Brevet FR2807000A1 — publié le 20011005

La présente invention concerne les méthodes d'assemblages de systèmes mécaniques, en particulier de dispositifs de liaison au soi destinés à équiper des véhicules et la dispersion des cotes obtenues lors de leur fabrication. Sur un véhicule automobile, les roues sont maintenues en position, relativement à la caisse, par la suspension. Plus précisément, les roues sont montées sur des moyeux et ces moyeux tournent, par l'intermédiaire d'un roulement ou d'un ensemble de roulements, par rapport à une fusée ou un porte-roue lié aux éléments de suspension, eux-mêmes liés à la caisse. L'orientation précise de l'axe de la roue (matérialisé par les roulements) est un élément important pour le comportement du véhicule à l'usage. C'est pourquoi, les constructeurs automobiles se fixent des tolérances étroites quant à l'orientation finale de l'axe de la roue et cette orientation est le résultat de l'assemblage de nombreuses pièces mécaniques liées les unes aux autres par des articulations ou des liaisons rigides. Le principe des chaînes de cotes fait que, pour réaliser une cote finale (ici, un angle d'orientation final) dans une certaine tolérance, les tolérances de fabrication de chaque élément de l'assemblage sont une fraction de la tolérance finale. Même en faisant abstraction de la variabilité de la position des points d'attache à la caisse et en ne considérant que le sous-ensemble suspension, l'obtention des cotes globales dans les tolérances exigées pose donc un réel problème au fabricant. On connaît, à ce problème, des solutions que l'on met en #uvre en fonction du type de systèmes concerné et de la précision recherchée. Par exemple, pour un essieu dit "multi-bras" (car il est constitué de plusieurs bras contrôlant les mouvements du porte roue), on peut obtenir la précision voulue en procédant au réglage du système sur un banc de mesure après assemblage. Ce réglage s'effectue par l'adaptation de la longueur de certains éléments à l'aide, par exemple, d'une liaison vis-écrou ou par le déplacement de points d'attache, par exemple, grâce à des trous oblongs. Ce type de solutions impose une conception réglable (donc plus lourde et/ou plus chère) du système et une étape de réglage complexe et coûteuse. De plus, ce réglage est souvent perdu lors d'une réparation ultérieure sur le véhicule et il faut alors procéder à un nouveau réglage. Une autre solution, souvent employée dans le cas d'essieux mécano-soudés (comme les essieux arrières torsibles), est de réaliser, après assemblage des éléments, un usinage de surfaces de référence, par exemple, des platines sur lesquelles sont fixées les fusées. Cette étape d'usinage a également un coût important et impose la présence d'une réserve de matière destinée à permettre l'usinage sans remettre en cause la solidité du système. L'objectif de l'invention est de permettre une réduction de la dispersion statistique de l'orientation finale de l'axe de roue en évitant tout usinage final ou introduction d'éléments réglables supplémentaires. La fusée est généralement fixée par des vis ou par soudage sur une platine ou dans un alésage et pour contrôler la dispersion de l'orientation finale de cette fusée, on contrôle généralement l'orientation du plan de la platine ou de l'axe de l'alésage. Ceci pour au moins deux raisons: d'une part, la dispersion introduite par l'assemblage de la fusée est négligeable car une bonne précision peut être facilement obtenue par tournage et d'autre part, la fusée ne fait pas toujours partie du sous-ensemble pré-assemblé. Un principe de l'invention est d'utiliser l'étape de montage de la fusée pour réduire la dispersion statistique finale en compensant, au moins en partie, les dispersions des cotes des autres éléments constitutifs du système, Pour ce faire, on utilise une fusée dont l'axe forme un angle de correction connu avec l'axe de sa surface destinée à prendre appui sur la platine (ou dans l'alésage) et on fixe cette fusée selon un azimut en fonction de la déviation angulaire de la platine (ou de l'alésage). On peut de cette manière, réduire statistiquement la dispersion finale de l'orientation de l'axe de la fusée. L'objectif de l'invention est donc atteint par un procédé d'assemblage d'une fusée sur un dispositif de suspension destiné à équiper un véhicule, ledit dispositif de suspension comportant une surface de réception de la fusée, ladite fusée comportant un axe de fusée et une surface d'appui audit dispositif de suspension, un axe caractéristique de ladite surface d'appui formant un angle de correction yc déterminé avec ledit axe de fusée, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: - déterminer l'azimut ôd d'un défaut d'orientation d'un axe caractéristique de ladite surface de réception, - positionner ladite fusée sur ledit dispositif de suspension selon un azimut 8c sensiblement égal à ôd + 7c. Des modes préférés de réalisations de l'invention vont être décrits afin d'en illustrer les principes mais de nombreux autres modes de réalisation de l'invention sont possibles. -Fig 1 : Schéma descriptif des angles caractéristiques du procédé de 1 invention, -Fig 2a, 2b : Représentation graphique du principe de correction de 1 invention, -Fig 3 : Schéma de principe de 1 application du procédé de 1 invention à un système de suspension dit "multi-bras", -Fig 4 Schéma de principe de 1 application du procédé de 1 invention à un essieu torsible, -Fig 5 Schéma d un mode de liaison d une fusée de correction sur un bras de suspension, Les angles représentés sur les figures sont largement amplifiés afin de faciliter la lecture. Ces angles sont, en réalité, généralement nettement inférieurs à 1 degré. C'est également cet ordre de grandeur qui permet certaines simplifications comme celle de considérer que la tangente de la somme de deux angles est sensiblement égale à la somme de leurs deux tangentes. On désigne par "azimut" l'angle de la projection d'un axe sur un plan selon une direction normale à ce plan. On désigne par "azimutage" le fait de positionner un élément par rapport à un autre selon un azimut déterminé. La figure 1 illustre le principe à la base de l'invention. On y a représenté une platine (1) solidaire du système de suspension (non représenté). Cette platine est destinée à recevoir une fusée portant une roue du véhicule. Le plan de la platine Oxz qui correspond à la surface de réception (3) de la fusée, présente un défaut d'orientation par rapport au repère OXYZ défini par les angles nominaux (de carrossage et de pince) déterminés pour un certain type de véhicule. Ce défaut d'orientation a deux composantes: un défaut de carrossage ad par rapport à l'angle de carrossage nominal et un défaut de pince Pd par rapport à l'angle de pince nominal. Ces deux composantes ad et Pd se combinent pour former l'angle de défaut yd dont l'azimut dans le plan de référence OXZ est ôd. La fusée de correction (2) comporte un axe de fusée (OA) et un axe d'appui (0y) caractéristique de sa surface d'appui (4) sur la platine (l'axe Oy est commun à la surface d'appui (4) de la fusée et à la surface de réception (3) de la fusée sur la platine). Ces deux axes (OA et Oy) forment un angle de correction déterminé yc. Le procédé de l'invention consiste à positionner et fixer la fusée sur la platine suivant un azimut de correction ôc sensiblement égal à 5d + 7c, afin de minimiser le défaut statistique global d'orientation finale de la fusée montée. On peut, par analogie avec les angles de défaut, définir ac et Pc comme les angles de correction de carrossage et de pince qui varient en fonction de yc et ôc. On voit bien que l'on peut caractériser l'orientation des plans ou des axes de deux manières, soit par les angles de carrossage (a) (angle de l'axe Oz avec l'axe OZ) et de pince (P) (angle de l'axe Ox avec l'axe OX), soit par l'angle résultant (y) (c'est-à-dire l'angle de l'axe Oy avec l'axe OY) et son azimut (8) dans le plan OXZ. Ces deux manières sont équivalentes et se déduisent l'une de l'autre oar le calcul, de façon connue à l'aide des équations suivantes: Le procédé de l'invention peut être appliqué de manières différentes dans des buts différents. On peut vouloir limiter au maximum le défaut "individuel", c'est-à-dire celui de chaque sous- ensemble produit. Pour cela, on sélectionne une fusée de correction dont l'angle de correction correspond sensiblement à l'angle de défaut constaté (yd) sur la platine et on positionne cette fusée de correction (2) selon l'azimut de correction (5c) sensiblement égal à l'angle du défaut constaté (5d) + 7c(en radian). On a besoin pour cela de plusieurs types de fusées, chaque type ayant un angle de correction (ycl, yc2, yc3, yc4...) différent afin de couvrir plus ou moins finement, une étendue plus ou moins importante de défauts corrigibles, Cette correction nécessite la détermination complète du défaut d'orientation (ad et Pd ou yd et âd). Ceci constitue l'un des modes de réalisation préférés de l'invention. Une approche différente est celle qui consiste à réduire la dispersion (connue) d'une production de systèmes de suspension qui, sans correction, ne serait pas conforme, c'est-à-dire qu'un nombre trop important de sous-ensembles seraient hors tolérances quant aux angles de carrossage (a) et de pince (P). On peut réaliser cette réduction de dispersion statistique en limitant l'intervention à la pose de fusées de correction d'un type unique (yc). On peut de cette manière garantir une dispersion réduite par rapport à la dispersion de la production par le seul choix de l'azimut de pose en fonction de l'azimut constaté âd du défaut. Dans ce cas, seule la détermination (directe ou par le calcul en fonction des angles mesurés, voir plus haut) de l'azimut du défaut (5d) est nécessaire. Cette application particulière du procédé sera mieux comprise à 1 aide de la description de la représentation graphique des figures 2a et A La figure 2a est une coupe schématique dans le plan OYZ qui montre le domaine de tolérances (DTF) de 1 orientation finale de la fusée par rapport au repère de référence OXYZ. On a représenté également 1 étendue supérieure des domaines de tolérances (P, TI, T2) de 1 orientation de la surface de réception (3) de la fusée sur le système de suspension selon le procédé de l'invention. Cette vue permet de mieux comprendre le lien de la représentation graphique de la figure 2b avec la géométrie décrite à la figure 1. La figure 2b visualise les angles décrits plus haut sous la forme de leurs tangentes et correspond à une coupe de la figure 2a vue selon la direction V (les angles considérés étant petits, c'est-à-dire qu ils se comportent sensiblement comme leurs tangentes). On a représenté en abscisse, la tangente de l'angle de défaut de carrossage (tg a) et en ordonné, la tangente de l'angle de défaut de pince (tg P). Le rectangle hachuré correspond au domaine visé de tolérance de l'orientation de la fusée, par exemple, +/-a en carrossage (angle cc) et +/-b en pince (angle P). On utilise une fusée de correction qui présente un angle de correction (yc) dont la tangente est au plus égale à la demie diagonale du rectangle des tolérances (tg(#v) ). Prenons, par exemple, yc tel que tg (yc) a. Un défaut présent (ad 1, Pd 1) correspond à un angle de défaut yd 1 selon un azimut de défaut ôd 1. Ce défaut sera ramené dans le domaine de tolérance (domaine hachuré) par la pose de la fusée de correction (2) selon un azimut de correction 8cl sensiblement égal à l'azimut de défaut constaté ôdl + n. Le cercle (C) de rayon a représente les corrections possibles grâce à une fusée de correction présentant un angle yc tel que tg (yc) a. On peut ainsi déterminer une zone de défaut corrigible représentée par le périmètre (P) distant de "a" du domaine de tolérance de l'orientation finale de la fusée montée. Cette zone de défaut corrigible peut être à son tour définie comme la zone de tolérance de l'orientation de la platine, c'est-à-dire du sous-ensemble de suspension hors fusée. On peut également définir un rectangle de tolérances (TI, T2) qui présente l'avantage de se décrire sous la forme de tolérances similaires à celle de l'orientation finale de la fusée (+/-a et +/-b) mais bien plus larges. On voit donc que ce procédé permet de réduire la dispersion d'une production en effectuant un simple azimutage d'une fusée de correction unique. Ainsi, si la production d'assemblages hors fusées est comprise dans un domaine de tolérance connu, on peut, par le procédé de l'invention, garantir la production d'ensembles équipés de fusées conformes à un domaine de tolérance réduit dans des proportions intéressantes. Si l'on prend maintenant l'exemple d'un système de suspension hors-fusée parfaitement conforme, c'est-à-dire présentant des défauts d'angles de pince et de carrossage nuls, on voit bien que la correction par la pose d'une fusée de correction est inutile mais qu'elle est possible si l'angle de correction de la fusée répond au critère cité plus haut (tg(yc) , c'est-à-dire #c :## aretg car yc est petit). Ce critère garantit que l'orientation de la fusée montée est conforme au domaine de tolérance malgré cette correction. C'est bien sûr dans cette possibilité que ce critère trouve son origine. L'intérêt d'une correction systématique est naturellement de permettre un procédé simple utilisant une fusée de correction unique quel que soit le défaut dans le domaine corrigible. Certains sous-ensembles voient leur précision détériorée par la correction mais il n'empêche que la dispersion est globalement réduite. Ceci constitue l'un des modes de réalisation préférés de l'invention. Pour donner un exemple chiffré dérivé de la figure 2b, prenons le cas particulier d'un essieu dont les fusées doivent être orientées selon les angles nominaux avec une précision de +/-30' en carrossage et +/-15' en pince. On a donc a=tg(30') et b=(tgl5'). On peut choisir comme précédemment de procéder à la pose d'une fusée ayant un angle de correction yc tel que tg(yc)=a--tg(30'), d'où yc=30'. Le périmètre (P) s'étend alors de -a-b=tg(-45') à +a+b=tg(45') en ordonnée (pince) et de-2a--tg(-60') à +2a--tg(60'). Rappelons que ce périmètre correspond au domaine de tolérance rendu possible pour le sous-ensemble hors fusée. Dans cet exemple chiffré, on peut déduire (par exemple, du graphique) un rectangle de tolérances (TI, T2) avantageusement exploitable. On mesure là l'intérêt du procédé, en terme de réduction des coûts de fabrication. En fonction de la technologie mise en #uvre pour fixer la fusée au système de suspension, on peut vouloir réduire le nombre de positions possibles. En effet, si des liaisons par soudage ou par montage serré dans un alésage permettent de fixer la fusée selon n'importe quel azimut, certaines solutions peuvent entrdiner une limitation des azimuts possibles. Par exemple, pour une fixation par vis ou boulons utilisant plusieurs perçages au choix, par exemple 4 vis pour 8 perçages espacés de 45', permettent d'obtenir un nombre satisfaisant d'azimuts de fixations. Une telle limitation réduit légèrement le périmètre des défauts corrigibles mais cette solution peut être préférée en raison de la simplicité de mise en #uvre. Si l'on se réfère à nouveau à la figure 2b, le périmètre P est réduit au rectangle TI de hauteur 2 x a + - xa et de largeur 2xb+# x a. Naturellement, si on réalise une liaison par vis et des perçages oblongs permettant une latitude suffisante, on peut à nouveau fixer la fusée selon tous les azimuts. La figure 3 représente un système de suspension (30) dit "multi-bras". Il comprend un support (33) qui peut être soit la caisse du véhicule, soit un élément destiné à être fixé à la caisse. Des bras (36, 36') maintiennent de chaque coté du véhicule une platine (31, 3l'). Sur chaque platine est fixée selon le procédé de l'invention une fusée de correction (32) percée de 4 perçages (35) par l'intermédiaire de 4 vis (non représentées). Le montage des vis peut se faire ici dans 8 perçages filetés (34), c'est-à-dire qu'on peut donner 8 azimuts différents à la correction. L'inverse est naturellement possible: fixer 4 vis dans 4 perçages filetés (34), la fusée comportant 8 percages (35). De même, les perçages filetés peuvent être situés sur la fusée et les perçages non filetés sur la platine. D'une manière générale, on peut prévoir un liaison par un nombre "nl" de vis ou boulons, un nombre "n2" de perçages sur l'une des deux pièces et un nombre "n3" de perçages filetés sur l'autre des deux pièces, n2 et n3 étant supérieurs ou égaux à nl. Le nombre d'azimuts différents étant alors supérieur ou égal au plus grand des nombres n2 et n3. La figure 4 représente un essieu dit "torsible" (40) très couramment utilisé comme système de suspension arrière sur des véhicules de tourisme. Cet exemple permet d'illustrer un mode particulier de mise en #uvre du procédé de l'invention. Les tolérances d'orientation de fusée sont parfois exprimées de façon relative, c'est-à-dire en terme d'orientation d'une fusée (41) par rapport à l'autre (42). C'est souvent le cas pour l'angle de pince qui est aussi celui dont la tolérance est généralement la plus étroite. Dans ce cas on aura intérêt (pour limiter le coût global de l'assemblage) à monter une fusée "normale" (41), c'est-à-dire sans correction ni azimutage, sur un bras de l'essieu (45) et à procéder à l'azimutage d'une fusée de correction (42) selon l'invention sur l'autre bras (4Y) de l'essieu en fonction du défaut relatif (ad, Pd). Le repère OXYZ par rapport auquel s'effectue la correction (voir plus haut) est alors lié à la fusée opposée pré-montée (41), c'est-à-dire que (ad, Pd) sont les angles du défauts de l'orientation de la surface de réception (43) par rapport à l'axe de la fusée opposée (41). On a représenté sur cette vue de dessus uniquement l'angle de pince relative P et la correction de pince (Pc) apportée par la fusée (42). L'angle de pince relative P est la somme de l'angle de pince relative nominal PN et de l'angle de défaut de pince relative Pd. La figure 5 représente une vue partielle d'un bras de suspension (5) et de sa liaison à la fusée de correction (12). Ici, la surface de réception du système de suspension est un alésage (13) dans lequel se loge une projection cylindrique (14) constituant la surface d'appui de la fusée (12). L'axe (0y) de la projection cylindrique (14) forme un angle de correction yc avec l'axe de fusée (OA) comme décrit précédemment. Après azimutage de la fusée (12), on peut fixer sa position par soudage, par vis ou par emmanchement serré de façon connue en soi. Par analogie, ce principe, décrit ici dans le cas d'une fusée montée sur une platine, peut s'appliquer à d'autres systèmes qui ne comportent pas de fusée mais un porte-roue (voir plus haut) dans lequel des roulements guident un moyeu en rotation. C'est généralement le cas des systèmes de liaison au sol d'une roue motrice. Pour appliquer le principe de l'invention, on peut utiliser, par exemple, une pièce intermédiaire comportant une surface intérieure alésée destinée à recevoir les roulements et une surface extérieure cylindrique de révolution permettant une liaison selon un azimut déterminé dans un alésage de réception correspondant du porte-roue, les axes de ces deux surfaces formant un angle de correction. Le procédé selon l'invention consite alors à fixer cette pièce intermédiaire sur le porte-roue selon un azimut de correction en fonction du défaut d'orientation mesuré de l'axe de l'alésage de réception du porte-roue. Le procédé de l'invention peut être mise en #uvre lors de l'assemblage des sous-ensembles complets de suspension, lors de l'assemblage des fusées sur des sous-ensembles préalablement assemblés ou bien après assemblage des éléments de suspension sur le véhicule. Revendications 1 Procédé d'assemblage d'une fusée (2, 12, 32, 42) sur un système de suspension (1, 3 1, 40, 15) destiné à équiper un véhicule, ledit système de suspension comportant une surface de réception (3, 13) de la fusée, ladite fusée (2, 12, 32, 42) comportant un axe (A) de fusée et une surface d'appui (4, 14) audit système de suspension, un axe caractéristique (0y) de ladite surface d'appui (4, 14) formant un angle de correction yc déterminé avec ledit axe (A) de fusée, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: - déterminer l'azimut Sd d'un défaut d'orientation d'un axe caractéristique de ladite surface de réception (3, 13, 43), - positionner ladite fusée (2, 12, 32, 42) sur ledit système de suspension (1, 31, 40, 15) selon un azimut 8c sensiblement égal à ôd + 7c. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à sélectionner une fusée (2, 12, 32, 42) en fonction d'un angle yd dudit défaut d'orientation. 3. procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit angle de correction yc est sensiblement unique. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit défaut d'orientation dudit axe caractéristique de ladite surface de réception (3, 13, 43) est déterminé par rapport à un axe d'une fusée opposée dudit système de suspension (30, 40). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à fixer ladite fusée (2, 12, 32, 42) sur ledit système de suspension (1, 3 1, 40, 15) par l'intermédiaire de 4 vis. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à fixer ladite fusée (2, 12, 32, 42) sur ledit système de suspension (1, 31, 40, 15) par l'intermédiaire de perçages oblongs.