Brevet FR2931090A1 — publié le 20091120

PROCÉDÉ DE MISE SOUS TENSION D'UN ASSEMBLAGE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne un procédé de mise sous tension d'un assemblage comprenant au moins une bague emmanchée sur une pièce comportant un canon. L'invention concerne également un outil permettant de mettre en oeuvre un tel procédé ainsi qu'un assemblage sur lequel un tel procédé a été mis en oeuvre. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002] L'invention s'applique plus particulièrement à la mise sous tension d'un assemblage comportant un roulement emmanché sur un moyeu ou sur une fusée de roue d'un véhicule. La mise sous tension de l'assemblage permet notamment la rétention axiale d'une bague du roulement sur le moyeu. [0003] Généralement, la mise en rotation d'un moyeu ou d'une fusée de roue de véhicule se fait par l'intermédiaire d'un roulement. La plupart du temps, ce roulement comprend une bague extérieure, deux rangées de corps roulants et une bague intérieure emmanchée sur le moyeu de telle sorte que cette bague intérieure vienne en butée axiale contre un épaulement d'une portée du moyeu. Les corps roulants d'une des rangées roulent alors sur deux chemins de roulement extérieur et intérieur constitués par la bague extérieure et la bague intérieure, les corps roulants de l'autre rangée roulant sur deux autres chemins de roulement constitués par la bague extérieure et une portée du moyeu. Alternativement, le second chemin de roulement intérieur peut aussi être formé sur une deuxième bague intérieure prise en sandwich entre la première bague et l'épaulement du moyeu. [0004] Dans les deux cas, le roulement est immobilisé radialement par son emmanchement sur le moyeu et axialement dans une direction par son appui contre l'épaulement du moyeu. Il est alors nécessaire de l'immobiliser axialement dans l'autre direction. [0005] Pour cela, différents procédés sont connus: le plus rudimentaire consiste à maintenir axialement le roulement grâce à un système vis-écrou. Cependant ce système présente l'inconvénient de manquer de fiabilité, en particulier sur le long terme et de présenter des difficultés de réglage. [0006] D'autres systèmes de maintien axial ont donc été développés. Ainsi le brevet EPO475792 présente un procédé de réalisation d'une collerette annulaire, formée par déformation plastique d'une partie du moyeu sur lequel est montée la bague intérieure à maintenir. Cette collerette présente une face de rétention appliquée en pression sur la face supérieure de la bague, de manière à immobiliser axialement la bague, en poussée axiale contre un épaulement d'une portée du moyeu. Une fois la collerette formée, l'ensemble est prêt à l'emploi puisque le maintien axial de la, ou les deux, bague(s) intérieure(s) est assuré par la collerette. Ce type de montage est particulièrement avantageux puisqu'il est fiable et qu'il permet de réaliser une économie de pièces. [0007] Pour réaliser cette collerette, différents procédés sont connus. En particulier, il est connu d'utiliser un procédé de déformation plastique à froid au cours duquel un outil tournant est mis en contact avec l'extrémité libre du moyeu ou de la fusée à déformer. Cependant, au cours de ce procédé, des efforts importants sont exercés, qui peuvent endommager le moyeu ou la bague intérieure du roulement. [0008] Ainsi d'autres procédés ont été développés, comme par exemple celui décrit dans le document FR2827202. Dans ce document, le procédé de réalisation de la collerette est en deux étapes. La première étape consiste à déformer radialement l'extrémité libre du moyeu pour obtenir une préforme de collerette, tandis que la deuxième étape consiste à mettre en forme la collerette de manière définitive par pressage. Ce type de montage est particulièrement fiable, surtout lorsque le matériau de la collerette a un retour élastique moins important que le matériau de la bague intérieure. De manière remarquable, le montage est maintenu sous tension grâce à l'élasticité de la bague intérieure, qui a été préalablement comprimée lors de l'étape de pressage. [0009] Cependant dans le cas où le matériau de la collerette a un retour élastique élevé, la déformation élastique de la bague intérieure au cours de l'étape de pressage n'est pas suffisante pour assurer la mise sous tension de l'assemblage. Il est alors inutile de comprimer encore plus la collerette car cela ne ferait que diminuer son inertie et la rendre plus flexible donc moins résistante au retour élastique de la bague intérieure. [0010] Par ailleurs, l'étape de pressage, qui s'effectue sous des efforts de l'ordre de 15 tonnes, provoque un flambage au niveau de la paroi interne du moyeu, entraînant par la suite des difficultés dans le montage du moyeu. En particulier, ce flambage est particulièrement dommageable lorsque le moyeu ou l'arbre présente à sa surface des cannelures, qui sont alors déformées. [0011] En outre, pour chaque type de montage, la pression à exercer lors de l'étape de pressage ne peut être déterminée que de manière empirique, en fonction du matériau et du profil du moyeu. De ce fait, de nombreux essais destructifs sont nécessaires pour estimer et optimiser la tension existante dans l'assemblage. OBJET DE L'INVENTION [0012] La présente invention vise à pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant un procédé de mise sous tension d'un assemblage, comprenant de préférence un roulement emmanché sur un moyeu, ledit procédé comprenant deux étapes, la première consistant à déformer plastiquement l'extrémité libre du moyeu de façon à réaliser une préforme de collerette, et la seconde consistant à maintenir l'extrémité libre du moyeu tout en étirant sa paroi intérieure dans le sens des fibres du métal de façon à mettre sous tension l'assemblage. [0013] Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de mise sous tension d'un assemblage comprenant au moins une bague coopérant par emmanchement avec une portée cylindrique d'une pièce définissant un axe de référence, la pièce comportant un canon présentant une extrémité libre et une paroi de révolution autour de l'axe de référence tournée radialement à l'opposé de la portée cylindrique et s'étendant axialement de manière à présenter un recouvrement axial au moins partiel avec la bague, le canon étant réalisé dans un matériau présentant une orientation cristallographique anisotrope et majoritairement orientée parallèlement à l'axe de référence, de sorte que le matériau comprend des fibres globalement parallèles à l'axe de référence, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes: - une première étape de flexion radiale des fibres de l'extrémité libre du canon de façon à réaliser une préforme de collerette; - une deuxième étape de maintien de l'extrémité libre du canon en appui axial contre la bague et d'étirement axial des fibres de la paroi du canon de façon à réaliser la mise sous tension de l'assemblage. [0014] L'étape de pressage, utilisée dans les procédés de l'art antérieur, qui permettait de mettre l'assemblage sous tension afin d'assurer sa cohérence, est remplacée ici par une étape d'étirage des fibres du canon. Cet étirage des fibres du canon permet de mettre l'assemblage sous tension mais cette fois sans exercer de force importante: la mise sous tension de l'assemblage est réalisée de manière prépondérante grâce à l'étirage des fibres du métal du canon. En effet, les fibres du canon se comportent comme un ressort dont les deux extrémités sont étirées, de sorte que le ressort est mis sous tension. Pour les mêmes efforts exercés au niveau de la machine, les tensions obtenues dans l'assemblage sont deux fois plus importantes qu'avec les procédés antérieurs. De plus, on supprime l'opération de conformage de la collerette. [0015] Ainsi, grâce à ce procédé, les efforts et les déformations du roulement, induits par le procédé sont réduits de manière significative. De même, ce procédé évite le flambage du canon, et donc des cannelures éventuelles de sa paroi interne. Par ailleurs, le procédé peut être utilisé sur tout type de matériau métallique, y compris les matériaux qui ont une limite élastique supérieure à 300daN/mm2, ce qui n'était pas le cas avec les procédés de l'art antérieur. [0016] Les deux étapes du procédé peuvent être réalisées par des outils différents, le premier outil permettant de réaliser la préforme de collerette et le second outil permettant d'étirer la paroi du canon tout en maintenant l'extrémité de la collerette. Il est en effet possible de séparer l'opération de formage de la collerette de celle de mise sous tension de l'assemblage. [0017] Mais avantageusement, les deux étapes du procédé sont réalisées par un même outil, ce qui facilite la mise en oeuvre industrielle du procédé et permet un gain de temps. [0018] Avantageusement, lors de la première étape, l'outil présente un axe de révolution incliné d'un angle a, compris entre 0 et 20°, par rapport à l'axe de référence. [0019] Par ailleurs, lors de la première étape, l'outil est, de préférence, animé par rapport à la pièce d'un mouvement orbital comportant une rotation de l'outil autour de son axe de révolution et une rotation de l'axe de révolution autour de l'axe de référence. [0020] De même, lors de la seconde étape, l'outil présente un axe de révolution, incliné d'un angle [3, compris entre 0 et 20°, par rapport à l'axe de référence. De préférence, cet angle 3 est le même que l'angle a utilisé lors de la première étape, de sorte que le positionnement angulaire de l'outil n'a pas à être modifié au cours des opérations. [0021] Lors de la seconde étape, l'outil appuie, de préférence, sur l'extrémité libre de la collerette tout en effectuant un mouvement de translation axiale par rapport à l'assemblage de façon à étirer les fibres de la paroi du canon. [0022] Avantageusement, lors de la seconde étape, l'outil est également animé par rapport à la pièce d'un mouvement orbital comportant une rotation autour de l'axe de révolution et une rotation de l'axe de révolution autour de l'axe de référence. [0023] Avantageusement, la paroi de révolution du canon est une paroi tournée radialement vers l'intérieur. [0024] L'invention concerne également un outil de mise en oeuvre du procédé selon un des modes de réalisation décrit précédemment, l'outil présentant une symétrie de révolution autour d'un axe de révolution et comprenant deux étages proximal et distal superposés selon cet axe de révolution et reliés entre eux par un congé de raccordement, l'étage proximal présentant une surface de contact de révolution concave, l'étage distal présentant un bourrelet de repoussage en saillie radiale. [0025] Ainsi la surface de contact permet-elle de maintenir l'extrémité libre de la préforme de collerette, tandis que le bourrelet de repoussage permet d'étirer les fibres de la paroi intérieure du canon lorsque que l'outil effectue un mouvement de translation axiale. [0026] Avantageusement, la surface de contact de l'étage proximal est tronconique, et présente un angle e compris entre 30° et 60° par rapport à l'axe de révolution de l'outil, l'étage distal présentant une paroi latérale tronconique inclinée d'un angle ô par rapport à l'axe de révolution, vérifiant: 30° REVENDICATIONS1. Procédé de mise sous tension d'un assemblage comprenant au moins une bague (2) coopérant par emmanchement avec une portée cylindrique (17) d'une pièce (3) définissant un axe de référence (7), la pièce (3) comportant un canon (14) présentant une extrémité libre (10) et une paroi de révolution (12) autour de l'axe de référence (7) tournée radialement à l'opposé de la portée cylindrique (17) et s'étendant axialement de manière à présenter un recouvrement axial au moins partiel avec la bague (2), le canon (14) étant réalisé dans un matériau présentant une orientation cristallographique anisotrope et majoritairement orientée parallèlement à l'axe de référence (7), de sorte que le matériau comprend des fibres globalement parallèles à l'axe de référence, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes: - une première étape de flexion radiale des fibres de l'extrémité libre (10) du canon (14) de façon à réaliser une préforme de collerette; - une deuxième étape de maintien de l'extrémité libre (10) du canon (14) en appui axial contre la bague (2) et d'étirement axial des fibres de la paroi (12) du canon (14) de façon à réaliser la mise sous tension de l'assemblage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux étapes du procédé sont réalisées par un même outil (20). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de la première étape, l'outil (20) présente un axe de révolution (21) incliné d'un angle a, compris entre 0 et 20°, par rapport à l'axe de référence (7). 4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lors de la première étape, l'outil (20) est animé par rapport à la pièce (3) d'un mouvement orbital comportant une rotation de l'outil (20) autour de l'axe de révolution (21) et une rotation de l'axe de révolution (21) autour de l'axe de référence (7). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de la seconde étape, l'outil (20) présente un axe de révolution (21), incliné d'un angle [3, compris entre 0 et 20°, par rapport à l'axe de référence (7). 6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lors de la seconde étape, l'outil (20) appuie sur l'extrémité libre (10) de la collerette (8) tout en effectuant un mouvement de translation axiale par rapport à l'assemblage de façon à étirer les fibres de la paroi intérieure (12) du canon (14). 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lors de la seconde étape, l'outil (20) est animé par rapport à la pièce (3) d'un mouvement orbital comportant une rotation autour de l'axe de révolution (21) et une rotation de l'axe de révolution (21) autour de l'axe de référence (7). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 et l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'angle a et l'angle 3 sont égaux. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (12) de révolution du canon (14) est une paroi tournée radialement vers l'intérieur. 10.Outil de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une symétrie de révolution autourd'un axe de révolution (21) et comprenant deux étages proximal et distal (30, 40) superposés selon cet axe de révolution (21) et reliés entre eux par un congé de raccordement (50), caractérisé en ce que l'étage proximal (30) présente une surface de contact (32) de révolution, l'étage distal (40) présentant un bourrelet de repoussage (42) en saillie radiale. 11.Outil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface de contact ((32) de l'étage proximal (30) est tronconique, et présente un angle e compris entre 30° et 60° par rapport à l'axe de révolution (21) de l'outil (20), l'étage distal (40) présentant une paroi latérale tronconique (43) inclinée d'un angle b par rapport à l'axe de révolution (21), vérifiant: 30° 12. Assemblage comprenant - au moins une bague (2) et - une pièce (3) comportant un canon (14) définissant un axe de référence (7), une portée transversale (3a) et une portée cylindrique (17), la bague (2) étant retenue axialement dans une première direction axiale par la portée transversale (3a) et radialement par la portée cylindrique (17), le canon (14) comportant en outre une collerette (8) de retenue axiale de la bague (2) dans la direction axiale opposée à la première direction axiale et une paroi de révolution (12) tournée radialement à l'opposé de la portée cylindrique (17), l'assemblage étant mis en tension par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 25 13. Assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le canon (14) présente une orientation cristalline anisotrope et 20 19 majoritairement orientée parallèlement à l'axe de référence (7). 14. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 12 à 13, caractérisé en ce que le canon (14) et la bague (2) sont réalisés dans deux matériaux tels que le matériau du canon (14) ait un retour élastique moins important que celui de la bague (2). 15. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que la paroi (12) est tournée radialement vers l'intérieur, la portée cylindrique (17) étant tournée radialement vers l'extérieur. 16. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que la bague (2) est une bague intérieure d'un roulement (1) et la pièce (3) est un moyeu. 17. Assemblage selon la revendication précédente, dans lequel la bague présente un chemin de roulement (5a, 6a) de diamètre D2 inférieur au plus grand diamètre Dl de la collerette (8). 18. Assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyeu (3) comporte une paroi intérieure (12) cannelée ouverte sur la paroi intérieure (12) de révolution. 19. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que la bague (2) est en appui direct d'une part contre la portée transversale (3a) et d'autre part contre la collerette (8). 20. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que la bague (2) est en appui d'une part sur la portée transversale (3a) par l'intermédiaire d'une deuxième bague intérieure (2') et d'autre part contre la collerette (8). 21. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 12 à 20,20 caractérisé en ce que la portée transversale (3a) est trempée. 22. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 12 à 21, caractérisé en ce que la portée cylindrique (17) est trempée.