Brevet FR2594385A1 — publié le 19870821

L'invention concerne un dispositif de montage composé de deux sous- ensembles indépendants l'un de l'autre pour monter rotatif un moyeu de roue, commandé par l'intermédiaire d'un joint homocinétique, sur le support de roue correspondant d'un véhicule automobile, le palier porté par le support de roue formant avec le moyeu de roue l'un des sousensembles et le joint homocinétique formant l'autre, les deux sousensembles pouvant être reliés l'un à l'autre et être détachés de nouveau l'un de l'autre et la ison des deux sous-ensembles étant réalisée, d'une part, au moyen de dentures frontales mutuellement correspondantes qui s'imbriquent l'une dans l'autre sans jeu, tant dans le sens cir- conférentiel que dans le sens axial, d'autre part, par une vis cen- trale ou par un moyen semblable. Le brevet allemand DE-31 16 775 propose déjà un dispositif de montage composé de deux sous-ensembles séparés et pré-assemblés indépendamment l'un de l'autre. Dans ce cas, le côté frontal, c'est-à-dire l'une des faces radiales de la bague intérieure du rou- lement de l'unité de montage, d'une part, et le côté frontal de l'élément extérieur du joint, d'autre part, peuvent être reliés l'un à l'autre avec complémentarité de formes et peuvent au besoin être détachés de nouveau l'un de l'autre, mais avec subsistance d'un certain jeu dans le sens circonférentiel. La liaison par com- plémentarité de formes est réalisée au moyen de dentures frontales qui sont prévues sur les faces mutuellement correspondantes des deux sousensembles et la liaison est maintenue en permanence au moyen d'une vis centrale. Le brevet allemand DE-31 16 720 propose un dispositif de montage semblable à celui qui vient d'être décrit. Sur la figure 2 de ce document, on voit, comme exemple, la réalisation d'une denture frontale. L'application d'autres formes ou dispositions de dents est bien entendu possible également. Les dispositifs de montage du type décrit ci-dessus offrent l'avantage de pouvoir être pré-assemblés en sous-ensembles. Au montage, les deux sous-ensembles peuvent être reliés facilement, économiquement et pratiquement sans jeu l'un à l'autre au moyen de leurs dentures frontales et de la vis centrale; en cas de démontage, par exemple pour effectuer des réparations, Les avan- tages mentionnés se manifestent de façon semblable. Les avantages décrits ont cependant une contrepartie: La réalisation des dentures frontales demande beaucoup de travail et est coûteuse. Il en est ainsi pour Les dentures réalisées avec enlèvement de copeaux, mais aussi pour les dentures réalisées par déformation à froid, par exemple selon ta proposition contenue dans te document DE-OS 19 31 300, ou de manière analogue. Devant le travail et les coûts relativement importants que demande jusqu'à présent la réalisation de dentures frontales pour dispositifs de montage de roues, l'invention vise à créer un dispo- sitif, correspondant à peu près, dans la construction et le mode de fonctionnement, aux propositions selon les brevets allemands DE-31 16 720 et DE-31 16 775, mais dont les dentures nécessaires pour les deux sousensembles soient réalisables de manière plus simple et nécessitant par conséquent, en même temps, moins de travail et des coûts moindres, tout en permettant l'obtention d'une grande précision. A cet effet, selon l'invention, les dentures frontales, prévues sur des faces dirigées l'une vers l'autre des deux sous- ensembles, en particulier sur la bague intérieure d'un roulement de roue et sur L'élément extérieur du joint homocinétique, sont réalisées par une opération de pressage dit à nutation, utilisant deux matrices dont l'une effectue un mouvement régulier et présente une surface de compression qui est en contact par une partie périodiquement changeante avec une partie périodiquement changeante de la surface comprimée de la pièce travaillée, placée entre les deux matrices. Selon un mode de réalisation adéquat de l'invention, l'élément extérieur du joint homocinétique possède, du côté dirigé vers la bague intérieure du roulement, une face plane, sans prolon- gement cylindrique se raccordant axialement et d'un seul tenant à ce côté de l'élément de joint. Selon une caractéristique qui complète et perfectionne l'objet de l'invention, le matériau soumis à ladite opération de pressage est de l'acier avec une teneur en carbone de l'ordre de 0,4 à 1,2 %. L'invention apporte toute une série d'avantages dont celui qui est le plus essentiel réside dans la réalisation simplifiée donc également plus économique de la denture, réalisation qui assure en même temps une grande précision. Un autre avantage, découlant également de l'application du pressage à nutation, réside dans le fait qu'il suffit d'efforts de pressage relativement faibles, ce qui demande, selon M ssle ("Kaltmassivumformung durch Taumelpressen") dans le périodique "Industrie", n 79 du 03.10.1979, pages 66 et les suivantes, pour des pièces d'un diamètre d'environ 80 à 100 mm, une presse à nutation, conçue à des fins de déformation à froid, dont la force nominale n'est que de I 600 kN. Selon M ssle, le principe de base du pressage à nutation, Lorsqu'on le compare avec le refoulement conventionnel, va dans le sens d'une déformation non pas complète mais seulement partielle de la pièce. En luimême, le procédé de pressage à nutation consiste à déformer la piece entre deux matrices dont celle située en haut effectue des mouvements de nutation définis autour d'un centre situé à la surface de l'outil. Par suite des mouvements d'écartement de la matrice supé- rieure, mouvements qui se répètent périodiquement, la force de déformation se concentre sur une zone limitée, laquelle se déplace sur toute la surface de la pièce, suivant le mouvement de la matrice. La réduction de la surface de contact entre la pièce et l'outil se traduit par une importante diminution de la force globale et aussi de la contrainte normale lors du refoulement, ce qui s'accompagne d'une sollicitation réduite en conséquence des matrices. L'application efficace du pressage à nutation pour La réa- lisation de dentures frontales présuppose à la fois La conformation adéquate - sur le plan de la technique de pressage - des ébauches des pièces et le choix technologiquement approprié, répondant aux besoins du processus de déformation, du matériau constitutif. L'invention respecte ces conditions de façon avantageuse. D'une part, la face dirigée vers la bague de roulement intérieure de l'élément extérieur du joint est une face plane, ce qui revient à dire que l'on renonce à la prévision d'un prolongement cylindrique qui se raccorde axialement et d'un seul tenant à ladite face, d'autre part, l'acier soumis à l'opération de pressage à nutation a une teneur en carbone de l'ordre de 0,4 à 1,2 %. Bien que, selon l'avis généralement répandu dans ce domaine technique, un acier de cette composition ne se prêterait pas très bien à la déformation, ta pratique a montré qu'un tel acier se laisse travailler avanta- geusement par un pressage à nutation, appliqué selon l'invention. La teneur en carbone relativement élevée produit une plus grande dureté du matériau, laquelle est nécessaire notamment et surtout pour les parties des pièces qui sont d'un seul tenant avec la denture frontale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est la coupe axiale d'un dispositif de mon- tage selon l'invention, comprenant un palier de roue et un joint d'articulation homocinétique qui sont reliés l'un à l'autre de façon détachable par des dentures frontales; - la figure 2 est une représentation schématique - en elle-même connue par les études de Môssle - de l'opération de déformation à l'aide d'une matrice en nutation; - les figures 3a, b, c et d montrent schématiquement plusieurs mouvements possibles de la matrice supérieure lors du pressage à nutation selon Môssle; et - la figure 4 montre des diagrammes comparatifs des efforts de pressage dans le cas d'un refoulement conventionnel (à gauche) et dans le cas d'un pressage à nutation (à droite), égale- ment selon Môssle. Le dispositif de montage représenté sur la figure 1 pour une roue de véhicule automobile comprend, sur un moyeu de roue 2, un prolongement 1 qui est réalisé en même temps comme la bague intérieure 22 du roulement de roue. Cette bague 22 comme la bague extérieure 3 du roulement présente des chemins de roulement pour des billes 4, dans un agencement formant un roulement à deux rangées de billes à contact oblique, appelé également roulement "radiax". Sur le côté éloigné du joint homocinétique, désigné dans son ensemble par 5, le prolongement 1 porte un rebord de centrage 6. Ce rebord sert également à la réception d'un disque de frein (non représenté). Le joint d'articulation homocinétique 5 possède un élément extérieur 7 avec des rainures 8 à l'intérieur. Cet élément contient, en plus, un élément intérieur 9, présentant également des rainures 10. Dans les rainures 8, 10 peuvent se déplacer des éléments de roulement sous forme de billes 11 qui sont guidées dans des fenêtres d'une cage 12 et servent à la transmission du couple. L'élément intérieur 9 du joint présente un perçage dans lequel un arbre profilé 13 est monté coulissant dans le sens de sa longueur, par une cannelure longitudinale ou par un moyen analogue. Le joint est fermé de manière étanche par un soufflet 14. Une liaison 16 avec complémentarité de formes est établie entre le côté frontal 15 de l'élément extérieur 7 du joint et le côté frontal la du prolon- gement 1. Cette liaison sert à la transmission du couple entre le joint homocinétique 5 et le prolongement 1 du moyeu de roue 2. La liaison avec complémentarité de formes est constituée par une den- ture frontale. Ses dents sont conformées par un pressage à nuta- tion, décrit plus en détail dans ce qui va suivre. Le côté frontal de l'élément extérieur 7 du joint est plan et possède un trou fileté 18 au centre. Dans ce trou est vissée, à partir du côté o se trouve le moyeu de roue 2, une vis 19, ce qui relie les deux sous-ensembles (palier de roue d'une part et joint homocinétique d'autre part) solidement l'un à l'autre, mais de façon à pouvoir être détachés à tout moment, par leurs dentures frontales 16, correspondant l'une à l'autre. La vis 19 peut être tournée dans un sens ou dans L'autre dans la cavité centrale 20 définie par le rebord 6 et cette cavité est elle-même accessible à travers l'ou- verture centrale de la roue - non représentée - du véhicule. Ainsi, le montage comme le démontage de l'arbre articulé et du joint homo- cinétique 6 sont réalisables sans difficultés depuis le côté exté- rieur du véhicule. La figure 2 illustre le pressage à nutation d'une pièce 25 entre une matrice inférieure fixe 26 et une matrice supérieure 24 effectuant un mouvement de nutation. Un éjecteur 27 est incorporé de manière habituelle dans la matrice inférieure. La figure 3 montre quatre configurations géométriques pos- sibles pour la nutation de la matrice supérieure 24: (a) mouvements circulaires, au cours desquels la surface de contact peut se déplacer seulement dans le sens circonférentiel; un tel type de mouvement est utilisé surtout lorsqu'un intense écoulement de matière est nécessaire, par exemple dans la déformation de pièces avec des brides relativement grandes et minces; (b) mouvements en spirale, lesquels sont avantageux lorsque, par suite d'une forme compliquée, d'importants degrés de déforma- tion se produisent au milieu de la pièce; (c) mouvements oscillants dans un plan, convenant en particulier à la déformation de pièces longues; et, enfin (d) mouvements suivant des courbes définissant plusieurs lobes ou pétales, lesquels produisent un déplacement radial de la zone de déformation; de tels mouvements conviennent à la déforma- tion de pièces avec des nervures concentriques, de roues dentées coniques ou de plateaux d'accouplement dentés par exemple. La figure 4 montre une comparaison des allures des efforts de pressage dans le cas d'un refoulement conventionnel entre des surfaces de refoulement planes (diagramme de gauche) et dans le cas d'un refoulement avec une matrice en nutation (diagramme de droite). La surface de contact est désignée par 28 dans le diagram- me de gauche et par 29 dans celui de droite. Qz indique la force de déformation; 0d est le diamètre de la pièce, S est l'épaisseur de la pièce et Kf est une valeur de référence. 2c94385 REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage composé de deux sous-ensembles indépendants l'un de l'autre pour monter rotatif un moyeu de roue, commandé par l'intermédiaire d'un joint homocinétique, sur le support de roue correspondant d'un véhicule automobile, le palier porté par le support de roue formant avec le moyeu de roue l'un des sous-ensembles et le joint homocinétique formant l'autre, les deux sous-ensembles pouvant être reliés l'un à l'autre et être détachés de nouveau l'un de l'autre et la liaison des deux sous-ensembles étant réalisée, d'une part, au moyen de dentures frontales mutuellement correspondantes qui s'imbriquent l'une dans l'autre sans jeu, tant dans le sens circonférentiel que dans le sens axial, d'autre part, par une vis centrale ou par un moyen semblable, caractérisé en ce que les dentures frontales (16), prévues sur des faces dirigées l'une vers l'autre des deux sous- ensembles, en particulier sur la bague intérieure (22) d'un roule- ment de roue et sur l'élément extérieur (7) du joint homocinétique, sont réalisées par une opération de pressage dit à nutation, utili- sant deux matrices dont l'une effectue un mouvement régulier et présente une surface de compression qui est en contact par une partie périodiquement changeante avec une partie périodiquement changeante de la surface comprimée de la pièce travaillée, placée entre les deux matrices. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément extérieur (7) du joint homocinétique possède, du côté dirigé vers la bague intérieure (22) du roulement, une face plane, sans prolongement cylindrique se raccordant axialement et d'un seul tenant à ce côté de l'élément de joint. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau soumis à ladite opération de pressage est de l'acier avec une teneur en carbone de l'ordre de 0,4 à 1,2 %.