Brevet FR2763369A1 — publié le 19981120

PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE PIECES MéCANIQUES La présente invention se rapporte au domaine du vissage Plus précisément, elle concerne un procédé d'assemblage de pièces mécaniques, reposant sur le vissage d'éléments autotaraudeurs formant des filets par refoulement de matière dans la ou les pièces femelles à tarauder. L'assemblage de pièces mécaniques en aluminium, telles que des éléments constitutifs de boîte de vitesses, ou des organes de moteurs s'effectue généralement en introduisant des vis de type classique, dans des trous de vissage préalablement percés et tauraudés sur les lignes d'usinage. Dans le domaine de la carrosserie automobile, on utilise déjà des vis formant elles-mêmes leur logement dans des tôles de faible épaisseur, pour fixer par exemple des pare-soleil, des supports de bidons d'huile, des barres anti-dévers, ou d'autres éléments. Les vis autotaraudeuses, dont la structure et la fabrication sont illustrées notamment par la publication FR 1.265.628, se divisent en deux catégories. Certaines vis autotaraudeuses sont en effet munies d'arêtes coupantes à leur extrémité, alors que d'autres vis forment des filets par simple refoulement de la matière où elles sont enfoncées. Les vis taraudant par refoulement de matière ont l'avantage de former moins de copeaux que les autres. Cependant, selon la nature et la dureté du métal où elles sont enfoncées, ces vis nécessitent un couple de vissage élevé, notamment dès que le métal a plusieurs millimètres d'épaisseur. Leur enfonçage à la main est donc exclu, et elles exigent l'utilisation de visseuses délivrant des couples élevé, ainsi qu'une bonne maîtrise des cycles de vissage. Ces conditions d'utilisation particulières ont contraint jusqu'ici les constructeurs souhaitant utiliser des vis autotàraudeuses dans des pièces mécaniques en aluminium relativement épaisses, comme les éléments de carter de boîte de vitesses ou certains organes de moteurs, à réaliser sur les lignes d'usinage, un perçage préalable des avant-trous préformés en fonderie d'aluminium. On sait à ce sujet, que plus la qualité des trous de fonderie est mauvaise, plus il est difficile de déterminer avec précision le couple nécessaire à la formation du taraudage, donc d'obtenir avec fiabilité la tension de serrage requise dans l'assemblage. Par ailleurs, quand les vis autotaraudeuses produisent beaucoup de copeaux, leur utilisation est incompatible avec le montage de certains organes mécaniques, comme les moteurs ou les boîtes de vitesse, notamment en raison des problèmes posés par la diffusion des copeaux à l'intérieur de ces organes. La présente invention se propose cependant de tirer parti des progrès réalisés à ce jour, tant dans la définition des avanttrous réalisés en fonderie, qu'au niveau de la qualité des vis autotaraudeuses, et de la maîtrise des cycles de vissage. Elle vise principalement à simplifier les opérations d'assemblage de nombreuses pièces mécaniques. La solution proposée repose sur l'enfonçage direct à la visseuse, des éléments de fixation autotaraudeurs, dans des avant-trous préformés en fonderie sur les pièces à tarauder. Cette solution permet de réduire le coût des organes mécaniques, tout en assurant une bonne qualité d'assemblage. Conformément à l'invention, l'introduction des éléments de fixation dans les avant-trous assure simultanément le taraudage de ces derniers, et le serrage des pièces, de sorte qu'aucune opération préalable de perçage ou de taraudage des pièces issues de fonderie, n'est plus nécessaire. Une telle simplification des opérations d'assemblage suppose cependant une maîtrise parfaite des cycles de vissage. Dans ce but, l'invention prévoit notamment que le couple de vissage appliqué sur les éléments de fixation soit dimensionné de façon à tarauder l'une des pièces de l'assemblage, tout en donnant à l'assemblage la tension requise. Elle prévoit également que la vitesse de vissage soit choisie en tenant compte de la définition géométrique des filets, et que la dispersion des avant-trous soit prise en considération. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture suivante de la description d'un mode de réalisation de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1A et 1B représentent en vue latérale et en coupe un exemple de vis autotaraudeuse trilobée de type connu, - les figures 2A, 2B, et 2C se rapportent au procédé de l'invention, et - les figures 3 à 11B illustrent différents exemples d'application de l'invention. La vis autotaraudause 1 de type connu apparaissant sur les figures 1A et 1B, possède une tête d'entraînement 2 et un corps fileté 3 de section non circulaire, qui présente trois lobes 3a, valant à cette vis son appellation de vis trilobée , et permettant à celle-ci de former des filets par refoulement de matière lors de son introduction dans des trous de vissage non préalablement filetés. Les figures 2A, 2B et 2C représentent en coupe partielle, des pièces 4, 6, telles que des éléments de carter de boîte de vitesses ou d'autres organes mécaniques, avant assemblage (cf figure 2A), et en cours d'assemblage (cf figure 2B et 2C). Conformément à l'invention, cet assemblage est effectué en enfonçant directement à la visseuse la vis autotaraudeuse 1 dans des trous de vissage 7, 8 se faisant face sur chaque pièce 4, 6, et constitués, pour le trou premier trou 7 destiné à être taraudé, par un simple avant-trou préformé en fonderie, et pour le second trou 8 de passage de la vis, d'un trou préformé en fonderie, ou usiné percé. Ces figures mettent notamment en évidence, que l'invention s'applique aussi bien dans le cas ou les deux avant-trous 7, 8, sont débouchants (cf figure' 2B), que dans celui ou l'un d'eux est borgne (cf figure 2A et 2C). Dans tous les cas, les trous de passage des vis pouvant être dans tous les cas, percés ou préformés de fonderie La figure 3 est une vue extérieure de boîte de vitesses mécanique, présentant de façon connue deux éléments principaux de carter 9, 11, dont un carter d'embrayage 9, renfermant l'embrayage, la butée de débrayage et la fourchette de débrayage (non représentés), et un carter de mécanisme 11, renfermant notamment les arbres, les pignons, les synchroniseurs, et les fourchettes de passage de vitesse (non représentés). Les deux éléments de carter 9, 11, fixés au moyen de vis 1 sur le schéma (ou de goujons et d'écrous dans d'autres cas), ont pour fonction d'assurer l'étanchéité de la boîte de vitesses. Leurs éléments de fixation doivent donc exercer sur eux la tension requise pour obtenir l'étanchéité souhaitée. Comme indiqué plus haut, l'invention propose à cet effet d'enfoncer directement à la visseuse des éléments de fixation autotaraudeurs 1, dans des avant-trous préformés en fonderie dans chacun des éléments de carter 9 et 11. Conformément à l'invention les trous de vissage du carter d'embrayage 9, et du carter de mécanisme 11, peuvent donc ne pas être usinés,. leurs éléments de fixation 1 tauraudant directement des avant-trous bruts de fonderie dans un des éléments de carter 9 ou 11, et serrant en même temps ces deux éléments. Selon une autre mesure proposée, les moyens de vissage sont adaptés à cette situation en prenant en compte le nécessaire au taraudage, de manière à assurer en définitif le même niveau de tension dans l'assemblage qu'avec un vissage classique. Comme indiqué plus haut, la mise en oeuvre de l'invention est autorisée par l'amélioration de la définition des trous bruts de fonderie, par la maîtrise des couples de serrage des visseuses, ainsi que par la qualité des vis autotaraudeuses. Tant que les moyens de vissage ne sont pas suffisamment performants pour contrôler les couples de serrage avec la précision souhaitée, que la définition des trous bruts de fonderie est trop approximative, ou encore que le vissage des vis autotaraudeuses produit une quantité importante de copeaux, il est en effet impossible de renoncer aux opérations de perçage et/ou de taraudage préalables des avant-trous, car le vissage direct des vis 1 dans des avant-trous bruts de fonderie, se traduirait par la production de beaucoup de copeaux lors du vissage, et par un risque de déserrage incompatible avec les impératifs d'étanchéité des boîtes de vitesses. Le procédé d'assemblage décrit ci-dessus est applicable non seulement à l'assemblage des carters de boîtes de vitesses mécaniques, mais également à celui d'un carter de convertisseur hydrocinétique de couple sur une boîte de vitesses automatique, ou sur d'autres pièces mécaniques en aluminium ou non, appartenant ou rapportées sur des dispositifs de changement de vitesses, ou des moteurs. Certaines de ces applications sont illustrées de façon non limitative par les figures 3 à llB, simplement destinées à illustrer les nombreuses possibilités offertes par l'invention. Dans toutes ces applications, la mise en oeuvre de l'invention suppose une bonne maîtrise des cycles de vissage. En particulier, il est toujours nécessaire de tenir compte de l'état des avant-trous, pour adapter le taraudage à la dispersion géométrique de ces derniers. Par ailleurs, la vitesse de vissage joue un rôle important dans la définition des filets, de sorte qu'elle doit être choisie en fonction de la qualité du taraudage souhaitée. La figure 4A indique l'emplacement des vis de fixation d'un ensemble de transmission 12 sur un carter de différentiel 13, lui-même rapporté sur une boîte de vitesses. La coupe selon F de cette figure, apparaissant sur la figure 4B, montre le détail de leur assemblage. Conformément à l'invention, celuici peut avantageusement être réalisé avec des vis autotaraudeuses sans perçage ni taraudage préalable des avant-trous. L'invention s'applique de la même façon au vissage d'un couvercle de boîte de vitesses 14, sur le carter de mécanisme 11 de celle-ci (cf figures 5A et 5B), au montage d'un tube guide 16 sur un carter d'embrayage 9 (cf figure 6), au montage de toute pièce 17 en tôle ou en plastique sur un carter d'embrayage ou de mécanisme (cf figure 7), de supports et de platines diverses, ou encore de tresses de masse. Dans le domaine des moteurs, l'invention trouve également de nombreuses applications, dont on peut citer, le montage d'un couvercle de distribution 18 sur un carter de distribution 19 (cf figures 8A et 8B), le montage d'un couvercle de décantation 21 sur un couvre-culasse 22 (cf figures 9A et 9B), la fixation de bobines crayons 23 dans un couvre-culasse 22 (cf figures 10A, 10B), et celui d'un capotage de protection en plastique 24 sur le couvercle de distribution 19 (cf figures 11A, 11B). Enfin, que ce soit dans le domaine des boîtes, des moteurs, ou dans tout autre domaine, l'invention est applicable en utilisant des vis, des goujons ou des boulons maintenus par des écrous, ou tout autre élément de fixation, capable d'effectuer lui-même le taraudage des trous dans lesquels il est enfoncé. Outre le gain économique dû à la suppression des opérations de perçage et de taraudage, le procédé de l'invention présente de nombreux avantages, dont les principaux sont les suivants. La tenue à l'arrachement des pièces assemblées est supérieure à celle des vissages traditionnels, puisque l'élément taraudeur génère lui-même son taraudage, et que le jeu entre les filets de la vis ou du goujon est ainsi beaucoup plus faible qu'avec des vis classiques introduites dans des trous déjà taraudés. Par ailleurs, l'assemblage obtenu grâce à l'invention se déserre très difficilement par dévissage, car le jeu subsistant entre le filet et le taraudage est particulièrement réduit. L'invention permet en outre de supprimer l'opération d' Enfin, il faut souligner que la forme conique trilobée, retenue préférentiellemnent (mais sans aucun caractère d'obligation) pour les vis autotaraudeuses utilisées, permet de rattraper une mise en biais d'environ 30 (ce qui peut s'avérer très utile, notamment dans le cas de montages à l'aveugle sur les lignes de montage), et que les vis autotaraudeuses peuvent toujours être remplacées par des vis classiques, lors d'un remontage après démontage des pièces assemblées. REVENDICATIONS [1] Procédé d'assemblage de pièces mécaniques (4, 19, 22, 22, 18, 11, 13, 1, 9; 6, 18, 21, 23, 24, 9, 12, 14, 17) par vissage d'éléments de fixation (1) autotaraudeurs formant des filets par refoulement de matière dans les trous de vissage (7) d'une des pièces à assembler, caractérisé en ce que les éléments de fixation (1) sont enfoncés directement à la visseuse dans des avant-trous préformés en fonderie sur la pièce à tarauder. [2] Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'introduction des éléments de fixation (1) dans les avant-trous assure simultanément le taraudage de ces derniers, et le serrage des pièces. [3] Procédé d'assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le couple de vissage appliqué sur les éléments de fixation (1) est dimensionné de façon à tarauder les avant-trous d'une des pièces de l'assemblage, tout en donnant à l'assemblage la tension requise. [4] Procédé d'assemblage selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la vitesse de vissage est choisie en tenant compte de la définition géométrique des filets taraudés. [5] Procédé d'assemblage selon l'une des revendications suivantes, caractérisé en ce que la dispersion géométrique des avant-trous est prise en considération dans le choix du cycle de vissage. [6] Procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces assemblées (4, 19, 22, 22, 18, 18; 6, 18, 21, 23, 24) appartiennent à des moteurs. [7] Procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces assemblées (4, 11, 13, 11, 9; 6, 9, 12, 14, 17) se rapportent à des dispositifs de changement de vitesses. [8] Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments de fixation (1) sont des vis autotaraudeuses trilobées de forme conique. [9] Procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les avant-trous sont débouchants. [10] Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'un des avant-trous est borgne.