Brevet FR2829195A1 — publié le 20030307

Pièce en tôle en forme de coupelle destinée à être emmanchée dans un alésage pour servir, par exemple, de joint d'étanchéité La présente invention concerne une pièce en tôle en forme de coupelle ou de godet destinée à être emmanchée dans un alésage et comportant une partie latérale et un fond avec une ouverture centrale. Une pièce en tôle de ce type peut par exemple être réalisée sous la forme d'un joint ou d'une garniture d'étanchéité pour un arbre creux d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile. Ce joint d'étanchéité est emmanché avec un recouvrement dans l'arbre creux. Afin de satisfaire aux exigences concernant l'étanchéité, il faut que la surface enveloppe extérieure de la partie latérale du joint soit appliquée de manière aussi serrée que possible contre la paroi de l'alésage. D'autre part, il faut que l'ouverture aménagée dans le fond du joint d'étanchéité soit centrée de façon aussi précise que possible dans l'arbre creux, car on insère dans cette ouverture une tige cylindrique autour de laquelle il doit subsister un interstice annulaire aussi régulier que possible. Toutefois, l'emmanchement présente un certain nombre de problèmes. Etant donné qu'il faut admettre une certaine tolérance pour le diamètre intérieur de l'arbre creux, il faut prévoir un recouvrement suffisamment important pour obtenir un ajustement fiable et étanche du joint dans l'arbre creux, sur tout le domaine de dispersion du diamètre intérieur de l'arbre creux. Or, notamment pour des arbres creux dont le diamètre intérieur se situe à la limite de tolérance inférieure, cela a pour résultat que le joint d'étanchéité est emmanché avec un recouvrement considérable dans l'arbre creux. Cela peut avoir pour conséquence que l'arbre creux soit rayé dans la région de son alésage, et le joint d'étanchéité peut subir une déformation si importante que le centrage de son ouverture centrale dans l'arbre creux n'est plus garanti. Par conséquent, la présente invention a pour but de fournir une pièce en tôle en forme de coupelle qui peut être emmanchée dans un alésage présentant un dia- mètre qui varie à l'intérieur d'un domaine de tolérance, en garantissant l'application fiable de la surface enveloppe extérieure de la partie latérale de la pièce en tôle et en empêchant la déformation de la partie formant fond. Ce but est atteint par une pièce en tôle en forme de coupelle destinée à être emmanchée dans un alésage, ladite pièce en tôle comportant une partie latérale avec une surface enveloppe extérieure et une surface enveloppe intérieure, ainsi qu'un fond muni d'une ouverture centrale. La partie latérale présente un premier tronçon axial, à l'intérieur duquel la surface enveloppe extérieure a une forme cy- lindrique et, après l'opération d'emmanchement, est appliquée contre la paroi de l'alésage. La partie latérale présente en outre un second tronçon axial, à l'intérieur duquel la surface enveloppe extérieure présente un diamètre plus faible qu'à l'intérieur du premier tronçon axial, de telle sorte que, après l'opération d'emmanchement, ladite surface enveloppe extérieure du second tronçon axial ne soit pas appliquée contre la paroi de l'alésage. Dans la région du second tronçon axial, la partie latérale présente un affaiblissement, de sorte que les forces radiales qui agissent sur le premier tronçon axial lors de l'opération d'emmanchement sont tout au plus transmises sous une forme affaiblie au fond. La pièce en tôle conforme à l'invention présente l'avantage qu'en raison de l'affaiblissement au niveau du second tronçon axial de la partie latérale, les forces d'emmanchement, même avec des recouvrements relativement importants, restent limitées à des valeurs qui n'entraînent pas encore une détérioration sensible de l'alésage. Un autre avantage réside dans le fait que l'affaiblissement conduit à un dé- couplage au moins partiel des forces entre la partie latérale et le fond de la pièce en tôle, de sorte que les forces radiales agissant sur la partie latérale lors de l'opération d'emmanchement sont tout au plus transmises sous une forme affaiblie au fond. Suivant un mode de réalisation avantageux, l'épaisseur de paroi de la partie latérale est plus faible au niveau du premier tronçon axial qu'au niveau du fond. Selon un autre aspect de l'invention, l'épaisseur de paroi de la partie latérale, au niveau du second tronçon axial, peut être au moins localement plus faible qu'au niveau du premier tronçon axial, c'est-à-dire que l'affaiblissement dans le second tronçon axial peut être réalisé en réduisant au moins localement l'épaisseur de la paroi. Selon l'exemple de réalisation préféré de l'invention, le diamètre extérieur de la partie latérale est constant dans le premier tronçon axial, décroît de façon conti- nue dans la zone de transition vers le second tronçon axial et est à nouveau constant dans le second tronçon axial, avec une valeur plus faible que dans le premier tron- çon axial. La diminution du diamètre extérieur dans la zone de transition peut se faire d'abord avec un premier coefficient ou gradient et ensuite avec un second coefficient ou gradient, le second coefficient ou gradient étant plus grand que le premier. Suivant un mode de réalisation avantageux, le diamètre intérieur de la partie latérale peut être constant dans le premier tronçon axial, dans la zone de transition entre le premier et le second tronçon axial, ainsi que dans le second tronçon axial. Selon l'exemple de réalisation préféré, le diamètre intérieur de la partie latérale est constant dans le premier tronçon axial, dans la zone de transition entre le premier tronçon axial et le second tronçon axial, ainsi que dans une zone partielle du second tronçon axial, et diminue de façon continue dans une seconde zone partielle adjacente. La diminution est ici plus marquée que ne l'implique la transition, éventuellement existante dans la seconde zone partielle, entre la partie latérale et le fond. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, la pièce en tôle peut présenter une gorge périphérique aménagée dans la surface enveloppe extérieure ou la surface enveloppe intérieure, dans la région du second tronçon axial. De préférence, la pièce en tôle conforme à l'invention est réalisée par un procédé d'emboutissage profond. Cela présente l'avantage d'une fabrication d'un coût très réduit. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée des exemples de réalisation non limitatifs illustrés par les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une vue en coupe du mode de réalisation préféré de la pièce en tôle conforme à l'invention, à l'état monté, la figure 2 représente le mode de réalisation préféré de la pièce en tôle conforme à l'invention, à l'état non monté, et les figures 3,4 et 5 représentent des vues en coupe d'autres modes de réali- sation de la pièce en tôle conforme à l'invention. La figure 1 montre une vue en coupe du mode de réalisation préféré de la pièce en tôle conforme à l'invention, à l'état monté. La pièce en tôle 1 est emman- chée dans un alésage 2 d'un arbre creux 3 d'une boîte de vitesses d'un véhicule au- tomobile. La pièce en tôle 1 est réalisée en forme de coupelle ou de godet et com- porte une partie latérale 4 et un fond 5 avec une ouverture 6 centrale. La partie laté- rale 4 est appliquée avec un premier tronçon axial 7 contre la paroi 8 de l'alésage 2 et assure ainsi l'étanchéité de ce dernier. Cette étanchéité est complétée par un élé- ment supplémentaire, non représenté, de la boîte de vitesses qui est réalisé sous une forme cylindrique et traverse l'ouverture 6 de la pièce en tôle 1, en délimitant ici un interstice annulaire. L'ajustement serré de la pièce en tôle 1 dans l'alésage 2 est garanti par le fait que ladite pièce en tôle 1 est emmanchée avec un"recouvrement" (une surcote) dans l'alésage 2. Pour une tolérance de + 0, 1 mm de l'alésage, on choisit typique- ment un recouvrement maximal de 0,25 mm. La force d'emmanchement est d'envi- ron 750 N. La figure 2 montre la pièce en tôle 1 dans une vue en coupe, à l'état non monté. Dans la région du fond 5, la pièce en tôle 1 présente une épaisseur de paroi qui est plus grande que celle dans la région de la partie latérale 4. La partie latérale 4 est profilée aussi bien au niveau de sa surface enveloppe extérieure 9 qu'au niveau de sa surface enveloppe intérieure 10. Partant de l'extrémité libre de la partie latérale 4, la surface enveloppe extérieure 9 est conformée en cylindre au niveau du premier tronçon axial 7. A ce premier tronçon axial 7 se raccorde une zone de transition 11 dans laquelle le diamètre extérieur de la partie latérale 4 décroît de façon continue et la surface enveloppe extérieure 9 a une forme conique. L'angle d'ouverture du cône varie et adopte d'abord la valeur relativement faible d'un angle a, puis une valeur plus élevée d'un angle ss. L'angle a est typiquement de 7 degrés et l'angle est typiquement de 30 degrés. A la zone de transition 11 se raccorde un second tronçon axial 12, au niveau duquel la surface enveloppe extérieure 9 présente à nouveau une forme cylindrique, mais avec un diamètre qui est plus petit qu'au niveau du premier tronçon axial 7. A la suite du second tronçon axial 12, la partie latérale 4 se raccorde de manière continue au fond 5. Le profil de la surface enveloppe extérieure 9 représenté dans la figure 2 a pour effet que, à l'état emmanché, la pièce en tôle 1 est appliquée avec son premier tronçon axial 7 contre la paroi 8 de l'alésage 2 mais n'est pas appliquée contre la paroi 8 avec son second tronçon axial 12. La surface enveloppe intérieure 10 de la partie latérale 4 est réalisée sous une forme cylindrique dans le premier tronçon axial 7, dans la zone de transition 11 et, en partie, également dans le second tronçon axial 12. Dans la partie restante du second tronçon axial 12, la surface enveloppe intérieure 10 présente une forme co- nique avec un angle d'ouverture y, de sorte que le diamètre de la surface enveloppe intérieure 10 décroît de façon continue. L'angle y a typiquement une valeur d'envi- ron 30 degrés. Enfin, la partie latérale 4 se raccorde de manière continue au fond 5. Le profil décrit de la surface enveloppe extérieure 9 et de la surface enve- loppe intérieure 10 a pour effet que l'épaisseur de paroi de la partie latérale 4 pré- sente une valeur minimum dans la région du second tronçon axial 12, c'est-à-dire que la partie latérale 4 est affaiblie dans la région du second tronçon axial 12. Cet affaiblissement a pour effet que les forces radiales, qui agissant dans la région du premier tronçon axial 7 lors de l'emmanchement de la pièce en tôle 1 dans l'alésage 2, ne sont pas transmises au fond 5 ou seulement sous une forme affaiblie, ce qui permet d'exclure dans une large mesure une déformation non souhaitée du fond 5 lors de l'emmanchement de la pièce en tôle 1 dans l'alésage 2. Le dimensionnement de l'affaiblissement permet en outre de définir la valeur de la force d'emmanchement nécessaire. La figure 3 montre une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de la pièce en tôle 1 conforme à l'invention. En ce qui concerne le profil de la surface enveloppe extérieure 9, ce mode de réalisation de la figure 3 est entièrement identique à celui de la figure 2. En revanche, contrairement au mode de réalisation de la figure 2, celui de la figure 3 ne présente pas de profil sur sa surface enveloppe intérieure 10, c'est-à-dire que ladite surface enveloppe intérieure 10 a une forme cylindrique continue. Avec ce mode de réalisation, il y a également un affaiblissement de l'épaisseur de paroi de la partie latérale 4, au niveau du second tronçon axial 12, mais cet affaiblissement est moins marqué que dans le mode de réalisation de la figure 2. La figure 4 montre encore un autre mode de réalisation de la pièce en tôle 1 conforme à l'invention, dans une vue en coupe. Ce mode de réalisation représente une variante de celui de la figure 3 et ne se distingue que par le fait qu'une gorge 13 périphérique est ménagée dans la surface enveloppe intérieure 10, dans la région du second tronçon axial 12. Cette gorge 13 affaiblit la partie latérale 4 de manière ci- blée et peut être réalisée par exemple par un procédé de roulage ou galetage. La figure 5 montre une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de la pièce en tôle 1 conforme à l'invention. Ce mode de réalisation se distingue de celui de la figure 3 par le fait qu'une gorge 14 périphérique annulaire est ménagée dans la surface enveloppe extérieure 9 de la partie latérale 4, dans la région du second tron- çon axial 12. Cette gorge extérieure 14 a la même fonction que la gorge intérieure 13 du mode de réalisation représenté dans la figure 4 et peut être réalisée d'une ma- nière analogue. Tous les modes de réalisation de la pièce en tôle conforme à l'invention ont en commun qu'ils peuvent être réalisés à l'aide d'un procédé d'emboutissage pro- fond, à partir d'un disque en tôle. Au cours de ce procédé d'emboutissage profond, on réalise le profilage de la surface enveloppe extérieure 9 et de la surface enve- loppe intérieure 10 de la partie latérale 4, grâce à un choix approprié de matrices et de poinçons d'emboutissage. Les gorges 13 et 14 sont réalisées par roulage ou gale- tage, à la suite de l'opération d'emboutissage. L'ouverture 6 peut être réalisée par découpage ou poinçonnage. Revendications 1. Pièce en tôle en forme de coupelle destinée à être emmanchée dans un alésage, - ladite pièce en tôle (1) comportant une partie latérale (4) avec une surface enveloppe extérieure (9) et une surface enveloppe intérieure (10), ainsi qu'un fond (5) muni d'une ouverture (6) centrale, - ladite partie latérale (4) présentant un premier tronçon axial (7), à l'intérieur du- quel la surface enveloppe extérieure (9) a une forme cylindrique et, après l'opé- ration d'emmanchement, est appliquée contre la paroi (8) de l'alésage, caractérisée en ce que - la partie latérale (4) présente en outre un second tronçon axial (12), à l'intérieur duquel la surface enveloppe extérieure (9) présente un diamètre plus faible qu'à l'intérieur du premier tronçon axial (7), de telle sorte que, après l'opération d'emmanchement, ladite surface enveloppe extérieure (9) du second tronçon axial (12) ne soit pas appliquée contre la paroi de l'alésage (2), et - la partie latérale (4), dans la région du second tronçon axial (12), présente un affaiblissement, de sorte que les forces radiales qui agissent sur le premier tron- çon axial (7) lors de l'opération d'emmanchement sont tout au plus transmises sous une forme affaiblie au fond (5). 2. Pièce en tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de paroi de la partie latérale (4) est plus faible au niveau du premier tronçon axial (7) qu'au niveau du fond (5). 3. Pièce en tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisée en ce que l'épaisseur de paroi de la partie latérale (4) au niveau du second tronçon axial (12) est au moins localement plus faible qu'au niveau du premier tronçon axial (7). 4. Pièce en tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisée en ce que le diamètre extérieur de la partie latérale (4) est constant dans le premier tronçon axial (7), décroît de façon continue dans la zone de transition (11) vers le second tronçon axial (12) et est à nouveau constant dans le second tronçon axial (12), avec une valeur plus faible que dans le premier tronçon axial (7). 5. Pièce en tôle selon la revendication 4, caractérisée en ce que la diminution du diamètre extérieur dans la zone de transition (11) vers le second tronçon axial (12) se fait d'abord avec un premier coefficient ou gradient et ensuite avec un second coefficient ou gradient, le second coefficient ou gradient étant plus grand que le premier. 6. Pièce en tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre intérieur de la partie latérale (4) est constant dans le premier tronçon axial (7), dans la zone de transition (11) entre le premier tronçon axial (7) et le second tronçon axial (12), ainsi que dans le second tronçon axial (12). 7. Pièce en tôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le diamètre intérieur de la partie latérale (4) est constant dans le premier tronçon axial (7), dans la zone de transition (11) entre le premier tronçon axial (7) et le second tronçon axial (12), ainsi que dans une zone partielle du second tronçon axial (12) et diminue de façon continue dans une seconde zone partielle adjacente, la diminution étant plus marquée que ne l'implique la transition, éventuellement existante dans ladite seconde zone partielle, entre la partie latérale (4) et le fond (5). 8. Pièce en tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente une gorge (13,14) périphérique aménagée dans la surface enveloppe extérieure (9) ou la surface enveloppe intérieure (10), dans la région du second tronçon axial (12) de la partie latérale (4). 9. Pièce en tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisée en ce qu'elle est réalisée par un procédé d'emboutissage profond.