Brevet FR2661227A1 — publié le 19911025

i L'invention se rapporte à un procédé de réalisation d'un arbre, en particulier d'un arbre de cardan destiné à un véhicule automobile et formé d'un assemblage d'un tube de matière synthétique armée de fibres et d'un élément de raccordement en matériau rigide comprenant une douille extérieure qui comporte des portées drentraînement du tube qui sont saillantes vers l'intérieur et sont orientées sensiblement dans la direction de l'axe Un procédé connu, tel que spécifié et décrit dans le brevet DE-30 07 896, consiste en ce que les portées d'entraînement sont réalisées sous forme de dents coupantes et créent des profils complémentaires étroitement conformes par entail- lage du matériau du tube lors de l'emmanchement de ce dernier et de la douille extérieure, de manière qu'il en résulte une solidarisation étroite dans le sens de la circonférence entre le tube et la douille extérieure Un anneau de soutien est prévu sur la paroi tournée à l'opposé de la douille extérieure, donc sur la paroi intérieure du tube en matière synthétique armée de fibres afin de favoriser cet effet d'entaillage des dents de cette douille. L'invention a pour objet un procédé tel que spécifié en préambule et destiné à optimiser la fabrication dans son application à un élément de raccordement en boisseau. Selon une particularité essentielle de l'invention, l'élément de raccordement en boisseau est en deux pièces, à savoir une douille extérieure cylindrique et un raccord à collerette, et ce dernier est emmanché pour être fixé dans la douille extérieure en faisant usage des portées d'entraînement de cette dernière. L'élément de raccordement en boisseau conforme à l'invention n'étant pas monobloc, mais en deux pièces individuelles qui sont ensuite assemblées, il est avanta- geusement possible de réaliser par un procédé simple de fabrication les portées d'entraînement, orientées vers l'intérieur, de la douille extérieure qui représente un composant de l'élément de raccordement - Ce processus peut s'effectuer de manière simple et bon marché par usinage à enlèvement de copeaux, par exemple par brochage, ou par matriçage Il est possible d'utiliser pour la douille extérieure elle-même par exemple un tube métallique étiré blanc (produit semi-fini) dans lequel les douilles extérieures sont tronçonnées à la longueur voulue et sont ensuite munies des portées d'entraînement Il est toutefois possible aussi en principe de réaliser les portées d'entraînement orientées sensiblement dans la direction de la longueur ou de l'axe dans le produit semi-fini ou même pendant la fabrication de ce produit semi-fini Bien entendu, le matériau de la douille extérieure, en règle générale du métal, ne doit pas être susceptible de se criquer (sous l'effet de la réalisation des portées d'entraînement) malgré sa grande résistance mécanique nécessaire, car lorsque l'arbre est monté, c'est-à-dire mis en service, des efforts importants apparaissent dans la douille extérieure dans la direction circonférentielle. Ces particularités avantageuses du procédé de l'invention ne sont pratiquement pas acquises par un supplément de dépenses pour la réalisation de l'assujettis- sement entre les deux composants de l'élément de raccorde- ment (douille extérieure, raccord à collerette) car, conformément à l'invention, les portées d'entraînement de la douille extérieure, qui sont donc utilisées pour la fixation du tube à l'élément de raccordement, sont mises en oeuvre pour la fixation du raccord à collerette sur cette douille La surface intérieure de la douille extérieure étant cylindrique, il est possible de la munir de manière simple de portées d'entraînement qui se prolongent sur la totalité de sa longueur et qui définissent deux zones de longueur pour la fixation d'une part du tube de matière synthétique armée de fibres et, d'autre part, du raccord à collerette. Il s'agit toutefois de dimensionner les trois pièces décrites, en ce qui concerne leur diamètre ainsi que la conception des portées d'entraînement, de manière que celles-ci ne provoquent qu'une déformation élastique du tube dans leur zone d'engagement dans celui-ci, mais ne creusent pas en quelque sorte des cavités par déformation à enlèvement de copeaux, pour la raison suivante: comme mentionné plus haut, les arbres du type décrit et utilisés dans des assemblages d'arbre d'entraînement ou de cardan dans les véhicules automobiles subissent en service des couples relativement élevés Donc, la méthode de fabrica- tion utilisée dans l'art antérieur cité en préambule pour la réunion par complémentarité de formes du tube et de la douille extérieure, à savoir par des processus de coupe à enlèvement de copeaux au moyen des dents coupantes prévues à l'intérieur de la douille extérieure, est extrêmement désavantageuse pour les caractéristiques de tels arbres dans les conditions de service La déformation à enlèvement de copeaux abaisse considérablement la résistance mécanique des tubes dans la région de la jonction; cette remarque est particulièrement vraie lorsque des fibres du tube sont détériorées ou même sectionnées au cours du processus décrit de coupe. Suivant une autre particularité de l'invention qui est particulièrement avantageuse pour cette raison, la douille extérieure et le tube sont emmanchés l'un dans l'autre uniquement par déformation élastique radiale, tout au moins du tube Ainsi, l'emmanchement l'un dans l'autre du tube et de la douille extérieure ne s'effectue qu'avec une déformation viscoélastique radiale du tube et éventuel- lement aussi à l'aide d'une déformation élastique ou plastique de la douille extérieure, toujours dans des directions radiales, en évitant une déformation du tube par enlèvement de copeaux Suivant une autre particularité avantageuse de l'invention, qui favorise ce facteur, les surfaces coopérantes de la douille extérieure et/ou du tube et/ou du raccord à collerette sont enduites d'un adhésif avant l'emmanchement Ainsi, les surfaces coopérantes des trois composants mentionnés de l'assemblage constituant l'arbre sont enduites avant emmanchement d'un adhésif qui, pendant le processus de compression, constitue un lubri- fiant qui, par contre, à la fin de la compression et après solidification, produit une consolidation supplémentaire de chaque jonction. Par contre, en ce qui concerne la fixation du raccord à collerette dans la douille extérieure, il est possible soit de mettre en oeuvre une autre particularité de l'invention selon laquelle la surface circonférentielle de ce raccord est munie d'autres portées d'entraînement suivant une disposition telle que celles-ci coopèrent avec les portées d'entraînement de la douille extérieure après assemblage de l'arbre, soit d'effectuer le dimensionnement de manière telle que les portées d'entraînement prévues dans la douille extérieure et orientées vers l'intérieur constituent en quelque sorte des outils de coupe qui se noient dans le matériau du raccord pendant la compression de ce dernier dans la douille Il n'est en effet pas nécessaire en général de faire en sorte dans ce cas qu'il ne se produise qu'une déformation élastique lors de l'em- manchement des deux pièces mentionnées l'une dans l'autre. Les principes mentionnés précédemment d'une conception avantageuse de la réunion de la douille extérieure et du tube, à savoir en évitant une déformation à enlèvement de copeaux du tube, sont mis particulièrement en évidence lorsque le tube, suivant une autre particula- rité avantageuse de l'invention, est réalisé de manière que les fibres soient orientées de manière prépondérante dans la direction de la circonférence dans la zone d'action des portées d'entraînement, car avec une telle orientation des fibres, une déformation du tube par enlèvement de copeaux par les portées d'entraînement de la douille extérieure peut facilement être la cause d'une détérioration ou même d'un sectionnement des fibres de la matière constituant le tube. Diverses autres caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale et la figure 2 est une vue en bout d'une extrémité d'un arbre de cardan formé d'un assemblage réalisé conformément à l'invention. Les composants principaux de l'arbre de cardan qui sont concernés par l'invention sont le tube 1 en matière synthétique armée de fibres et produit par des processus d'enroulement, ainsi que l'élément de raccorde- ment 2 se composant de l'assemblage de la douille ex- térieure 3 et du raccord à collerette 4 L'élément de raccordement est en matériau relativement dur, en général du métal Le diamètre intérieur du tube 1 est certes le même dans la zone 5 située sous la douille extérieure 3 que dans les autres parties de sa longueur, mais par contre son diamètre extérieur est supérieur, donc sa paroi est plus épaisse En outre, les deux régions mentionnées de la longueur du tube 1 diffèrent par le fait qu'a l'extérieur de la zone d'action de la douille extérieure 3, l'enroule- ment est réalisé dans le tube 1 de manière que l'orienta- tion des fibres soit de manière prépondérante dans la direction de l'axe, donc que l'angle ai suivant lequel les fibres sont dirigées soit inférieur à 45 , tandis que dans la zone d'action de la douille extérieure 2, l'angle correspondant a 2 suivant lequel les fibres sont dirigées soit supérieur à 45 , donc que les fibres soient orientées de manière prépondérante dans la direction de la circon- férence. En ce qui concerne plus particulièrement la constitution de l'élément de raccordement 2, on observe que la douille extérieure 3, comme le montre en particulier la figure 2 et comme indiqué en 6 sur cette dernière, comporte des portées d'entraînement qui sont orientées parallèlement à l'axe 7 du tube et qui sont destinées à la fixation d'une part du tube 1 et d'autre part du raccord à collerette 4 dans la douille extérieure 3 Etant donné les matières utilisées pour le tube 1 et les cotes de ce dernier, ces portées d'entraînement sont dimensionnées de manière que, lorsque ce tube est emmanché dans la douille 2 afin d'obtenir la position relative des différents composants de l'arbre qui est représentée sur le dessin et qui correspond à l'état de service, les portées d'entraînement 6 ne provoquent qu'une déformation viscoélastique de la matière du tube 1 sans former des creusures par enlèvement de copeaux Ce facteur est favorisé au début du processus d'emmanchement par le chanfrein 8 situé dans la partie intérieure du côté extrême droit de la douille 2 De plus, les surfaces coopérantes des pièces 1 et 2 peuvent être enduites avant emmanchement d'un lubrifiant dont l'enlève- ment est évité au début du processus de compression également par le chanfrein intérieur 8 de la douille extérieure 2 et par le chanfrein extérieur 9 se trouvant sur le côté extrême gauche du tube 1 dans la représentation de la figure 1. Donc, alors qu'il faut prendre soin, lors de la fixation du tube 1 dans la douille 2, que ce tube ne subisse aucune déformation permanente, ce facteur ne joue pratiquement aucun rôle lors de la fixation du raccord à collerette 4 dans la douille extérieure 3, fixation qui s'effectue également à l'aide des portées d'entraînement 6, car le raccord est également en métal Il est donc possible dans ce cas, lors du processus d'emmanchement, de faire procéder à une déformation par enlèvement de copeaux de la surface 10 de l'enveloppe du raccord 4 par les portées d'entraînement 6 qui ne présentent en conséquence aucun chanfrein sur le côté extrême gauche dans la représentation de la figure 1 Mais il est bien entendu possible aussi de munir la surface 10 de l'enveloppe d'un profilage qui convient pour coopérer avec les portées d'entraînement 6; ces autres portées d'entraînement définissent un diamètre primitif de référence qui est supérieur à celui des portées d'entraînement de la douille extérieure de manière à garantir également en cet emplacement un ajustement serré. En ce qui concerne la forme des portées d'entraînement ainsi que celle des autres portées éventuel- lement présentes, elle peut être adoptée pratiquement de manière arbitraire compte tenu des points de vue décrits. Bien entendu, les portées d'entraînement sont orientées dans tous les cas sensiblement de manière parallèle à l'axe 7 Il est possible de prévoir dans le cas particulier un moletage; en règle générale, la forme conférée aux portées d'entraînement est celle de dents, vue en coupe transversale de l'arbre. L'invention n'exclut pas l'utilisation d'un appui complémentaire annulaire intérieur pour le tube 1 dans la zone d'action de la douille extérieure 2. Donc, le procédé tel que spécifié et créé par l'invention apporte de notables avantages au processus de fabrication lorsque les éléments de raccordement utilisés sont en forme de boisseau. REVENDICATIONS 1 Procédé de réalisation d'un arbre, en particulier d'un arbre de cardan pour véhicule automobile, formé d'un tube ( 1) de matière synthétique armée de fibres et d'un élément de raccordement ( 2) en matière dure comprenant une douille extérieure ( 3) qui comporte des portées d'entraînement ( 6) du tube qui sont saillantes vers l'intérieur et qui sont orientées sensiblement dans la direction de l'axe ( 7), caractérisé en ce que, lorsque l'élément de raccordement ( 2) est en forme de boisseau, celui-ci est réalisé en deux pièces, à savoir une douille extérieure cylindrique ( 3) et un raccord à collerette ( 4) et celui-ci est emmanché à force dans la douille extérieure ( 3) pour être fixé dans cette dernière à l'aide des portées d'entraînement ( 6) de cette douille ( 3). 2 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la douille extérieure ( 3) et le tube ( 1) ne sont emmanchés à force l'un dans l'autre que par déformation élastique radiale, tout au moins du tube ( 1). 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la douille extérieure ( 3) et le raccord à collerette ( 4) sont emmanchés à force l'un dans l'autre par déformation à enlèvement de copeaux de la circonférence ( 10) du raccord ( 4) qui est produite par les portées d'entraînement ( 6). 4 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, avant d'être emmanché dans la douille extérieure ( 3), le raccord à collerette ( 4) est muni à la circonférence ( 10) d'autres portées d'entraîne- ment qui conviennent pour coopérer avec les portées d'entraînement ( 6) de la douille ( 3), ces autres portées définissant un diamètre primitif de référence qui est supérieur à celui des portées d'entraînement ( 6) de la douille extérieure ( 3). Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces coopérantes de la douille extérieure ( 3) et/ou du tube ( 1) et/ou du raccord à collerette ( 4) sont enduites d'un adhésif avant emmanchement. 6 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que le côté extrême au moins de la douille extérieure ( 3) est muni d'un chanfrein intérieur ( 8). 7 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que les portées d'entraînement ( 6) ont la forme d'un moletage. 8 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que le tube ( 1), dont le diamètre intérieur est constant dans la zone d'action des portées d'entraînement ( 6) de la douille extérieure ( 3), a une paroi dont l'épaisseur est plus grande (en 5) dans cette zone d'action que dans les autres parties de sa longueur. 9 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que le tube ( 1) est réalisé dans la zone d'action des portées d'entraînement ( 6) de manière que les fibres soient orientées de manière prépondérante dans la direction de la circonférence (angle a 2 que la direction des fibres inscrit avec l'axe du tube ( 7) supérieur à 450). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le tube ( 1) est réalisé à l'extérieur de la zone d'action des portées d'entraînement ( 6) de manière que les fibres soient orientées de manière prépondérante dans la direction de l'axe (angle al que la direction des fibres inscrit avec l'axe du tube ( 7) au maximum de 450). 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que plusieurs il stratifils de verre textile sont enroulés simultanément sur un mandrin rotatif pour la réalisation du tube ( 1).