Brevet FR3021887A1 — publié le 20151211

"PROCEDE ET DISPOSITIF DE MONTAGE D'UN JOINT CIRCULAIRE " [0001] La présente invention s'inscrit dans le domaine de la pose des joints circulaires à l'intérieur d'un alésage (ou logement globalement cylindrique de géométrie de révolution) devant recevoir un arbre, notamment un arbre en rotation. [0002] Elle s'applique notamment dans une boîte de vitesses de véhicule automobile, pour la pose et le remplacement des joints d'entrée et de sortie (joints d'embrayage et de différentiel). Le joint peut notamment être un joint à lèvre. [0003] Les joints d'entrée et de sortie de boîte de vitesses font l'objet d'une première monte, en usine, et de remplacement, au cours de la vie du véhicule, dans un atelier de maintenance automobile. [0004] Ces joints visent à assurer l'étanchéité de la jonction entre le carter de la boîte de vitesses (ou le carter de différentiel ou encore le carter d'embrayage) et l'arbre concerné, qui peut être un arbre d'entrée ou de sortie de la boîte de vitesses, impliqué dans la transmission de la puissance du moteur vers les roues, par rotation. La boîte de vitesses comprend de l'huile dans laquelle baignent notamment, mais pas seulement, les éléments mécaniques d'un différentiel monté en amont de l'arbre de sortie. [0005] La rotation de l'arbre au contact du joint entraine l'usure à la fois du joint et de l'arbre, ce qui nécessite, au cours de la vie du véhicule, le changement du joint et la pose d'un nouveau joint, de préférence sur une section de l'arbre non usée, sans quoi il peut s'avérer nécessaire de changer l'arbre également. [0006] Or pour s'assurer que le joint de remplacement n'est pas placé sur la même section de l'arbre que le premier joint, il est nécessaire de disposer d'un protocole de pose des joints qui mène à un placement maîtrisé. Malheureusement, la mise en place d'un joint dans un alésage de carter est une tâche délicate, du fait de l'encombrement de l'espace entourant la zone visée. [0007] Les moyens actuels effectuent un positionnement à l'aide d'un appareil d'emmanchement (presse) effectuant une lecture d'effort d'emmanchement. En fonction de l'effort ressenti par l'appareil, la course est interrompue, car il est estimé que le joint est arrivé à la position prévue. [0008] Or il est très courant que du fait d'un léger désaxage du joint par rapport à son logement, l'effort ressenti par l'appareil soit trop élevé trop tôt ou trop tard, et que la course soit interrompue avant, ou au contraire après que le joint soit à l'emplacement souhaité. [0009] II en résulte que lors du remplacement du joint il n'est pas possible de s'assurer que le joint neuf est placé au droit d'une section de l'arbre distincte de celle qui était en frottement avec le premier joint. [0010] On connaît du document EP1806205 un procédé de montage de joints toriques internes, mais il ne résout pas le problème évoqué. [0011] Pour répondre à ce problème il est proposé un procédé de montage d'un joint circulaire dans un alésage d'une structure destiné à recevoir un arbre, comprenant l'insertion du joint dans l'alésage jusqu'à une position de butée définie par un talon porté par la structure. [0012] Avantageusement, le joint est inséré simultanément avec un moyen d'écartement, qui rencontre le talon et définit, par cette rencontre, un écartement relatif du joint et du talon, ledit moyen d'écartement étant ensuite retiré radialement et par l'intérieur du joint cylindrique pour laisser le joint à la place ainsi définie. [0013] Grâce à ces caractéristiques, le procédé ne repose plus sur une lecture peu fiable de valeur d'efforts, mais sur une situation physique répétable, à savoir l'arrivée en butée. Le talon peut avoir été posé pour l'occasion, et éventuellement sa position peut alors avoir été adaptée pour la monte concernée, ou exister sur la structure (le carter) dès sa conception. Il peut rencontrer, pour définir la position de butée, le joint ou un élément lié à un moyen d'assemblage utilisé pour déplacer le joint. [0014] Et de plus on utilise un moyen d'écartement pour la première monte, et on a ainsi un écartement défini pour ladite première monte. Lors d'une monte ultérieure, le moyen d'écartement n'étant cette fois pas utilisé, le nouveau joint est positionné de manière décalée par rapport à la position de première monte. [0015] Dans un mode de réalisation, le moyen d'écartement est une griffe souple insérée à l'intérieur du joint, maniée par une partie maintenue en dehors de l'alésage, et comprenant des langues s'étendant vers l'extérieur et assurant l'écartement du joint et du talon lors du positionnement. [0016] Dans un mode de réalisation, le moyen d'écartement comprend un talon monté sur un nez d'emmanchement et escamotable radialement dans l'intérieur du nez d'emmanchement, et qui quand il est en position non escamoté, permet d'assurer la butée de moyens d'insertion dans l'alésage. [0017] Le joint peut être un joint d'entrée de boîte de vitesses, ou un joint de sortie de boîte de vitesses. Il peut s'agir d'un joint de première monte. Il peut s'agir d'un joint à lèvre. [0018] L'invention porte aussi sur un dispositif de montage d'un joint circulaire dans un alésage d'une structure destiné à recevoir un arbre, comprenant des moyens pour insérer le joint dans l'alésage jusqu'à une position de butée définie par un talon porté par la structure, simultanément avec un moyen d'écartement compris dans le dispositif de montage, pour définir par une rencontre entre ledit moyen d'écartement et le talon un écartement relatif du joint et du talon, le dispositif de montage comprenant de plus des moyens pour retirer ensuite ledit moyen d'écartement radialement et par l'intérieur du joint cylindrique pour laisser le joint à la place ainsi définie. [0019] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une section qui représente un exemple d'environnement dans lequel l'invention peut être appliquée ; - la figure 2 représente un agrandissement d'une partie de la figure 1, où certains aspects des problèmes abordés par l'invention sont présentés ; - les figures 3 à 5 présentent un premier mode de réalisation de l'invention ; et - les figures 6 à 11 présentent un deuxième mode de réalisation de l'invention. [0020] En figure 1, on a représenté les éléments de la zone technique du joint de différentiel, à la sortie d'une boîte de vitesses. Ainsi, sont visibles sur la figure l'arbre de transmission de sortie 100, monté en rotation par rapport à un carter d'embrayage 110, qui est quant à lui fixe par rapport à un carter de différentiel 120, ces deux carters étant également fixes par rapport au carter de la boîte de vitesses (non représenté). A l'intérieur de l'espace défini par le carter d'embrayage 110 et le carter de différentiel 120 est présent un bain d'huile 130 dans lequel se trouve la mécanique interne du différentiel 140 ainsi que les bagues externes de roulement 150. [0021] Un joint circulaire 200 forme une barrière d'étanchéité entre l'arbre de transmission 100 et les carters d'embrayage 110 et de différentiel 120. Ce joint à lèvre 200 est nécessaire au bon fonctionnement de la boîte de vitesses. Sa forme et son positionnement lui permettent d'emprisonner l'huile du bain d'huile 130, tout en permettant la rotation de l'arbre de transmission 100. [0022] La structure du joint de différentiel 200 est la suivante, comme cela est visible en figure 2. Elle comprend une surface annulaire 201 (dont on voie la section) s'étendant autour de l'axe central X-X du joint qui est superposé à l'axe de l'arbre de transmission 100. La surface annulaire est circulaire. Du côté de la sortie du mécanisme d'embrayage et de différentiel, le joint 200 comprend une section cylindrique 202 constituant un court cylindre de révolution creux. De l'autre côté de la section annulaire du joint de différentiel 200, celui-ci comporte une section cylindrique 203, définissant un court cylindre de révolution creux, de diamètre légèrement plus large que le précédent cylindre évoqué (section cylindrique 202). Qui plus est une lèvre interne 204 est présente, sur toute la périphérie interne de la section annulaire, au droit de cette section annulaire du côté de la section cylindrique 203. La lèvre 204 a une hauteur légèrement plus faible que la hauteur de la section cylindrique 203. [0023] La lèvre 204 et la section cylindrique 203 sont montées du côté interne de l'alésage, vers l'intérieur du carter, alors que la section cylindrique 202 est dirigée vers l'extérieur du carter. [0024] Comme on le constate sur la figure, la lèvre 204 est en contact permanent avec l'arbre de transmission 100 et c'est elle qui assure en premier lieu l'étanchéité tout en permettant la rotation. La lèvre 204 comporte deux ergots 205 et 206, le premier (205) à proximité de sa terminaison, et le deuxième (206) au droit de la section annulaire du joint. Ces ergots sont dirigés vers l'axe X-X et assurent l'étanchéité. [0025] La section cylindrique interne 203 du joint à lèvre 200 est, sur sa face externe, en contact avec les carters d'embrayage 110 et de différentiel 120. On précise que le joint de différentiel 200 est en caoutchouc, alors que l'arbre de transmission 100 est en acier. L'ergot 205 éloigné de la section annulaire du joint de différentiel 200 constitue une zone de forts frottements du joint sur l'arbre de transmission. Il en résulte que cet ergot 205 définit une zone de dégradation du joint, circulaire au contact de toute la périphérie de l'arbre de transmission 100, ainsi qu'une zone de dégradation de la surface de l'arbre 100. [0026] On comprend que, du fait de cette usure, il soit nécessaire, au cours de la vie du véhicule automobile concerné, de procéder au remplacement du joint de différentiel 200, et de placer le nouveau joint avec un décalage par rapport à l'emplacement du premier joint. [0027] La section de l'arbre de transmission 100 qui était au contact de l'ergot distant du joint de différentiel 200 est typiquement dégradée, en surface, sur sa circonférence, du fait des frottements prolongés pendant l'utilisation du véhicule automobile. Il en résulte qu'il est préconisé ici de poser un nouveau joint de différentiel à une position axiale différente de celle occupée par le joint de différentiel initial. Le décalage préconisé est représenté par la référence A sur la figure 2. Il est proposé que le décalage soit effectué vers l'intérieur du carter. Ainsi, sur la figure 2, la position de première monte du joint est représentée en tirets, et celle de deuxième monte est représentée en traits pleins. [0028] Pour que le joint posé en deuxième monte le soit avec le décalage ainsi recommandé, il est nécessaire que le positionnement du joint en première monte soit parfaitement connu et maîtrisé. [0029] En figure 3, on a représenté un mode de réalisation de la pose d'un joint de différentiel en première monte. [0030] Cette pose est basée sur l'ajout d'un talon (ou butée) de matière annulaire sur le carter d'embrayage 110 et sur le carter de différentiel 120, sur la circonférence de l'emplacement d'entrée de l'arbre de transmission. Ce talon est composé de deux parties, référencées 111 et 121 sur la figure. La partie 111 du talon est portée par le carter d'embrayage 110, et la partie 121 du talon est portée par le carter 120 de différentiel. Le talon constitué par ces deux parties de talon est placé en fond de logement, tel que cela peut être vu par l'opérateur souhaitant placer le joint à lèvre depuis l'extérieur du dispositif fermé. Les deux parties de talon sont ajoutées au carter correspondant au moment de la formation des pièces correspondante, par usinage ou forge, ou un autre moyen. La largeur de ces parties de talon est suffisamment faible pour que l'arbre de transmission puisse être introduit ultérieurement dans l'alésage. [0031] Un moyen d'assemblage longitudinal 400 est utilisé. Il dispose d'une extrémité sur laquelle le joint de différentiel 200 est fixé par emmanchement de la partie cylindrique externe 202. Le moyen d'assemblage comprend aussi un nez 401 qui occupe une partie de l'espace à l'intérieur du joint (circulaire) 200 quand celui-ci est fixé. Une butée 410 est présente au moins sur une partie de la périphérie du nez 501 du moyen d'emmanchement 400, en avant du joint 200 dans la direction d'avancement du moyen d'assemblage. Cette butée est rétractable, et le joint 200 a été emmanché alors que la butée était rétractée, ou, dans une variante, alors que le nez 401 était détaché de l'extrémité du moyen d'assemblage longitudinal 400. [0032] Ainsi, le joint 200 est introduit dans l'alésage de sortie de boîte depuis l'extérieur selon une translation parallèle à l'axe de l'arbre de transmission, celui-ci étant absent. Cette introduction se fait en superposant l'axe de symétrie du joint avec l'axe de rotation de l'arbre et en déplaçant le moyen d'assemblage longitudinal, qui est manié depuis son extrémité opposée au joint 200. [0033] L'introduction en translation est poursuivie jusqu'en fin de course. Celle-ci est constatée quand la butée 410 entre en contact avec les parties de talon 111 et 121. Cette butée 410 a une dimension supérieure au diamètre du joint et c'est elle qui rencontre les parties de talon 111 et 121. [0034] Ainsi, le positionnement final du joint 200 vis-à-vis des carters 110 et 120 est déterminé par le positionnement initial du joint 200 vis-à-vis de la butée 410. Ce positionnement est effectué préalablement par l'opérateur en dehors de la boîte de vitesses, de manière aisée, le moyen d'emmanchement 400 étant alors totalement accessible car libre de tout encombrement. Typiquement, le joint 200 peut avoir sa section cylindrique 203 en contact avec la butée 410, comme cela est représenté en figure 3. [0035] En figure 4, une fois que les parties de talon 111 et 121 ont interrompu la course du moyen d'assemblage 400, la butée 410 est rétractée radialement vers l'axe du moyen longitudinal 400 jusqu'à occuper un diamètre plus faible que celui de la lèvre du joint 200. [0036] Le moyen d'assemblage longitudinal 400 est alors désemmanché de la section cylindrique 203 puis retiré par translation parallèle à son axe, le joint 200 étant laissé en position, comme cela apparait en figure 5. Il est en contact, sur sa section cylindrique interne 203 avec la surface interne de l'alésage défini par les carters 110 et 120 et est maintenu par encastrement. Le plus petit diamètre dans l'alésage est alors celui défini par la lèvre 204 du joint 200, les parties de talon 111 et 121 étant plus étroites que la lèvre. L'arbre de transmission 100 (non représenté) peut alors être introduit dans l'alésage, à travers la lèvre 204. [0037] II résulte de ce schéma de mise en place que le joint 200 est positionné à une distance des parties de talon 111 et 121 qui est maîtrisée et constante à chaque opération. Cette distance est égale à l'épaisseur de la butée 410 si le joint 200 a initialement été placé au contact de la butée 410, mais ce dernier point n'est pas indispensable, l'essentiel étant que la distance entre le joint 200 et la butée 410 soit connue initialement. [0038] Quand il convient de remplacer le joint à lèvre 200, parce que celui-ci est usé, il est alors possible de placer un nouveau joint en répétant la même opération sans utiliser de butée 410, et en poursuivant l'introduction jusqu'en fin de course. Cette absence de butée 410 a pour conséquence que, lors de l'opération, le joint est introduit jusqu'à ce que la tranche de sa section cylindrique 203 entre directement en contact avec les parties de talon 111 et 121, ce qui le positionne, longitudinalement, de manière décalée par rapport à la position du joint initiale. Là aussi, la position du joint est maîtrisée et constante à chaque opération de placement, et il y a garantie que le contact entre le joint de remplacement et l'arbre de transmission se fait sur une autre surface de l'arbre de transmission que celle usée par le contact prolongée avec le premier joint. [0039] En figure 6, un autre mode de réalisation de l'invention est présenté. Il est basé de la même manière sur la mise en place de parties de talon 111 et 121 sur les carters d'embrayage et de différentiel. Le joint à lèvre 200 est emmanché sur un moyen d'assemblage longitudinal 410 via sa section longitudinale 202. Une griffe souple 600 constituée d'une forme ayant une symétrie de révolution autour d'un axe superposé pendant l'emmanchement à l'axe de l'arbre de transmission (ou axe de l'alésage) est de plus présente. [0040] La griffe souple 600, qui est représentée en figure 7, comporte une partie de maniement 610 essentiellement cylindrique et par laquelle elle peut être manipulée et notamment retirée par traction à travers le corps du moyen d'assemblage longitudinal. Elle comporte également une partie fonctionnelle constituée de langues 620, 621, 622, ...de matière souple s'étendant le long de la périphérie de la griffe sous la forme approximativement d'un cône. Comme cela est visible sur la figure, la griffe peut, quand elle n'est pas contrainte, déployer ses langues de matière selon un cône très évasé, à tel point que ces différentes langues s'étalent presque sur un plan perpendiculaire à l'axe de la partie de maniement 610 de la griffe. [0041] A l'inverse, comme cela apparaît en figure 8, si la griffe est mise en contrainte par application d'une force sur chacune des langues depuis l'extérieur de celles-ci selon une direction parallèle à l'axe de la partie de maniement 610, ou radialement vers cet axe, les langues de matière souple s'arrangent sur un cône beaucoup plus fermé, jusqu'à éventuellement s'aligner avec le cylindre de la partie de maniement 610 de la griffe. [0042] Comme cela apparaît sur la figure 6, le joint à lèvre 200 est emmanché sur le moyen d'assemblage 410, la partie de maniement 610 de la griffe souple étant introduite à l'intérieur du joint à lèvre, vers l'extérieur de la boîte de vitesses, les langues de la griffe étant déployées devant, dans le sens de l'assemblage, le joint à lèvre 200. Le diamètre occupé par les langues de la griffe est plus important que le diamètre interne défini par les parties de talon 111 et 121. [0043] Comme cela apparait en figure 9, l'introduction du joint 200 se fait jusqu'à l'arrivée en position de butée. Il résulte du positionnement relatif de la griffe 600 et du joint 200 que, lors de l'introduction du joint 200 dans l'alésage, l'ensemble est arrêté par le contact entre les langues de la griffe et les parties de talon 111 et 121. Ainsi, le positionnement des pièces est maîtrisé et répétable. Le joint 200 est positionné à une distance connue et maîtrisée des parties de talon 111 et 121, ladite distance étant égale à l'épaisseur des langues de la griffe souple. En effet, quand la position de butée est atteinte, la tranche de la section cylindrique 203 du joint vient toucher les langues de la griffe, celle-ci étant souple. [0044] Une fois cette position atteinte, la griffe souple 200 peut être retirée par traction sur sa partie de maniement 610 à travers le corps du moyen d'assemblage longitudinal 400, comme cela apparaît en figure 10. Il en résulte la mise sous contrainte des langues de la griffe, qui s'arrangent sous la forme d'un cône fermé et se retirent de l'espace séparant le joint à lèvre 200 des parties de talon 111 et 121. Le moyen d'assemblage longitudinal 410 et la griffe souple sont retirés, dans un ordre quelconque, le joint à lèvre 200 est maintenu en position (figure 11). Le moyen d'assemblage longitudinal 400 est désemmanché de la section cylindrique 203 puis retiré par translation parallèle à son axe. Le joint 200 est en contact, sur sa section cylindrique interne 203 avec la surface interne de l'alésage défini par les carters 110 et 120 et est maintenu par encastrement. [0045] Comme pour le mode de réalisation précédent, il est possible de remplacer le joint à lèvre 200 après usure de celui-ci par un joint à lèvre de remplacement qui sera positionné contre les parties de talon 111 et 121, sans espace intercalaire, le remplacement se faisant sans l'usage d'une griffe souple. Il en résulte la maîtrise du positionnement du joint de remplacement grâce à la présence des parties de talon 111 et 121, et le positionnement du joint à lèvre de remplacement à un emplacement distinct de l'emplacement du joint à lèvre initial, permettant ainsi une parfaite maîtrise de l'étanchéité du système. [0046] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes dans le cadre de la portée des revendications, notamment l'invention peut être appliquée au positionnement initial et au remplacement d'un joint d'entrée de boîte de vitesses, comme par exemple le joint d'embrayage. L'invention peut également être appliquée à tout montage réalisé en aveugle nécessitant un positionnement précis, qu'il soit prévu de remplacer le joint ou non. REVENDICATIONS1. Procédé de montage d'un joint circulaire (200) dans un alésage (110, 120) d'une structure destiné à recevoir un arbre, comprenant l'insertion du joint dans l'alésage jusqu'à une position de butée définie par un talon (111, 121) porté par la structure, et dans lequel le joint (200) est inséré simultanément avec un moyen d'écartement (410 ; 600), qui rencontre le talon (111, 121) et définit, par cette rencontre, un écartement relatif du joint (200) et du talon (111, 121), ledit moyen d'écartement (410 ; 600) étant ensuite retiré radialement et par l'intérieur du joint cylindrique pour laisser le joint (200) à la place ainsi définie. 2. Procédé de montage selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'écartement (600) est une griffe souple insérée à l'intérieur du joint (200), maniée par une partie maintenue en dehors de l'alésage, et comprenant des langues (620, 621, 622, ...) s'étendant vers l'extérieur et assurant l'écartement du joint (200) et du talon (111, 121) lors du positionnement. 3. Procédé de montage selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'écartement (410) comprend un talon monté sur un nez d'emmanchement (401) et escamotable radialement dans l'intérieur du nez d'emmanchement, et qui quand il est en position non escamoté, permet d'assurer la butée de moyens d'insertion (400, 401) dans l'alésage. 4. Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le joint (200) est un joint d'entrée de boîte de vitesses. 5. Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le joint (200) est un joint de sortie de boîte de vitesses. 6. Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le joint est le joint de première monte. 7. Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le joint est un joint à lèvre. 8. Dispositif de montage d'un joint circulaire dans un alésage d'une structure destiné à recevoir un arbre, comprenant des moyens (400) pour insérer le joint dans l'alésage jusqu'à une position de butée définie par un talon porté par la structure, simultanément avec un moyen d'écartement (410 ; 600) compris dans le dispositif de montage, pour définir par une rencontre entre ledit moyen d'écartement et le talon, un écartement relatif du joint et du talon, le dispositif de montage comprenant de plus des moyens (400) pour retirer ensuite ledit moyen d'écartement (410 ; 600) radialement et par l'intérieur du joint cylindrique pour laisser le joint à la place ainsi définie.10