Brevet FR3003201A1 — publié le 20140919

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à l'assemblage d'un moyeu de roue motrice d'un véhicule sur un bol de joint de transmission. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] Dans le document US 2010/0331093 est proposé un procédé de solidarisation d'un moyeu de roue motrice à un bol de joint homocinétique, qui consiste à prévoir sur la pièce constituant le bol de joint homocinétique une portion d'axe cannelé que l'on vient fretter dans une cavité prévue à cet effet dans le moyeu de roue, la cavité n'étant pas au préalable cannelée, de sorte que le frettage s'accompagne d'un usinage de la paroi de la cavité apparenté à un brochage. Les copeaux de matière générés par cette opération sont repoussés devant le tronçon d'axe au fur et à mesure de l'insertion en force de ce dernier. Suivant un mode de réalisation, la cavité est ouverte à ses deux extrémités, de sorte que l'évacuation des copeaux ne pose aucun problème. On prévoit dans ce cas que l'extrémité de l'axe en fin d'insertion ressorte de la cavité et soit déformée radialement vers l'extérieur pour venir en appui à la périphérie de l'extrémité de la cavité, ceci pour sécuriser la liaison entre les deux pièces dans le sens axial. Suivant une variante, on peut prévoir que l'extrémité de l'axe, qui ressort de la cavité à la fin de l'insertion, soit filetée et reçoive un écrou qui vienne en appui sur le moyeu pour sécuriser axialement la liaison. Mais il faut dans ce cas dimensionner le diamètre du filetage et le nombre de tours de filetage de façon à obtenir un engagement suffisamment sécurisé entre l'écrou et la tige filetée, ce qui impose soit une dimension axiale importante pour l'écrou, soit un diamètre important. Suivant un autre mode de réalisation, la cavité est partiellement fermée par une paroi transversale présentant un alésage de plus faible diamètre, au travers duquel est insérée une vis de serrage pour sécuriser axialement la liaison. Il est prévu dans ce cas de ménager un volume libre entre l'extrémité du tronçon d'axe et la paroi transversale en fin d'insertion pour recevoir les copeaux générés lors de l'insertion du tronçon d'axe, qui ne peuvent s'échapper par l'alésage trop étroit. L'encombrement axial de la liaison est dans ce cas plus important, pour ménager ce volume libre. L'insertion de la vis peut être gênée par les copeaux. Dans tous les modes de réalisation, la liaison obtenue présente d'excellentes performances dans le temps. Toutefois, l'ensemble est particulièrement massif et, dans le cas d'une sécurisation par vis ou écrou, encombrant. [0003] Pour éviter une liaison cannelée entre moyeu et bol de joint homocinétique, il a été proposé dans le document EP 0 653 315 un assemblage pour roue motrice de véhicule automobile comportant un moyeu solidarisé à un bol de joint homocinétique à l'aide d'un dispositif de fixation comportant une vis, une pièce formant écrou et une pièce ayant fonction de rondelle. L'écrou traverse un trou débouchant non circulaire du moyeu et un trou débouchant non circulaire du bol, et présente une collerette venant en appui axial sur le pourtour du trou débouchant du bol. La rondelle est interposée entre la tête de la vis et le moyeu, de sorte que lors du vissage de la vis dans l'écrou, le moyeu et le bol de joint homocinétique se rapprochent l'un de l'autre en venant pincer une bague sur laquelle est formé un chemin de roulement de liaison entre le moyeu et un organe de suspension. La tension de la vis est nécessairement élevée pour assurer un maintien suffisant de la bague de roulement, de sorte que les différentes pièces du montage, et notamment la rondelle, doivent être réalisées dans des matériaux de rigidité élevée, ce qui exclut tout alliage léger. La masse de l'ensemble tournant reste donc élevée. La solution paraît peu satisfaisante, tant en terme d'étanchéité du joint homocinétique que de longévité de la structure, du fait des importantes sollicitations dynamiques transmises par l'intermédiaire de la bague intérieure et du bol de joint homocinétique à la vis. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0004] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer un assemblage entre moyeu de roue et joint de transmission qui soit optimisé en terme de masse, de moment d'inertie, d'encombrement axial et de simplicité de fabrication et de montage, et présente d'excellentes performances dans le temps. [0005] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un sous- ensemble comportant : un moyeu de roue motrice de véhicule constitué d'une pièce définissant un axe géométrique de rotation et présentant une cavité axiale ayant une première extrémité ouverte évasée et une deuxième extrémité ouverte, un bol de joint de transmission constitué d'une pièce et présentant un tronçon d'arbre inséré dans la cavité axiale du moyeu par le deuxième extrémité, le tronçon d'arbre présentant un trou fileté, - une vis de sécurisation présentant une tête et un corps fileté vissé dans le trou fileté du tronçon d'arbre, et une rondelle d'appui interposée entre la tête de vis et le moyeu. [0006] La cavité du moyeu est ouverte de part en part, ce qui facilite son formage, le cas échéant par brochage et/ou par insertion en force du tronçon d'arbre. L'absence, sur le moyeu, d'une cloison transversale fermant cette cavité permet d'alléger la pièce constituant le moyeu. Il n'existe pas de contrainte importante susceptible de limiter la profondeur du trou fileté, car la dimension axiale de l'ensemble est dictée par d'autres éléments fonctionnels tels que les chemins de roulement. Il est donc possible de prévoir un trou assez profond, présentant une longueur de filet importante, ce qui permet d'assurer une très bonne fixation avec une vis de faible diamètre. Enfin, le nombre de pièces reste réduit, contribuant à la simplicité du montage. [0007] Préférentiellement, le moyeu comporte au moins un chemin de roulement tourné radialement vers l'extérieur. Le moyeu, de préférence en acier, constitue donc une bague intérieure de roulement. [0008] Suivant un mode de réalisation, le sous-ensemble comporte au moins une bague intérieure de roulement emmanchée sur une portée cylindrique du moyeu. Cette bague peut être située à proximité directe d'un chemin de roulement directement formé sur le moyeu, comme évoqué précédemment. Il peut également s'agir d'une bague à deux chemins de roulement. On peut enfin envisager deux bagues de roulement emmanchées sur la portée cylindrique du moyeu et chacune portant un chemin de roulement tourné radialement vers l'extérieur. De préférence, le moyeu comporte une collerette d'extrémité tournée radialement vers l'extérieur, en appui axial contre la bague intérieure de roulement. Le maintien de la bague intérieure est ainsi obtenu indépendamment du serrage de la vis, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de rigidifier la vis et la rondelle pour maintenir la bague intérieure. On peut mettre en oeuvre pour réaliser la collerette toute méthode connue, par exemple par bouterollage, et notamment l'une des méthodes décrites dans le document EP 2 284 021 ou dans le document FR 2 931 090 de la demanderesse, dont le contenu est intégré ici par référence. [0009] Préférentiellement, la deuxième extrémité ouverte de la cavité est évasée. [0010] De préférence, le moyeu est en appui direct contre une surface d'appui du bol. Dans l'hypothèse précédente d'une bague de roulement rapportée et maintenue axialement par une collerette formée sur le moyeu, il peut être utile de prévoir que le contact entre moyeu et bol de joint de transmission se fasse au niveau de cette collerette, ce qui contribue au maintien dans le temps de la collerette. L'interface de contact entre le bol de joint de transmission et le moyeu peut être plan ou tronconique. Il peut également le cas échéant être pourvu de dentures maximisant la surface de contact et s'opposant à une rotation relative des deux pièces, comme décrit par exemple dans le document US 8 393 974. [0011] Suivant un mode de réalisation, on prévoit que la rondelle soit en appui direct contre une face annulaire du moyeu, plus éloignée de l'axe de rotation que la cavité . De préférence, la face annulaire est plane ou tronconique. La forme tronconique, en particulier, offre l'avantage d'augmenter la rigidité de la rondelle. [0012] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la rondelle est réalisée en matériau léger, de préférence en alliage léger, de préférence alliage d'aluminium. On diminue ainsi notablement la masse et le moment d'inertie du sous-ensemble mobile en rotation. Alternativement, on peut également envisager une rondelle en acier, dont l'épaisseur pourra toutefois être faible. [0013] Suivant un mode de réalisation également avantageux, la rondelle présente un prolongement cylindrique continu ou discontinu s'étendant dans une direction axiale opposée au bol et définissant au moins une portée de centrage d'enveloppe cylindrique pour une jante et/ou un disque de frein associé(s) au moyeu . On réalise ainsi la fonction de centrage avec la rondelle, dont on a dit qu'elle pouvait être réalisée en matériau léger, ce qui contribue une nouvelle fois à la réduction de la masse et du moment d'inertie. De plus, ce prolongement cylindrique contribue à une rigidification de la rondelle, et permet donc d'en diminuer l'épaisseur, avec les mêmes effets bénéfiques. Il est également envisagé que prolongement cylindrique soit discontinu au sens où il forme plusieurs pattes de centrage, de préférence équiréparties, par exemple trois pattes disposées à 120°, les trois pattes définissant une portée cylindrique d'enveloppe cylindrique commune. [0014] Préférentiellement, le tronçon d'arbre présente avec la cavité axiale du moyeu une interface de contact de section transversale non circulaire. L'interférence de forme permet d'assurer la liaison en rotation des deux pièces. En particulier, la cavité axiale du moyeu et le tronçon d'arbre présentent des cannelures conjuguées, pour assurer la liaison en rotation entre les deux pièces. Ces cannelures peuvent être préformées sur les deux pièces avant leur insertion l'une dans l'autre, ou préformées sur l'une des pièces qui vient par brochage usiner les cannelures correspondantes sur l'autre pièce. [0015] Avantageusement, le tronçon d'arbre est fretté dans la cavité axiale du moyeu. [0016] Suivant un mode de réalisation préféré, la cavité axiale du moyeu est usinée par insertion en force du tronçon d'arbre. Cet usinage est rendu possible ou au moins facilité par l'absence de fond de cavité, qui permet une évacuation des copeaux de matière repoussés lors de l'insertion en force du tronçon d'arbre. En particulier, il n'est pas nécessaire de prévoir un volume spécifique de réception des copeaux ainsi produits. [0017] Suivant un mode de réalisation préféré, le trou fileté est borgne. L'assemblage ne pose aucun problème d'étanchéité entre l'intérieur du joint de transmission et l'extérieur, puisqu'il n'existe pas de voie de pénétration pour des polluants. La rondelle n'a donc pas de fonction d'étanchéité, ou du moins, si elle conserve une fonction d'étanchéité et de protection de l'interface entre la cavité et le tronçon d'arbre, l'étanchéité recherchée n'est pas poussée, ce qui permet une plus grande liberté de choix du dimensionnement de la rondelle, et une limitation de la tension de la vis. [0018] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un procédé de fabrication d'un sous-ensemble comportant un moyeu de roue motrice de véhicule et un bol de joint de transmission, caractérisé en ce que : on forme une pièce constituant le moyeu et présentant une cavité axiale ouverte et évasée à deux extrémités axiales opposées, on forme une pièce constituant le bol de joint de transmission et présentant un tronçon d'arbre percé d'un trou fileté, on insère le tronçon d'arbre du bol dans la cavité axiale, on visse dans le trou fileté une vis en interposant entre le moyeu et une tête de la vis une rondelle d'appui jusqu'à obtenir un serrage de la rondelle d'appui contre une surface annulaire du moyeu [0019] La liaison en rotation entre moyeu et bol de joint de transmission est réalisée par l'emmanchement en force, la vis ayant essentiellement une fonction de sécurisation axiale de cette liaison. [0020] De préférence, l'insertion du tronçon d'arbre dans la cavité du moyeu est accompagnée d'un usinage de la cavité du moyeu par le tronçon d'arbre, ce que permet l'absence de cloison refermant la cavité. [0021] De préférence, on prévoit qu'avant insertion du tronçon d'arbre, on emmanche au moins une bague de roulement sur une portée cylindrique du moyeu et l'on rabat radialement vers l'extérieur et axialement vers la bague de roulement une extrémité libre annulaire du moyeu pour former une collerette en appui axial contre la bague de roulement. En pratique, on emmanche sur la portée cylindrique l'intégralité du roulement, incluant la bague intérieure, une bague extérieure et des corps roulants, répartis sur les chemins de roulement, le cas échéant retenus par une ou plusieurs cages de maintien, le volume de roulement entre les bagues pouvant être le cas échéant protégé par un ou plusieurs joints d'étanchéité. Si le roulement comporte en outre une deuxième rangée de corps roulants, disposés entre un chemin de roulement de la bague extérieure et un chemin de roulement directement formé sur le moyeu, les corps roulants de cette deuxième rangée sont insérés de préférence en même temps que la bague extérieure et que la bague intérieure. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : la figure 1, une vue en coupe d'un sous-ensemble constitué d'un moyeu de roue motrice et d'un joint de transmission selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2, une vue en coupe d'un sous-ensemble constitué d'un moyeu de roue motrice et d'un joint de transmission selon un autre mode de réalisation de l'invention. [0023] Pour plus de clarté, les éléments identiques sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION [0024] Sur la figure 1 est illustré en coupe longitudinale un sous-ensemble tournant 10 comprenant notamment un moyeu 12 de roue motrice d'un véhicule automobile guidé en rotation autour d'un axe géométrique de rotation 100 par rapport à un organe de suspension (non représenté) à l'aide d'un roulement 14. [0025] Le roulement 14 est constitué dans l'exemple d'une bague extérieure 16 à deux chemins de roulement extérieurs 18, 20, d'un chemin de roulement intérieur 22 directement formé sur la pièce constitutive du moyeu, et d'un deuxième chemin de roulement intérieur 24 formé sur une bague intérieure de roulement 26 emmanchée sur une portée cylindrique 28 du moyeu, des corps roulants 29 en deux rangées, ici des billes, étant interposés entre les chemins de roulement. On observe qu'une extrémité annulaire axiale du moyeu 12 a été rabattue radialement vers l'extérieur et de préférence axialement vers la bague intérieure 26 après emmanchement de la bague intérieure 26, par déformation de matière, de préférence à l'aide d'une bouterolle, le cas échéant après chauffage local de la partie ainsi déformée formant une collerette 30. La bague extérieure 16 est pourvue d'une interface 32 de fixation à l'organe de suspension, comportant par exemple des trous pour insérer des vis de fixation à l'organe de suspension. [0026] Le moyeu 12 est entraîné en rotation par un organe de sortie de chaîne cinématique de transmission, constitué ici par un bol de joint de transmission 34, qui peut être homocinétique ou quasi-homocinétique. La pièce constituant le bol 34 est pourvue d'un tronçon d'arbre cannelé 36, qui a été inséré en force dans une cavité 38 de forme conjuguée pratiquée dans le moyeu. De manière remarquable, cette cavité débouche à ses deux extrémités 40, 42 qui sont de préférence évasées. Le tronçon d'arbre 36 est de préférence fretté dans la cavité. L'insertion en force du tronçon d'arbre 36 dans la cavité 38 peut contribuer à un usinage par brochage de cette dernière, auquel cas les copeaux générés par la pénétration en force du tronçon d'arbre 36 dans la cavité 38 sont évacués sans difficulté par l'ouverture large à l'extrémité de la cavité. On pourra notamment prévoir que le tronçon d'arbre 36 soit cannelé avant insertion et usine des cannelures correspondantes dans la cavité 38 au cours de sa pénétration. En variante, on peut également envisager un assemblage fretté ou ajusté entre un tronçon d'arbre 36 présentant une section transversale constante non circulaire, par exemple cannelée, et la cavité 38 de forme conjuguée. [0027] Un serrage de sécurisation de cet assemblage est obtenu au moyen d'une vis 44 présentant un corps fileté 46 vissé dans un trou fileté 48 prévu à cet effet dans la pièce constitutive du bol 34, et une tête 50 venant se plaquer contre une rondelle 52 qui vient en appui contre une surface annulaire 54 du moyeu 12, entourant la cavité 38. L'interface de contact 54 entre la rondelle et le moyeu, qui dans ce mode de réalisation est tronconique, est plus éloignée de l'axe de rotation 100 que l'interface cannelée entre le tronçon d'arbre 36 et la cavité 38, cette deuxième interface étant elle-même plus éloignée de l'axe de rotation 100 que l'interface plane entre la rondelle 52 et la tête de vis 50. Une face annulaire plane 56 du bol vient en appui contre une face correspondante 58 du moyeu, qui dans ce mode de réalisation est constituée par la collerette 30. [0028] La rondelle d'appui 52 est pourvue d'un prolongement axial 60 à l'opposé du bol 34, formant une ou deux portées cylindriques 62, 64 sur lesquelles sont emmanchés avec un léger jeu fonctionnel un disque de frein 66 ainsi que la jante 68 de la roue. Ces emmanchements ont uniquement une fonction de centrage au moment de l'assemblage, le disque de frein 66 et la jante 68 étant fixés au moyeu 12 par des vis périphériques (non représentées) insérées dans des trous filetés 70 prévus à cet effet sur le moyeu. [0029] Le mode de réalisation illustré sur la figure 2 diffère du précédent essentiellement par la forme de la rondelle, dont l'interface de contact 54 avec le moyeu est plane. [0030] Dans les deux modes de réalisation, le moyeu 12 et le bol 34 de joint de transmission sont réalisés en acier, ainsi que la vis 44, alors que la rondelle 52 est de préférence réalisée en matériau léger, notamment en alliage léger, notamment en alliage d'aluminium ou en matériau composite ou céramique. [0031] Les extrémités ouvertes 40, 42 sont de préférence évasées pour alléger le moyeu. Naturellement, dans le cas où l'insertion du tronçon d'axe provoque une déformation locale, élastique ou plastique, avec ou sans enlèvement de matière, à l'interface entre le tronçon d'axe et la surface interne de la cavité, un très léger rétrécissement pourra être constaté entre la section au niveau de l'interface et la section à l'extrémité voisine de la cavité, mais ce rétrécissement ne devra en aucun cas être supérieur à 10%, et de préférence 1% du plus petit diamètre mesuré au niveau de la paroi d'interface. [0032] De préférence, il existe un recouvrement axial entre la zone en prise de filetage de la vis 44 et du trou borgne fileté 36 d'une part, et l'interface entre le tronçon d'axe 36 et la cavité 38 d'autre part pour limiter les effets du travail en flexion des pièces lorsque le sous-ensemble en charge roule. Pour les mêmes raisons, il existe de préférence un recouvrement axial entre l'interface entre le tronçon d'axe et la cavité 38 d'une part, et les chemins de roulement intérieurs 22, 24 formés sur le moyeu 12 et la bague intérieure 36. De préférence, l'interface entre le tronçon d'axe 36 et la cavité 38, ainsi que la zone en prise entre la vis 44 et le trou borgne fileté 36, sont coupés par un plan médian transversal 200 situé à mi-chemin entre les chemins de roulement intérieurs 22, 24. REVENDICATIONS1 Sous-ensemble (10) comportant : - un moyeu (12) de roue motrice de véhicule constitué d'une pièce définissant un axe géométrique de rotation (100) et présentant une cavité axiale (38) ayant une première extrémité ouverte évasée (40) et une deuxième extrémité ouverte (42), - un bol de joint de transmission (34) constitué d'une pièce et présentant un tronçon d'arbre (36) inséré dans la cavité axiale (38) du moyeu par la deuxième extrémité ouverte (42), le tronçon d'arbre (36) présentant un trou fileté (48), - une vis (44) de sécurisation présentant une tête (50) et un corps fileté (46) vissé dans le trou fileté (48) du tronçon d'arbre, et - une rondelle d'appui (52) interposée entre la tête de vis (50) et le moyeu (12). 2. Sous-ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu (12) comporte au moins un chemin de roulement (22) tourné radialement vers l'extérieur. 3. Sous-ensemble selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bague intérieure de roulement (26) emmanchée sur une portée cylindrique (28) du moyeu (12). 4. Sous-ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyeu (12) comporte une collerette d'extrémité (30) tournée radialement vers l'extérieur, en appui axial contre la bague intérieure de roulement (26), de préférence réalisée par bouterollage. 30 5. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième extrémité ouverte (42) de la cavité est évasée. 6. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyeu (12) est en appui direct contre une surface d'appui (30) du bol. 7 Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rondelle (52) est en appui direct contre une face annulaire (54) du moyeu, plus éloignée de l'axe de rotation (100) que la cavité (38). 8. Sous-ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face annulaire (54) est plane ou tronconique. 9. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que la rondelle (52) est réalisée en matériau léger, de préférence en alliage léger, de préférence alliage d'aluminium. 10. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rondelle (52) présente un prolongement cylindrique 20 continu ou discontinu (62) s'étendant dans une direction axiale opposée au bol (34) et définissant au moins une portée de centrage (62, 64) d'enveloppe cylindrique pour une jante (68) et/ou un disque de frein (66) associé(s) au moyeu (12). 25 1 1 . Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon d'arbre (36) présente avec la cavité axiale (38) du moyeu une interface de contact de section transversale non circulaire. 1 2. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que la cavité axiale (38) du moyeu et le tronçon d'arbre (36) présentent des cannelures conjuguées. 1013. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon d'arbre (36) est fretté dans la cavité axiale (38) du moyeu. 14. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité axiale (38) du moyeu est usinée par insertion en force du tronçon d'arbre (36). 15. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le trou fileté (48) est borgne. 16. Procédé de fabrication d'un sous-ensemble comportant un moyeu (12) de roue motrice de véhicule et un bol de joint de transmission (34), caractérisé en ce que : - on forme une pièce constituant le moyeu (12) et présentant une cavité axiale (38) ouverte et évasée à deux extrémités axiales opposées (40, 42), - on forme une pièce constituant le bol de joint de transmission (34) et présentant un tronçon d'arbre (36) percé d'un trou fileté (48), - on insère le tronçon d'arbre (36) du bol (34) dans la cavité axiale (38), - on visse dans le trou fileté (48) une vis (44) en interposant entre le moyeu (12) et une tête (50) de la vis (44) une rondelle d'appui (52) jusqu'à obtenir un serrage de la rondelle d'appui (52) contre une surface annulaire (54) du moyeu (12). 17. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'insertion du tronçon d'arbre (36) dans la cavité (38) du moyeu est accompagnée d'un usinage de la cavité (38) du moyeu par le tronçon d'arbre (36). 18. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que avant insertion du tronçon d'arbre (36), on emmanche aumoins une bague de roulement (26) sur une portée cylindrique (28) du moyeu et l'on rabat radialement vers l'extérieur et axialement vers la bague de roulement (26) une extrémité libre annulaire du moyeu pour former une collerette (30) en appui axial contre la bague de roulement (26).5