Brevet FR2868716A1 — publié le 20051014

L'invention se rapporte aussi bien à des écrous composites assemblées, qu'à des procédés de fabrication d'écrous composites assemblés, composés de l'assemblage rotatif d'un corps d'écrou et d'une embase de pression, le corps d'écrou présentant une partie d'entraînement, tel qu'un système polygonal à pans multiples, pour permettre la venue en prise d'un outil, et une zone d'application qui peut être amenée en contact avec la surface d'appui de l'embase de pression disposée de manière imperdable sur le corps d'écrou et présentant une ouverture centrale dans laquelle s'engage axialement, au moins en partie, un collet formé d'un seul tenant sur le corps d'écrou, le collet présentant, pour réaliser la liaison imperdable, un appendice de forme qui recouvre radialement en partie l'anneau ou l'embase de pression, ou s'engage en contre-dépouille derrière celui-ci. Dans des tels écrous composites assemblés, qui sont connus d'après les documents DE-OS 43 07 090 et DE-OS 196 50 453, et qui sont notamment utilisés pour la fixation de roues, à savoir de jantes de roues, aux essieux de véhicules automobiles, et plus particulièrement destinés à des véhicules utilitaires, l'embase de pression est fabriquée avant son assemblage avec le corps d'écrou, par formage à froid, suivi d'un tournage et d'un traitement thermique par trempe et revenu. Le corps d'écrou proprement dit comprend une partie d'entraînement à six pans, tel que le prévoit la norme DIN pour les écrous. Les objectifs de la présente invention consistent à permettre une fabrication plus rationnelle de tels écrous, à réduire et à optimiser le nombre des processus de fabrication, et par ailleurs à diminuer la mise en uvre de matière première. En outre, les couples transmissibles doivent être augmentés tout en conservant ou en améliorant les autres propriétés essentielles d'utilisation. Dans un premier temps, au moins une partie des objectifs recherchés est atteinte conformément à l'invention, grâce au fait que lors de la fabrication de l'embase de pression, on supprime le formage à froid, le tournage et le traitement thermique par trempe et revenu, et qu'à la place l'embase de pression, avant son assemblage avec le corps d'écrou, est amenée à sa forme définitive au moyen d'un seul processus de formage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le processus de formage est alors mis en oeuvre sous la forme d'une opération de pressage à chaud, qui peut s'effectuer dans un outillage progressif à étages multiples. L'opération de pressage à chaud selon la présente invention, se caractérise pour sa part en ce qu'elle englobe un seul et unique processus de chauffe, et il peut s'avérer particulièrement avantageux que le refroidissement de l'embase de pression s'effectue de manière définie visée, à savoir contrôlée, après le formage à chaud, le refroidissement de l'embase de pression pouvant s'effectuer conformément à une grille température - temps prescrite. Il est ainsi possible de produire une microstructure de l'embase de pression correspondant à celle obtenue par un traitement thermique séparé, tel qu'un traitement par trempe et revenu ou un revenu, par un refroidissement défini contrôlé à partir de l'échauffement mis en uvre lors du processus de formage. Dans le cas d'un tel processus de fabrication, notamment d'une embase de pression d'après le procédé selon la présente invention, il est non seulement possible de supprimer le formage à froid et le tournage, mais également le traitement thermique par trempe et revenu, ce qui globalement entraîne une réduction considérable des coûts par rapport aux procédés de fabrication connus jusqu'ici. Le refroidissement défini contrôlé peut par exemple 5 être effectué au moyen d'air, ou en utilisant au moins en partie, un agent ou milieu liquide. Grâce au refroidissement défini contrôlé, on obtient une propriété similaire à celle obtenue par un traitement thermique par trempe et revenu, à savoir une résistance du matériau, qui est comparable à la résistance obtenue par trempe et revenu au moyen du procédé de fabrication utilisé jusqu'ici, qui prévoyait son propre traitement thermique par trempe et revenu, ainsi qu'une microstructure interne correspondante. Ces propriétés au moins approximativement de même qualité que celles obtenues par traitement thermique par trempe et revenu, ne sont donc pas obtenues par un processus de chauffe supplémentaire, mais au contraire lors du refroidissement à partir du processus de formage à chaud, qui est de toute façon nécessaire pour la mise en forme. Comme on l'a déjà évoqué, l'écrou composite assemblé conforme à l'invention se caractérise par le fait qu'il n'est pas formé à froid, n'est pas usiné par enlèvement de copeaux et n'est pas soumis à une opération de revenu. Selon l'invention, après un processus de chauffe, le corps de base de l'embase de pression de forme annulaire et les contours suivants de l'embase de pression, à savoir - le diamètre extérieur - la zone d'application éloignée du corps d'écrou, qui peut également être d'une configuration concave, et sert par exemple pour l'appui sur une jante de roue, - l'ouverture centrale, y compris le contour évasé radialement en direction de la zone d'application, en vue de la retenue de l'embase de pression sur l'écrou, et pouvant par exemple être évasé de manière conique ou être réalisé sous forme de contre-dépouille, - la surface d'appui prévue pour l'appui du corps d'écrou et pouvant être d'une configuration conique convexe et dont la conicité peut être plus pentue que celle de la zone d'application, - la zone de transition entre la surface d'appui et le diamètre extérieur sont fabriqués par un seul processus de formage, par exemple dans un outillage à étages multiples, et donc avec une seule phase de chauffe, et l'on obtient par un refroidissement défini contrôlé, des propriétés similaires à celles obtenues après un traitement thermique par trempe et revenu. Il peut s'avérer particulièrement rationnel que l'embase de pression soit fabriquée en un acier présentant une teneur en carbone plus élevée que l'acier du type 34 CrMo4 utilisé usuellement pour de telles embases de pression, et que l'embase de pression soit par exemple réalisée en acier 42 CrMo4 qui n'est pas au moins sensiblement plus cher que le premier. Des écrous composites assemblés peuvent être améliorés davantage encore conformément à d'autres caractéristiques de l'invention, et atteindre au moins une part des objectifs évoqués plus haut, à savoir par exemple augmenter les couples transmissibles, et par ailleurs obtenir une portée plus uniforme lors du serrage des écrous et une meilleure répartition des moments, qui peut par exemple être obtenue par une répartition plus uniforme du matériau par l'intermédiaire du système polygonal à pans multiples, et même une diminution des coûts par une moindre mise en uvre de matière. Selon des développements avantageux de l'invention, la partie d'entraînement du corps d'écrou de tels écrous composites assemblés, présente moins de six, six ou plus de six éléments, à savoir cames ou surfaces, de prise pour l'application d'une force, et, dans la mesure où la partie d'entraînement, à savoir le corps d'écrou présente six éléments de prise pour l'application d'une force, ceux-ci diffèrent d'un système polygonal à six pans normal, tel que le prévoit la norme DIN pour de tels écrous. Il peut ici s'avérer avantageux, indépendamment du fait que l'on utilise moins de six, six ou plus de six éléments de prise pour l'application d'une force, que la partie d'entraînement soit à profil arrondi extérieur, par exemple à profil arrondi extérieur à six ou huit éléments de prise pour l'application d'une force, ou un autre profil arrondi extérieur. Ces profils arrondis extérieurs de la partie d'écrou, à savoir de la partie d'entraînement, peuvent également présenter la forme d'un profil Torx ou d'un profil similaire à un profil Torx . Des profils Torx ou similaires à un profil Torx ne sont jusqu'ici utilisés qu'en combinaison avec des vis, ceci sous la forme d'un profil intérieur ou extérieur sur les têtes de vis. L'invention se rapporte de ce fait également à des écrous avec profil arrondi extérieur, tel qu'avec un profil Torx ou un profil similaire à un profil Torx , de manière tout à fait générale, et plus particulièrement à des écrous composites assemblés avec de tels profils. Les écrous conformes à l'invention présentant un profil arrondi extérieur, voire un profil Torx ou un profil similaire à un profil Torx , sont caractérisés en ce qu'ils ne présentent pas de flancs rectilignes qui relient les arêtes individuelles de sommet, qui s'étendent axialement, mais présentent au contraire des arêtes arrondies entre lesquelles se situent des retraits radiaux ou des gorges s'étendant axialement. Ces profils garantissent, par rapport à des profils polygonaux à pans multiples, une transmission de couple considérablement plus élevée, une réduction des forces radiales, une meilleure accroche des outils, parce que l'on obtient une portée sensiblement plus uniforme lors du serrage. Cette forme conduit en effet à ce que l'outil se centre plus facilement, c'est à dire que tous les six éléments portent effectivement. Cela n'est pas le cas pour un système polygonal à six pans normal, parce que dans le cas de celui-ci, l'outil n'est généralement centré que sur deux ou trois surfaces ou pans. Si à la place d'un profil arrondi extérieur à six éléments, on utilise par exemple un profil arrondi extérieur à huit éléments, il est en outre possible, en plus des avantages cités plus haut, de réaliser des économies de matière, parce qu'il est alors possible, pour de telles propriétés restant au moins approximativement identiques, de réduire en outre le diamètre extérieur, en fixant, conformément à l'invention, le rapport du diamètre extérieur au diamètre intérieur de la partie d'entraînement, à une valeur inférieure à 1,3 ou à 1,2, par exemple un rapport compris entre moins de 1,3 et 1,18, ce qui permet une mise en oeuvre de matière encore moindre que pour un profil Torx normal comparable. Finalement, l'écrou composite assemblé selon l'invention, est caractérisé en ce que son embase de pression, avant l'assemblage avec le corps d'écrou, est calibrée dans un outil ou directement avant un outil d'assemblage, au moins au niveau de l'arête de l'ouverture centrale, qui pourrait entrer en contact avec le corps d'écrou lors du serrage, ou bien qu'au moins une bavure ayant pu se former à cet endroit est déformée. Par ailleurs, il peut s'avérer particulièrement avantageux de munir un écrou composite assemblé, notamment du type de celui mentionné en introduction, d'un système polygonal à douze pans. L'invention va maintenant être explicitée plus en détail, au regard des dessins annexés englobant les figures 1 à 8, qui montrent, Fig. 1 un écrou composite assemblé, selon l'état de la technique, en coupe selon la ligne I-I de la figure 2 qui montre une vue de dessus d'un tel écrou composite assemblé, Fig. 3 un écrou composite assemblé, conforme à l'invention, en coupe selon la ligne III-III de la figure 4 qui montre une vue de dessus de cet écrou composite assemblé, Fig. 5 un autre écrou composite assemblé, conforme à l'invention, en coupe selon la ligne V-V de la figure 6 qui montre une vue de dessus d'un tel écrou, Fig. 7 un autre exemple de réalisation, conforme à 20 l'invention, en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 8 qui montre à nouveau une vue de dessus. Les écrous composites assemblés selon l'état de la technique, d'après les figures 1 et 2, ainsi qu'ils sont également décrits dans le document DEOS 196 50 25 453, possèdent un corps d'écrou 1 sur lequel est fixée de manière imperdable, une embase de pression 2, le corps d'écrou présentant une partie d'entraînement qui est réalisée sous forme de système polygonal à six pans 3 destiné à la venue en prise d'un outil. Le corps 30 d'écrou 1 possède par ailleurs une surface ou zone d'application 4 qui, lors du serrage, peut être amenée en contact avec la surface d'appui 5 de l'embase de pression 2 disposée de manière imperdable sur le corps d'écrou. Cette embase de pression présente une 35 ouverture centrale 6 dans lequel s'engage axialement, au moins partiellement, un collet 7 formé d'un seul tenant sur le corps d'écrou, le collet présentant, pour réaliser une liaison imperdable, un appendice de forme 8 se présentant comme un évasement 11, qui recouvre radialement en partie l'anneau ou l'embase de pression, ou s'engage en contre-dépouille derrière celui-ci. L'embase de pression 2 est tout d'abord fabriquée, avant l'assemblage avec le corps d'écrou 1, par formage à froid, puis au moins la surface d'appui 5 et la zone d'application 9 par laquelle l'embase de pression viendra s'appuyer sur la jante, sont soumises à une opération de tournage. Ensuite, l'embase de pression, qui selon l'état de la technique est fabriquée en acier 34 CrMo4, est soumis à un traitement thermique par trempe et revenu. Après l'assemblage de l'embase de pression 2 et du corps d'écrou 1, le collet 7 qui présente tout d'abord un diamètre moindre que celui de l'ouverture centrale, est évasé radialement vers l'extérieur 8, et retient ainsi l'embase de pression sur le corps d'écrou. Sur les figures 3 à 8, les pièces et contours identiques ou de même fonction, sont désignés par des repères identiques. Les embases de pression 2a, 2b et 2c des figures 3 à 8 sont réalisées en un acier présentant une teneur en carbone plus élevée que l'embase de pression selon l'état de la technique et selon les figures 1 et 2, avantageusement en un acier 42 CrMo4. Ces embases de pression 2a, 2b et 2c sont amenées à leur forme définitive au moyen d'un seul processus de formage, avantageusement au moyen d'une opération de pressage à chaud, ceci de préférence dans un outillage progressif à étages multiples, l'opération de pressage à chaud englobant un seul et unique processus de chauffe, et le refroidissement de l'embase de pression s'effectuant de manière définie visée, à savoir contrôlée, après le formage à chaud, conformément à une grille température - temps prescrite, en permettant ainsi de produire, grâce au refroidissement défini contrôlé à partir de l'échauffement utilisé pour le processus de formage, une microstructure de l'embase de pression, qui correspond à celle obtenue par un traitement thermique par trempe et revenu. Cela peut s'effectuer par un refroidissement défini et contrôlé au moyen d'air ou par l'utilisation, au moins en partie, d'un agent ou milieu liquide. Lors du processus de formage, les contours suivants de l'embase de pression - le diamètre extérieur 10 - la zone d'application 9 éloignée du corps d'écrou, avec laquelle l'embase de pression vient s'appuyer sur la jante de roue, qui peut également être d'une configuration conique, c'est à dire concave, - l'ouverture centrale 6, y compris le contour 11 évasé radialement en direction de la zone d'application 9 de l'embase de pression 2, en vue de la retenue de l'embase de pression sur l'écrou, - la surface d'appui 5 prévue pour l'appui du corps d'écrou et pouvant être d'une configuration conique convexe et dont la conicité est plus pentue que la conicité qui peut être prévue au niveau de la zone d'application 9, - la zone de transition entre la surface d'appui 5 et le diamètre extérieur 10 sont fabriqués par un seul processus de formage, et donc avec une seule phase de chauffe, à savoir dans un outillage à étages multiples. Grâce à un refroidis- sement défini contrôlé, après ou déjà dans l'outillage de formage, il est possible d'obtenir des propriétés d'utilisation correspondant à celles obtenues après un traitement thermique par trempe et revenu. Selon un développement de l'invention, pour lequel les figures 3 à 8 constituent des exemples, le corps d'écrou 1 est conçu conformément à la figure 3, avec six éléments de prise 12a, sous la forme d'un profil arrondi extérieur. Il s'agit d'un profil correspondant au profil Torx ou à une variante de celui-ci ou à un profil similaire à celui-ci. Le corps d'écrou selon les figures 5 et 6 possède huit éléments de prise 12b pour l'application d'une force se présentant sous la forme d'un profil arrondi extérieur. Le rapport du diamètre extérieur Ab au diamètre de l'âme Bb, est inférieur au rapport correspondant de l'exemple de réalisation selon les figures 3 et 4, à savoir inférieur à 1,3, tandis que pour les figures 3 et 4, ce rapport du diamètre extérieur Aa au diamètre de l'âme Ba, se situe aux alentours de 1,35. Dans le cas des figures 7 et 8, les éléments de prise 12c sont réalisés sous la forme d'un système polygonal à douze pans, et le rapport du diamètre extérieur A, au diamètre de l'âme Sb, est inférieur à 1,2. D'après une autre étape de fabrication selon l'invention, l'embase de pression, avant l'assemblage avec le corps d'écrou, est calibrée dans un outil ou directement avant un outil d'assemblage, au moins au niveau de l'arête 13 de l'ouverture centrale, qui pourrait entrer en contact avec le corps d'écrou lors du serrage, ou bien au moins une bavure ayant pu se former à cet endroit est déformée R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de fabrication d'un écrou composite assemblé, composé de l'assemblage rotatif relativement l'un à l'autre d'un corps d'écrou et d'une embase de pression, le corps d'écrou présentant une partie d'entraînement, tel qu'un système polygonal à pans multiples, pour permettre la venue en prise d'un outil, et une zone d'application qui peut être amenée en contact avec la surface d'appui de l'embase de pression disposée de manière imperdable sur le corps d'écrou et présentant une ouverture centrale dans laquelle s'engage axialement, au moins en partie, un collet formé d'un seul tenant sur le corps d'écrou, le collet présentant, pour réaliser la liaison imperdable, un appendice de forme qui recouvre radialement en partie l'anneau ou l'embase de pression, ou s'engage en contre-dépouille derrière celui-ci, caractérisé en ce que l'embase de pression, avant son assemblage avec le corps d'écrou, est amenée à sa forme définitive au moyen d'un seul processus de formage. 2. Procédé en particulier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le processus de formage est une opération de pressage à chaud. 3. Procédé en particulier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de pressage à chaud s'effectue dans un outillage progressif à étages multiples. 4. Procédé en particulier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération de pressage à chaud englobe un seul et unique processus de chauffe. 5. Procédé en particulier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le refroidissement de l'embase de pression s'effectue de manière définie visée (contrôlée) après le formage à chaud. 6. Procédé en particulier selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le refroidissement de l'embase de pression s'effectue conformément à une grille température - temps prescrite. 7. Procédé en particulier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on produit une structure de l'embase de pression correspondant à celle obtenue par un traitement thermique séparé, tel qu'un revenu, par un refroidissement défini contrôlé à partir de l'échauffement mis en oeuvre lors du processus de formage. 8. Procédé en particulier selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le refroidissement défini contrôlé est effectué au moyen d'air. 9. Procédé en particulier selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le refroidissement défini contrôlé est effectué en utilisant au moins en partie, un agent ou milieu liquide. 10. Procédé en particulier selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps de base de l'embase de pression de forme annulaire et les contours suivants de l'embase de pression, à savoir - le diamètre extérieur - la zone d'application éloignée du corps d'écrou, qui est prévue par exemple pour l'appui sur une jante de roue, et peut également être d'une configuration concave, - l'ouverture centrale, - le contour évasé radialement en direction de la zone d'application, en vue de la retenue de l'embase de pression sur l'écrou, - la surface d'appui prévue pour l'appui du corps d'écrou et pouvant être d'une configuration conique convexe et dont la conicité peut être plus pentue que celle de la zone d'application, - la zone de transition entre la surface d'appui et le diamètre extérieur, sont fabriqués par un seul processus de formage, par 10 exemple dans un outillage à étages multiples, à savoir avec une seule phase de chauffe. ll. Procédé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase de pression est fabriquée en un acier présentant une teneur en carbone plus élevée que 34 CrMo4. 12. Procédé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase de pression est réalisée en acier 42 CrMo4. 13. Écrou composite assemblé, composé de l'assemblage rotatif relativement l'un à l'autre d'un corps d'écrou et d'une embase de pression, le corps d'écrou présentant une partie d'entraînement, tel qu'un système polygonal à pans multiples, pour permettre la venue en prise d'un outil, et une zone d'application qui peut être amenée en contact avec l'embase de pression disposée de manière imperdable sur le corps d'écrou et présentant une ouverture centrale dans laquelle s'engage axialement, au moins en partie, un collet formé d'un seul tenant sur le corps d'écrou, le collet présentant, pour réaliser la liaison imperdable, un appendice de forme qui recouvre radialement en partie l'anneau ou l'embase de pression, ou s'engage en contre-dépouille derrière celui-ci, caractérisé en ce que la partie d'entraînement du corps d'écrou présente moins de six, six ou plus de six éléments de prise pour l'application d'une force, et, dans la mesure où la partie d'entraînement présente six éléments de prise pour l'application d'une force, ceux-ci diffèrent d'un système polygonal à six pans normal (fig. 3, 4). 14. Écrou composite assemblé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie d'entraînement est à profil arrondi extérieur (fig. 3, 4; 5, 6). 15. Écrou composite assemblé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie d'entraînement présente huit éléments de prise pour l'application d'une force (fig. 5, 6). 16. Écrou composite assemblé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie d'entraînement présente douze éléments de prise pour l'application d'une force (fig. 7, 8). 17. Écrou composite assemblé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie d'entraînement possède un profil Torx ou similaire à un profil Torx (fig. 3, 4; 5, 6). 18. Écrou composite assemblé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport du diamètre extérieur au diamètre intérieur de la partie d'entraînement est inférieur à 1,3 (fig. 5, 6). 19. Écrou composite assemblé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport du diamètre extérieur au diamètre intérieur de la partie d'entraînement est inférieur à 1,2 (fig. 7, 8). 20. Écrou composite assemblé en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que son embase de pression, avant l'assemblage avec le corps d'écrou, est calibrée dans un outil ou directement avant un outil d'assemblage, au moins au niveau de l'arête de l'ouverture centrale, qui pourrait entrer en contact avec le corps d'écrou lors du serrage, ou bien qu'au moins une bavure ayant pu se former à cet endroit est déformée.