Brevet FR2951391A1 — publié le 20110422

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN ORGANE DE LIAISON La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un organe de liaison (ou bielle), en particulier pour un mécanisme de roulement d'un véhicule automobile. Les suspensions de véhicules se composent la plupart du temps d'organes de liaison individuels, par exemple de bielles transversales, de bielles inclinées et de bielles longitudinales. En tant que constituants du mécanisme de roulement, ils relient les logements de roue au châssis ou directement à la carrosserie. Ceux-ci présentent des éléments de liaison sous la forme d'entretoises disposés au niveau des extrémités afin de relier au véhicule les parties de la suspension à loger de manière à pouvoir se déplacer par un mouvement de rotation, un découplage et un comportement élastique. Des paliers en métal et caoutchouc sont usuels comme élément de liaison. De par l'utilisation multiple en nombre identique dans la zone du véhicule, les organes de liaison font partie des produits de masse qui nécessitent selon des aspects économiques une fabrication rapide et nécessitant peu de retouches. En particulier, en tant que composant du mécanisme de roulement, des exigences élevées en termes de respect de cotes sont pourtant posées. Le document DE 102 55 049 B4 divulgue un procédé de fabrication d'un organe de liaison qui comporte deux oeillets de palier fixés sur les extrémités d'un tube de liaison qui se composent respectivement d'une douille avec une saillie en forme de tube et d'un élément de palier inséré dans les douilles. Dans le procédé décrit, non seulement un tube de liaison est tout d'abord détaché d'un tubage mais aussi d'un profilé présentant la configuration de section des douilles, la hauteur axiale correspondante des douilles à utiliser étant retirée par le détachement. Avant de relier les douilles aux extrémités du tube de liaison, des saillies en forme de tube sont tout d'abord montées par enlèvement de copeaux sur le composant brut de douille et par la suite reliées sur celles-ci par soudage par friction pour former un organe de liaison. A cet effet, non seulement le composant brut de douille mais aussi le tube de liaison sont serrés de manière déplaçable axialement dans une machine de soudage par friction. Après le soudage par friction, le point de jonction est encore poli côté périphérie dans le même serrage. L'introduction d'éléments de palier sous la forme de paliers en métal et caoutchouc vulcanisés dans les douilles peut se produire ici en particulier avant le soudage par friction. L'assemblage des composants individuels se produit ici par le biais de machines de soudage par friction traditionnelles qui présentent un mandrin de serrage rotatif ainsi qu'un dispositif de retenue déplaçable axialement vers le mandrin de serrage. Etant donné qu'ici, respectivement un seul côté du tube de liaison peut être relié à la douille, l'assemblage décalé dans le temps est chronophage en raison d'étapes de changement d'outil nécessaires et éventuellement de l'étalonnage des composants. L'interruption d'un passage qui nécessite le desserrage et le resserrage au moins d'un composant ne permet d'obtenir que difficilement un assemblage au processus sûr et ainsi précis en termes de position ainsi que d'angle des pièces d'extrémité les unes par rapport aux autres. Le freinage brusque nécessaire du mandrin de serrage en tant que grande masse rotative pour terminer le processus de friction représente un autre inconvénient du point de vue énergétique, d'autant plus que ce processus se répète sur l'autre extrémité de l'organe de liaison. La présente invention a pour objectif, en partant de l'état de la technique, d'améliorer un procédé de fabrication d'un organe de liaison en ce sens que l'assemblage des composants individuels peut être effectué par soudage par friction en même temps et conjointement avec le réusinage consécutif des points de liaison dans un seul serrage. Cet objectif est atteint selon l'invention par un procédé de fabrication d'un organe de liaison (ou bielle) selon les mesures suivantes. L'organe de liaison comprend une pièce centrale et deux pièces d'extrémité, les pièces d'extrémité étant reliées par soudage par friction à la pièce centrale. La pièce centrale est logée de manière fixe en rotation et axialement immobile et les pièces d'extrémité frottent simultanément par des mouvements de rotation synchrones sur la pièce centrale. Le serrage fixe de la pièce centrale est détaché à la fin du processus de friction et les emplacements de soudure par friction sont aplatis par le déplacement axial d'au moins l'une des pièces d'extrémité. Des perfectionnements avantageux font l'objet de ce qui suit. Des bourrelets de soudure sont retirés sur les emplacements de soudure par friction dans le même serrage, dans lequel le soudage par friction est effectué. Sur les pièces d'extrémité sont réalisées des saillies en forme de tube, par l'intermédiaire desquelles les pièces d'extrémité sont soudées par friction avec la pièce centrale. Des éléments de palier sont introduits dans les pièces d'extrémité. Les éléments de palier sont réalisés comme des paliers en métal et caoutchouc. Les éléments de palier sont vulcanisés avant le soudage par friction. Les éléments de palier sont enfoncés avant le soudage par friction dans les pièces d'extrémité. Les éléments de palier sont réalisés comme des joints sphériques. Un composant tubulaire est utilisé pour la pièce centrale. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un organe de liaison avec une pièce centrale et deux pièces d'extrémité, les pièces d'extrémité étant reliées par soudage par friction à la pièce centrale. A cet effet, la pièce centrale est tout d'abord logée de manière fixe en rotation et axialement immobile dans un dispositif de retenue d'une machine de soudage par friction, les pièces d'extrémité étant reçues en même temps dans respectivement l'un des mandrins de serrage opposés de la machine de soudage par friction puis étant déplacées pendant leur mouvement rotatif synchrone l'une par rapport à l'autre dans un mouvement relatif axialement par rapport à la pièce centrale et frottant sur la pièce centrale. Par la suite, à la fin du processus de friction, le serrage fixe en rotation de la pièce centrale est détaché brusquement de sorte que celle-ci puisse tourner librement avec les pièces d'extrémité rotatives. Encore pendant la rotation non freinée de l'organe de liaison, les emplacements de soudure par friction sont ensuite aplatis par un déplacement axial d'au moins l'une des pièces d'extrémité, par quoi outre la fin de l'assemblage, il résulte aussi la distance finale entre les pièces d'extrémité. En principe, les pièces d'extrémité peuvent occuper dès le début divers déports angulaires l'une par rapport à l'autre, étant donné que chacun des mandrins de serrage indépendants permet des positions angulaires quelconques autour de l'axe de rotation. Un autre déroulement de procédé préféré prévoit que des bourrelets de soudure apparaissant de par le processus d'assemblage sur les emplacements de soudure par friction sont encore retirés pendant le mouvement de rotation de l'organe de liaison dans le même serrage. L'avantage réside ici dans une utilisation efficace du mouvement de rotation permanent au-delà de plusieurs étapes de travail, pour lesquelles de grandes masses par exemple sous la forme de mandrin de serrage doivent être accélérées et freinées uniquement au début et à la fin du procédé entier. Pour fixer et centrer précisément la pièce centrale entre les pièces d'extrémité, une autre étape de procédé prévoit qu'entre le début de la rotation des pièces d'extrémité et le processus de friction consécutif sur la pièce centrale, des saillies en forme de tube sont tout d'abord réalisées sur les pièces d'extrémité, par l'intermédiaire desquelles les pièces d'extrémité sont soudées par friction à la pièce centrale. En principe, il est aussi possible que les pièces d'extrémité soient déjà introduites avec les saillies en forme de tube réalisées dans le mandrin de serrage de la machine de soudage par rotation. Afin de pouvoir installer l'organe de liaison ainsi fabriqué à son endroit selon les dispositions par exemple par des éléments de liaison amovibles, il est prévu que des éléments de palier soient introduits dans les pièces d'extrémité. Les éléments de palier peuvent être introduits après le processus de soudage par friction et ainsi dans l'organe de liaison fabriqué ou avant le soudage par friction dans les pièces d'extrémité qui ne sont pas encore reliées à la partie centrale. Même si les éléments de palier peuvent être introduits en principe de différentes manières dans les douilles, par exemple par enfoncement, ceux-ci sont réalisés de préférence directement comme paliers en métal et caoutchouc vulcanisés dans les douilles. Par là-même, l'enfoncement d'éléments de palier préfabriqués dans les douilles est supprimé. Si les éléments de palier sont réalisés comme des joints sphériques, ainsi dénommés joints rotules, la vulcanisation est supprimée. Dans ce cas, les pièces d'extrémité elles-mêmes peuvent former le coussinet pour le joint sphérique, dans lequel la sphère du joint est insérée Mais il est aussi possible d'enfoncer des unités articulées préfabriquées se composant d'un coussinet et d'une sphère de joint dans les pièces d'extrémité. L'enfoncement peut être effectué en particulier avant le processus de soudage par friction. Afin de créer des composants légers, économiques et non compliqués à manipuler, il est approprié d'utiliser un composant tubulaire comme base de départ pour la pièce centrale. Le procédé sur lequel repose l'invention, crée une nouvelle possibilité extrêmement économique de fabrication d'organes de liaison par soudage par friction. La suppression du serrage et desserrage inutiles des composants pendant le procédé de fabrication assure un déroulement particulièrement rationnel qui permet l'assemblage simultané et ainsi nettement raccourci des deux pièces d'extrémité avec la pièce centrale. Outre la réduction des étapes de travail, un grand avantage réside dans l'introduction au processus sûr des deux pièces d'extrémité dans les mandrins de serrage tournant de manière synchrone de l'installation de soudage par friction. Par là-même, une disposition extrêmement précise en termes de position et d'angle des composants individuels de l'organe de liaison est assurée, ce qui s'accompagne simultanément d'une simplification perceptible pendant la fabrication. La suppression du réglage nécessaire parfois à différentes reprises par ailleurs en raison du changement d'outil des composants à assembler permet ici de diminuer la dépense en termes de travail et ainsi de raccourcir les temps de cycle. De plus, les déroulements s'effectuant ici dans un seul et même serrage de l'assemblage de composant et du réusinage consécutif des deux emplacements de soudure par friction provoquent dans l'ensemble une réduction perceptible de la dépense en termes de fabrication. Du point de vue énergétique, l'invention possède aussi des avantages parce qu'une accélération et un freinage de grandes masses rotatives, par exemple des mandrins de serrage, sont effectués du fait de la suppression de changements d'outil inutiles uniquement au début et à la fin du processus de fabrication. L'efficacité du soudage par friction est nettement améliorée par le regroupement d'étapes de travail s'effectuant généralement les unes après les autres. La présente invention est décrite en détail par la suite à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur les dessins, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective et en éclaté des composants d'un organe de liaison et - la figure 2 est une deuxième vue avec les composants assemblés de l'organe de liaison selon la représentation de la figure 1. La figure 1 montre les composants individuels de l'organe de liaison (ou bielle) 1 qui se compose d'une pièce centrale 2 tubulaire avec la longueur L plus la surépaisseur sur flanc, et de deux pièces d'extrémité 3. Les pièces d'extrémité 3 présentent une section essentiellement cylindrique circulaire droite avec une ouverture à symétrie de rotation continue en direction des axes longitudinaux X, Y. L'épaisseur de paroi restant ainsi correspond à son point le plus mince à peu près à une fois et demie l'épaisseur de paroi de la pièce centrale 2. La hauteur de la pièce d'extrémité 3 détachée justement perpendiculairement à son axe longitudinal X, Y correspond environ au diamètre extérieur de la pièce centrale 2 tubulaire. Dans l'ouverture continue des pièces d'extrémité 3 se trouve respectivement un élément de palier 4. L'élément de palier 4 présente ici une douille tubulaire dépassant par les extrémités par rapport à la pièce d'extrémité 3 et continue dans le centre de l'ouverture continue de la pièce d'extrémité 3 en direction de l'axe longitudinal X, Y. La différence entre le diamètre extérieur de la douille et le diamètre intérieur de la pièce d'extrémité 3 correspond ici à peu près à l'épaisseur de paroi de la pièce d'extrémité 3. Afin de relier durablement la douille de l'élément de palier 4 à la pièce d'extrémité 3, la douille est vulcanisée dans l'ouverture continue de la pièce d'extrémité 3. Côté périphérie, la pièce d'extrémité 3 présente respectivement une saillie 5 en forme de tube qui contient parallèlement à l'axe longitudinal X, Y et tangentiellement à la périphérie extérieure de la pièce d'extrémité 3, une surface plane essentiellement circulaire. La hauteur s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal X, Y de la pièce d'extrémité 3 de la saillie 5 en forme de tube correspond ici à peu près à l'épaisseur de paroi de la pièce d'extrémité 3. La géométrie extérieure de la saillie 5 en forme de tube se fond vers la pièce d'extrémité 3 en sa géométrie extérieure. Le diamètre extérieur circulaire de la saillie 5 en forme de tube correspond au diamètre extérieur de la pièce centrale 3 tubulaire. La saillie 5 en forme de tube présente sur sa surface avant dans l'axe longitudinal Z un bref saut de section se rétrécissant, le diamètre extérieur revenant ici à la dimension du diamètre intérieur de la pièce centrale 2. Les extrémités ouvertes et détachées perpendiculairement à l'axe longitudinal Z de la pièce centrale 2 présentent avant la tête au-delà de la surface de paroi périphérique respectivement un emplacement de soudure par friction 6. Les saillies 5 en forme de tube possèdent aussi sur leurs surfaces avant respectivement un emplacement de soudure par friction 6, celles-ci se trouvant dans la zone du saut de section entre le diamètre extérieur de la saillie 5 en forme de tube et le rétrécissement et ainsi représentent une surface inversée des emplacements de soudure par friction 6 de la pièce centrale 2. La figure 2 représente l'organe de liaison 1 assemblé, la pièce centrale 2 se trouvant en tant que pièce de liaison entre les pièces d'extrémité 3 se trouvant sur ses extrémités respectives et étant reliée par les emplacements de soudure par friction 6 à celles-ci. Les axes longitudinaux X, Y des deux pièces d'extrémité 3 s'étendent ici de manière parallèle à l'axe à distance A l'un de l'autre. Dans la zone de contact des emplacements de soudure par friction 6 de la pièce centrale 2 et des deux pièces d'extrémité 3 se trouvent respectivement des bourrelets de soudure 7 qui s'étendent sous la forme d'un matériau rejeté vers l'extérieur, radialement autour des emplacements de soudure par friction 6. Pour la fabrication d'un organe de liaison 1 selon le procédé décrit, une pièce centrale 2 tubulaire est détachée à une longueur L plus la surépaisseur sur flanc d'un tubage correspondant. La pièce centrale 2 est amenée à un dispositif de retenue B d'une machine de soudage par friction de rotation non représentée ici en détail et est logée dedans tout d'abord sans possibilité de rotation et de manière immobile dans l'axe longitudinal Z de la pièce centrale 2. Les extrémités de la pièce centrale 2 restent ici librement accessibles et ne sont pas recouvertes par le support. La machine de soudage par friction de rotation non représentée ici en détail présente deux mandrins de serrage opposés, les mandrins de serrage se trouvant sur le même axe de rotation et permettant une rotation C synchrone, dirigée dans le même sens. L'axe longitudinal Z de la pièce centrale 2 se trouvant dans le support se situe ici précisément entre les deux mandrins de serrage et ainsi sur leur axe de rotation commun. Dans les deux mandrins de serrage, respectivement une pièce d'extrémité 3 équipée d'une saillie 5 en forme de tube est introduite, celle-ci ayant été retirée précédemment par le détachement d'un élément profilé correspondant à la configuration de section et ayant été équipée respectivement d'un élément de palier 4 vulcanisé. Le serrage dans le mandrin de serrage respectif prévoit que l'axe longitudinal Z de la saillie 5 en forme de tube se trouve dans l'axe de rotation du mandrin de serrage et la saillie 5 en forme de tube dépasse du mandrin de serrage. Après que les pièces d'extrémité 3 ont été reçues dans les mandrins de serrage, celles-ci sont tournées de manière synchrone et dans le même sens C autour de l'axe longitudinal Z de la saillie 5 en forme de tube. Dans une étape suivante, les pièces d'extrémité 3 rotatives sont déplacées simultanément en direction de l'axe Z l'une vers l'autre et montées ainsi dans un mouvement relatif par rapport à la pièce centrale 2 se trouvant au milieu et son extrémité jusqu'à ce que les emplacements de soudure par friction 6 des pièces d'extrémité 3 et de la partie centrale 2 se touchent. De par le logement fixe en rotation de la pièce centrale 2, les composants commencent à frotter sur les emplacements de soudure par friction 6, par quoi le processus de soudage par friction est amorcé. La chaleur générée par la friction dans les emplacements de soudure par 10 friction 6 mène à ce que le matériau entourant les emplacements de soudure par friction 6 se ramollisse. Dès que le matériau est ramolli, le logement solidaire en rotation du dispositif de retenue B est brusquement détaché, ce qui accélère la pièce centrale 2 autour de son axe longitudinal Z et la tourne de manière synchrone entre les deux pièces 15 d'extrémité 3 autour de son propre axe. Les composants assemblés de l'organe de liaison 1 tournent uniquement comme un tout autour de l'axe Z en direction C. Après le détachement du logement de la pièce centrale 2, les emplacements de soudure par friction 6 sont aplatis, au moins un mandrin de serrage étant déplacé avec la pièce d'extrémité 3 logée dedans pendant la rotation dans l'axe Z vers le 20 mandrin de serrage opposé. Le processus d'aplatissement est terminé dès que les deux axes X, Y des pièces d'extrémité 3 ont atteint la cote finale A l'un par rapport à l'autre. Au cours de l'aplatissement, du matériau ramolli est déplacé dans la zone des emplacements de soudure de friction 6, ce qui entraîne un rejet du matériau et ainsi 25 des bourrelets de soudure 7 visibles. Par la chute de la température atteinte lors de la friction, les composants rotatifs de l'organe de liaison 1 sont soudés les uns aux autres sur les emplacements de soudure par friction 6. Après que les composants ont été aplatis, le réusinage est encore effectué dans le même serrage. Alors que l'organe de liaison 1 tourne maintenant sans 30 interruption du mouvement de rotation comme un tout entre les deux mandrins de serrage, les bourrelets de soudure 7 apparus lors de l'aplatissement sont retirés dans la zone des emplacements de soudure par friction 6. Ce n'est qu'après l'assemblage de la pièce centrale 2 avec les pièces d'extrémité 3 et le retrait des bourrelets de soudure 7 que le mouvement de rotation des mandrins de serrage et ainsi de l'organe de liaison 1 est terminé, afin que l'organe de liaison 1 achevé puisse être retiré et le procédé commence en série par le début. Liste des numéros de référence : 1 ù Organe de liaison 2 - Pièce centrale 3 - Pièce d'extrémité 4 - Elément de palier 5 - Saillie en forme de tube 6 ù Emplacement de soudure par friction 7 - Bourrelet de soudure A - Distance B - Dispositif de retenue pour 2 C - Sens de rotation L - Longueur de 2 X - Axe de 3 Y - Axe de 3 Z - Axe de 2 et 5 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un organe de liaison (1) avec une pièce centrale (2) et deux pièces d'extrémité (3), les pièces d'extrémité (3) étant reliées par soudage par friction à la pièce centrale (2), caractérisé en ce que la pièce centrale (2) est logée de manière fixe en rotation et axialement immobile et en ce que les pièces d'extrémité (3) frottent simultanément par des mouvements de rotation synchrones sur la pièce centrale (2) et en ce que le serrage fixe de la pièce centrale (2) est détaché à la fin du processus de friction et les emplacements de soudure par friction (6) sont aplaties par un déplacement axial d'au moins l'une des pièces d'extrémité (3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des bourrelets de soudure (7) sont retirés sur les emplacements de soudure par friction (6) dans le même serrage, dans lequel le soudage par friction est effectué. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que sur les pièces d'extrémité (3) sont réalisées des saillies (5) en forme de tube, par l'intermédiaire desquelles les pièces d'extrémité (3) sont soudées par friction avec la pièce centrale (2). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des éléments de palier (4) sont introduits dans les pièces d'extrémité (3). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de palier (4) sont réalisés comme des paliers en métal et caoutchouc. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les éléments de palier (4) sont vulcanisés avant le soudage par friction. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de palier (4) sont enfoncés avant le soudage par friction dans les pièces d'extrémité (3).30 8. Procédé selon la revendication 4 ou 7, caractérisé en ce que les éléments de palier (4) sont réalisés comme des joints sphériques. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un 5 composant tubulaire est utilisé pour la pièce centrale (2).