Brevet FR2770881A1 — publié le 19990514

Procédé d'assemblage d'un arbre et d'une rotule à haute résistance mécanique, et ensemble d'arbre et rotule obtenu. L'invention concerne un procédé d'assemblage d'un arbre et d'une rotule à haute résistance mécanique, et l'ensemble d'arbre et rotule obtenu. On sait que l'axe ou l'arbre des rotules à haute résistance mécanique, destinées en particulier à l'équipement des articulations soumises à de hautes sollicitations mécaniques, est monté à froid, par trempage dans l'azote liquide, à l'intérieur de l'alésage de l'élément sphérique de rotule. Le trempage à froid permet un rétrécissement du diamètre de l'axe d'environ 0,1 à 0,15 mm sur un diamètre d'environ 100 mm, ce qui permet le passage juste de l'axe dans l'alésage de rotule, la remontée en température solidarisant par serrage des matières l'axe et l'élément sphérique de rotule. Néanmoins, lorsque la rotule est usée, il est impossible de retirer la rotule de son axe, de sorte qu'il est souvent nécessaire de changer l'équipement complet d'articulation de rotule, opération relativement onéreuse. L'invention vise à remédier à cet inconvénient et propose un procédé d'assemblage d'un arbre et d'une rotule à haute résistance mécanique, notamment pour un équipement d'articulation à haute résistance mécanique et comportant des bagues latérales d'usure recevant l'arbre de rotule à chacune de ses extrémités, les bagues étant disposées à faible jeu de part et d'autre de l'élément sphérique de rotule, caractérisé en ce qu'il consiste à - former des encoches latérales au moins sur l'une des bagues d'usure, sur lune des faces en regard de l'élément sphérique de rotule, - former des encoches latérales complémentaires sur la face de l'élément sphérique tournée vers les encoches de ladite bague d'usure, - fileter l'arbre de rotule au niveau de l'emplacement de rotule, - tarauder de façon complémentaire au filetage de l'arbre l'alésage de l'élément sphérique de rotule, - mettre en place la rotule dans l'équipement d'articulation, e n position sensiblement centrée relativement aux bagues de réception de l'arbre de rotule, avec engagement mutuel des encoches de bagues et d'élément sphérique, - introduire latéralement ledit arbre dans l'ensemble bagues et rotule et en le tournant de manière à visser l'arbre sur l'élément sphérique de rotule, tandis qu'il est maintenu fixe solidairement à la bague d'usure associée par l'engagement des encoches, jusqu'au verrouillage de rotation de l'arbre sur la rotule et - verrouiller en rotation l'arbre relativement à 1 'équipement d'articulation. Grâce à cette disposition, on obtient un assemblage très rigide de l'arbre relativement à la rotule et en outre, lesdites bagues d'usure de l'arbre étant montées à froid, par trempage à l'azote liquide, dans leur partie support avec serrage à au moins 0,1 mm, il y a très peu de risque que la bague à encoches sollicitée en rotation lors du vissage de l'arbre sur l'élément sphérique de rotule, ne tourne. La mise en place et le démontage de la rotule sont ainsi rendus faciles à réaliser mécaniquement, par simple vissage ou dévissage de l'arbre, respectivement, sur l'équipement d'articulation sans remplacement de ce dernier. Le vissage ou le dévissage de l'arbre relativement à l'élément sphérique de rotule sont obtenus avantageusement en ménageant un carré de manoeuvre à l'extrémité de l'arbre opposée à l'extrémité d'introduction dans les bagues et rotule. L'arbre étant constitué de façon conventionnelle de trois parties cylindriques de diamètres légèrement différents, décroissant respectivement de la bague d'usure d'introduction à celle de fond opposée, la partie centrale occupant la largeur de l'élément sphérique de rotule, le verrouillage de vissage de l'arbre sur la rotule est obtenu de façon avantageuse par contact de serrage de l'élément sphérique de rotule sur l'épaulement de diamètre élargi de la première partie cylindrique d'arbre. L'invention concerne également l'ensemble de rotule et de son arbre support ainsi que la rotule, obtenus par la mise en oeuvre du procédé défini précédemment. L'invention est illustrée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation et en référence aux dessins annexés sur lesquels - La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un équipement d'articulation à rotule à haute résistance mécanique selon l'invention sans sa rotule, - La figure 2 est une vue analogue à la précédente en cours de montage de la rotule, - La figure 3 est une vue de l'équipement d'articulation avec la rotule montée, et - La figure 4 est une vue de côté de la rotule selon l'invention. On a représenté sur les dessins un équipement d'articulation ou chape 1 pourvue d'une rotule 3 selon l'invention. Cette chape 1 comporte, comme on le voit clairement à la figure 1, un axe 5 ou arbre de rotule reçu à ses extrémités dans deux bagues latérales complémentaires 7 fixées dans les ailes de la chape. L'axe 5 est monté par introduction latérale dans l'une des ailes de la chape. Il comporte trois parties cylindriques de diamètre décroissant (d'une valeur faible de l'un à l'autre), une partie de diamètre élargi 9 au niveau de l'aile d'introduction de la chape, une partie centrale 11 destinée à loger la rotule et une partie d'extrémité 13 de plus petit diamètre. Ces parties sont délimitées par un épaulement cylindrique intermédiaire 15 et 16. La partie centrale 11 est pourvue d'un filetage, et la partie de diamètre élargi comporte un carré de manoeuvre 17 fixé à son extrémité. La rotule visible sur les figures 2, 3 et 4 est constituée d'un élément sphérique 19 et d'une cage de rotule 21, elle-même solidaire d'un embout support 23 faisant partie de l'élément d'articulation équipé. L'élément sphérique 19 est taraudé dans son alésage interne, de façon complémentaire à la partie centrale 11 de l'arbre. Il comporte en outre quatre encoches latérales 25 disposées régulièrement sur sa périphérie. Ces encoches 25 sont formées chacune sur un secteur de 450 d'angle. Des encoches latérales complémentaires 27 sont formées sur la bague de fond 7 ou de plus petit diamètre de l'arbre. Le montage de la rotule est à présent décrit. Il s'agit de positionner la rotule 3 avec son embout 23 de façon centrée sur la chape 1, les encoches 25 de l'élément sphérique s'engageant avec celles 27 de la bague de fond. L'arbre 5 est introduit latéralement dans la chape dans la bague de plus grand diamètre 7 (figure 2), puis il est manoeuvré en rotation à l'aide du carré d'extrémité 17 pour permettre le vissage de sa partie centrale 11 dans le taraudage de l'élément sphérique 19. La manoeuvre de vissage est poursuivie, tandis que l'élément sphérique est immobilisé grâce à l'engagement des encoches sur la bague de fond fixée (à froid) dans son logement, jusqu'à amener l'élément sphérique 19 en contact avec l'épaulement 15 de la partie de plus grand diamètre de l'arbre. A ce moment, le montage est terminé, tel que représenté à la figure 3. Il suffit de verrouiller l'arbre 5 en rotation relativement à la chape 1, par exemple à l'aide d'un plat d'arrêt 29 à l'extrémité de l'arbre. Le démontage de la rotule s'obtient de façon inverse en libérant le plat d'arrêt 29 de l'arbre, en dévissant l'arbre et en déposant la rotule avec son embout d'articulation, hors de la chape. On notera que l'assemblage de rotule sur un arbre, selon l'invention convient particulièrement aux rotules à haute résistance mécanique, non traitées à coeur à haute dureté mais uniquement en surface, telles que celle décrite par EP 0 664 184 au nom de la Demanderesse, notamment pour la réalisation du taraudage de l'élément sphérique de rotule. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'un arbre (5) et d'une rotule (3) à haute résistance mécanique, notamment pour un équipement d'articulation (1) à haute résistance mécanique et comportant des bagues latérales d'usure (7) recevant l'arbre (5) de rotule à chacune de ses extrémités, les bagues (7) étant disposées à faible jeu de part et d'autre de l'élément sphérique (19) de rotule, caractérisé en ce qu'il consiste à - former des encoches latérales (27) au moins sur l'une des bagues d'usure (7), sur l'une des faces en regard de l'élément sphérique (19) de rotule, - former des encoches latérales complémentaires (25) sur la face de l'élément sphérique (19) tournée vers les encoches (27) de ladite bague d'usure (7), - fileter l'arbre (5) de rotule au niveau de l'emplacement (11) de rotule, - tarauder de façon complémentaire au filetage de l'arbre (5) l'alésage de l'élément sphérique (19) de rotule, - mettre en place la rotule (3) dans l'équipement d'articulation (1), en position sensiblement centrée relativement aux bagues (7) de réception de l'arbre de rotule, avec engagement mutuel des encoches (25, 27) de bagues et d'élément sphérique, - introduire latéralement ledit arbre (5) dans l'ensemble bagues (7) et rotule (3) et en le tournant de manière à visser l'arbre (5) sur l'élément sphérique (19) de rotule tandis qu'il est maintenu fixe solidairement à la bague d'usure associée (7) par l'engagement des encoches (25, 27), jusqu'au verrouillage de rotation de l'arbre (5) sur la rotule (3) et - verrouiller en rotation l'arbre (5) relativement à l'équipement d'articulation (1). 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vissage ou le dévissage de l'arbre (5) relativement à l'élément sphérique (19) de rotule sont effectués au moyen d'un carré de manoeuvre (17) formé à l'extrémité de l'arbre (5). 3. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1, 2, caractérisé en ce que l'arbre (5) étant constitué de façon conventionnelle de trois parties cylindriques de diamètres légèrement différents, décroissant respectivement de la bague d'usure d'introduction (7) à celle de fond (7) opposée, la partie centrale (11) occupant la largeur de l'élément sphérique (19) de rotule, le verrouillage de vissage de l'arbre (5) sur la rotule (3) est obtenu par contact de serrage de l'élément sphérique (19) de rotule sur l'épaulement (15) de délimitation de la première partie cylindrique d'arbre (9). 4. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit verrouillage de l'arbre (5) relativement à l'élément d'articulation (1) est obtenu au moyen d'un plat d'arrêt (29) appliqué à l'extrémité de l'arbre (5). 5. Ensemble de rotule à haute résistance mécanique obtenu par la mise en oeuvre du procédé défini selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une rotule (3) dont l'élément sphérique (19) est vissé sur son arbre support (5). 6. Ensemble de rotule selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rotule (3) n'est pas traitée à coeur à haute dureté mais l'est uniquement en surface. 7. Rotule pour la mise en oeuvre du procédé défini selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément sphérique (19) taraudé sur son alésage et des encoches latérales (25) pour son immobilisation en rotation lors de son vissage sur un arbre support (5).