Brevet FR2761442A1 — publié le 19981002

Procédé de formation d'une partie en coin d'un convertisseur de couple par un formage à la presse La présente invention concerne un procédé de formation d'une partie en coin d'un convertisseur de couple par un formage à la presse. Un convertisseur de couple est un dispositif comportant trois types de roues à aubes, à savoir, une roue motrice, une turbine et un stator, qui coopèrent pour transmettre un couple grâce au déplacement d'un fluide de travail. La roue motrice est fixée à un carter avant relié à un organe rotatif situé du côté d'un moteur et transmet le couple à une transmission par l'intermédiaire du fluide de travail qui circule de la roue motrice vers la turbine. Le carter avant qui constitue un élément du convertisseur de couple est, dans de nombreux cas, formé par un travail à la presse. Le carter avant présente, dans l'ensemble, la configuration d'un disque comportant une partie de forme cylindrique formée au niveau de sa périphérie radiale extérieure. Le carter avant est réalisé à partir d'un matériau en tôle unique, conformé à la presse pour adopter la configuration décrite ci-dessus. Un coin annulaire présentant un contour courbe en section transversale est par conséquent défini entre la partie en forme de disque et la partie de forme cylindrique. Le carter avant 3 a une épaisseur de tôle de 4 à 6 mm, et le coin annulaire présente un rayon de courbure pratiquement égal à l'épaisseur de la tôle. Une enveloppe de la roue motrice, qui constitue un autre élément du convertisseur de couple est elle aussi fréquemment formée par un travail à la presse. L'enveloppe de la roue motrice a habituellement une épaisseur de tôle de 3 à 5 mm et comporte, au niveau de sa partie radialement intérieure une partie courbe présentant un rayon de courbure de 5 à 6 mm. Le formage à la presse réalisé sur le carter avant doté de la configuration ci-dessus diminue en général l'épaisseur de la partie courbe radialement extérieure. Pour éviter cette diminution d'épaisseur, le carter avant est habituellement formé par étapes et, plus précisément, un travail à la presse préliminaire est effectué avant un travail à la presse de finition. Cependant, dans les conditions actuelles, l'épaisseur diminue d'au moins 7% par rapport à l'épaisseur du matériau à l'état de flan utilisé pour former ces éléments. Pour éviter une diminution de la résistance, due aux opérations de pressage, on a, dans l'art antérieur, utilisé comme flans des tôles épaisses. Ces flans épais augmentent les coûts de production et le poids du convertisseur de couple fabriqué ensuite. Dans l'enveloppe de la roue motrice, dotée de la configuration ci- dessus et formée par un travail à la presse, il y a également une diminution d'épaisseur au niveau de la partie courbe radialement intérieure. Plus précisément, le taux de diminution de l'épaisseur de l'élément fini est de 5 à 20% par rapport à l'épaisseur du flan. L'enveloppe de la roue motrice définit conjointement avec le carter avant une chambre à fluide de travail du convertisseur de couple et est par conséquent soumise à une pression interne générée par le fluide de travail. Si une partie mince est formée au niveau de l'enveloppe de la roue motrice, une déformation du convertisseur de couple, telle qu'une augmentation des dimensions de celui-ci, risque de se produire, ce qui peut entrainer des inconvénients, tels qu'une rupture et un désaccouplement des éléments. Pour éviter ces inconvénients résultant d'une diminution de la résistance et de la rigidité due à une diminution de l'épaisseur de la tôle, on a, dans l'art antérieur, employé des flans épais. Cependant, ces flans épais augmentent les coûts de production ainsi que le poids du convertisseur de couple. La présente invention a précisément pour but de former un coin dans une partie d'un convertisseur de couple grâce à un procédé qui évite une diminution de l'épaisseur de la tôle de la partie en coin au cours du processus de formation, afin de maintenir une épaisseur souhaitée ou requise et, par conséquent, une résistance voulue. Pour atteindre ce but et conformément à l'un des aspects de la présente invention, il est proposé un procédé de formation d'une partie en coin d'un élément de convertisseur de couple par un formage à la presse d'un élément en tôle, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à former un flan préformé ayant une section transversale prédéterminée à partir d'un élément en tôle sensiblement plan, la section transversale prédéterminée ayant une épaisseur sensiblement constante; et à réaliser un formage à la presse de finition du flan préformé de façon qu'une portion de celui-ci soit soumise à une force de compression parallèle à des surfaces locales de matrices, proches de ladite portion, pour ainsi former la partie en coin au niveau de ladite portion du flan préformé. Conformément à une caractéristique particulière de la présente invention, le formage à la presse de finition est de préférence tel que la partie en coin est formée au niveau d'une portion radialement extérieure d'un carter avant d'un convertisseur de couple. Conformément à une autre caractéristique particulière de la présente invention, l'épaisseur de la partie en coin est de préférence réduite de 5% au plus par le formage à la presse de finition par rapport à l'épaisseur du carter avant. De préférence, le formage à la presse de finition est tel qu'une partie radiale extérieure du carter avant vient en contact avec une surface d'une matrice, surface qui est parallèle à une partie adjacente de la matrice et qui sollicite une portion du carter avant en direction de la partie en coin pour impartir la force de compression au flan préformé. De préférence également, le formage à la presse de finition est tel que la partie radiale extérieure du carter avant vient en contact avec ladite surface de la matrice, qui est parallèle à une épaisseur du flan préformé. Conformément à d'autres caractéristiques de la présente invention, la partie en coin est formée au niveau d'une portion radialement intérieure d'une enveloppe de roue motrice d'un convertisseur de couple, et a un rayon inférieur ou égal à 6 mm, une épaisseur du flan préformé étant réduite de moins de 10%. De préférence, l'épaisseur de la partie en coin du flan préformé est réduite de 5% au plus par le formage à la presse de finition. De préférence, le formage à la presse de finition est tel qu'une première partie radiale intérieure de l'enveloppe de roue motrice vient en contact avec une surface d'une matrice, ladite surface présentant un angle aigu par rapport à une portion de l'enveloppe de roue motrice, proche de la partie en coin, et étant configurée pour impartir une force de compression à l'enveloppe de roue motrice à proximité de la partie en coin. De préférence enfin, le formage à la presse de finition est tel qu'une seconde partie radiale intérieure de l'enveloppe de roue motrice, située vers l'intérieur radialement par rapport à la première partie radiale intérieure vient en contact avec une surface d'une matrice, la surface présentant un angle aigu par rapport à une portion de l'enveloppe de roue motrice, proche de la partie en coin, et étant configurée pour impartir une force de compression opposée à la force impartie par ladite surface, à l'enveloppe de roue motrice à proximité de la partie en coin. Dans l'art antérieur, la réduction d'épaisseur de la partie en coin d'un carter avant est d'approximativement 15 à 20%. Au contraire, grâce au procédé de formation de la présente invention, il est possible d'atteindre une réduction d'épaisseur de la partie en coin de 5% ou moins, ce qui permet d'utiliser une tôle plus mince pour le flan du carter avant. Au cours du procédé de formation utilisé pour produire une partie en coin d'une enveloppe de roue motrice ayant un rayon inférieur ou égal à 6 mm conformément à la présente invention, la partie en coin subit une réduction d'épaisseur de 10% ou moins par rapport à l'épaisseur du flan avant formation de l'enveloppe de roue motrice. Dans l'art antérieur, la réduction d'épaisseur de la partie en coin, mesurée dans les mêmes conditions, est de 15 à 20%. Au contraire, avec le procédé de la présente invention, le taux de réduction peut être de 10% ou moins, ce qui permet d'utiliser un flan plus mince sans sacrifier la résistance de la structure du convertisseur de couple produit ensuite. Ce qui précède, ainsi que d'autres buts, caractéristiques, aspects et avantages de la présente invention, ressortira plus clairement de la lecture de la description détaillée suivante de formes mise en oeuvre préférées donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale schématique d'un convertisseur de couple comportant un carter avant réalisé grâce à une première forme de mise en oeuvre du procédé de la présente invention; les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale de matrices et d'un matériau utilisés pour former le carter avant représenté sur la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe transversale schématique d'un convertisseur de couple comportant une enveloppe de roue motrice réalisée grâce à une seconde forme de mise en oeuvre du procédé de la présente invention; et les figures 5 et 6 sont des vues en coupe transversale de matrices et d'un matériau utilisés pour former l'enveloppe de roue motrice représentée sur la figure 4. Première forme de mise en oeuvre Sur la figure 1 qui représente la première forme de mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, la référence 0-0 représente un axe de rotation d'un convertisseur de couple 1, un moteur (non représenté) étant disposé du côté gauche de la figure, tandis qu'une transmission (non représentée) est disposée du côté droit de celle-ci. Le convertisseur de couple 1 est un mécanisme servant à transmettre un couple d'un vilebrequin du moteur à un arbre d'entraînement principal de la transmission. Le convertisseur de couple 1 est fondamentalement formé d'un carter avant 3 conçu pour s'accoupler avec le vilebrequin du moteur par l'intermédiaire d'une plaque flexible (non représentée), d'une roue motrice 4, d'une turbine 5 et d'un stator 6. Le carter avant 3 et une enveloppe 4a de la roue motrice 4 sont soudés l'un à l'autre au niveau de leurs parties périphériques extérieures pour former entre eux une chambre pour un fluide de travail. Le carter avant 3 est formé d'une partie principale 32 en forme de plaque circulaire, d'un bossage 31 et d'une partie de liaison périphérique extérieure 33, et comporte une partie en coin radialement extérieure 34, entre la partie principale 32 et la partie de liaison périphérique extérieure 33. Le bossage 31 est formé à l'intérieur radialement de la partie principale 32 pour permettre un positionnement et un centrage du carter avant 3 par rapport aux éléments situés côté moteur. La partie de liaison périphérique extérieure 33 qui présente une configuration cylindrique est formée à l'extérieur radialement de la partie principale 32 et est fixée à la partie périphérique extérieure de l'enveloppe 4a de la roue motrice 4 au niveau de son extrémité proche de la transmission. Le procédé de formation de la partie en coin radialement extérieure 34 du carter avant 3 sera décrit plus loin. La roue motrice 4 est formée de l'enveloppe 4a, de plusieurs aubes 4b fixées à la surface intérieure de l'enveloppe 4a, et d'un moyeu 4c fixé à la périphérie intérieure de l'enveloppe 4a. La turbine 5 est située en face d'une partie principale 41, visible sur la figure 4, de l'enveloppe de roue motrice 4a, la chambre à fluide de travail s'étendant entre elles, et est fondamentalement formée d'une enveloppe 5a et de plusieurs aubes 5b fixées à l'enveloppe 5a. Un moyeu 8 de la turbine comportant un trou cannelé 8a pour permettre un accouplement avec l'arbre d'entraînement principal qui s'étend depuis la transmission, est fixé à la périphérie intérieure de l'enveloppe 5a. Le stator 6 est interposé entre la roue motrice 4 et la turbine 5 et est fixé à un arbre de stator lui-même fixé à un carter de la transmission par l'intermédiaire d'un embrayage unidirectionnel 7. Le fonctionnement du convertisseur de couple 1 est décrit ci-après. Le couple transmis à partir du vilebrequin du moteur est fourni au carter avant 3 par l'intermédiaire de la plaque flexible (non représentée). Le couple est transmis à l'enveloppe 4a de la roue motrice 4 par l'intermédiaire du carter avant 3. Ainsi, la roue motrice 4 tourne et le fluide de travail circule de l'enveloppe 4a de la roue motrice vers la turbine 5. La circulation du fluide de travail fait tourner la turbine 5 de sorte que le couple de la turbine 5 est fourni en sortie à l'arbre d'entraînement principal par l'intermédiaire du moyeu 8 de la turbine. Une description du procédé de formation de la partie en coin radialement extérieure 34 du carter avant 3 va maintenant être donnée. Tout d'abord, une tôle en acier circulaire est préparée par découpage d'un flan plan suivant une configuration prédéterminée. La tôle en acier est ensuite soumise à un processus de pressage préliminaire pour former le carter avant 3 qui présente la configuration générale visible sur la figure 2. On comprendra que la configuration représentée sur la figure 2 est celle d'un élément annulaire représenté uniquement en section transversale. Le processus de pressage préliminaire peut consister en un nombre quelconque d'étapes de pressage bien connues dans la technique, permettant de parvenir à la configuration visible sur la figure 2. D'une manière caractéristique, au moins une étape de pressage est requise pour atteindre la configuration représentée sur la figure 2, bien que deux étapes ou plus puissent être nécessaires. Ensuite, un processus de pressage de finition est réalisé à l'aide de matrices 11 et 12 visibles sur les figures 2 et 3. Plus précisément, la matrice 11 est pressée vers le bas contre l'enveloppe 4a non finie de la roue motrice, l'enveloppe non finie 4a reposant sur la matrice 12, comme illustré sur la figure 2. Au cours du processus de pressage de finition, une surface lla de la matrice 11 pousse vers le bas une extrémité libre 3a de la partie de liaison périphérique extérieure 33 du carter avant 3, distante de la partie en coin radialement extérieure 34. Simultanément, l'enveloppe 4a non finie de la roue motrice est confinée entre les surfaces 11b, 11c, 12a et 12b des matrices 11 et 12. Ainsi, des contraintes de compression interne agissent sur la partie de liaison périphérique extérieure 33 et sur la partie en coin radialement extérieure 34 dans une direction parallèle à la direction de l'épaisseur, comme cela est indiqué par des flèches S, et Sz sur la figure 3. Ceci permet d'éviter une réduction d'épaisseur souvent due à une extension de la partie en coin radialement extérieure 34. Dans certains cas, les contraintes de compression interne augmentent l'épaisseur de la partie en coin 34 du fait de la compression. Par conséquent, la partie en coin radialement extérieure 34 finie par le formage à la presse représenté sur la figure 3 a une épaisseur supérieure à celle de l'art antérieur. L'épaisseur requise du flan peut donc être réduite comparativement à la configuration de l'art antérieur tout en maintenant une résistance, et les coûts de production peuvent être abaissés. Dans l'art antérieur, le formage à la presse de finition est réalisé sans application d'une force de compression à la partie en coin radialement extérieure 34. Dans ce cas, le formage à la presse de finition réduit l'épaisseur du flan de 5,00 mm à une valeur de 4,40 à 4,55 mm, soit une diminution de l'épaisseur d'environ 9%. Au contraire, conformément à cette forme de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, le formage à la presse fait varier l'épaisseur du flan de 5,00 mm à une valeur de 4,95 à 5,10 mm, ce qui ne représente donc pas une réduction sensible de l'épaisseur. Seconde forme de mise en oeuvre Sur la figure 4 qui représente le convertisseur de couple 1 comportant une enveloppe de roue motrice 4a réalisée grâce à la seconde forme de mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, tous les éléments identiques ou similaires à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence et ne seront pas décrits à nouveau en détail. L'enveloppe 4a de la roue motrice 4 est formée de la partie principale 41, d'une partie de liaison périphérique extérieure 42 et d'une partie en coin radialement intérieure 43. La partie principale 41 fait face à la turbine 5. La partie de liaison périphérique extérieure 42 est formée radialement à l'extérieur de la partie principale 41 et est fixée au carter avant 3. La partie en coin radialement intérieure 43 est formée radialement à l'intérieur de la partie principale 41 et est fixée au moyeu 4c de la roue motrice. Un procédé de formation de la partie en coin radialement intérieure 43 de l'enveloppe 4a de la roue motrice 4 va maintenant être décrit. Tout d'abord, une tôle en acier circulaire qui a été préparée par découpage d'un flan plan est soumise à un pressage préliminaire pour former l'enveloppe 4a de la roue motrice, qui présente, en section transversale, la configuration visible sur la figure 5. Puis, un formage à la presse de finition est réalisé à l'aide de matrices 61 et 62 représentées sur les figures 5 et 6. Plus précisément, la matrice 61 est pressée vers le bas contre l'enveloppe de roue motrice 4a posée sur la matrice 62, comme illustré sur la figure 5. Au cours de ce travail de finition, tandis que l'enveloppe 4a de la roue motrice est pressée entre les faces respectives 61a et 62a des matrices 61 et 62, la partie en coin radialement intérieure 43 et une partie 43a sont comprimées dans une direction parallèle à la direction de l'épaisseur de l'enveloppe 4a de la roue motrice sous l'action d'une force indiquée par les flèches S3 et S4 sur la figure 5. Ainsi, le formage à la presse de finition représenté sur la figure 6 ne réduit pas de manière significative l'épaisseur de la partie en coin radialement intérieure 43. Par conséquent, l'épaisseur requise du flan de l'enveloppe de roue motrice 4a peut être faible, ce qui permet de diminuer le poids du convertisseur de couple 1 tout en maintenant une résistance et une rigidité de l'enveloppe de roue motrice 4a. Dans l'art antérieur, le formage à la presse de finition est réalisé sans application d'une force de compression à la partie en coin radialement intérieure 43. Dans ce cas, le cintrage réalisé par un travail à la presse pour former un coin de 5 mm de rayon, réduit l'épaisseur du flan de 3,850 mm à 3,11 mm, soit une réduction d'épaisseur d'environ 19%. Au contraire, conformément au procédé de la présente invention, le formage à la presse effectué pour former un coin de 5 mm de rayon réduit l'épaisseur du flan de 3,85 mm à 3,57 mm, soit une réduction d'épaisseur d'environ 7% seulement. De même, conformément à cette forme de mise en oeuvre du procédé de l'invention, le cintrage réalisé par un travail à la presse pour former un coin de 5,5 mm de rayon réduit l'épaisseur du flan de 3,85 mm à 3,76 mm, soit une réduction d'épaisseur d'environ 2% seulement. Les chiffres et pourcentages ci-dessus concernant la présente invention ont été obtenus à partir de tests réalisés à l'aide du procédé et des configurations de matrices de la présente invention. Conformément à l'invention, la force de compression exercée dans la direction coupant la direction de l'épaisseur du flan est appliquée à la partie en coin au cours du formage à la presse de finition, de sorte que la réduction d'épaisseur de la partie en coin peut être évitée. L'épaisseur de la partie en coin finie à la presse peut donc être supérieure à celle de l'art antérieur, ce qui permet de diminuer l'épaisseur requise du flan tout en maintenant la résistance et, par conséquent, d'abaisser les coûts de production. En outre, conformément à un autre aspect de l'invention, la première étape est réalisée préalablement au formage à la presse de finition effectué au cours de la seconde étape. Au cours de cette première étape, le flan est conformé de façon que la force de compression exercée dans la direction qui coupe la direction de l'épaisseur du flan soit appliquée à la partie en coin pendant le formage à la presse de finition. Ceci évite une réduction d'épaisseur de la partie en coin, qui serait susceptible de résulter du formage à la presse de finition réalisé au cours de la seconde étape. Il est donc possible de diminuer l'épaisseur requise du flan comparativement à l'art antérieur, tout en maintenant la résistance et la rigidité de la partie en coin, et, par conséquent, de diminuer les coûts de production et le poids. Il faut bien comprendre que sur les figures 2, 3, 5 et 6, les éléments représentés sont vus en coupe transversale et que, seule la moitié de la coupe transversale est visible. La ligne 0-0 représente l'axe médian de symétrie du carter avant et de l'enveloppe de la roue motrice. Bien que la description précédente ait porté sur des formes de mise en oeuvre préférées du procédé de la présente invention, celle-ci n'est bien entendu pas limitée aux exemples particuliers décrits et illustrés ici et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de formation d'une partie en coin (34; 43) d'un élément de convertisseur de couple (3; 4a) par un formage à la presse d'un élément en tôle, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à former un flan préformé présentant une section transversale prédéterminée à partir d'un élément en tôle sensiblement plan, la section transversale prédéterminée ayant une épaisseur sensiblement constante; et à réaliser un formage à la presse de finition du flan préformé de façon qu'une portion de celui-ci soit soumise à une force de compression parallèle à des surfaces locales de matrices (11, 12; 61, 62), proches de ladite portion pour ainsi former la partie en coin (34; 43) au niveau de ladite portion du flan préformé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le formage à la presse de finition est tel que la partie en coin (34) est formée au niveau d'une portion radialement extérieure d'un carter avant (3) d'un convertisseur de couple (1). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la partie en coin (34) est réduite de 5% au plus par rapport à l'épaisseur du carter avant (3) par le formage à la presse de finition. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le formage à la presse de finition est tel qu'une partie radiale extérieure (3a) du carter avant (3) vient en contact avec une surface (11a) d'une matrice (11), la surface (11a) étant parallèle à une partie adjacente de la matrice (11) et sollicitant une portion du carter avant en direction de la partie en coin (34) pour impartir une force de compression au flan préformé. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le formage à la presse de finition est tel que la partie radiale extérieure (3a) du carter avant vient en contact avec la surface (11a), surface (lia) qui est parallèle à une épaisseur du flan préformé. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie en coin (43) est formée au niveau d'une portion radialement intérieure d'une enveloppe de roue motrice (4a) d'un convertisseur de couple (1). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie en coin (43) a un rayon de 6 mm au plus et en ce que l'épaisseur du flan préformé est réduite de moins de %. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'épaisseur de la partie en coin (43) du flan préformé est réduite de 5% au plus par le formage à la presse de finition. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le formage à la presse de finition est tel qu'une première partie radiale intérieure de l'enveloppe de roue motrice vient en contact avec une surface (61a) d'une matrice (61), la surface (61a) présentant un angle aigu par rapport à une portion de l'enveloppe de roue motrice (4a), proche de la partie en coin (43), et étant configurée pour impartir une force de compression à l'enveloppe de roue motrice à proximité de la partie en coin. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le formage à la presse de finition est tel qu'une seconde partie radiale intérieure de l'enveloppe de roue motrice, située vers l'intérieur radialement par rapport à la première partie radiale intérieure vient en contact avec une surface (62a) d'une matrice (62), la surface (62a) présentant un angle aigu par rapport à une portion de l'enveloppe de roue motrice, proche de la partie en coin, et étant configurée pour impartir une force de compression opposée à la force impartie par la surface (61a), à l'enveloppe de roue motrice à proximité de la partie en coin.