Brevet FR2982000A1 — publié le 20130503

AGENCEMENT ET PROCEDE DE MONTAGE D'UN ARBRE ROTATIF SUR UN CARTER, NOTAMMENT SUR UN CARTER DANS UNE TRANSMISSION AUTOMOBILE. La présente invention concerne un agencement de montage d'un arbre rotatif sur un carter, notamment mais non exclusivement sur un carter dans une transmission automobile, ledit carter pouvant être un carter de boîte de vitesses ou un carter de réducteur de vitesses. Elle concerne également un procédé de montage d'un arbre rotatif sur un carter, notamment mais non exclusivement sur un carter dans une transmission automobile, qui utilise un tel agencement de montage. Les carters des boîtes de vitesses ou des réducteurs de vitesses des véhicules automobiles sont, en général, constitués de deux demi carters assemblés avec une grande précision l'un avec l'autre de façon à garantir le parfait alignement des deux portées opposées de roulement à billes des arbres rotatifs montés dans les carters, les portées de roulements étant les usinages de précision, qui sont réalisés dans les deux demi carters et ont pour fonction de recevoir et maintenir en position les roulements à billes. Du fait de cette exigence de précision, le coût de fabrication de tels carters est relativement élevé. On a déjà cherché à perfectionner les agencements de montage des arbres rotatifs à paliers de roulement dans les carters de boîtes de vitesses. Ainsi, à titre d'exemple, le document DE 102008057222 décrit un dispositif d'assemblage d'une extrémité d'arbre avec un système ou arrangement de palier dans un carter de boîte de vitesses. L'arrangement de palier comporte un coussinet de pivotement et une pièce de support. Le coussinet de pivotement présente une partie externe qui est montée fixe axialement sur le carter. La pièce de support présente des sections conçues de façon à permettre de fixer par assemblage vissé l'arrangement de palier sur le carter, en particulier pour fixer axialement ladite partie externe du coussinet de pivotement. Le but de la présente invention est de fournir un nouvel agencement de montage d'un arbre rotatif sur un carter, qui soit plus simple et moins coûteux que les agencements connus de l'art antérieur, en particulier en ne requérant pas autant d'usinages de grande précision. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel agencement de montage, qui apporte un gain de place 10 par « compactage » des carters. Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel agencement de montage, qui apporte, également, un gain de masse sur les carters. Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour 15 objet un agencement de montage d'un arbre rotatif sur un carter, notamment sur un carter dans une transmission automobile, qui comprend un carter en deux parties, deux paliers à roulement situés sur l'une et l'autre des deux parties de carter pour supporter et guider en rotation 20 l'arbre rotatif, et dans ce nouvel agencement de montage le roulement d'une des deux parties de carter - dite « première partie de carter » - est monté dans une portée de roulement tandis que le roulement de l'autre des deux parties de carter - dite « seconde partie de carter » - est monté sur 25 un mandrin expansif positionné sur ladite seconde partie de carter de telle sorte que le serrage dudit mandrin expansif permette l'alignement automatique des axes des deux roulements et évite, ainsi, l'usinage précis et coûteux de deux portées de roulement parfaitement alignées sur l'une et 30 l'autre des deux parties de carter, respectivement. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, le mandrin expansif est un mandrin expansif de type à coin conique. Les roulements de guidage et de support de cet 35 agencement de montage sont, de préférence, des roulements à billes. La présente invention a aussi pour objet un procédé de montage d'un arbre rotatif sur un carter selon un agencement de montage de l'arbre rotatif sur le carter conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. Ce procédé nouveau comporte les étapes suivantes, en combinaison : - montage des deux roulements de guidage et de support sur l'arbre rotatif, - montage de l'ensemble constitué par l'arbre rotatif 10 et ses deux roulements dans la première partie de carter, un des deux roulements - désigné « premier roulement » - étant fixé dans la portée de roulement de ladite première partie de carter, - positionnement du mandrin expansif dans la bague 15 intérieure de l'autre roulement, dit « second roulement », qui doit être centré, - montage de la seconde partie de carter et assemblage des deux parties de carter, - serrage du mandrin expansif, et 20 - serrage des deux demi carters l'un avec l'autre. Le serrage des deux demi carters l'un avec l'autre est avantageusement un serrage maîtrisé, de type serrage au couple. Le carter peut être un carter de boîte de vitesses ou 25 bien un carter de réducteur de vitesses de véhicule automobile. Enfin, la présente invention a pour objet un véhicule automobile, dans lequel au moins un carter de la transmission mécanique présente au moins un arbre rotatif 30 agencé sur le carter selon un procédé conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. 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 35 portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique, en coupe frontale, d'un agencement de montage d'un arbre rotatif sur un carter, selon l'art antérieur, - la figure 2 est une vue schématique, en coupe 5 frontale, d'un agencement de montage d'un arbre rotatif sur un carter, selon la présente invention, et - la figure 3 est une vue en perspective, schématique, éclatée des différents organes et pièces de l'agencement de montage selon la présente invention. 10 En référence au dessin de la figure 1, on a représenté un agencement de montage classique, connu de l'art antérieur, d'un arbre rotatif, de référence générale 1, d'axe longitudinal XX', dans un carter de référence générale 10, réalisé en deux parties - ou « demi carters » - 15 désignées par les deux références numériques 11 et 12, respectivement. Dans la présente invention, un « carter » peut être, à titre d'exemples, un carter de boîte de vitesses ou bien un carter de réducteur de vitesses de véhicule automobile. 20 La référence 1A désigne un alésage axial de l'arbre rotatif 1. Les deux demi carters 11 et 12 sont assemblés de façon très précise l'un avec l'autre, de façon à garantir le parfait alignement des portées de roulement 11A et 12A, dans 25 lesquelles sont logés les roulements à billes 21 et 22, respectivement. Les portées de roulement 11A et 12A exigent des opérations d'usinage par enlèvement de matière dans les demis carters, qui sont des opérations d'usinage très précises et coûteuses pour recevoir et maintenir 30 parfaitement alignés les roulements à billes 21 et 22. Cet agencement classique comporte aussi deux goupilles d'axes 30A et 30B, respectivement, pour le positionnement et la fixation des deux demi carters 11 et 12. Selon le principe de la présente invention et en 35 référence au dessin de la figure 2, de façon à diminuer le nombre d'opérations d'usinage très précises et, par conséquent, coûteuses, la bague interne du roulement à billes 22 de la partie de carter référencée 12, dite aussi « seconde partie de carter » ou encore « carter supérieur », est montée et maintenue sur un mandrin expansif, de référence générale 40, positionné sur ladite seconde partie de carter 12. Le serrage du mandrin expansif 40 permet l'alignement automatique des axes des deux roulements à billes 21 et 22 selon l'axe XX'. De cette manière, il n'est plus requis que l'usinage précis d'une seule portée de roulement, la portée 11A, et non plus de deux portées de roulement comme c'était le cas dans les agencements connus de l'art antérieur. Le mandrin expansif 40 est, de préférence, un mandrin expansif de type à coin conique 42, monté sur la seconde partie de carter 12 par l'intermédiaire d'une vis de 15 fixation 41 ou de tout autre moyen équivalent connu en soi. Grâce à l'agencement selon l'invention décrit ci-dessus, le montage de l'arbre rotatif 1 est un montage autocentré. De plus, cet agencement supprime les deux goupilles d'assemblage des deux demi carters des agencements 20 de montage connus de l'art antérieur. L'utilisation du mandrin expansif 40 permet de se passer de l'usinage d'une des deux portées de roulement (de la portée 12A dans l'exemple décrit ici) tout en assurant l'alignement parfait des axes des roulements à billes 21 et 25 22, les deux axes des roulements s'alignant naturellement lors du serrage du mandrin expansif à coin conique 40. On notera l'importance, pour le bon fonctionnement de l'organe de transmission mécanique interne au carter 10, d'un alignement correct des deux roulements à billes 21, 22 30 qui supportent l'arbre rotatif 1. Pour parvenir à cet alignement correct, le procédé de montage de l'arbre rotatif sur le carter comporte les six étapes suivantes, en référence également au dessin de la figure 3 : - 1) on procède au montage des deux roulements 35 billes de guidage et de support, respectivement 21 et 22, sur l'arbre rotatif 1, - 2) on procède au montage de l'ensemble constitué par l'arbre rotatif 1 et ses deux roulements à billes 21, 22 dans la première partie de carter 11, un premier roulement 21 étant fixé dans la portée de roulement 11A de cette première partie de carter 11, - 3) on positionne le mandrin expansif à coin conique 40 dans la bague intérieure du second roulement 22, qui est un roulement à centrer, - 4) on procède au montage de la seconde partie de 10 carter 12 et à l'assemblage des deux parties de carter 11 et 12, - 5) on serre le mandrin expansif à coin conique 40, ce qui permet l'auto centrage du roulement à billes 22, et - 6) on serre au couple les deux demi carters 11 et 12 15 l'un avec l'autre. L'agencement et le procédé de montage décrits ci- dessus présentent de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : - l'agencement permet d'éviter un usinage coûteux 20 d'une portée de roulement sur l'un des deux demi carters (ainsi il permet de faire l'économie de l'usinage précis de la portée de roulement 12A, comme mentionné précédemment), - l'agencement permet un auto centrage des axes des roulements à billes 21 et 22, le montage de l'arbre rotatif 25 1 étant flottant, sans contraintes mécaniques, tant que le mandrin expansif 40 n'est pas serré et l'arbre rotatif 1 ayant ensuite naturellement tendance à s'aligner correctement vis-à-vis du roulement à billes 21 déjà fermement logé dans la portée de roulement 11A opposée, 30 - l'agencement permet un gain de place par « compactage » des demi carters, c'est-à-dire par réduction de la longueur axiale du carter, - l'agencement permet un gain de masse par utilisation d'un arbre rotatif creux, comme on peut le voir sur le 35 dessin de la figure 2 sur laquelle un tronçon important 1B de l'alésage axial de l'arbre 1 est de plus grand diamètre, et - l'agencement permet un gain économique par une diminution substantielle des usinages de précision des demi carters 11 et 12.5 REVENDICATIONS1. Agencement de montage d'un arbre rotatif (1) sur un carter (10), notamment sur un carter dans une transmission automobile, qui comprend un carter en deux parties (11, 12), deux paliers à roulement situés sur l'une et l'autre des deux parties de carter (11, 12) pour supporter et guider en rotation l'arbre rotatif (1), caractérisé en ce que le roulement (21) d'une des deux parties de carter - dite « première partie de carter » ou « carter inférieur » (11) est monté dans une portée de roulement (11A) tandis que le roulement (22) de l'autre des deux parties de carter - dite « seconde partie de carter » ou « carter supérieur » (12) - est monté et maintenu sur un mandrin expansif (40) positionné sur ladite seconde partie de carter (12) de telle sorte que le serrage dudit mandrin expansif (40) permette l'alignement automatique des axes des deux roulements (21, 22) et évite, ainsi, l'usinage précis et coûteux de deux portées de roulement parfaitement alignées sur l'une et l'autre des deux parties de carter (11, 12), respectivement. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mandrin expansif (40) est un mandrin expansif de type à coin conique. 3. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les roulements (21, 22) sont des roulements à billes. 4. Procédé de montage d'un arbre rotatif (1) sur un carter (10) selon un agencement de montage de l'arbre sur le carter conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes, en combinaison : - montage des deux roulements (21, 22) de guidage et de support sur l'arbre rotatif (1), - montage de l'ensemble constitué par l'arbre rotatif (1) et ses deux roulements (21, 22) dans la première partie de carter (11), un roulement - ou « premier roulement » (21)- étant fixé dans la portée de roulement (11A) de ladite première partie de carter (11), - positionnement du mandrin expansif (40) dans la bague intérieure du roulement à centrer, dit « second roulement » (22), - montage de la seconde partie de carter (12) et assemblage des deux parties de carter (11, 12), - serrage du mandrin expansif (40), et - serrage des deux demi carters (11, 12) l'un avec l'autre. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit serrage des deux demi carters (11, 12) l'un avec l'autre est un serrage maîtrisé de type serrage au couple. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 15 et 5, caractérisé en ce que ledit carter (10) est un carter de boîte de vitesses. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ledit carter (10) est un carter de réducteur de vitesses. 20 8. Véhicule automobile, dans lequel au moins un carter (10) de la transmission mécanique présente au moins un arbre rotatif (1) agencé sur ledit carter (10) selon un procédé de montage conforme à l'une quelconque des revendications 4 7. 25 30