Brevet FR2727176A1 — publié le 19960524

EIANCHPIIENT CONIQUE La présente invention concerne les assemblages par emmanchement d'une pièce sur un arbre. Les assemblages à emmanchement comportent généralement un arbre ayant une portion d' extrémité à surface périphérique généralement tronconique, la pièce ayant un logement à surface périphérique généralement tronconique conformée pour recevoir axialement la portion d' extrémité généralement tronconique de 1 'arbre. Des moyens de serrage axial sollicitent axialement la pièce engagée sur l'arbre dans le sens du coincement des surfaces généralement tronconiques l'une dans l'autre. Les assemblages à emmanchement conique qui sont actuellement utilisés comportent des surfaces tronconiques de révolution, coaxiales à 1 'axe de 1 'arbre, la portion d'extrémité d'arbre présentant des sections transversales circulaires. Un tel emmanchement ne permet pas d' obtenir une grande résistance à la torsion relative axiale entre la pièce et l'arbre. D'autres emmanchements préconisent la présence de méplats sur la surface périphérique de l'arbre, pour favoriser un blocage efficace en rotation de la pièce sur l'arbre. On a également proposé l'utilisation de clavettes de blocage en rotation, ou la présence d'un moletage sur la surface tronconique de l'arbre. Toutefois, ces solutions ne présentent pas une fiabilité satisfaisante dans les assemblages demandant une parfaite géométrie. Le problème proposé par la présente invention est d'assurer à la fois un blocage efficace en rotation de la pièce sur l'arbre, et un positionnement précis de la pièce sur l'arbre. L'invention vise à réaliser une parfaite géométrie de l'ensemble formé par la pièce et 1 'arbre, permettant notamment une production en série avec une grande précision. La précision géométrique obtenue doit permettre, notamment, le montage d'une hélice de ventilateur qui doit tourner parfaitement plane pour éviter les frottements, vibrations, bruits, usures prématurées. L'invention vise à réaliser, malgré une petite zone de fixation, une grande précision de voilage même très loin de l'axe d'entraînement. Outre la précision de la géométrie, on cherche à réaliser, après un emmanchement serré, un contact satisfaisant de toute la surface d'assemblage de l'arbre et de toute la surface d'assemblage de la pièce, même sous contrainte extrême en rotation. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention propose un assemblage à emmanchement conique d'une pièce sur un arbre, dans lequel 1 'arbre a une portion d'extrémité à surface périphérique généralement tronconique, la pièce ayant un logement à surface périphérique généralement tronconique conformée pour recevoir axialement la portion d'extrémité généralement tronconique de 1 'arbre, avec des moyens de serrage axial pour solliciter axialement la pièce engagée sur marbre dans le sens du coincement des surfaces généralement tronconiques l'une dans l'autre ; en outre - la portion d'extrémité d'arbre à surface périphérique généralement tronconique présente des sections transversales oblongues, - le logement de la pièce présente des sections transversales oblongues correspondantes, l'ensemble assurant, après emmanchement serré par les moyens de serrage axial, un blocage efficace en rotation de la pièce sur l'arbre et un positionnement précis de la pièce sur l'arbre. Selon un premier mode de réalisation - la portion d'extrémité d'arbre à surface périphérique généralement tronconique se développe à partir d'une petite base d'extrémité oblongue, la surface périphérique généralement tronconique étant formée de génératrices rectilignes qui forment avec l'axe de l'arbre un angle constant et qui se raccordent à une portion cylindrique d'arbre selon une ligne de raccordement curviligne, - le logement de la pièce présente une surface généralement tronconique de même forme que la surface périphérique généralement tronconique de 1 'arbre. Selon un second mode de réalisation : - la portion d'extrémité d'arbre à surface périphérique généralement tronconique se développe à partir d'une petite base oblongue jusqu'à une grande base circulaire de raccordement à une portion cylindrique d'arbre, la surface périphérique généralement tronconique étant formée de génératrices rectilignes formant avec l'axe de l'arbre un angle variant entre un maximum et un minium en fonction de la position angulaire considérée autour de l'arbre, - le logement de la pièce présente une surface généralement tronconique de même forme que la surface périphérique généralement tronconique de l'arbre. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue de face d'une portion d'extrémité d'arbre à emmanchement conique selon la présente invention - la figure 2 est une vue de côté de la portion d'extrémité d'arbre de la figure 1 - la figure 3 est une vue en bout de la portion d'extrémité d'arbre de la figure 1 - la figure 4 est une vue de face d'une portion d'extrémité d'arbre selon un second mode de réalisation de la présente invention - la figure 5 est une vue de côté de la portion d'extrémité d'arbre de la figure 4 - la figure 6 est une vue en bout de la portion d'extrémité d'arbre de la figure 4 ; et - la figure 7 est une coupe longitudinale montrant un assemblage d'une pièce sur un arbre selon l'invention. On a représenté sur la figure 7 un assemblage à emmanchement conique d'une pièce 1 sur un arbre 2. L'arbre 2 comprend une portion cylindrique 3, se raccordant à une portion d' extrémité 4 à surface périphérique 5 généralement tronconique. Dans le mode de réalisation représenté, la portion d'extrémité 4 se prolonge par une tige axiale d'extrémité 6 filetée, destinée à coopérer avec un écrou de serrage 7. La tige axiale 6 et l'écrou de serrage 7 constituent des moyens de serrage axial. La pièce 1 comprend un logement 8 à surface périphérique 9 généralement tronconique conformée pour recevoir axialement la portion d'extrémité 4 généralement tronconique de l'arbre 2. Comme illustré, la portion d'extrémité 4 de l'arbre 2 est engagée dans le logement 8 de la pièce 1, et l'écrou de serrage 7 vient porter contre une face 10 de la pièce 1 pour la repousser axialement sur l'arbre 2 dans le sens du coincement des surfaces périphériques 5 et 9 généralement tronconiques lune dans l'autre. Comme illustré sur les figures 1 à 6, la portion d'extrémité 4 d'arbre à surface périphérique 5 généralement tronconique présente des sections transversales oblongues. Dans tous les cas, le logement 8 de la pièce 1 présente des sections transversales oblongues correspondantes. On assure ainsi, après emmanchement forcé par les moyens de serrage axial tels l'écrou 7 vissé sur la tige 6, un blocage efficace en rotation de la pièce 1 sur l'arbre 2, et un positionnement précis de la pièce 1 sur l'arbre 2. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, la portion d'extrémité 4 d'arbre à surface périphérique 5 généralement tronconique se développe à partir d'une petite base d'extrémité 11 oblongue. La surface périphérique 5 généralement tronconique est formée de génératrices rectilignes formant avec l'axe I-I de l'arbre 2 un angle A constant. Les génératrices se raccordent à la portion cylindrique 3 de l'arbre 2 selon une ligne de raccordement 12 curviligne. Une possibilité consiste à prévoir une petite base d'extrémité 11 elliptique. Dans ce cas, la ligne de raccordement curviligne 12 est généralement sinusoidale. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 6, la portion d'extrémité 4 d'arbre à surface périphérique 5 généralement tronconique se développe à partir d'une petite base 11 oblongue jusqu'à une grande base 13 circulaire de raccordement à la portion cylindrique 3 de l'arbre 2. La surface périphérique 5 généralement tronconique est formée de génératrices rectilignes formant avec l'axe I-I de l'arbre 2 un angle variant entre un maximum A et un minimum B en fonction de la position angulaire considérée autour de l'arbre 2. On peut, par exemple, prévoir une petite base d'extrémité 11 elliptique. Dans ce cas, 1 'angle varie régulièrement entre le maximum A et le minimum B. Les sections transversales de la portion d'extrémité 4 et du logement 8 sont de préférence non circulaires mais convexes et régulières. L'avantage de ces emmanchements généralement coniques à sections transversales non circulaires mais convexes et régulières est qu'après emmanchement serré, toute la surface concernée est en contact même sous contrainte extrême en rotation. On assure ainsi une grande rigidité de l'assemblage, un parfait positionnement géométrique, et une grande reproductibilité du positionnement. En fonction des types de contraintes mécaniques à supporter, on peut envisager d'utiliser une forme plutôt triangulée ou quadrangulée. La valeur des angles A ou B de cônes mâle et femelle dépendra du type de fixation à réaliser, selon que l'on veut une fixation bloquante ou non. La valeur moyenne de 1 'angle détermine la longueur des surfaces de contact entre la pièce 1 et l'arbre 2. L'allongement des sections transversales elliptiques ou ovales, c'est-à-dire la valeur relative entre les diamètres maximum et minimum dans une section transversale, définit la capacité de blocage en rotation de la pièce 1 sur 1 'arbre 2. On pourra ainsi choisir ces valeurs de diamètres en fonction des couples de transmission à supporter. I1 apparaît que les formes particulières proposées par la présente invention permettent une fixation satisfaisante d'une pièce 1 sur un arbre 2, par exemple la fixation d'une hélice sur un arbre de rotation, afin d'éviter les vibrations et les balourds. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. RENDICATIONS 1 - Assemblage à emmanchement conique d'une pièce (1) sur un arbre (2), l'arbre (2) ayant une portion d'extrémité (4) à surface périphérique (5) généralement tronconique, la pièce (1) ayant un logement (8) à surface périphérique (9) généralement tronconique conformée pour recevoir axialement la portion d'extrémité (4) généralement tronconique de l'arbre (1), avec des moyens de serrage axial (6, 7) pour solliciter axialement la pièce (1) engagée sur l'arbre (2) dans le sens du coincement des surfaces généralement tronconiques (5, 9) l'une dans l'autre, caractérisé en ce que :: - la portion d'extrémité (4) d'arbre (2) à surface périphérique (5) généralement tronconique présente des sections transversales oblongues, - le logement (8) de la pièce (1) présente des sections transversales oblongues correspondantes, l'ensemble assurant, après emmanchement serré par les moyens de serrage axial (6, 7), un blocage efficace en rotation de la pièce (1) sur l'arbre (2) et un positionnement précis de la pièce (1) sur l'arbre (2). 2 - Assemblage à emmanchement conique selon la revendication 1, caractérisé en ce que - la portion d'extrémité (4) d'arbre (2) à surface périphérique (5) généralement tronconique se développe à partir d'une petite base d'extrémité (11) oblongue, la surface périphérique (5) généralement tronconique étant formée de génératrices rectilignes formant avec l'axe (I-I) de l'arbre (2) un angle (A) constant et se raccordant à une portion cylindrique (3) d'arbre (2) selon une ligne de raccordement curviligne (12), - le logement (8) de la pièce (1) présente une surface (9) généralement tronconique de même forme que la surface périphérique (5) généralement tronconique de l'arbre (2). 3 - Assemblage à emmanchement conique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la petite base d'extrémité (11) est elliptique. 4 - Assemblage à emmanchement conique selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - la portion d'extrémité (4) d'arbre (2) à surface périphérique (5) généralement tronconique se développe à partir d'une petite base (11) oblongue jusqu'à une grande base (13) circulaire de raccordement à une portion cylindrique (3) d'arbre (2), la surface périphérique (5) généralement tronconique étant formée de génératrices rectilignes formant avec l'axe (I-I) de l'arbre (2) un angle variant entre un maximum (A) et un minimum (B) en fonction de la position angulaire considérée autour de l'arbre (2), - le logement (8) de la pièce (1) présente une surface (9) généralement tronconique de même forme que la surface périphérique (5) généralement tronconique de l'arbre (2). 5 - Assemblage à emmanchement conique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la petite base (11) d'extrémité est elliptique.