Brevet FR2692524A1 — publié le 19931224

La présente invention porte sur un boîtier de différentiel dans un carter d'essieu avant utilisé dans des véhicules industriels tels qu'un élévateur à fourche ou équivalent, et sur une méthode pour le construire. Comme on le sait bien, un carter d'essieu avant utilisé pour un élévateur à fourche exige une résistance plus grande que celle des véhicules ordinaires La raison en est qu'un point de soutien destiné à supporter un dispositif de mât basculable suivant les dimensions avant et arrière d'un véhicule est placé sur le carter d'essieu C'est pourquoi, en général, le carter d'essieu avant comprend principalement un boîtier de différentiel et un tube d'essieu qui sont normalement fabriqués individuellement, puis soudés entre eux pour réaliser leur liaison. En pareille circonstance, par convention, un boîtier de différentiel typique dans un carter d'essieu avant utilisé pour un élévateur à fourche est formé en acier moulé pouvant supporter une lourde charge et être soudé pour réaliser la liaison. Les figures 5 et 6 montrent un exemple de boîtiers de différentiel conventionnel en acier moulé utilisés pour les élévateurs à fourche Un boîtier de différentiel 11 a la construction schématique suivante, dans laquelle il est conçu suivant une forme généralement circulaire et présente un axe s'étendant d'une extrémité avant à une extrémité arrière (de haut en bas dans le plan de la figure ) d'un véhicule (non représenté) Il comporte également une ouverture 12 pour relier un support de différentiel à une extrémité le long de l'axe, et des parties à brides 13 rattachées à un tube d'essieu non représenté et diamétralement placé en vis à vis sur les côtés droit et gauche de la circonférence extérieure du boîtier de différentiel 11 De plus, une équerre de fixation et une équerre de pivot de mât sont aussi fixées sur la circonférence extérieure du tube d'essieu pour fixer le carter d'essieu avant au châssis de caisse, bien que non représenté sur le dessin. Cependant, des défauts de moulage, par exemple "une poche de gaz", peuvent être créés dans le boîtier de différentiel en acier moulé précité, et il est primordial que l'on remédie à une telle poche de gaz, ce qui implique en plus un traitement thermique pour la partie réparée Comme la poche de gaz est souvent découverte pendant l'usinage des métaux, elle doit être réparée après usinage, ce qui est extrêmement difficile De même, on sait que le boîtier de différentiel en acier moulé produit une contrainte résiduelle, et un traitement thermique est nécessaire pour l'éliminer. Comme indiqué ci-dessus, le boîtier de différentiel en acier moulé exige non seulement des procédés de fabrication ordinaires, mais aussi des procédés supplémentaires dans des buts de réglage, ce qui résulte en une productivité extrêmement faible. De plus, le boîtier de différentiel 11 est pourvu d'une surface d'appui sous la forme d'une surface de référence de travail pour la finition du diamètre intérieur des parties à brides 13 et une surface d'appui pour la fixation à un carter d'engrenages, et pour l'usinage d'un trou taraudé 14 ou équivalent. Comme on le voit nettement avec le trait en pointillé de la figure 5, une quantité considérable de matière doit être enlevée de la surface d'appui d'origine afin de former la surface de portée ciblée 15, d'o un gaspillage de matière De même, les produits en acier moulé nécessitent un grand volume de métal liquide pour des objectifs de production non directement associés, tels que pour la masselotte et le canal de coulée, dont l'utilisation est aussi un gaspillage de matière. En conséquence, l'objet principal de la présente invention est de fournir un boîtier de différentiel dans un carter d'essieu s'avérant efficace pour augmenter la productivité et pouvant être fabriqué sans gaspillage de matière, et de fournir une méthode pour le fabriquer. Pour atteindre cet objectif, la présente invention fournit un boîtier de différentiel dans un carter d'essieu comprenant: une partie annulaire généralement cylindrique ayant un axe, des extrémités ouvertes positionnées sur les deux extrémités suivant l'axe, et une paire d'ouvertures diamétralement opposées entre elles et placées sur la paroi périphérique de la partie annulaire; un couvercle pour fermer une des extrémités ouvertes de la partie annulaire; et une paire de parties à brides disposées sur les ouvertures de la partie annulaire dans lesquelles la partie annulaire, le couvercle et la paire de parties à brides sont formés séparément, puis assemblés pour intégration. A la fois la partie annulaire et les parties à brides pour rattacher des tubes d'essieu qui forment les parties principales du boîtier de différentiel sont généralement cylindriques et peuvent alors être formées par forgeage au laminoir, annulant ainsi les inconvénients des boîtiers de différentiel en acier moulé qui ont une faible productivité Aussi, la résistance des parties annulaires et des parties à brides formées par forgeage au laminoir peut être améliorée, permettant ainsi aux boîtiers de différentiel de devenir plus légers Etant donné que le gaspillage de matière provoqué pendant le traitement des matériaux bruts dans le produit fini est extrêmement faible, le rendement de tels boîtiers de différentiel est remarquablement amélioré par rapport à celui des boîtiers de différentiel en acier moulé D'autre part, le couvercle peut être formé par moulage à pression d'une plaque de fer De cette façon, après la formation individuelle des composants respectifs, ceux-ci sont assemblés par soudure ou par boulons, terminant ainsi un boîtier de différentiel prédéfini. Selon la présente invention, une méthode de fabrication d'un tel boîtier de différentiel est donc décrite Le boîtier de différentiel est fabriqué suivant les étapes de formage d'une partie annulaire généralement cylindrique par forgeage au laminoir, la partie annulaire ayant un axe et des extrémités ouvertes positionnées le long de l'axe de la partie annulaire; de moulage à pression d'une plaque afin de fabriquer un couvercle ayant une dimension suffisante pour fermer une des extrémités ouvertes de la partie annulaire; de formage d'une paire de parties à brides; de formage d'une paire d'ouvertures qui viennent s'adapter à l'intérieur de la paire de parties à brides et qui sont placées sur la paroi périphérique de la partie annulaire formée afin d'être diamétralement opposées entre elles; de montage du couvercle sur une des extrémités ouvertes; et de fixation de la paire de parties à brides sur la paire d'ouvertures. L'invention sera mieux comprise par référence à la description suivante des réalisations préférées montrées à titre d'exemples seulement, dans les dessins joints et parmi lesquels: La fig 1 est une vue en plan et en coupe d'un carter d'essieu avant d'une réalisation préférée selon la présente invention; La fig 2 est une vue en plan de la réalisation représentée à la figure 1; La fig 3 est une vue éclatée montrant chaque composant formant le boîtier de différentiel de la présente invention avant assemblage; La fig 4 est une vue en plan et en coupe d'un boîtier de différentiel d'une autre réalisation selon la présente invention; et Les figs 5 et 6 représentent un boîtier de différentiel conventionnel construit en acier moulé, respectivement dans une vue en coupe et dans une vue en plan. En se reportant aux dessins, en particulier aux figures 1 et 2, un carter d'essieu avant d'un élévateur à fourche obtenu par une réalisation préférée de la présente invention est schématiquement représenté et repéré par le chiffre 7 Le carter d'essieu avant 7 comprend un boîtier de différentiel 1 indiqué par un trait plein et des tubes d'essieu 5 indiqués par une ligne virtuelle Le boîtier de différentiel 1 est formé de plusieurs composants selon l'invention qui sont clairement montrés sur la figure 3, c'est à dire, une partie annulaire 2, des parties à brides 3 a, 3 b, chacune positionnée à l'extrémité droite et gauche du boîtier de différentiel 1, et un couvercle 4. La partie annulaire 2 est un corps généralement cylindrique du boîtier de différentiel pouvant loger un mécanisme d'engrenage différentiel (non représenté), dont le corps comprend deux extrémités ouvertes suivant l'axe s'étendant le long d'une dimension avant et arrière d'une caisse de véhicule (non représentée) Une saillie annulaire 2 d est formée sur la circonférence intérieure de la partie annulaire 2, et une paire d'ouvertures circulaires traversantes 2 a sont coaxialement formées et diamétralement opposées entre elles sur la paroi périphérique de l'anneau 2 Un orifice de vidange 2 b est prévu au dessous de la saillie 2 d dans la paroi périphérique de la partie annulaire 2 Comme la partie annulaire 2 a la configuration sus-mentionnée, elle peut être formée par forgeage au laminoir Les ouvertures 2 a et l'orifice de vidange 2 b sont façonnés par usinage après avoir été formés par forgeage au laminoir. Les brides 3 a, 3 b placées aux extrémités droite et gauche du boîtier de différentiel 1 sont conçues suivant une forme cylindrique ou annulaire et peuvent ainsi être façonnées par forgeage au laminoir Après avoir été ainsi formées par forgeage au laminoir, elles sont soudées sur la circonférence extérieure de la partie annulaire 2 tout en s'appuyant contre la circonférence extérieure afin d'être accouplées coaxialement avec les ouvertures 2 a respectives de la partie annulaire 2, comme montré sur la figure 1. Dans un élévateur à fourche, la ligne médiane B-B du boîtier de différentiel 1 est habituellement décalée par rapport à la ligne médiane A-A d'un véhicule, comme montré sur la figure 1 En conséquence, la longueur de la bride 3 a est délibérément différenciée de celle de la bride 3 b pour des raisons de réglage afin que les distances entre la ligne médiane A-A du véhicule et les extrémités des brides 3 a, 3 b soient respectivement les mêmes. Le couvercle 4 est formé d'une plaque ayant une forme telle qu'elle puisse fermer une extrémité circulaire ouverte à l'arrière de la partie annulaire 2. Une entrée d'huile 4 a est pratiquée sur le côté d'une partie renflée d'un cône déjeté sur la moitié nettement gauche du couvercle 4 sur les dessins, et un trou 4 b permettant de vérifier visuellement le niveau d'huile dans le boîtier de différentiel est réalisé dans la partie plane de la moitié droite du couvercle 4 Le couvercle 4 est fait d'une plaque de métal, par exemple une plaque en acier, qui est façonnée sous presse selon une forme prédéterminée, la périphérie du couvercle 4 étant alors soudée sur la partie annulaire 2 tandis qu'il est en appui contre la surface terminale arrière de la partie annulaire 2. Les tubes d'essieu 5 indiqués par une ligne virtuelle sur les figures 1 et 2, qui sont les composants restants formant le carter d'essieu avant 7, sont ajustés serrés par retrait dans les parties à brides 3 a, 3 b positionnées sur les extrémités droite et gauche du boîtier de différentiel 1 sous la forme du produit fini, et sont ensuite soudés aux brides 3 a, 3 b Le carter d'essieu avant 7 est ainsi assemblé Des parties à bossage 6 a des équerres de montage 6 pour assembler le carter d'essieu avant 7 à un châssis de caisse sont emboîtées dans la circonférence extérieure des tubes d'essieu 5 et soudées aux tubes d'essieu 5 afin qu'elles soient solidement fixées Les parties à bossage 6 a ont des surfaces de montage 6 b pour recevoir de manière pivotante des équerres de pivotement de mât (non représentées) sur la circonférence extérieure des parties à bossage 6 a. En résumé, le boîtier de différentiel 1 de la réalisation spécifiée ci- avant est construit comme suit Il est divisé en quatre composants dans lesquels les parties principales, c'est à dire la partie annulaire 2 et les parties à brides 3 a, 3 b pour rattacher les tubes d'essieu, sont chacune façonnées en une forme généralement cylindrique afin qu'elles puissent être formées par forgeage au laminoir Ainsi, après formage, le boîtier de différentiel forgé 1 présente une stabilité meilleure que celle d'un boîtier de différentiel conventionnel en acier moulé, et ne nécessite donc absolument aucun processus de réajustement pour réparer une poche de gaz détectée dans un produit en acier moulé et aucun processus connexe tel un traitement thermique pour supprimer des contraintes résiduelles ou équivalent Par suite, une productivité extrêmement élevée peut être attendue, bien qu'un procédé de soudage soit ajouté pour assembler ces quatre composants après qu'ils aient été séparément formés. De plus, les caractéristiques des matériaux des produits forgés au laminoir sont améliorées lors du forgeage, augmentant ainsi la précision et la dureté de la structure, et donnant aux produits forgés au laminoir une résistance plus grande que celle des produits en acier moulé Ceci permet même d'avoir une paroi de la partie annulaire 2 et des parties à brides 3 a, 3 b d'épaisseur plus réduite, et donc d'obtenir un boîtier de différentiel plus léger. Dans cette réalisation, le couvercle 4 du boîtier de différentiel 1 est fait d'une plaque de fer et comprend une surface plane 4 c qui permet ainsi d'obtenir facilement une surface de référence de travail lorsque les ouvertures 2 a sont formées, et lorsqu'une surface d'appui 2 c pour fixer le support de différentiel, des trous taraudés des brides 3 a, 3 b sont usinés, ou réalisés de façon similaire, après l'assemblage du boîtier de différentiel 1 C'est la raison pour laquelle il n'est plus nécessaire d'enlever ou de couper une grande quantité de matériaux pour obtenir une surface de référence de travail, qui devrait être exécutée dans un boîtier de différentiel conventionnel, réduisant ainsi le gaspillage de matériaux Dans une autre réalisation représentée sur la figure 4, un joint 8 fait en matériel d'étoupage adéquat intervient dans une liaison entre le couvercle 4 et la partie annulaire 2, et le couvercle 4 n'est pas soudé, mais solidement fixé sur la partie annulaire 2 au moyen de plusieurs boulons 9 Les autres constructions de cette réalisation sont semblables à celles de la réalisation précédente Selon cette réalisation représentée à la figure 4, le couvercle 4 est séparable de la partie annulaire 2 de sorte que les travaux de maintenance du mécanisme d'engrenage du différentiel puissent être facilement exécutés lorsque le besoin s'en fait sentir. Bien que la présente invention ait été décrite en référence à ce qui est actuellement considéré comme étant les réalisations préférées, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites Au contraire, l'invention est destinée à couvrir différentes modifications Par exemple, les saillies 2 d disposées sur la circonférence intérieure de la partie annulaire 2 ne sont pas essentielles, et la partie annulaire 2 peut avoir une forme quelconque aussi longue que l'anneau 2 obtenu par forgeage au laminoir De même, les parties à brides 3 a, 3 b peuvent être fabriquées par une autre méthode que le forgeage au laminoir. Revendications 1 Un boîtier de différentiel dans un carter d'essieu comprenant: une partie annulaire généralement cylindrique ayant un axe, des ouvertures espacées dans le sens axial et positionnées aux deux extrémités suivant ledit axe, et une paire d'ouvertures espacées dans le sens radial et diamétralement opposées entre elles pratiquées dans la paroi périphérique de ladite partie annulaire; un couvercle pour fermer une desdites ouvertures espacées dans le sens axial de ladite partie annulaire; et une paire de parties à brides disposées sur lesdites ouvertures espacées dans le sens radial de ladite partie annulaire; caractérisé en ce que ladite partie annulaire, ledit couvercle et ladite paire de parties à brides sont individuellement formés, puis assemblés pour intégration. 2 Un boîtier de différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie annulaire est formée en pratiquant ladite paire d'ouvertures à l'intérieur après avoir été forgée au laminoir. 3 Un boîtier de différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit couvercle est formé par moulage sous pression d'un élément de plaque. 4 Un boîtier de différentiel selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément de plaque est une plaque en fer ayant une surface de référence de travail. Un boîtier de différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit couvercle est amovible et monté sur ladite partie annulaire. 6 Un boîtier de différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit couvercle est assemblé à ladite partie annulaire avec un joint intercalé au moyen de plusieurs boulons. 7 Un boîtier de différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites parties à brides sont rattachées par soudure auxdites ouvertures espacées dans le sens radial de ladite partie annulaire. 8 Une méthode de fabrication d'un boîtier de différentiel dans un carter d'essieu avant, caractérisé en ce qu'elle comprend les phases suivantes: formage d'une partie annulaire généralement cylindrique par forgeage au laminoir, ladite partie ayant un axe et des extrémités ouvertes placées le long dudit axe de ladite portion; moulage par pression d'un élément de plaque afin de fabriquer un couvercle ayant une dimension suffisante pour fermer une desdites extrémités ouvertes de ladite partie annulaire; formage d'une paire de parties à brides; formage d'une paire d'ouvertures qui sont dimensionnées pour être accouplées à ladite paire de parties à brides respectives et qui sont placées sur la paroi périphérique de ladite partie annulaire formée de manière à être diamétralement opposées entre elles; montage dudit couvercle sur une desdites extrémités ouvertes; et fixation de ladite paire de parties à brides à la dite paire d'ouvertures.