Brevet FR2914712A1 — publié le 20081010

L'invention concerne un assemblage mécanique solidarisant une première pièce présentant un alésage à une deuxième pièce présentant un arbre, la solidarisation des pièces l'une à l'autre ayant lieu par serrage de l'arbre dans l'alésage. Dans le domaine de l'automobile, ce type d'assemblage est notamment utilisé pour solidariser des boules de rotule de porte-fusée de roue à des triangles de suspension. Plus généralement, cet assemblage peut être utilisé pour lier mécaniquement une boule de rotule à tout autre type de pièce et, plus généralement encore tout autre type de pièces devant être solidaires l'une de l'autre. Il est connu d'assembler des première et deuxième pièces mécaniques entre elles par serrage dû à la déformation d'un alésage cylindrique 13 de la première pièce 10 autour d'un arbre cylindrique 5 de la deuxième pièce 1, 1' comme représenté aux figures 1 à 3. Une fente 12 est pratiquée sur la première pièce pour déboucher longitudinalement dans l'alésage de la première pièce. Une vis 9 permet par son action, en coopération avec un écrou 7 de déformer l'alésage de manière à le resserrer autour de l'arbre. La vis est disposée orthogonalement à l'arbre, la distance entre les axes de la vis et de l'arbre étant inférieure à la somme des rayons de la vis et de l'arbre. Ainsi, un évidement doit être pratiqué sur l'arbre pour permettre le passage de la vis. Dans une première solution représentée à la figure 2, l'évidement est une gorge à section circulaire 2' réalisée sur l'arbre 5 par exemple par tournage. Les dimensions de la gorge correspondent au minimum au diamètre de la vis. Cette solution présente un inconvénient : sa tenue mécanique est limitée et son assemblage est délicat. En effet, la tenue mécanique est limitée du fait qu'il n'existe pas de contact arbre-alésage au niveau de la gorge 2'. En outre, il est nécessaire de positionner MS\2. R442.12FR. 3 6. dpt. doc longitudinalement l'arbre dans l'alésage (de manière à ce que la gorge se trouve au niveau du passage de vis) avant de pouvoir introduire la vis. Dans une deuxième solution représentée à la figure 3, l'évidement est une encoche 2 fraisée en arc de cercle sur l'arbre 5. L'arc de cercle correspond au diamètre de la vis. Cette solution présente un inconvénient : son assemblage est délicat. En effet, il est nécessaire de positionner longitudinalement l'arbre dans l'alésage (de manière à ce que l'encoche se trouve au niveau du passage de vis) avant de pouvoir introduire la vis. Il faut en outre positionner l'arbre angulairement dans l'alésage (de manière à ce que l'encoche se trouve au niveau du passage de vis) avant de pouvoir introduire la vis. Ainsi, le monteur est amené à faire bouger axialement l'arbre dans l'alésage tout en introduisant la vis et faisant bouger en rotation l'arbre dans l'alésage jusqu'à trouver la position permettant l'introduction de la vis. II est aussi connu d'assembler des pièces mécaniques entre elles par serrage grâce à un cône. Comme représenté aux figures 4 et 5, une première pièce 1" est assemblée à une deuxième pièce 10" grâce à un cône. La première pièce présente un arbre conique 5' et la deuxième pièce 10" présente un alésage conique 13" ayant une géométrie complémentaire à l'arbre conique. L'angle du cône est en général faible. L'arbre peut être introduit dans l'alésage et serré dans celui-ci par coopération de l'action d'une extrémité filetée 14 de l'arbre et d'un écrou 15. Un tel assemblage présente des inconvénients. Son encombrement longitudinal est relativement important. En effet, la présence d'une extrémité filetée et d'un écrou augmente cet encombrement et nécessite un dégagement au niveau de l'écrou pour permettre son serrage : ceci est rédhibitoire dans certaines applications. MS \2 . R442.12 FR. 3 6 . dp t. do c Le but de l'invention est de fournir un assemblage mécanique obviant aux inconvénients évoqués plus haut et améliorant les assemblages connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un assemblage mécanique dans lequel un alésage est serré autour d'un arbre par déformation de l'alésage par l'action d'une vis dont le passage est permis par une fraisure réalisée localement sur l'arbre. En particulier, l'invention fournit des moyens simples permettant de faciliter le montage d'un tel assemblage. L'assemblage mécanique selon l'invention est destiné à assembler une première pièce comprenant un alésage présentant un axe longitudinal et une deuxième pièce comprenant un arbre destiné à venir se loger dans l'alésage. L'assemblage comprend une vis pour provoquer un serrage de l'alésage autour de l'arbre par déformation de l'alésage. Un évidement est pratiqué sur l'arbre pour permettre le passage de la vis. L'assemblage est caractérisé en ce que la première pièce comprend une butée pour positionner longitudinalement l'arbre dans l'alésage. L'évidement peut être une encoche présentant une surface cylindrique sur l'arbre. La première pièce peut comprendre une fente débouchant dans l'alésage et s'étendant longitudinalement dans l'alésage. La vis peut comprendre une tête, une extrémité filetée d'un premier diamètre et une partie cylindrique entre l'extrémité filetée et la tête présentant un deuxième diamètre, le deuxième diamètre étant supérieur au premier diamètre et l'évidement se trouvant au niveau de la partie cylindrique lorsque la vis exerce une action de déformation de l'alésage. La butée peut être un épaulement dans l'alésage. M S\2.R442.12FR.3 6. dpt. doc L'alésage peut être borgne et la butée peut être le fond de cet alésage. La vis peut être disposée perpendiculairement à l'alésage et à l'arbre. Le véhicule automobile selon l'invention comprend un assemblage mécanique défini précédemment. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation 10 d'un assemblage selon l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un premier type d'assemblage connu de l'art antérieur. 15 La figure 2 est une vue de détail en coupe dans un plan passant par l'axe de l'arbre d'une première variante d'un assemblage du premier type. La figure 3 est une vue de détail en coupe dans un plan passant par l'axe de l'arbre d'une deuxième variante d'un assemblage du premier type. La figure 4 est une vue en perspective d'un deuxième type d'assemblage connu de l'art antérieur. La figure 5 est une vue de détail en coupe dans un plan passant par l'axe 25 de l'arbre d'un assemblage du deuxième type. Les figures 6 à 8 et 10 sont des vues en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un assemblage selon l'invention. 30 Les figures 9 et 11 sont des vues en coupe transversale du mode de réalisation d'un assemblage selon l'invention. MS\2. R442.12FR. 3 6. dpt. doc 20 L'assemblage mécanique 100, représenté en coupe longitudinale à la figure 6, lie un élément de rotule 31 comprenant un arbre cylindrique 35 terminé par une boule 34 à un porte-fusée 40 de roue de véhicule automobile. L'élément de rotule et le porte-fusée sont assemblés par serrage dû à la déformation d'un alésage cylindrique 50 pratiqué dans le porte-fusée autour de l'arbre cylindrique 35 de l'élément de rotule. Une fente 42 est pratiquée sur le porte-fusée et débouche dans l'alésage 50. Elle s'étend parallèlement à l'axe 56 de l'alésage. Une vis 39 permet par son action, en coopération avec un écrou 37 de déformer le porte-fusée, au niveau de la fente 42, de manière à déformer l'alésage et à le resserrer autour de l'arbre 35. La vis est disposée orthogonalement à l'arbre et à l'alésage dans un trou de passage de vis 63. La distance entre l'axe de la vis 53 et l'axe de l'arbre et de l'alésage 56 est inférieure à la somme des rayons de la vis et de l'arbre. Ainsi, un évidement 32 est pratiqué, par exemple par fraisage, sur l'arbre 35 pour permettre le passage de la vis. L'alésage 50 présente dans sa partie supérieure une butée 51 constituée par un épaulement raccordant l'alésage 50 à un autre alésage 52 de diamètre inférieur. Ainsi, l'arbre 35 peut être introduit dans l'alésage jusqu'à ce que son extrémité 60 arrive en contact avec la butée 51. Une fois dans cette position, l'encoche 32 se trouve au niveau du passage de vis et la vis 39 peut être introduite dans le porte-fusée. Dans une variante de réalisation, l'alésage recevant l'arbre est un 30 alésage borgne et le fond de cet alésage assure la même fonction de butée qu'assure l'épaulement 51 décrit précédemment. M S\2. R442.12FR. 3 6. dpt. doc Du fait des dispersions dans les cotes de fabrication des différents constituants de l'assemblage, il est possible, même lorsque l'arbre est positionné axialement en contact contre la butée 51 et que celui-ci est idéalement orienté en rotation autour de l'axe 56, qu'il ne soit pas aisé d'introduire la vis 39. Ce problème est illustré par la figure 7 représentant l'assemblage selon une vue similaire à celle de la figure 6. Sur l'assemblage représenté, on suppose que toutes les cotes sont exécutées parfaitement sauf la cote de position verticale du trou de passage de vis qui est décalé vers le haut d'une distance représentée par la double flèche 55. L'axe réel de la vis ou du trou de passage de vis est référencé 53 et l'axe de la vis ou du trou de passage de vis théoriquement prévu est référencé 54. Comme on le remarque sur la figure, l'encoche 32 ne se trouve pas exactement au niveau du trou de passage de vis et une partie 61 de l'arbre (représentée en pointillés) obture partiellement le passage de la vis. Pour remédier à cet inconvénient, plusieurs solutions peuvent être envisagées : on peut augmenter la profondeur de l'encoche réalisée dans l'arbre, on peut diminuer le diamètre de la vis, on peut éloigner l'axe de la vis de l'axe de l'arbre, ce que l'on obtient en éloignant l'axe de l'alésage de l'axe du trou de passage de vis. Cependant, toutes ces solutions sont de nature à nuire à la tenue mécanique de l'assemblage. Ceci est illustré sur la figure 8, où sont représentés les principaux paramètres qui ont une influence sur la tenue mécanique de l'assemblage. MS\2.R442.12FR.36. dpt. doc E est le diamètre effectif de l'arbre, c'est-à-dire son diamètre moins la profondeur de l'encoche 32, e. Plus E est grand, plus la raideur de flexion de l'arbre est grand et plus la distribution de contraintes vers le haut de l'assemblage est important, donc meilleure est la tenue mécanique de l'assemblage sous l'effet de l'effort de pincement provoquée par l'action de la vis. S est l'aire d'encastrement, c'est-à-dire l'aire maximale, mesurée dans une section de la vis, se trouvant dans l'alésage. Plus celle-ci est grande, 10 meilleure est l'encastrement. Ainsi, on voit que pour une aire donnée, il faut maximiser le diamètre D de la vis et minimiser la profondeur de l'encoche. On notera qu'il est également utile d'augmenter le diamètre D pour augmenter la raideur de 15 flexion de la vis qui participe à la tenue mécanique de l'assemblage sous de fortes sollicitations. Le jeu j existant entre la vis et le fond de l'encoche doit être minimisé. Cependant, il ne peut pas être inférieur à une valeur minimale sous peine d'empêcher le montage de la vis. 20 Il résulte de ces observations que les trois solutions présentées précédemment ne sont pas optimales. Pour remédier au problème de difficulté de montage sans nuire ostensiblement à la tenue mécanique de l'assemblage, on utilise une vis 25 étagée représentée assemblée à la figure 9 et représentée partiellement engagée dans le porte-pivot à la figure 11. Cette vis 39 comprend une première extrémité formant tête 38 (par exemple hexagonale comme représenté) et une deuxième extrémité 30 filetée 36'. Cette vis est destinée à être insérée dans le passage de vis MS\2.R442.12FR.36.dpt.doc 11 présentant un diamètre C. L'extrémité filetée présente un diamètre B sensiblement inférieur au diamètre C. Entre ses deux extrémités, la vis présente une partie cylindrique 33 5 présentant un diamètre A sensiblement supérieur au diamètre B et légèrement inférieur au diamètre C. La partie cylindrique 33 est raccordée à l'extrémité filetée par une partie tronconique 70. L'angle au sommet de cette partie tronconique est de 10 préférence inférieur ou égal à 35 . Le diamètre B est dimensionné de manière à ce que la vis puisse produire une action de serrage suffisante pour assurer un bon blocage de l'arbre dans l'alésage. 15 Grâce à la géométrie de la vis 39 dont le diamètre B est inférieur au diamètre A, lorsque celle-ci est partiellement engagée dans le passage de vis, l'extrémité filetée se trouvant au niveau de l'encoche 32, l'arbre peut tourner d'un angle a (entre deux positions extrêmes représentées à 20 la figure 11 en traits pleins et en traits pointillés) sans que l'engagement de la vis soit empêchée. Pour favoriser encore l'engagement de la vis, l'extrémité filetée 36' présente de préférence un chanfrein 80. Comme représenté à la figure 10, le problème expliqué en référence à la 25 figure 7 est résolu par l'utilisation de la vis étagée. Ainsi, malgré les dispersions dans les cotes de fabrication, au moins l'extrémité filetée 36' de la vis peut être introduite sous contraintes dans l'assemblage. La vis est ensuite introduite complètement en force. 30 Ainsi, une fois l'arbre engagé dans l'alésage et en contact avec la butée, il existe une liberté de positionnement angulaire de l'arbre n'empêchant M S \2. R442.12FR. 3 6. dpt. do c pas l'engagement de la vis. Grâce à la partie tronconique, au fil de l'engagement de la vis, l'arbre est guidé vers sa position assemblé représentée à la figure 11. L'effort permettant de serrer l'alésage autour de l'arbre est produit par vissage de la vis 39 dans l'écrou 37. Cependant, cet écrou peut être remplacé par un taraudage pratiqué dans le porte-fusée. L'invention est décrite appliquée à l'assemblage d'un élément de rotule à 10 un porte-fusée. Cependant, elle peut bien entendu être appliquée à tout autre assemblage de pièces. M S\2. R442.12FR. 3 6. dpt. doc Revendications : 1. Assemblage mécanique (100) entre une première pièce (40) comprenant un alésage (50) présentant un axe longitudinal (56) et une deuxième pièce (31) comprenant un arbre (35) destiné à venir se loger dans l'alésage, l'assemblage comprenant une vis (39) pour provoquer un serrage de l'alésage autour de l'arbre par déformation de l'alésage, un évidement (32) étant pratiqué sur l'arbre pour permettre le passage de la vis, caractérisé en ce que la première pièce comprend une butée (51) pour positionner longitudinalement l'arbre dans l'alésage. 2. Assemblage mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement est une encoche (32) présentant une surface cylindrique sur l'arbre. 3. Assemblage mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première pièce comprend une fente (42) débouchant dans l'alésage et s'étendant longitudinalement dans l'alésage. 4. Assemblage mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vis comprend une tête (38), une extrémité filetée (36') d'un premier diamètre (A) et une partie cylindrique (33) entre l'extrémité filetée et la tête présentant un deuxième diamètre (B), le deuxième diamètre étant supérieur au premier diamètre et l'évidement se trouvant au niveau de la partie cylindrique lorsque la vis exerce une action de déformation de l'alésage. MS\2.R442.12FR.36.dpt.doc 10 5. Assemblage mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée est un épaulement (51) dans l'alésage. 6. Assemblage mécanique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alésage est borgne et la butée est le fond de cet alésage. 7. Assemblage mécanique selon l'une des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que la vis est disposée perpendiculairement à l'alésage et à l'arbre. 8. Véhicule automobile comprenant un assemblage mécanique (100) selon l'une des revendications précédentes. 15 MS\2.R442.12FR.36.dpt.doc