Brevet FR2546267A1 — publié le 19841123

1. La présente invention est relative à une struc- ture d'enveloppe ou de panneau à paroi composite multi- couches et notamment à des carters ou panneaux métal- liques. Jusqu'à présent les carters mécaniques étaient essentiellement réalisés par coulée de fonte d'acier ou d'alliages légers et devaient comporter des parois suffisamment épaisses pour résister aux efforts qui leur sont demandés et permettre la coulée La conséquence di- recte de ces structures épaisses est le poids relative- ment élevé de ces ensembles. Par ailleurs, ces ensembles sont réalisés par coulée à des cadences qui sont donc tributaires de ce type d'opération. La présente invention vise à réaliser notamment des carters ou panneaux à parois composites permettant d'accéder à des cadences de fabrication élevées, tout en diminuant le poids de l'ensemble pour une résistance mécanique équivalente. La présente invention a ainsi pour objet une structure d'enveloppe ou de panneau à paroi composite, caractérisée en ce que la paroi est constituée d'au moins deux tôles mises en forme, comportant des zones dans lesquelles les surfaces en regard sont jointives et rendues solidaires par collage et soudage par point et des zones dans lesquelles des corps creux sont mé- nagés entre ces surfaces en regard pour conférer la rigidité voulue aux structures. Les tôles mises en forme sont notamment des tôles d'acier embouti à haute limite élastique, c'est-à-dire à 100 kg/mm 2 et plus. Les carters peuvent avoir une forme sensiblement plate ou creuse, telle que sphérique ou cylindrique ou 2. toute forme appropriée pour contenir un mécanisme qui doit être protégé ou lubrifié, etc. La caractéristique essentielle de la présente invention réside dans le fait que la paroi composite de la structure est constituée-d'un ensemble de tôles collées entre elles par leurs surfaces en regard join- tives et comportant sur ces mêmes surfaces un certain nombre de points de soudure discrets à un espacement judicieusement choisi Entre ces surfaces en regard jointives, les tôles forment des corps creux qui sont destinés à conférer la rigidité nécessaire à la paroi du carter ou autre structure On peut associer en sand- wich deux ou plusieurs tôles selon la structure désirée. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés qui en représentent seule- ment deux modes d'exécution. Sur ces dessins: la Fig 1 représente une vue en élévation et en coupe d'un carter de forme sensiblement plate; - la Fig 2 est une vue de l'un des deux flasques constituant le carter de la Fig 1; la Fig 3 est une vue de l'autre flasque consti- tuant le carter de la Fig 1; les Fig 4 et 5 sont des vues en coupe transver-e sale à deux niveaux différents du flasque de la Fig 2; la Fig 6 est une vue en coupe verticale axiale selon la ligne 6-6 de la Fig 7, d'un moyeu de roue; la Fig 7 est une demi-vue en bout et une demi- vue en coupe radiale selon la ligne 7-7, du moyeu de la Fig 6. Le carter représenté à la Fig 1 est un carter destiné à une motobineuse, c'est-à-dire un engin de culture agricole ou maraîchère Ce carter comporte deux flasques 1 et 2 accolés le long de leurs p é r i - phéries délimitant un volume intérieur dans lequel se trouvent les moyens de transmission de la puissance 3. à partir d'un arbre d'entrée 3 relié à un groupe moteur (non représenté) à un arbre de sortie 4 sur lequel sont montés les outils agraires non représentés Les deux flasques sont rendus solidaires par des moyens clas- siques, tels que vis-écrou ou éventuellement par collage et soudage par point lorsque l'on veut diminuer le poids de l'ensemble. Le flasque 2 est constitué de deux parois réalisées en tôle d'acier emboutie,une paroi 5 formant la peau extérieure et une paroi 6 disposée vers l'intérieur du carter,constituant la paroi porte-roulements. De même, le flasque 1 est constitué de deux parois distinctes, à savoir une paroi 7 formant peau extérieure et une paroi 8 disposée vers l'intérieur du carter,formant paroi porte-roulements. Le flasque 2 représenté à la Fig 3, constitué de deux parois 5 et 6 comporte des zones sensiblement planes 31, 32 dans lesquelles les surfaces en regard des parois 5, 6 sont étroitement accolées et jointives. Ces zones 31, 32 sont séparées par des corps creux 34, , 36 et 37, tels que les nervures Dans les zones plates étroitement accolées, les cloisons 5 et 6 sont soudées par point, comme représenté par les références 38 a, 38 b, 38 c, etc et collées ensemble. Au niveau du corps creux 37 non fermé, comme on peut le voir à la Fig 1, la paroi porte-roulements 6 est fixée au flanc de la paroi 5 formant plan extérieur par un rebord 39 afin de vaincre les effets de tension de l'ensemble Cette fixation est réalisée par collage et soudage par point. Comme représenté à la Fig 1, la cloison 6 porte-roulements délimite des paliers 9 et 10 recevant des roulements non représentés des moyens de transmis- sion de la puissance entre l'arbre d'entrée 3 et de sor- tie 4 Les paliers 9 et 10 font saillie vers l'inté- rieur et ne débouchent pas vers l'extérieur, puisque la cloison 5 forme une peau extérieure continue qui est 4. disposée en regard Par contre, le palier 11 reçoit un roulement 12, monté sur l'arbre de sortie 4 qui débouche vers l'extérieur à travers une garniture d'étanchéité 13 reçuedans une collerette 14 délimitée dans la paroi 6 formant peau extérieure, et faisant saillie vers l'in- térieur. Les paliers de la paroi porte-roulements repré- sentés à la Fig 1 ont des dessins différents pour mon- trer des solutions adaptées à vaincre des effets parti- culiers. Ainsi, pour le palier 11, l'appui du roulement 12 est réalisé par des diamètres différents entre le palier 11 et la collerette 14. Sur le flasque 1 a été représenté un palier 16 portant un roulement 17 pour un arbre des moyens de transmission de la puissance, non représentés Ce rou- lement 17 prend appui sur des bossages frappés 18, fai- sant saillie vers l'intérieur du carter, ménagés dans la paroi extérieure 7. Le flasque 1, représenté à la Fig 2, constitué des deux parois 8 et 9, comporte des zones 21 dans les- quelles les surfaces planes en regard des parois 8 et 9 accolées sont soudées par point 22 a, 22 b, 22 c, etc et collées. Un corps creux formant nervure 23 en forme de Y est ménagé dans une partie sensiblement centrale par rapport à la zone 21 Ce corps creux est fermé, contrai- rement aux corps creux 24, 25 et 26 ménagés à la partie supérieure du flasque 1 Les corps creux 24, 25 et 26 sont du même type que ceux décrits pour le corps creux 37 du flasque de la Fig 3 et remplissent la même fonc- tion. Sur la Fig 4, qui est une vue en coupe horizon- tale du flasque de la Fig 2, on peut voir les corps creux 24 et 26 délimités entre les parois 7 et 8. Sur la Fig 4, on peut également noter une ner- vure d'emboutissage 41 destinée à tendre la surface. 5. Sur la Fig 5, représentant une coupe horizon- tale, au niveau de l'arbre d'entrée 3, on peut noter le corps creux 23 fermé, coupe dans les deux branches su- périeures du Y. On a représenté sur la Fig 1 dans le détail, l'espace 15 formant canal, ménagé entre la paroi 7 for- mant peau extérieure et la paroi 8 porte-roulements Ce canal 15 débouche par un orifice 27 représenté à la Fig. 2 pour le retour de l'huile issue du roulement dans le carter. Les parois individuelles peuvent avoir des épais- seurs égales ou différentes selon la fonction qu'elles remplissent dans la paroi composite. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, le carter peut être un carter sphérique ou cylindrique. En particulier, on décrira ci-après à titre d'illustration un carter cylindrique qui est un boîtier à roulements constituant un moyeu de roue non motrice. Le moyeu de roue représenté à la Fig 6 présente une paroi composite comportant au moins trois parois individuelles accolées et rendues solidaires par la technique selon la présente invention de collage et de soudage par point. Ce moyeu est constitué de deux demi-coquilles 60 a, 60 b en forme de manchon cylindrique à collerette 61. Chaque demi-coquille est constituée d'une paroi exté- rieure 62 a, 62 b et d'une paroi intermédiaire 63 a, 63 b qui sont emboîtées l'une dans l'autre, la paroi inter- médiaire 63 a, 63 b étant emboîtée à l'intérieur de la paroi extérieure 62 a, 62 b Les deux demi-coquilles 60 a, b sont accollées par leur collerette 61, de sorte qu'au niveau de la collerette l'épaisseur de la paroi composite est quadruple. A l'intérieur de la partie médiane des deux demi- coquilles 60 a, 60 b accolées est placée une bague annu- laire à paroi unique formant paroi intérieure 64 super- posée aux parois intermédiaires 63 a, 63 b de façon à 6. former dans cette zone une paroi composite à épaisseur triple du moyeu Cette paroi 64 est superposée aux pa- rois 63 a, 63 b et 62 a, 62 b en formant un sandwich rendu rigide par la technique du collage et du soudage par point. Les diverses parois 62 a, 62 b et 64 ne sont par rigoureusement cylindriques, mais comportent des bos- sages qui définissent des corps creux qui sont un des éléments constitutifs des structures de carter à parois composites selon la présente invention. Ainsi, comme représenté à la Fig 7, la paroi 62 b vue en coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig 6, forme des bossages 71 a, 71 b, 71 c s'étendant radialement sui- vant une répartition angulaire régulière qui est, dans le mode de réalisation représenté, de 30 '. Ces bossages 71 a, 71 b, 71 c sont dirigés vers l'extérieur du moyeu. La paroi 64 forme également des bossages 72 a, 72 b, 72 c analogues au bossage 61, mais dirigés vers l'in- térieur et disposés radialement en regard de ces derniers. Les bossages 71 correspondent respectivement au corps creux 65 de la Fig 6 et les bossages 72 au corps creux 66 de la Fig 6. Les parois 63 a, 63 b, dans leur partie extérieure à la collerette 61, sont cylindriques et comportent des surfaces qui sont étroitement accolées aux parois 62 a, 62 b et 64 et rendues solidaires de ces dernières par des points de soudure représentés en 67 et par collage. De même, pour les quatre parois de la collerette 61, des points de soudure 67 sont régulièrement répartis sur les surfaces périphériques planes. La paroi 64 comporte des rebords 68 pliés vers l'intérieur qui servent de moyens de positionnement et maintien avec des rebords à épaulement 69 et 70 prévus respectivement dans les parois 63 a et 63 b, pour le po- sitionnement de roulements à billes 81, 82. Ces roulements à billes 81, 82 sont montés sur la 7. fusée de roue et également positionnés sur cette der- nière à l'aide de divers épaulements 83 et rondelle d'arrêt 84. La collerette composite 61 comporte des orifices 85 pour le passage de goujons 86 servant à la fixation de divers éléments solidaires du-moyeu, tels que les freins et la jante de la roue. Des moyens d'étanchéité sous forme d'une bague 87 positionnés entre l'extrémité de la paroi 62 b, d'une part, et l'extrémité du rebord 70 de la paroi 63 b, d'autre part, et la fusée sont classiquement prévus. Le moyeu de roue ainsi réalisé comporte des parois composites à trois ou quatre épaisseurs ayant des sur- faces en regard étroitement accolées formant sandwich, qui sont interposées entre des corps creux conférant la rigidité en torsion voulue du moyeu. Ce type de moyeu présente l'avantage d'un gain de poids très intéressant pour les masses non suspen- dues d'un véhicule automobile On peut noter, par ail- leurs, qu'il permet un positionnement et un maintien des roulements à l'aide de rebords judicieusement mé- nagés dans les diverses parois formées par emboutissage d'une tôle Les diverses parois étant toutes obtenues par emboutissage, on peut accéder à des cadences de fabrication importantes et, ensuite, fabriquer le moyeu par la technique de collage et de soudage par point. Il est nécessaire, selon la présente invention, que les surfaces en regard superposées pour former un sandwich soient, d'une part, collées et, d'autre part, soudées par points judicieusement répartis En effet, le col- lage ne permet pas d'obtenir des résistances à l'arra- chement suffisantes et le soudage par point en lui- même conduit à des vibrations des tôles Lorsque ces deux moyens sont combinés, on peut ainsi obtenir la résistance voulue à l'arrachement et l'absence de vi- brations des parois de carter qui deviennent étroite- ment solidaires et homogènes. 8. La structure à paroi composite selon la présente invention peut, en outre, être utilisée pour la fabri- cation de panneaux dans l'automobile, tels'que des ca- pots ou des portières. 9. REVENDICATIONS 1 Structure d'enveloppe ou de panneau à paroi composite, caractérisée en ce que la paroi est constituée d'au moins deux tôles ( 5,6) mises en forme, notamment de tôles d'acier embouties, comportant des zones ( 31,32) dans lesquelles les surfaces en regard sont jointives et rendues solidaires par collage et soudage par point et des zones ( 34,35,36,37) dans lesquelles des corps creux sont ménagés entre ces surfaces en regard pour conférer la rigidité voulue aux structures. 2 Structure selon la revendication 1, caracté- risée en ce que l'enveloppe est un carter sensiblement plat constitué de deux flasques ( 1,2) accolés, chaque flasque comportant une paroi ( 5,7) formant peau exté- rieure et une paroi ( 6,8) porte-roulements disposée vers l'intérieur du carter, ces parois étant munies d'orifices pour le passage d'arbres. 3 Structure selon la revendication 2, caracté- risée en ce que la paroi ( 6,8) porte-roulements est munie de paliers ( 9, 10,11,16) venus de matière avec la paroi, supportant des roulements ( 12,17). 4 Structure selon la revendication 2, caracté- risée en ce que la paroi ( 5,7) formant peau extérieure est munie de collerettes ( 14) venues de matière avec la paroi et recevant des joints d'étanchéité. 5 Structure selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisée en ce que la collerette ( 14) de la paroi formant peau extérieure et le palier ( 11) de la paroi porte-roulements ont des diamètres diffé- rents pour réaliser un appui du roulement 12. 6 Structure selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisée en ce que la paroi ( 7) for- mant peau extérieure comporte en regard de la périphé- rie du palier ( 16) de la paroi porte-roulements ( 8), des bossages frappés ( 18) faisant saillie vers l'inté- rieur du carter pour l'appui du roulement ( 17). 10. 7 Structure selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 6, caractérisée en ce que les parois for- mant peau extérieure ( 5,7) et les parois porte-roulements ( 6,8) délimitent entre elles au niveau des paliers des canaux ( 15) pour le retour de l'huile. 8 Structure selon la revendication 1, caracté- risée en ce que l'enveloppe est un boîtier à roulements sensiblement cylindrique, constitué de deux demi-coquil- les ( 60 a,60 b) en forme de manchon cylindrique à colle- rette ( 61), accolées par la collerette, chaque demi- coquille étant constituée d'une paroi extérieure ( 62 a, 62 b) et d'une paroi intermédiaire ( 63 a,63 b) qui sont emboîtées l'une dans l'autre, une paroi intérieure ( 64) en forme de bague annulaire étant superposée à l'inté- rieur des parois intermédiaires( 63 a,63 b) dans la partie médiane des deux demi-coquilles. 9 Structure selon la revendication 8, caracté- risée en ce que les corps creux ( 65,66) sont des bossages 71 a,71 b,71 c) s'étendant radialement suivant une réparti- tion angulaire régulière, respectivement formés entre la paroi extérieure ( 62 a,62 b) et la paroi intermédiaire ( 63 a,63 b) d'une part et la paroi intérieure ( 64) et la paroi intermédiaire ( 63 a,63 b) d'autre part. Structure selon la revendication 8 ou 9, carac- térisée en ce que la paroi intérieure ( 64) comporte des rebords ( 68) pliés vers l'intérieur qui constituent avec des rebords à épaulement ( 69, 70) ménagés dans les parois intermédiaires ( 63 a,63 b) des moyens de positionnement et de maintien de roulements ( 81,82).