dont l'intensité détermine l'étanchéité. Sur la figure 10, une bague d'étanchéité 26 est par contre utilisée sous forme d'une rondelle entre la douille 8 et le matériau élastique 18. Cette forme de réalisation convient uniquement quand de faibles variations de tolérance sont à prévoir sur le diamètre extérieur de la pièce 16, du fait de la matière première. Des bagues d'étanchéité en matière plastique sont utilisées dans le cas de tolérances plus importantes, du fait de leur élasticité. La figure 11 représente une variante du dispositif dans la- quelle le diamètre utile de la pièce 17 est supérieur à celui de la pièce 16. La douille 8 doit par suite être divisée pour assurer une liaison parfaite, de façon à garantir la possibilité d'augmentation de son diamètre intérieur par le biseau 27 et un guide 28 corres- pondant. Le matériau élastique 18 également divisé est de nouveau logé dans la cavité annulaire 10, de sorte que la pression peut êtr e appliquée par l'intermédiaire de la bague de serrage 11. La figure 12 représente la coupe A-B de la figure 11, la bague extérieure 29 interagissant par le guide 28 avec la douille 8 et le matériau élastique 18 agissant su riles pièces 16 et 17. La douille 8 étant divisée dans cet exemple de réalisation, le matériau élastique 18 doit être logé dans une rainure en queue d'aronde, de même que les bagues d'étanchéité 30 et 31, afin de ne pas pouvoir tomber lors d'un éloignemsnt de la pièce. La figure 14 représente la coupe C-D de la figure 11, le maté- riau élastique 18 divisé étant disposé autour de la pièce 17. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'hoime de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent l'être décritsz uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 24946 13 Revendications 1 Procédé d'assemblage non démontable de pièces tournantes, telles que des éléments d'arbre, entre une pièce externe tubulaire ou compor- tant un tronçon de tube et une pièce extérieure ou intérieure de résistance supérieure à celle de la pièce externe, qui est déformée plastiquement et comprimée avec contraction ou évasement par un for- mage à froid à l'aide d'une presse hydraulique ou autre et d'un outil exerçant simultanément une forte pression radiale sur le pour- tour de la pièce externe, ledit procédé étant caractérisé en ce que la pression est produite suivant l'axe longitudinal de l'outil et agit sur un matériau déformable élastiquement, qui la dévie radiale- ment sur les pièces à assembler. 2. Outil pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé par une bague de serrage (11) guidée dans une douille (8) qui, du côté de ladite bague en regard de la pièce (16, 17) com- porte une cavité annulaire (10) remplie par un matériau élastique (18) agissant sur la pièce (16, 17) quand la pression est appliquée. 3. Outil pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé par au moins une bague d'étanchéié élastique (19, 20, 26, 30, 31) en matière plastique de préférence, disposée sur chaque face frontale du matériau élastique (18) et présentant une résistance supérieure à celle de ce dernier. 4. Outil pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé par un mandrin support (23), logé dans la pièce intérieure creuse pour son assemblage. 5. Outil pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le matériau élastique (18) est constitué par deux segments au moins.