Brevet FR2619878A1 — publié le 19890303

L'invention a pour objet un procédé de fabrica- tion d'un assemblage entre une bague intérieure en une matière rigide, telle que le métal, qui comporte une périphérie moletée, et un tube en une matière plastique armée de fibres, en. particulier un procédé de fabrication d'un assemblage entre un tube de torsion et des joints universels, destiné à la chaîne cinématique d'un véhicule, ainsi qu'un assemblage réalisé selon ce procédé. Dans le cas des éléments de propulsion des automobiles, par exemple, la technologie de transmission du couple de rotation entre le moteur d'une part, et le différentiel d'autre part, s'oriente aujourd'hui, pour des raisons de réduction de poids et de bruit, vers l'utilisation d'arbres creux, c'est-à-dire de tubulaires, sollicités avant tout en torsion et constitués de matériaux composites plastiques renforcés de fibres utilisant des fibres de verre ou de carbone. La réalisation de l'assem- blage entre les extrémités d'un tel tube de torsion et les joints universels correspondants, joints homocinétiques dans le cas présent, dont les éléments principaux sont toujours fabriqués en une matière rigide, telle que le métal, s'avère assez délicate. Les tentatives de réalisa- tion de tels assemblages par collage se sont avérées peu concluantes, malgré des investissements matériels impor- tants. Eu égard aux moyens et au travail nécessaire , l'emploi de bagues externes de compression emmanchées sur la partie réceptrice des tubes de torsion pose, lui aussi, certains problèmes, du moins dans le cadre de la produc- tion en grande série, telle qu'elle est pratiquée dans l'industrie automobile. Un assemblage rigide entre un arbre en une résine polyester armée de fibres et un élément de machine ctalliqcue co-axial, en particulier une partie d'un joint 1h=cinétique, est décrit dans le document DE-PS 27 28 306, F 16 D 1/02, et prévoit une bague intérieure, soudée ultérieurement au joint universel proprement dit, dont la périphérie est moletée et autour de laquelle on roule l'arbre; l'union entre la bague intérieure et l'arbre est obtenue par un traitement thermique (échauffement). Le traitement thermique est destiné à assurer la liaison entre la résine et la périphérie de la bague intérieure. L'inconvénient de ce procédé, dont le principe d'une bague intérieure moletée à sa périphérie est repris par la présente inven- tion, consiste en le fait qu'une fois de plus, la fabrica- tion est assez compliquée. Aussi le but de l'invention est-il de créer un procédé tel que décrit dans le préambule de la revendi- cation 1, qui, tout en permettant une fabrication simple, et en évitant toutes pièces supplémentaires telles que des baques de compression, remplit toutes les conditions pour assurer une transmission fiable du couple de rota- tion que l'on demande à un tel assemblage. Selon l'invention, ce but est atteint grâce au fait que les fibres du tube sont, au moins au niveau des parties réceptrices des bagues intérieures, orientées principalement dans le sens de la circonférence, et que le diamètre du tube y est légèrement inférieur à la cote entre sommets du moletage, et grace au fait que la bague intérieure est emmanchée axialement dans la partie récep- trice, sous l'effet d'une déformation élastique de cette dernière. Une réalisation pratique avantageuse de l'assem- blage ressort de la description. En évitant toute forme d'usinage par enlèvement de copeaux et toute intervention au cours de l'élaboration du tube lui-même (mise à part l'orientation particulière des fibres au niveau de la partie réceptrice de la bague intérieure), l'assemblage est donc obtenu simplement, suivant l'invention, par le fait qu'à l'emmanchement de la bague intérieure dans le tube, ce dernier étant déformé élastiquement, le moletage de la bague intérieure forme, comme par matriçage, un contre-moletaae dans la face intérieure du tube qui est appliquée contre la face extérieure de la bague intérieure. Le fait d'éviter toute forme d'usinage par enlèvement de copeaux, en mettant à profit l'élasticité du matériau du tube, différencie le procédé selon l'inven- tion du procédé cité dans le document DE-OS 23 47 372, F 16 D 1/06 et destiné à relier deux composants métalliques d'une transmission, qui prévoit une bague intérieure ou similaire munie de rainures axiales, un chant de chaque rainure étant trempé et servant, lors de l'emmanchement des pièces l'une dans l'autre, de face de guidage taillant, pour ainsi dire, des rainures conjuguées dans la pièce extérieure. Cela est vrai également pour le procédé décrit dans le document DE-OS 30 07 896, F 16 C 3/02 qui, de surcroît, nécessite l'emploi de bagues externes de compression. L'invention est décrite en détail à l'aide de la fiqure du dessin annexé qui est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'un assemblage entre un tube de torsion et un joint universel, faisant partie de la chaîne cinématique d'une automobile. Les éléments principaux de l'assemblage sont un arbre creux 1, réalisé, par exemple, en matière plastique armée de fibres de verre, comportant des parties récep- trices évasées 2 et 3, ainsi que les joints homocinétiques 4 et 5 logés dans ces parties, la conception de principe des joints homocinétiques étant connue et, de ce fait, non expliquée en détail ici. L'arbre d'entrée 7 de cet assem- blage est relié de manière classique, par l'intermédiaire du différentiel, au moteur non représenté du véhicule, et l'arbre de sortie 6 est relié aux roues motrices. Comme le montre clairement la figure, l'épaisseur de la paroi est plus forte au niveau des parties réceptri- ces 2 et 3, qu'au niveau de la partie centrale du tube 1 de torsion. Dans les parties renforcées, les fibres sont orientées surtout dans le sens de la circulation, c'est- à-dire qcu'elles sont orientées pratiquement sans inclinai- son dans le sens de l'axe 8 de l'ensemble. Les deux joints universels 4 et 5 sont du même encombrement et possèdent des bagues 9 et 10 qui en déter- minent les dimensions extérieures. Les surfaces exté- rieures des bagues comportent, comme indiqué en 11 et 12, un moletage, c'est-à-dire des rainures relativement peu profondes parallèles à l'axe 8. Avant l'emmanchement des bagues 9 et 10 dans les parties réceptrices 2 et 3, ces dernières ont un dia- mètre intérieur légèrement inférieur à la plus grande distance transversale (diamètre) mesurée entre les sommets des moletages 11 et 12 desbaaes 9 et 10. La différence des dimensions est limitée par le fait que lors de l'em- manchement des bagues 9 et 10, par application d'un effort de poussée axiale parallèle à l'axe 8, l'on doit obtenir, au niveau des rainures des moletages 11 et 12, une dila- tation élastique des parties réceptrices 2 et 3 sans y créer ni fissures, ni copeaux. Compte tenu'de l'orienta- tion choisie des fibres du matériau du tube 1 de torsion, à la hauteur des parties réceptrices 2 et 3, l'on obtient, après achèvement de l'assemblage, une transmission sûre du couple de rotation, grace à l'existence de forces permanentes résultant de la dilatation élastique des parties réceptrices et, en particulier, grâce à une sorte d'accouplement par micro-fluage entre les moletages 11 et 12 d'une part et les rainures conjuguées créées par déformation visco-élastique des parties réceptrices 2 et 3 d'autre part; de plus, le serrage radial empêche les joints universels 4 et 5 de s'échapper axialement des parties réceptrices 9 et 10.4 Des essais ont démontré que les tensions tangentielles extrêmement élevées, engendrées dans les parties réceptrices 2 et 3 après l'emmanchement des bagues 9 et 10, peuvent être absorbées parfaitement par les fibres du matériau du tube 1 de torsion, orientées tangentiellement à ce niveau, en raison de leur élasticité linéaire, même à long terme. Aucun usinage supplémentaire du tube 1, ni le truchement de bagues extérieures de compression ou d'autres pièces supplémentaires ne sont nécessaires. Ainsi, l'invention fournit un assemblage du genre cité en introduction, ainsi qu'un procédé de réa- lisation d'un tel assemblage, qui assurent, de façon simple et durable, une transmission sûre du couple de rotation. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un assemblage entre une bague intérieure en une matière rigide, telle que du métal, qui comporte une périphérie moletée, et un tube en une matière plastique armée de fibres, en particulier procédé de fabrication d'un assemblage entre un tube de torsion et des joints universels, destiné à la chaîne cinématique d'un véhicule, caractérisé par le fait que les fibres du tube (1) sont, au moins au niveau des parties réceptrices (2, 3) des bagues intérieures (9, t10), orientées principalement dans le sens de la circonférence, et que le diamètre du tube y est légèrement inférieur à la cote entre sommets du moletage (11,12), et par le fait que la bague intérieure (9,10) est emmanchée axialement dans la partie réceptrice (2,3), sous l'effet d'une déformation élastique de cette dernière. 2. Assemblage entre un tube de torsion et des joints universels, fabriqué selon le procédé cité dans la revendication 1, caractérisé par le fait que la bague intérieure (9,10) constitue un composant extérieur du joint universel (4,5). 3. Assemblage selon la revendication 2,.carac- térisé par le fait que la partie réceptrice (2,3) est évasée par rapport au diamètre du restant du tube (1).