Brevet FR2989050A1 — publié le 20131011

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE A LIAISONS MECANIQUES MULTIPLES, PAR EXEMPLE D'UN PIVOT DE ROUE DE VEHICULE. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce à liaisons mécaniques multiples, de forme complexe, par exemple un procédé de fabrication d'un pivot de roue de véhicule, en particulier de véhicule automobile. Elle concerne également un pivot de roue de véhicule obtenu par un tel procédé et un véhicule, en particulier un véhicule automobile, équipé d'au moins un tel pivot de roue. De façon classique, la plupart des véhicules actuels sont équipés de pivots de roue réalisés en fonte ou bien en 15 aluminium par un procédé de fonderie. On a déjà cherché à réduire la masse des pivots de roue des véhicules automobiles et, par conséquent, à diminuer le coût de revient de ces pivots de roue. A titre d'exemple, le document GB 2 299 556 décrit un 20 procédé de réalisation d'un pivot de roue par une opération d'extrusion d'aluminium ou d'alliage d'aluminium et par un opération de découpe plane, ces opérations étant suivies par différentes phases de perçage de trous transversaux pour le dispositif de freinage, de trous coaxiaux et orthogonaux 25 pour la fixation de la suspension. Le but de la présente invention est de fournir un procédé perfectionné de fabrication d'une pièce à liaisons mécaniques multiples, par exemple d'un pivot de roue de véhicule, qui soit de conception et de réalisation simples, 30 qui soit adapté à une fabrication en grande série, avec des cadences élevées. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel procédé perfectionné, qui permette d'améliorer les caractéristiques mécaniques du matériau employé, par 35 conséquent permette de réduire substantiellement le volume de matière nécessaire pour assurer la fonction de pivot. Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce à liaisons mécaniques multiples, par exemple d'un pivot de roue de véhicule par exemple, ladite pièce de forme complexe assurant la liaison avec une pluralité d'autres pièces, et ce procédé, nouveau, comporte les étapes suivantes, prises en combinaison : chaque liaison étant représentée par un point fonctionnel de liaison, on place les différents points 10 fonctionnels de liaison les uns par rapport aux autres dans un même repère plan, - pour chaque point fonctionnel de liaison, on définit une cavité adaptée au passage des moyens de la liaison, - on détermine alors le dessin d'une section, 15 dite « section enveloppe extrudable », d'un profilé pouvant être obtenu par extrusion, ladite section enveloppe extrudable enveloppant l'ensemble des cavités et séparant lesdites cavités les unes par rapport aux autres, - on détermine une direction optimale d'extrusion, et 20 - on réalise l'extrusion selon ladite direction optimale d'extrusion d'une matière d'extrusion pour former un profilé présentant une section identique à ladite section enveloppe extrudable, et - on tronçonne ensuite le profilé pour obtenir les 25 pièces à liaisons mécaniques multiples. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, des usinages et découpes sont réalisés ensuite sur les pièces « brutes » d'extrusion et de tronçonnage pour obtenir des pièces plus finies, détourées et allégées. 30 Selon une application particulière de l'invention, la pièce à liaisons mécaniques multiples est un pivot de roue de véhicule automobile, et la direction optimale d'extrusion est la direction de l'axe de rotation du roulement de roue correspondant audit pivot de roue. 35 Dans ce cas particulier d'application de l'invention également, les différents points fonctionnels de liaison peuvent être les suivants : point de liaison pivot/triangle, point de liaison pivot/bielle de direction, point de liaison pivot/amortisseur, point de fixation de l'amortisseur sur la caisse du véhicule, point de référence de l'axe de fusée dans le plan d'appui de la roue, point d'application de l'effort de freinage et point de fixation du capteur de vitesse de la roue. Toujours dans le cas d'un pivot de roue de véhicule automobile, la matière d'extrusion est une matière métallique, de préférence l'aluminium ou un alliage d'aluminium. En variante, la matière d'extrusion peut être un matériau composite. Les usinages et découpes de finition mentionnés précédemment peuvent être réalisés selon l'un des procédés suivants : sciage, découpe au laser, découpe à l'eau sous pression. Dans le cas où la pièce à liaisons multiples est un pivot de roue de véhicule automobile, les usinages de finition comprennent un usinage par outil tournant du logement de roulement de roue du pivot. La présente invention a également pour objet un pivot de roue de véhicule, en particulier un pivot de roue sur train avant de véhicule automobile, qui est obtenu par un procédé conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. La présente invention a enfin pour objet un véhicule, 25 en particulier un véhicule automobile, qui comporte au moins un tel pivot de roue sur son train avant. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la 30 portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un pivot de roue de véhicule automobile, sur lequel on a représenté, de manière très schématique, différents points de liaison 35 mécaniques du pivot, - la figure 2 est une vue frontale de la section enveloppe extrudable du pivot de roue de la figure 1, laquelle section est déterminée selon le procédé de la présente invention, - la figure 3 est une vue en perspective, schématique, d'un profilé de section identique à la section enveloppe extrudable de la figure 2, lequel profilé est obtenu par une opération d'extrusion conformément au procédé de la présente invention, - la figure 4 est une vue en perspective, schématique, du profilé de la figure 3 tronçonné pour obtenir les pivots 10 de roue unitaires, selon le procédé de la présente invention, - les figures 5 et 6 sont des vues en perspective, schématiques, représentant la face avant d'un pivot de roue de la figure 4, sur lequel différents usinages et découpes 15 de finition ont été réalisés, notamment la découpe de la fixation de l'étrier de frein, et - la figure 7 est une vue en perspective, schématique, représentant la face arrière du pivot de roue de la figure 6, sur lequel d'autres usinages et découpes de finition ont 20 été réalisés. En référence au dessin de la figure 1, on a représenté un exemple de pièce, de forme complexe, à liaisons mécaniques multiples, à savoir un pivot de roue de train avant de véhicule automobile. 25 Ce pivot de roue sur train avant assure, de façon classique, la liaison avec différents éléments et organes mécaniques du véhicule. Ainsi, il assure la liaison entre le roulement de roue, le triangle, l'élément porteur, la crémaillère de direction, l'étrier de frein, les faisceaux 30 et les capteurs de vitesse de roue du système ABS (signifiant « Anti Blocking System ») ou ESP (signifiant « Electronic Stability Programme »). Les points de liaison caractéristiques illustrés sur la figure 1 sont les suivants : 35 - en D : Point de liaison pivot/triangle. - en M : Point de liaison pivot/bielle de direction. - en K : Point de liaison pivot/amortisseur. - en C : Point de fixation de l'amortisseur sur la caisse du véhicule. - en AO : Point de référence de l'axe de fusée dans le plan d'appui de la roue. - en 0 : Point d'application de l'effort de freinage. - en F : Point de fixation du capteur de vitesse de la roue. Selon le principe de la présente invention et comme représenté sur le dessin de la figure 2, on place différents points fonctionnels de liaison, par exemple les points fonctionnels de liaison D, M, AO, 0, F, les uns par rapport aux autres dans un même repère plan, et pour chaque point fonctionnel de liaison mentionné, on définit au moins une cavité adaptée au passage des moyens de la liaison. De cette façon, on détermine alors le dessin de la section enveloppe extrudable SE mentionnée précédemment, qui est la section d'un profilé qui sera obtenu par extrusion. On réalise ensuite l'extrusion d'un profilé PE de section identique à la section enveloppe extrudable SE, lequel profilé est représenté, de manière schématique, sur le dessin de la figure 3. L'extrusion est réalisée selon une direction donnée, déjà mentionnée sous l'expression de « direction optimale d'extrusion » DE, qui est la direction de l'axe de rotation du roulement de roue correspondant au pivot de roue. Le profilé PE est réalisé, de préférence, en aluminium ou en alliage d'aluminium. En variante, il peut être réalisé en matériau composite. Selon l'étape suivante du procédé, représentée 30 schématiquement sur le dessin de la figure 4, le profilé PE de section SE est tronçonné transversalement à la direction DE et à intervalles réguliers sur toute sa longueur pour obtenir les pivots de roue référencés collectivement 10. En référence aux dessins des figures 5 à 7, on réalise 35 ensuite divers usinages et découpes sur les pivots de roue 10, bruts d'extrusion et de tronçonnage, pour obtenir des pivots de roue plus finis, détourés et allégés. Il va de soi que, dans une stratégie orientée exclusivement vers une baisse de coût, ces usinages et découpes peuvent ne pas être réalisés. A l'inverse, ils seront réalisés si l'on est dans une stratégie orientée vers la baisse de poids des pivots de roue. Ces usinages et découpes de finition, qui permettent de détourer et alléger les pivots bruts d'extrusion et de tronçonnage, comprennent sur la face avant du pivot 10 : - la découpe complexe (à deux plans) de la surface 10 référencée 11, - la découpe simple (un seul plan) de la surface 12, - l'usinage de finition des surfaces 13 et 14 de fixation d'étrier de frein. Enfin, d'autres usinages et découpes de finition sont 15 réalisées sur la face arrière du pivot 10. Ainsi : - la découpe complexe de la face arrière 15, 19, - La découpe de la surface 16 autour du levier de direction, - la réalisation, par outil tournant, du logement de 20 roulement de roue 17, et - le perçage des trous 20. Le procédé de fabrication décrit ci-dessus, dans un exemple d'application, présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantage suivants : 25 - le procédé par extrusion permet l'obtention de cadences de sortie de pièces plus élevées que les procédés classiques par fonderie, parce qu'une fois la section du profilé déterminée, ce dernier est produit « au kilomètre » et tronçonné à forte cadence à la longueur adéquate, 30 - les usinages et découpes de finition ne sont pas indispensables, ce qui permet, lorsqu'ils ne sont pas réalisés sur les pièces « brutes » d'extrusion, après tronçonnage, de disposer d'une version très économique du procédé. 35 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce à liaisons mécaniques multiples, d'un pivot de roue de véhicule par exemple, ladite pièce assurant la liaison avec une pluralité d'autres pièces, caractérisé par les étapes suivantes, prises en combinaison : chaque liaison étant représentée par un point fonctionnel de liaison, on place les différents points 10 fonctionnels de liaison (D, M, A0, 0, F) les uns par rapport aux autres dans un même repère plan, - pour chaque point fonctionnel de liaison (D, M, A0, 0, F), on définit au moins une cavité adaptée au passage des moyens de la liaison, 15 on détermine alors le dessin d'une section, dite « section enveloppe extrudable » (SE), d'un profilé pouvant être obtenu par extrusion, ladite section enveloppe extrudable (SE) enveloppant l'ensemble des cavités et séparant lesdites cavités les unes par rapport aux 20 autres, - on détermine une direction optimale d'extrusion (DE), et - on réalise l'extrusion, selon ladite direction optimale d'extrusion (DE), d'une matière d'extrusion pour 25 former un profilé (PE) présentant une section identique à ladite section enveloppe extrudable (SE), et - on tronçonne ensuite le profilé (PE) pour obtenir les pièces (10) à liaisons mécaniques multiples. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 que des usinages et découpes de finition sont réalisés ensuite sur les pièces (10) tronçonnées pour obtenir des pièces détourées et allégées. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pièce de forme complexe est 35 un pivot de roue de véhicule automobile, et la direction optimale d'extrusion (DE) est la direction de l'axe derotation du roulement de roue correspondant audit pivot de roue. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les différents points fonctionnels de liaison sont choisis parmi les points fonctionnels suivants : point de liaison pivot/triangle (D), point de liaison pivot/bielle de direction (M), point de liaison pivot/amortisseur (K), point de fixation de l'amortisseur sur la caisse du véhicule (C), point de référence de l'axe de fusée dans le plan d'appui de la roue (A0), point d'application de l'effort de freinage (0) et point de fixation du capteur de vitesse de la roue (F) . 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la matière d'extrusion est une 15 matière métallique, de préférence l'aluminium ou un alliage d'aluminium. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la matière d'extrusion est un matériau composite. 20 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits usinages et découpes de finition peuvent être réalisés selon l'un des procédés suivants : sciage, découpe au laser, découpe à l'eau sous pression. 8. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce 25 lesdits usinages et découpes de finition comprennent un usinage de finition par outil tournant du logement de roulement (17) de roue du pivot de roue. 9. Pivot de roue de véhicule, en particulier de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est un pivot de 30 roue sur train avant du véhicule et en ce que ledit pivot de roue sur train avant est obtenu par un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 8. 10. Véhicule, en particulier véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un pivot de roue 35 conforme à la revendication précédente.