Brevet FR3039242A1 — publié le 20170127

- 1 - LIAISON SOUDEE ENTRE UNE COURONNE DE DIFFERENTIEL ET SON BOÎTIER La présente invention se rapporte aux différentiels de 5 transmission, notamment de véhicules automobiles. Plus précisément, elle a pour objet une liaison soudée entre une couronne de différentiel et son boîtier, présentant une surface de liaison sensiblement cylindrique entre une face extérieure du boîtier et une face intérieure de la couronne, dans lesquelles sont 10 ménagées une forme creuse de dégazage constituée de deux découpes en vis-à-vis dans la masse du boîtier et celle de de la couronne, de part et d'autre de leur surface de liaison. L'invention a également pour objet un différentiel de transmission comportant un boîtier et une couronne d'entrée soudée 15 sur celui-ci. Dans la chaîne cinématique d'un véhicule, le couple provenant du moteur est transmis par une descente de pignons, jusqu'à la couronne de pont du différentiel. Le boîtier du différentiel est lié à la couronne de pont. Il transmet le couple 20 au mécanisme interne du différentiel (satellites et planétaires), par l'axe de satellites. Les couronnes de différentiel peuvent être liées au boîtier de diverses façons, notamment par frettage/sertissage, par vissage, ou par soudage. Dans une liaison par soudage, il est 25 souvent avantageux de dégager une forme, dite forme de dégazage, entre les deux pièces soudées, pour améliorer la qualité de la soudure. Entre un boîtier de différentiel et la couronne de pont, on dégage ainsi une forme dans la masse des deux pièces, pour l'évacuation des gaz émis lors de l'opération de soudure. Sans 30 cette forme, la soudure est irrégulière, car il se forme un bourrelet dû à une surpression faisant ressortir le métal, ce qui réduit la tenue en fatigue de la liaison. Sur les différentiels de boîte de vitesses transversale, la denture de la couronne est généralement de type hélicoïdal à axes 35 parallèles. L'angle d'hélice des dentures de la couronne et de son pignon d'attaque, génère des efforts axiaux dirigés à droite ou à gauche sur les dentures, selon que le moteur entraine le véhicule (tirage) ou que le véhicule entraine le moteur (rétro). La forme de 3039242 - 2 - dégazage est alors soumise alternativement à des efforts de traction et de compression importants. Elle doit être dessinée de manière à éviter à la fois la rupture en fatigue du boîtier de différentiel et/ou de la couronne, et sa fissuration par effet d'entailles en bout de cordon de soudure. Selon une disposition connue, les formes de dégazage sont globalement circulaires, comme sur la figure 2. En faisant évoluer l'angle entre la forme et l'axe du plan de joint de soudure, on obtient des formes de dégazage différentes, comme sur la figure 3 ou 4. Un angle fermé d'environ 60° (figure 3), présente des risques de fissures en bout de cordon, qui sont favorisés par les angles vifs en bout de soudure. Toutefois, un angle plus fermé (figure 4), génère une concentration de contraintes au niveau de la forme, qui présente plus de risques de rupture en fatigue. La présente invention a pour but de réaliser une forme de dégazage d'un cordon de soudure de couronne de différentiel sur son boîtier, évitant à la fois la rupture en fatigue du boîtier et la fissuration par effet d'entailles en bout de cordon. Dans ce but, elle propose que les découpes de la forme de 20 dégazage dans la masse du boîtier et de la couronne présentent un angle supérieur à 90° entre la surface de liaison et le plan tangent à l'entrée de la découpe, et un rayon de courbure nettement plus important en fond de découpe que dans les zones de transition entre celles-ci et l'entrée de la découpe. 25 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue partiellement éclatée et coupée d'un différentiel à couronne soudée, 30 - la figure 2 montre une forme de dégazage circulaire, - les figures 3 et 4 illustrent des évolutions possibles de celle-ci, - la figure 5 représente la forme de dégazage proposée sur le boîtier du différentiel, et 35 - la figure 6 représente la forme de dégazage complète avec la couronne soudée sur le boîtier. Le schéma de la figure 1 fait apparaître en partie le 3039242 - 3 - mécanisme interne 2 d'un différentiel 1, avec l'axe de satellites 3, à l'intérieur du boîtier 4. Le boîtier 4 porte une couronne 5 à denture hélicoïdale. La partie coupée du boîtier 3 et de la couronne 4 met en évidence leur zone de liaison 6. Aucune forme de 5 dégazage n'est représentée sur cette figure. La figure 2 est une coupe partielle d'un autre différentiel, au niveau de la zone de liaison 6 entre le boîtier 4 et la couronne 5. Cette liaison présente une forme de dégazage circulaire 7, découpée dans la masse du boîtier 4 et celle de la couronne 5. 10 Sur les exemples des figures 3 et 4, on n'a représenté qu'une partie d'un boîtier de différentiel 4, avec la partie d'une forme de dégazage 7a découpée dans la masse de celui-ci. L'évolution de ces deux exemples par rapport à la figure 2, concerne l'angle a du plan de liaison 8a avec la tangente 7b à l'entrée de la découpe de 15 forme dans la masse. Comme indiqué plus haut, un angle a fermé d'environ 60° (figure 3) présente des risques de fissures en bout de cordon, qui sont favorisés par les angles vifs en bout de soudure. Un angle a plus ouvert (figure 4), génère une concentration de contraintes au niveau de la forme, qui présente 20 des risques élevés de rupture en fatigue. La proposition illustrée par la figure 5, est de réaliser une forme avec une face en bout de soudure ayant une angularité supérieure à 90° entre le plan de liaison et l'entrée de la découpe, et d'intégrer un rayon élevé (par exemple de 8 mm) au fond 25 de la soudure, afin de diminuer le coefficient de concentration de contraintes et donc de diminuer les contraintes. Les découpes 7a présentent un angle asupérieur à 90° entre la surface de liaison 6 et le plan tangent à l'entrée 7b de la découpe 7c, et un rayon de courbure plus important en fond de découpe que dans les zones de 30 transition entre celles-ci et l'entrée de la découpe. Dans cet exemple de réalisation non limitatif, le rayon de courbure au fond 7c des découpes est d'environ 8mm, et le rayon de courbure des découpes dans les zones de transition entre le fond 7c et l'entrée de la découpe, est d'environ lmm. Sans sortir du cadre de 35 l'invention, la largeur de la forme (4,4mm sur la figure 5) et la hauteur de la face (0,5mm sur la figure 5) peuvent varier, ainsi que la valeur des rayons (R1 et R8). 3039242 -4 - Entre l'entrée et le fond 7c des découpes 7a, le rayon de transition R1 ne remet pas en cause la tenue car la zone de forte contrainte est bien concentrée au fond de la forme. Entre ce nouveau dessin et la forme de la figure 4, le gain en contraintes 5 est d'environ 30%. Les valeurs indiquées sur cet exemple, n'ont cependant qu'une valeur indicative, et ne limitent pas la portée de l'invention. La figure 6, montre un différentiel complet, avec la surface de liaison 6 sensiblement cylindrique entre une face extérieure du 10 boîtier 4 et une face intérieure de la couronne 5. Conformément à l'invention, la forme creuse de dégazage 7, est constituée de deux découpes 7a ménagées en vis-à-vis dans la masse du boîtier et celle de de la couronne de part et d'autre de leur surface de liaison. Sur cette figure, on retrouve le boîtier 4 et la couronne 5, 15 soudées avec la forme de dégazage proposée aménagée côté boîtier et côté couronne, sur leur surface de liaison 6. En conclusion, l'invention propose une forme de dégazage qui respecte deux points importants : - être perpendiculaire à l'axe de la soudure afin d'éviter 20 de générer de fissure par effet d'entailles en bout de cordon de soudure, et - ne pas générer de concentration de contraintes afin de résister aux efforts axiaux de la denture en tirage ou en rétro, qui viennent mettre en traction la forme de dégazage. 25 Les avantages principaux de cette solution sont : - la réduction du risque de fissure par effet d'entailles en bout de cordon de soudure, et - la réduction du coefficient de concentration de contraintes au niveau de la forme de dégazage afin de résister aux 30 efforts axiaux de la denture qui, en tirage ou en rétro, viennent mettre en traction la forme de dégazage. Le différentiel a ainsi plus de capacité en couple, pour une même définition technique de soudure. REVENDICATIONS1. Liaison soudée entre une couronne de différentiel (5) et son boîtier (4), présentant une surface de liaison (6) sensiblement cylindrique entre une face extérieure du boîtier et une face intérieure de la couronne, dans lesquelles sont ménagées une forme creuse de dégazage (7) constituée de deux découpes (7a) en vis-à-vis dans la masse du boîtier et celle de de la couronne de part et d'autre de leur surface de liaison, caractérisée en ce que les découpes (7a) présentent un angle (a)supérieur à 90° entre la surface de liaison (6) et le plan tangent à l'entrée (7b) de la découpe, et un rayon de courbure plus important en fond de découpe (7c), que dans les zones de transition entre celles-ci et l'entrée de la découpe. 2. Liaison soudée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rayon de courbure au fond (7c) des découpes est d'environ 8mm. 3. Liaison soudée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le rayon de courbure des découpes dans les zones de transition entre le fond (7c) et l'entrée de la découpe, est d'environ lmm. 4. Différentiel de transmission (1) comportant un boîtier (4) et une couronne d'entrée (5) soudée sur celui-ci, caractérisée en ce que la liaison entre ces deux éléments est conforme à la revendication 1, 2 ou 3.