Brevet FR2711404A1 — publié le 19950428

La présente invention concerne un assemblage ajusté entre un moyeu cannelé et un arbre cannelé, le matériau des cannelures de l'arbre cannelé étant plus dur que le matériau des cannelures du moyeu cannelé, l'arbre cannelé comportant dans sa zone extrême des cannelures disposées sur le côté extérieur et orientées parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre cannelé, le moyeu cannelé comportant des cannelures situées à l'intérieur et correspondant dans une large mesure aux cannelures de l'arbre cannelé, les cannelures du moyeu étant, dans l'état de préfabrication, sousdimensionnées par rapport aux cannelures de l'arbre cannelé et les bords avant, situés côté emmanchement, des flancs des cannelures de l'arbre cannelé formant des arêtes de coupe qui, lors de l'emmanchement de l'arbre cannelé dans le moyeu cannelé, usinent, avec enlèvement de copeaux, les flancs de cannelures du moyeu cannelé, cet assemblage étant considéré comme connu d'après le document DE 29 25 058 Al. Dans des essieux moteurs de voitures de tourisme comportant des roues suspendues de façon indépendante, il est nécessaire de prévoir pour chaque roue motrice un arbre d'entraînement comportant deux joints homocinétiques, dont le moyeu cannelé est emmanché par l'intermédiaire d'un ensemble de cannelures sur l'arbre cannelé correspondant. A cause de l'alternance fréquente du couple d'un mode de poussée en un mode de traction et inversement, notamment dans le cas d'un embouteillage, il est souhaitable d'avoir une liaison par conjugaison de formes qui s'exerce uniformément sur le pourtour avec une grande capacité de portance et qui ait une raideur uniforme pour tous les arbres. Du fait que les articulations d'arbres sont soumises en outre à des forces axiales lors de mouvements de rentrée de la suspension, il est en outre nécessaire d'avoir pour tous les arbres une liaison axiale qui soit efficace et qui ait à peu près la même valeur. Cet impératif a été satisfait jusqu'à maintenant dans la plupart des cas au moyen d'un choix approprié d'ajustage. A cet égard, il est inévitable de mesurer pièce par pièce les parties d'articulations qui ont été fabriquées avec une grande précision et de les trier en plusieurs classes d'appariage, dans la plupart des cas en environ six classes. Cependant on a constaté qu'on obtenait ainsi des nombres particulièrement élevés de classes par le fait qu'il fallait prévoir des deux côtés d'un arbre un ensemble de cannelures et que chaque ensemble de cannelures pouvait rentrer dans une autre classe de mesures. Le nombre total de classes de mesures correspondait ainsi au carré du nombre de classes d'appariage. Cependant du fait qu'il faut utiliser le procédé de sélection d'ajustage non seulement pour la liaison entre un arbre cannelé et un moyeu cannelé mais également pour l'articulation d'arbre proprement dit, c'est-à-dire pour le moyeu d'articulation et l'anneau d'articulation et qu'il est ainsi nécessaire de faire intervenir également au moins six classes de mesures, il en résulte qu'il intervient pour les moyeux d'articulations également au moins 36 classes de mesures. Indépendamment des dépenses en investissement et en temps passé à engager en relation avec les techniques de mesures, il est nécessaire de faire intervenir, en vue d'une répartition efficace des pièces dans de telles nombreuses classes de mesures, beaucoup de place et de matières, c'est-à-dire de très grandes dépenses. Du fait de la sélection d'ajustage, également un travail d'adaptation ou une réparation deviennent très difficiles ou très coûteux car une rénovation partielle n'est pas possible. D'après le document DE 29 25 058 Ai, il est connu un moyen d'assistance qui concerne un assemblage ajusté en un arbre cannelé et un moyeu cannelé. Dans ce cas, l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé est durci par rapport à l'ensemble de cannelures du moyeu cannelé ou bien l'arbre cannelé est fabriqué, au moins dans la zone de sa partie cannelée, en un matériau plus dur que celui du moyeu cannelé. Les cannelures de l'arbre comportent, sur leur côté frontal, un biseau incliné vers le haut dans la direction d'engagement de l'arbre cannelé dans le moyeu cannelé et qui facilite, entre autres, une introduction de l'arbre cannelé dans les cannelures du moyeu cannelé. Le biseau comporte des arêtes latérales, agencées comme des arêtes de coupe, qui forment simultanément les limites frontales des flancs latéraux des cannelures de l'arbre cannelé. Les arêtes de coupe usinent, lors d'un emmanchement axial défini de l'arbre cannelé dans le moyeu cannelé, le matériau des cannelures, réalisées sousdimensionnées, du moyeu cannelé à la dimension voulue, par le fait que le matériau des cannelures du moyeu est refoulé au moins partiellement. Grâce à cet agencement des cannelures de l'arbre cannelé, un assemblage ajusté de ce genre, qui peut être réalisé d'une manière peu coûteuse, présente une grande résistance mécanique, de sorte qu'il est également possible de transmettre un couple particulièrement élevé. Dans certaines applications, comme notamment pour des arbres d'essieux arrière, des anneaux d'articulation, des pignons coniques d'entraînement ou des arbres de transmission, un côté frontal de l'arbre cannelé, sortant du moyeu cannelé, doit être nettoyé soigneusement des copeaux produits lors de l'emmanchement car ils pourraient provoquer des dommages importants lors de l'utilisation de tels assemblages ajustés. Ce nettoyage est cependant long et coûteux. Dans le cas d'un tel refoulement de métal, il est en outre à noter que les cotes extérieures du moyeu cannelé seront modifiées et pour cette raison il est nécessaire d'effectuer un usinage correctif de la surface extérieure du moyeu. Une autre possibilité d'éviter le risque causé par les copeaux sortants est connue d'après le document DE 37 32 223 Ai. Dans ce document, il est proposé de pourvoir le profil de l'arbre cannelé de rainures transversales qui reçoivent un copeau se produisant lors de l'emmanchement, de sorte que ce copeau est empêché de sortir sur le côté frontal. Ce mode d'enlèvement d'un copeau est cependant associé, lors de la fabrication des cannelures de l'arbre cannelé, à une étape opératoire additionnelle. L'invention a pour but de concevoir un assemblage ajusté qui puisse être réalisé d'une manière peu coûteuse tout en conservant les avantages connus et qui permette une bonne tenue de cotes de la surface extérieure du moyeu, tout en réduisant ou en éliminant le risque causé par des copeaux sortants. Le problème est résolu conformément à l'invention pour l'assemblage ajusté précité en ce que la profondeur d'emmanchement de l'arbre cannelé dans le moyeu cannelé est limitée par un épaulement et en ce que la longueur (A) d'une cannelure de l'arbre cannelé entre l'arête de coupe et l'épaulement est plus petite que la dimension axiale (B) d'une cannelure ou d'un intervalle entre cannelures du moyeu cannelé. Grâce à l'agencement conforme à l'invention des côtés frontaux des cannelures de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé, l'excès de matériau des cannelures du moyeu est enlevé de ce dernier au maximum seulement jusqu'à un peu avant la zone extrême, située du côté de sortie, de l'arbre cannelé de telle sorte qu'il ne peut se former aucun copeau libre. En conséquence, le matériau refoulé ou coupé des cannelures du moyeu reste à l'intérieur des poches formées dans le moyeu et il se produit alors avantageusement dans la zone extrême constamment une liaison de matière avec le moyeu cannelé. Du fait qu'en outre seulement un petit volume de matière est refoulé, on est assuré d'une bonne tenue de cotes pour le moyeu. Selon encore d'autres caractéristiques de l'assemblage ajusté conforme à l'invention: - Chaque cannelure de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé comporte, sur son côté frontal situé du côté d'engagement un nez, la section du nez est plus petite que la section d'une cannelure de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé, la surface latérale correspondante du nez rejoint l'arête de coupe associée et au moins une surface latérale du nez forme une poche à copeaux en coopération avec le flanc opposé d'une cannelure de l'ensemble de cannelures du moyeu cannelé. - Les arêtes de coupe sont orientées tangentiellement à une enveloppe conique dont le sommet est orienté dans la direction d'emmanchement. - L'épaulement est constitué par un collet. - La surface supérieure du nez rejoint la tête de cannelure par l'intermédiaire d'un biseau incliné vers le haut en direction de l'épaulement. D'o d'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un arbre cannelé associé à un moyeu cannelé, ce dernier étant représenté en vue en coupe le long d'un plan axial, la figure 2 est une vue en perspective d'une cannelure de l'arbre cannelé et la figure 3 est une vue de détail et en coupe à échelle agrandie d'un assemblage ajusté. Sur la figure 1, un arbre cannelé 1 et un moyeu cannelé 2 associés sont représentés avant l'assemblage. L'arbre cannelé 1, fabriqué en un matériau plus dur que celui du moyeu cannelé 2, comporte dans sa zone extrême un ensemble de cannelures situées extérieurement et orientées parallèlement à l'axe de rotation 13 de l'arbre cannelé 1. Le moyeu cannelé 2 comporte un trou orienté axialement et dont la surface est pourvue d'un ensemble de cannelures correspondant dans une large mesure à l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé. L'ensemble de cannelures du moyeu est sousdimensionné, dans l'état de préfabrication, par rapport à l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé, c'est-à-dire que les intervalles entre cannelures du moyeu ont une largeur qui est plus petite que la largeur correspondante des cannelures 4 de l'arbre cannelé. La profondeur d'un intervalle entre cannelures ou bien la hauteur d'une cannelure du moyeu cannelé sont plus grandes que la hauteur mesurée entre la base et la tête 11 d'une cannelure 4 de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé, de sorte que l'assemblage ajusté entre un fond d'intervalle entre cannelures 14 du moyeu cannelé et une tête de cannelure 11 de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé comporte toujours un volume libre 15. Pour que le sousdimensionnement des intervalles de cannelures du moyeu cannelé puisse être éliminé, les bords avant des flancs de cannelures de l'arbre cannelé sont agencés comme des arêtes de coupe 5 qui, lors de la réalisation de l'assemblage ajusté, usinent ainsi, avec enlèvement de copeaux, les flancs 9 des cannelures du moyeu lors de l'emmanchement de l'arbre cannelé 1 dans le moyeu cannelé 3. La profondeur d'engagement de l'arbre cannelé 1 dans le moyeu cannelé 2 est limitée par un collet 10 comportant un épaulement 3, la longueur "A" d'une cannelure 4 de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé entre l'arête de coupe 5 et l'épaulement 3 étant plus petite que la dimension axiale "B" du moyeu cannelé 2. Du fait de cet agencement de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé, les flancs 9 des cannelures du moyeu ne peuvent pas être usinés sur leur longueur correspondant à toute la dimension axiale "B" du moyeu cannelé 2 mais seulement jusqu'à un peu avant la zone extrême de sortie de l'arbre cannelé 1 hors du moyeu cannelé 2. En conséquence, il ne se forme ainsi aucun copeau libre 17. Au contraire, le matériau du copeau coupé 17, qui est libre d'un côté et qui comporte constamment à l'extrémité une liaison 18 avec le matériau du moyeu cannelé 2, restera toujours à l'intérieur du moyen cannelé 2. Du fait qu'ainsi il se produit en outre seulement un petit refoulement volumique de matière, on est assuré d'obtenir une bonne tenue de cotes, notamment sur le côté extérieur, pour le moyeu cannelé 2. La réalisation de la liaison de matière 18, formée du côté de l'extrémité et retenant le copeau 17 à l'intérieur du moyeu cannelé 2, sera influencée favorablement en faisant en sorte que, sur le côté frontal 6 d'une cannelure 4 de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé, il soit créé sur le côté frontal un nez 7 qui forme des poches à copeaux avec les flancs 9 des cannelures opposées du moyeu cannelé. Dans ces poches à copeaux, le matériau de la zone de liaison 18 peut pénétrer et se lier éventuellement au moins partiellement avec le matériau du copeau 17. Pour la création de cette poche à copeaux, le nez 7 a une section qui est plus petite que la section d'une cannelure 4 de l'arbre cannelé. Dans une zone du côté frontal 6 d'une cannelure 4 de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé, la surface latérale 8 du nez 7, qui est espacée du flanc correspondant 9 des cannelures du moyeu, rejoint l'arête de coupe associée 5 de la cannelure 4 de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé. Les arêtes de coupe 5 sont avantageusement orientées tangentiellement à une enveloppe conique dont le sommet est dirigé dans le sens d'emboîtement de l'arbre cannelé 1 dans le moyeu cannelé 2. Il s'est avéré avantageux à cet égard que l'arête de coupe 5 fasse avec l'axe de rotation 13 de l'arbre cannelé 1 un angle compris entre 10 et 40 , notamment compris entre 15 et . Avec une telle inclinaison de l'arête de coupe 5, qui est précisément située à l'avant de la surface latérale 6 du nez associé 7 et qui est notamment intégrée à cette surface, le copeau coupé 17 se déplace comme sur une surface de glissement dans le volume libre 15, créé entre un fond 15 d'un intervalle entre cannelures du moyeu et une tête 11 de cannelure 4 de l'arbre cannelé. La dérivation du copeau 17 peut en outre être encore améliorée lorsque la surface supérieure 12, rejoignant la tête de cannelure 11, du nez 7 est agencé, au moins localement de façon à rejoindre la tête de cannelure 11 par l'intermédiaire d'un biseau incliné vers le haut par rapport à l'épaulement 3. Cette dérivation avantageuse des zones libres des copeaux coupés 17 peut être détectée lorsque, dans le cas d'un assemblage ajusté réalisé de cette manière, l'arbre cannelé 1 est sorti car, dans ce cas, les zones libres des copeaux coupés s'écartent des cannelures du moyeu 2, comme des cheveux d'une chevelure, dans un sens opposé du sens d'engagement de l'arbre cannelé 1 dans le moyeu cannelé 2. L'arbre cannelé 1 engagé jusqu'à l'épaulement 3 dans le moyeu cannelé 2 comporte, dans une zone de sa partie extrême sortant à nouveau du moyeu 2, une rainure annulaire 6 qui est prévue en vue de la disposition d'une bague de sécurité à effet de retenue, par exemple un jonc.5 Dans un agencement particulier, il est possible de prévoir une bague de sécurité 19 comportant une surface périphérique conique dont le bord extérieur s'applique contre le moyeu cannelé 2 et recouvre ainsi simultanément les cannelures. A cet égard, il est en outre avantageux que cette bague de sécurité disposée dans la rainure 16 puisse exercer une force axiale entre l'arbre cannelé 1 et le moyeu cannelé 2 de telle sorte que cette arbre 1 soit bloqué additionnellement dans le moyeu 2. REVENDICATIONS 1. Assemblage ajusté entre un moyeu cannelé et un arbre cannelé, le matériau des cannelures de l'arbre cannelé étant plus dur que le matériau des cannelures du moyeu cannelé, l'arbre cannelé comportant dans sa zone extrême des cannelures disposées sur le côté extérieur et orientées parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre cannelé, le moyeu cannelé comportant des cannelures situées à l'intérieur et correspondant dans une large mesure aux cannelures de l'arbre cannelé, les cannelures du moyeu étant, dans l'état de préfabrication, sousdimensionnées par rapport aux cannelures de l'arbre cannelé et les bords avant, situés côté emmanchement, des flancs des cannelures de l'arbre cannelé formant des arêtes de coupe qui, lors de l'emmanchement de l'arbre cannelé dans le moyeu cannelé, usinent, avec enlèvement de copeaux, les flancs de cannelures du moyeu cannelé, assemblage caractérisé en ce que la profondeur d'emmanchement de l'arbre cannelé (1) dans le moyeu cannelé (2) est limitée par un épaulement (3) et en ce que la longueur (A) d'une cannelure (4) de l'arbre cannelé entre l'arête de coupe (5) et l'épaulement (3) est plus petite que la dimension axiale (B) d'une cannelure ou d'un intervalle entre cannelures du moyeu cannelé (2). 2. Assemblage ajusté selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cannelure (4) de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé comporte, sur son côté frontal (6) situé du côté d'engagement un nez (7), la section du nez (7) est plus petite que la section d'une cannelure (4) de l'ensemble de cannelures de l'arbre cannelé, la surface latérale correspondante (8) du nez (7) rejoint l'arête de coupe associée (5) et au moins une surface latérale (8) du nez (7) forme une poche à copeaux en coopération avec le flanc opposé (9) d'une cannelure de l'ensemble de cannelures du moyeu cannelé. 3. Assemblage ajusté selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes de coupe (5) sont orientées tangentiellement à une enveloppe conique dont le sommet est orienté dans la direction d'emmanchement. 4. Assemblage ajusté selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaulement (3) est constitué par un collet (10). 5. Assemblage ajusté selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface supérieure (12) du nez (7) rejoint la tête de cannelure (11) par l'intermédiaire d'un biseau incliné vers le haut en direction de l'épaulement (3).