Brevet FR2934983A1 — publié le 20100219

PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'ELEMENTS DE TRAIN DE ROULEMENT ET ENSEMBLE TRAIN DE ROULEMENT La présente invention concerne un procédé d'assemblage d'éléments de train de roulement et un ensemble train de roulement. Dans le secteur automobile, de nombreux éléments de châssis et éléments de train de roulement sont reliés entre eux par des procédés d'assemblage thermique. Pour réduire ce faisant le poids des véhicules automobiles, les éléments de châssis et de train de roulement sont réalisés en partie ou entièrement sous forme de profilés creux et soudés les uns aux autres en partie avec des noeuds en fonte en guise d'élément de liaison. Le document DE 603 09 846 T2 décrit une structure de châssis pour un véhicule automobile dont les éléments de châssis sont fabriqués par assemblage par haute pression intérieure. L'assemblage des éléments de châssis est réalisé en enfichant les éléments de châssis les uns dans les autres, le soudage étant une possibilité de fixation. Lors de l'assemblage par haute pression intérieure des éléments de châssis, ceux-ci sont introduits dans une installation d'hydroformage et le profilage des éléments de châssis ainsi que l'étanchéification de zones ouvertes des éléments de châssis sont réalisés par une configuration correspondante de la matrice et de l'installation d'hydroformage. Le document DE 195 06 160 B4 décrit l'assemblage d'éléments de châssis tubulaires avec des noeuds pour former une construction de châssis pour un véhicule automobile, les éléments de châssis étant assemblés par soudage, collage, vissage ou rivetage. Dans le cas des procédés d'assemblage thermique, par exemple lors du soudage, des problèmes concernant la résistance à la fatigue et la résistance à la corrosion de l'assemblage peuvent apparaître dans la zone de jonction. De la même manière, la déformation thermique peut générer des tensions indésirables dans les éléments dans la zone d'assemblage. La solidité du châssis et du train de roulement s'en trouve réduite au niveau des points de jonction, ce qui réduit à son tour la solidité d'ensemble d'un train de roulement. Par ailleurs, la combinaison de différents matériaux, comme l'aluminium et l'acier, est limitée par les procédés d'assemblage thermique. En ce qui concerne l'état de la technique, il faut également citer l'assemblage par haute pression intérieure (IHF) qui est décrit par exemple dans le document DE 10 2007 036 629 B3. Dans ce procédé, un élément intérieur est pressé sous l'effet d'une haute pression intérieure contre un élément extérieur. Dans le magazine Automobil-Produktion, numéro de mai 2008, p.66 et suivantes, l'article � Fügen und Verformen vereint � explique le procédé IHF en relation avec un support d'essieu arrière. En partant de l'état de la technique, l'objet de l'invention consiste à présenter un procédé d'assemblage par haute pression intérieure amélioré visant à obtenir un assemblage d'éléments de train de roulement aussi bien par liaison de force que par correspondance de forme, qui transmet les efforts de traction et de compression et résiste aux sollicitations de torsion et de flexion. De plus, l'invention doit présenter un ensemble train de roulement de construction simple et amélioré pour l'utilisation opérationnelle. Le problème relatif au procédé est résolu par un procédé d'assemblage d'éléments de train de roulement, dans lequel un premier élément de train de roulement est relié au niveau d'au moins une extrémité par correspondance de forme et par liaison de force à un deuxième élément de train de roulement dans une zone de chevauchement, la liaison entre le premier élément de train de roulement et le deuxième élément de train de roulement étant réalisée dans la zone de chevauchement par assemblage par haute pression intérieure, caractérisé en ce que le deuxième élément de train de roulement est utilisé sous forme d'élément d'étanchéité pour une extrémité du premier élément de train de roulement. Le problème relatif à l'objet est résolu par un ensemble train de roulement qui comprend deux éléments de train de roulement reliés l'un à l'autre par assemblage par haute pression intérieure, le premier élément de train de roulement étant un élément profilé creux et une extrémité du deuxième élément de train de roulement entourant une extrémité du premier élément de train de roulement, caractérisé en ce que le deuxième élément de train de roulement est une pièce coulée ou une pièce forgée. D'après d'autres mesures selon l'invention, un clinchage du premier élément de train de roulement avec le deuxième élément de train de roulement a lieu pendant l'assemblage par haute pression intérieure dans la zone de chevauchement. Une autre mesure selon l'invention prévoit que lors du clinchage dans la zone de chevauchement, une partie d'une paroi du premier élément de train de roulement est pressée dans un évidement dans une paroi du deuxième élément de train de roulement. D'après d'autres mesures selon l'invention, lors du clinchage, un poinçon appuie avec une force contre la partie de la paroi formée dans l'évidement et une contre-dépouille est ainsi produite entre la paroi du premier élément de train de roulement et la paroi du deuxième élément de train de roulement. Dans un autre mode de réalisation de l'ensemble train de roulement selon l'invention, le premier élément de train de roulement est un élément profilé creux fermé du côté de sa périphérie. Dans un autre mode de réalisation de l'ensemble train de roulement selon l'invention, le premier élément de train de roulement est un élément profilé creux ouvert du côté de sa périphérie. Dans un autre mode de réalisation de l'ensemble train de roulement selon l'invention, un côté intérieur du deuxième élément de train de roulement présente un évidement dans la zone de chevauchement. Dans un autre mode de réalisation de l'ensemble train de roulement selon l'invention, l'évidement s'étend du côté intérieur du deuxième élément de train de roulement jusqu'à un côté extérieur. Dans un autre mode de réalisation de l'ensemble train de roulement selon l'invention, une paroi du premier élément de train de roulement est formée dans l'évidement. Dans le procédé d'assemblage d'éléments de train de roulement selon l'invention, un premier élément de train de roulement est mis en chevauchement par au moins une extrémité avec une extrémité d'un deuxième élément de train de roulement. Dans la zone de chevauchement des éléments de train de roulement, ceux-ci sont reliés les uns aux autres par liaison de force et correspondance de forme par assemblage par haute pression intérieure (IHF). Lors de l'assemblage par haute pression intérieure, le premier élément de train de roulement, qui est réalisé sous forme d'élément profilé, est inséré par une extrémité dans un deuxième élément de train de roulement de sorte à former une zone de chevauchement entre les deux éléments de train de roulement. Ce faisant, pendant l'assemblage par haute pression intérieure, le deuxième élément de train de roulement est utilisé en même temps sous forme d'élément d'étanchéité pour étancher l'extrémité du premier élément de train de roulement recouverte par l'extrémité du deuxième élément de train de roulement. Pour ce faire, le côté frontal du premier élément de train de roulement est pressé sur toute sa surface contre une paroi intérieure du deuxième élément de train de roulement, ce qui empêche que le milieu fluide n'accède à la zone de chevauchement entre la paroi du premier et la paroi du deuxième élément de train de roulement et que l'assemblage par haute pression intérieure ne peut plus être réalisé. Il est envisageable d'agencer un joint d'étanchéité entre le côté frontal du premier et la paroi intérieure du deuxième élément de train de roulement. Ceci permet de compenser par exemple des défauts de planéité. Il est important ce faisant que l'espace entre les parois du premier et du deuxième élément de train de roulement soit complètement étanche au milieu fluide dans la zone de chevauchement. Un milieu fluide, par exemple de l'huile, est ensuite introduit dans le premier élément de train de roulement. Une pression sur le milieu fluide à l'intérieur du premier élément de train de roulement presse celui-ci avec son côté extérieur contre le côté intérieur du deuxième élément de train de roulement dans la zone de chevauchement de telle sorte qu'il y a une déformation adaptée au profil du côté intérieur du deuxième élément de train de roulement, de la paroi du premier élément de train de roulement. Les contre-dépouilles ainsi produites dans le sens longitudinal de la zone de chevauchement entre les parois des éléments de train de roulement permettent un assemblage par liaison de force et correspondance de forme qui résiste aux efforts de traction et de compression ainsi qu'aux contraintes de torsion et de flexion. Un avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que le côté intérieur de la paroi profilée du deuxième élément de train de roulement est utilisé lors de l'assemblage par haute pression intérieure sous forme de matrice pour la paroi du premier élément de train de roulement. Ce faisant, le profil de la paroi du deuxième élément de train de roulement peut être adapté à différentes exigences dans la zone de chevauchement. Dans le même temps, le deuxième élément de train de roulement est utilisé sous forme d'élément d'étanchéité pour étancher le premier élément de train de roulement sollicité par une haute pression intérieure. Etant donné que le deuxième élément de train de roulement prend ainsi en charge une partie des fonctions de l'installation d'hydroformage, autrement dit fonctionne comme matrice et contribue à étancher le premier élément de train de roulement, une installation d'hydroformage existante peut être utilisée sans adaptations coûteuses pour assembler des éléments de train de roulement de différentes formes. Un autre avantage de l'invention réside dans l'assemblage d'éléments de train de roulement sans influence thermique, si bien que l'on évite dans la zone de jonction, les contraintes liées à la température. L'IHF permet également de relier les uns aux autres des matériaux qui sont difficilement soudables l'un à l'autre. Le procédé selon l'invention permet par exemple d'assembler des pièces en aluminium coulé avec des tubes et profilés d'acier ou des tubes et profilés d'aluminium avec des pièces en acier coulé. Un clinchage peut être réalisé pendant le procédé dans la zone de chevauchement en plus de l'assemblage par haute pression intérieure. Il s'agit ce faisant d'un assemblage par clinchage dans lequel les deux éléments de train de roulement sont assemblés sans matériau d'addition (pour soudure ou brasure). Pour le clinchage vers l'extérieur, le deuxième élément de train de roulement est doté d'au moins un évidement supplémentaire au niveau de sa paroi intérieure. Pour augmenter la stabilité, l'évidement est plus profond que le renfoncement maximal de la paroi profilée dans la zone de chevauchement du deuxième élément de train de roulement. La pression appliquée lors de l'assemblage par haute pression intérieure permet de presser une partie de la paroi du premier élément de train de roulement dans cet évidement, ce qui permet d'obtenir une contre-dépouille plus importante dans le sens longitudinal de la zone de chevauchement des éléments de train de roulement. Une configuration avantageuse prévoit la réalisation de l'au moins un évidement sous la forme d'un passage à travers la paroi du deuxième élément de train de roulement. Le diamètre de l'évidement peut être constant ce faisant. De la même manière, le diamètre de l'évidement sur le côté intérieur de la paroi peut être plus petit que le diamètre de l'évidement sur le côté extérieur de la paroi du deuxième élément de train de roulement. Si pendant l'assemblage par haute pression intérieure, une pression est exercée sur la paroi du premier élément de train de roulement dans la zone de l'évidement, cette paroi est déformée dans l'évidement. Une contre-dépouille est aussi réalisée, par le diamètre de l'évidement augmentant du côté intérieur vers le côté extérieur, perpendiculairement au sens longitudinal de la zone de chevauchement entre les parois des éléments de train de roulement. L'ensemble train de roulement selon l'invention se compose d'au moins deux éléments de train de roulement, qui sont reliés l'un à l'autre par assemblage par haute pression intérieure. Un premier élément de train de roulement est réalisé ce faisant sous forme d'élément profilé creux et un deuxième élément de train de roulement sous forme d'élément plus massif, autrement dit sous forme de pièce coulée ou de pièce forgée. Les ensembles train de roulement sont par exemple des supports d'essieu, des essieux à traverse déformable ou des paliers pivotants. L'assemblage des éléments de train de roulement a lieu dans une zone de 15 chevauchement d'une extrémité du premier élément de train de roulement avec une extrémité du deuxième élément de train de roulement et ce de telle sorte que l'extrémité du premier élément de train de roulement est insérée dans l'extrémité du deuxième élément de train de roulement. Il est possible ce faisant de fabriquer les éléments de train de roulement en 20 différents matériaux avec différents procédés. Ce faisant, le premier élément de train de roulement peut être constitué d'un profilé creux fermé du côté de sa périphérie ou d'un profilé creux ouvert du côté de sa périphérie. Le premier élément de train de roulement peut être réalisé ce faisant en forme de caisson ou de tube. Le deuxième élément de train de roulement est fabriqué par forgeage ou coulage (moulage). 25 Après assemblage par haute pression intérieure, le premier élément de train de roulement présente dans la zone de chevauchement avec le deuxième élément de train de roulement, une forme adaptée au côté intérieur de la paroi profilée du deuxième élément de train de roulement. La liaison entre le premier et le deuxième élément de train de roulement se 30 fait, en raison de la pression élevée qui est exercée lors de l'assemblage par haute pression intérieure par le milieu fluide sur la paroi du premier et donc indirectement sur la paroi du deuxième élément de train de roulement, aussi bien par liaison de force que par correspondance de forme. Lorsque les éléments de train de roulement sont reliés par clinchage en plus de l'assemblage par haute pression intérieure, la paroi du deuxième élément de train de roulement présente au moins un évidement dans la zone de chevauchement. Celui-ci peut être réalisé sous forme de renfoncement par rapport au côté intérieur de la paroi profilée ou être traversant du côté intérieur vers le côté extérieur. L'évidement peut avoir ce faisant une section transversale constante ou une section transversale variable. De manière avantageuse, la section transversale de l'évidement augmente du côté intérieur vers le côté extérieur de la paroi du deuxième élément de train de roulement. Ainsi, à côté des contre-dépouilles entre les parois dans le sens longitudinal de la zone de chevauchement, une contre-dépouille des parois est également réalisée perpendiculairement au sens longitudinal de la zone de chevauchement, ce qui permet d'obtenir à son tour une stabilité accrue de l'assemblage. Le changement de section transversale peut se faire de manière continue, par exemple sous forme d'entonnoir ou de manière discontinue, par exemple sous forme de gradin. En particulier dans le cas d'une configuration en forme de gradin, il est avantageux d'agencer un poinçon dans l'évidement pendant le clinchage. Ce poinçon permet de pousser la section de paroi formée dans l'évidement par l'assemblage par haute pression intérieure contre la surface de gradin parallèle au sens longitudinal de la zone de chevauchement, de sorte que cette section de paroi prend une forme de rivet. Cette contre-dépouille supplémentaire entre les parois des éléments de train de roulement augmente la solidité de l'assemblage. La liaison créée par l'assemblage par haute pression intérieure entre deux ou plusieurs éléments de train de roulement présente de très faibles tensions par rapport au procédé d'assemblage thermique et ne présente dans la zone de jonction aucune déformation thermique et aucune modification de la résistance à la corrosion des éléments. L'assemblage d'éléments de train de roulement ainsi formé résiste aux contraintes de torsion et de flexion et est aussi bien une liaison par force que par correspondance de forme. De plus, il s'agit d'un procédé simple à réaliser, s'adaptant facilement à différents éléments de train de roulement. Le procédé selon l'invention et l'invention sont décrits plus en détail à l'aide des dessins ci-après. On peut voir que : les figures 1 à lb montrent le déroulement schématique du procédé selon l'invention ; la figure 2 montre un mode de réalisation d'un ensemble train de roulement selon l'invention et la figure 3 montre un autre mode de réalisation d'un ensemble train de roulement selon l'invention. Les figures 1 à lb montrent le déroulement schématique du procédé selon l'invention. La figure 1 montre les éléments de train de roulement 2, 3 dans leur position de départ. Un premier élément de train de roulement 2 est réalisé ici sous forme de profilé creux et un deuxième élément de train de roulement 3 est réalisé sous forme de pièce coulée. Ce faisant les extrémités 4, 5 des éléments de train de roulement 2, 3 sont agencées l'une en face de l'autre. Dans une première étape de procédé, le premier élément de train de roulement 2 est inséré par une extrémité 4 dans une extrémité 5 du deuxième élément de train de roulement 3 de sorte qu'il y a une zone de chevauchement 9 entre les parois 7, 8 des éléments de train de roulement 2, 3 (Figure 1 a). Un côté frontal 10 du premier élément de train de roulement 2 s'appuie sur toute sa surface contre un côté 11 d'une paroi intérieure 12 située à l'intérieur du deuxième élément de train de roulement 3. Ceci empêche que le milieu fluide n'accède entre la paroi 7 du premier élément de train de roulement 2 et la paroi 8 du deuxième élément de train de roulement 3. De plus, un élément d'étanchéité (non représenté) peut être agencé entre le côté frontal 11 du premier élément de train de roulement 2 et la paroi intérieure 2. Le deuxième élément de train de roulement 3 présente dans sa paroi profilée 8 un évidement 6 prenant la forme d'une ouverture de passage 13. Cette ouverture de passage 13 s'étend du côté intérieur 14 de la paroi 8 du deuxième élément de train de roulement 3 jusqu'au côté extérieur 15 de la paroi 8. Ce faisant, le diamètre Dl de l'évidement 6 sur le côté intérieur 14 est inférieur au diamètre D2 sur le côté extérieur 15. La transition du diamètre intérieur D1 au diamètre extérieur D2 s'étend de manière discontinue en forme de gradin 16. Pendant l'assemblage par haute pression intérieure, le côté intérieur 14 de la paroi profilée 8 du deuxième élément de train de roulement 3 est utilisé dans la zone de chevauchement 9 comme matrice pour la déformation de la paroi 7 du premier élément de train de roulement. Lorsqu'une zone de chevauchement 9 a été formée entre les éléments de train de roulement 2, 3, voir figure la, un milieu fluide, par exemple de l'huile, est introduit dans le premier élément de train de roulement 2. Le deuxième élément de train de roulement 3 sert d'élément d'étanchéité au premier élément de train de roulement 2 par le fait qu'il étanche et entoure complètement son extrémité 4. Ensuite, le milieu fluide est alimenté dans l'élément de train de roulement 2 avec une pression P. La pression P est transmise par le milieu fluide dans la zone de chevauchement 9 de manière uniforme sur la paroi 7 du premier élément de train de roulement 2. Cette pression P permet de pousser la paroi 7 du premier élément 2 dans la zone de chevauchement 9 contre le côté intérieur 14 de la paroi profilée 8 du deuxième élément de train de roulement 3 ainsi que dans l'évidement 6. Des contre- dépouilles entre les parois 7, 8 des éléments de train de roulement 2, 3 sont ainsi produites dans le sens longitudinal X de la zone de chevauchement 9. Un poinçon 17 utilisé lors du clinchage pendant l'assemblage par haute pression intérieure sous forme de contre-appui est agencé dans l'évidement 6, voir figure lb. Le poinçon peut aussi être déplacé dans le sens de la force F indiquée. Le clinchage a lieu dès que le façonnage de la paroi 7 a dépassé le gradin 16 de l'évidement 6. Une contre-force F est exercée sur la zone déformable de la paroi 7 via le côté frontal 18 du poinçon 17 dans l'évidement 6. Cette contre-force F pousse une zone de la paroi 7 contre la surface de gradin 19 s'étendant parallèlement au sens longitudinal X de telle sorte qu'une contre-dépouille 20 est créée entre les parois 7, 8 des éléments de train de roulement 2, 3. Dès que ceci a eu lieu, il y a entre la paroi 7 du premier élément de train de roulement 2 et la paroi 8 du deuxième élément de train de roulement 3 en plus de l'assemblage par liaison de force et par correspondance de forme une contre-dépouille 20, qui augmente encore la stabilité de l'assemblage. La figure 2 montre un exemple d'un ensemble train de roulement 1A dans un mode de réalisation d'un essieu arrière à traverse composite, dont les éléments de train de roulement 21, 22, 23 sont assemblés les uns aux autres par assemblage par haute pression intérieure. Respectivement une pièce latérale coulée 22, 23 est montée par assemblage par haute pression intérieure des deux côtés d'un profilé tubulaire 21. Un autre exemple est représenté sur la figure 3. L'ensemble train de roulement 1B sous la forme d'un support d'axe se compose de plusieurs noeuds en fonte 24, 25, 26, 27, par le biais desquels les éléments profilés 28, 29, 30 sont reliés les uns aux autres. Les éléments profilés 28, 29, 30 sont reliés aux noeuds en fonte 24, 25, 26, 27 également par assemblage par haute pression intérieure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Liste des numéros de référence : 1 - Ensemble train de roulement 1A - Ensemble train de roulement 1B - Ensemble train de roulement 2 - Premier élément de train de roulement 3 - Deuxième élément de train de roulement 4 - Extrémité 5 - Extrémité 6 - Evidement 7 - Paroi 8 - Paroi 9 - Zone de chevauchement 10 - Côté frontal Il - Côté 12 - Paroi intérieure 13 - Ouverture de passage 14 - Côté intérieur 15 - Côté extérieur 16 - Gradin 17 - Poinçon 18 - Côté frontal 19 - Surface de gradin 20 - Contre-dépouille 21 - Profilé tubulaire 22 - Pièce latérale coulée 23 - Pièce latérale coulée 24 - Noeud en fonte 25 - Noeud en fonte 26 - Noeud en fonte 27 - Noeud en fonte 28 - Profilé 29 - Profilé REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'éléments de train de roulement, dans lequel un premier élément de train de roulement (2) est relié au niveau d'au moins une extrémité (4) par correspondance de forme et par liaison de force à un deuxième élément de train de roulement (3) dans une zone de chevauchement (9), la liaison entre le premier élément de train de roulement (2) et le deuxième élément de train de roulement (3) étant réalisée dans la zone de chevauchement (9) par assemblage par haute pression intérieure, caractérisé en ce que le deuxième élément de train de roulement (3) est utilisé sous forme d'élément d'étanchéité pour une extrémité (4) du premier élément de train de roulement (2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant l'assemblage par haute pression intérieure dans la zone de chevauchement (9), un clinchage du premier élément de train de roulement (2) avec le deuxième élément de train de roulement (3) a lieu. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lors du clinchage dans la zone de chevauchement (9), une partie d'une paroi (7) du premier élément de train de roulement (2) est pressée dans un évidement (6) dans une paroi (8) du deuxième élément de train de roulement (3). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lors du clinchage, un poinçon (17) appuie avec une force (F) contre la partie de la paroi (7) formée dans l'évidement (6) et une contre-dépouille (20) est ainsi produite entre la paroi (7) du premier élément de train de roulement (2) et la paroi (8) du deuxième élément de train de roulement (3). 5. Ensemble train de roulement qui comprend deux éléments de train de roulement (2, 3, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30) reliés l'un à l'autre par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le premier élément de train de roulement (2, 21, 28, 29, 30) est un élément profilé creux et dans lequel une extrémité (5) du deuxième élément de train de roulement (3) entoure une extrémité 25(4) du premier élément de train de roulement (2), caractérisé en ce que le deuxième élément de train de roulement (3, 22, 23, 24, 25, 26, 27) est une pièce coulée ou une pièce forgée. 6. Ensemble train de roulement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier élément de train de roulement (2) est un élément profilé creux fermé du côté de sa périphérie. 7. Ensemble train de roulement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le 10 premier élément de train de roulement (2) est un élément profilé creux ouvert du côté de sa périphérie. 8. Ensemble train de roulement selon au moins l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'un côté intérieur (14) du deuxième élément 15 de train de roulement (3) présente un évidement (6) dans la zone de chevauchement (9). 9. Ensemble train de roulement selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'évidement (6) s'étend du côté intérieur (14) du deuxième élément de train de 20 roulement (3) jusqu'à un côté extérieur (15). 10. Ensemble train de roulement selon au moins l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'une paroi (7) du premier élément de train de roulement (2) est formée dans l'évidement (6). 11. Ensemble train de roulement selon au moins l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les éléments de train de roulement (2, 3) sont en différents matériaux. 30