Brevet FR3055921A1 — publié le 20180316

PIECE MECANIQUE MUNIE D'UN LOGEMENT DESTINE A LOGER UNE GOUPILLE pool La présente invention concerne une pièce mécanique munie d'un logement destiné à loger une goupille, notamment dans le but de l'assembler à une autre pièce mécanique par la goupille en question. [0002] A titre d'exemple non limitatif de l'invention, les pièces mécaniques peuvent être des pièces faisant partie d'un groupe motopropulseur, par exemple dans le domaine automobile. Il peut ainsi s'agir de pièces de moteur thermique, comme un carter cylindre qu'on assemble à une autre pièce comme un palier de relais de transmission. [0003] Jusque-là, une solution connue d'assemblage par goupille consistait à prévoir : - un logement dans la pièce mécanique, le logement présentant un chanfrein débouchant, au fond du logement, par un alésage cylindrique, - et une goupille associée, cylindrique également, avec un diamètre légèrement supérieur à celui de l'alésage et une longueur supérieure à la profondeur du logement. La goupille peut être éventuellement munie, à son extrémité destinée à être insérée dans le logement, d'un chanfrein. L'emmanchement de la goupille dans le logement se fait alors de la manière suivante : on approche la goupille du logement pour la pré-positionner grâce au chanfrein présent dans l'ouverture du logement, puis, quand l'extrémité de la goupille arrive en butée de l'alésage, on vient, par un moyen mécanique, tel qu'un maillet, frapper sur l'autre extrémité de la goupille qui est hors du logement afin d'emmancher en force la goupille dans l'alésage. Le pré-positionnement assure normalement un centrage correct entre le logement et la goupille, ce qui permet, lors de l'emmanchement en force, que l'alésage soit déformé de façon contrôlée et uniforme, assurant un alignement correct de la goupille par rapport à l'axe du logement. [0004] En pratique, il s'avère que cette méthode pour insérer la goupille, globalement satisfaisante, n'est cependant pas parfaite. En effet, elle présente deux inconvénients : le pré-positionnement se fait entre le chanfrein du logement et le chanfrein de la goupille, quand il est prévu, ou le corps cylindrique de la goupille quand ce n'est pas le cas. Ce contact autorise un « rotulage » entre le logement et la goupille, qui peut rendre délicat l'alignement correct entre le logement et la goupille lors de l'étape d'emmanchement, et tout défaut d'alignement dans le pré-positionnement entraîne un risque que l'alésage soit 3055921 2 déformé de façon non uniforme, avec un alignement lui aussi défectueux, en final, entre le logement et la goupille. [0005] Le but de l'invention est alors d'améliorer la technique d'emmanchement de goupilles dans des logements de pièces mécaniques, l'amélioration visant notamment à 5 améliorer l'alignement de la goupille dans son logement, notamment dès son introduction jusqu'à la fin du montage, sans perdre, et même de préférence en gagnant, en termes de simplicité de montage. [0006] L'invention a tout d'abord pour objet une pièce mécanique munie d'un logement destiné à loger une goupille, ledit logement comprenant, au fond du logement, une zone 10 de serrage sous forme d'un premier alésage dit de serrage, cylindrique, présentant un premier diamètre, et une zone de centrage, telle que la zone de centrage comprend un deuxième alésage dit de centrage, cylindrique, présentant un deuxième diamètre supérieur au premier diamètre. [0007] L'invention propose donc d'ajouter à l'alésage de serrage un autre alésage 15 plutôt qu'un chanfrein pour assurer le positionnement de la goupille dans le logement avant son emmanchement à force définitif dans l'alésage de serrage. Cela s'est avéré très avantageux : en choisissant de façon appropriée la profondeur et le diamètre de l'alésage de centrage en fonction du dimensionnement de la goupille et de celui de l'alésage de serrage, on peut insérer la goupille de façon à ce qu'elle soit pré-positionnée 20 dans l'alésage de centrage de façon aisée, avec un degré de liberté de mouvement par rapport à l'axe du logement bien inférieur au degré de liberté de la goupille dans la solution précédente à chanfrein de pré-positionnement. [000s] Il s'en suit un emmanchement à force dans l'alésage de serrage qui se fait avec un alignement meilleur et plus reproductible entre la goupille et son logement, donc une 25 qualité de montage augmentée. Mieux encore : la goupille peut « tenir toute seule » dans cet alésages de centrage, ce qui permet, en termes de procédé de montage de la goupille, plus de souplesse. On peut en effet procéder au pré-positionnement de la goupille par un moyen mécanique donné, par exemple simplement manuellement, puis laisser la goupille en place avant de procéder à l'emmanchement par un outil, tout de 30 suite après, ou pas. On peut donc séparer dans le temps l'étape de prépositionnement/centrage et l'étape d'emmanchement à proprement dite, on n'est plus obligé de tenir constamment en place la goupille par un outil ou manuellement depuis son pré-positionnement jusqu'à son emmanchement. A noter également que cette 3055921 3 solution est également avantageuse en termes de sécurité pour l'opérateur, quand l'emmanchement se fait par exemple par un maillet ou autre outillage tenu à la main par un opérateur, puisqu'il n'est pas nécessaire de tenir la goupille quand on la frappe avec le maillet. 5 [0009] Selon une variante, le logement comprend également une zone dite ébauche, notamment cylindrique, présentant un troisième diamètre inférieur au premier diamètre, l'ébauche se trouvant disposée au fond du logement. [001 0] En effet, suivant le type de matériau constitutif de la pièce mécanique en question, il peut s'avérer utile d'opérer d'abord un pré-perçage, sous forme d'un trou 10 cylindrique d'un diamètre inférieur au diamètre des deux alésages, pour ensuite opérer par usinage, précisément, les deux alésages selon l'invention : cette ébauche peut rester présente sur une certaine profondeur, au fond du logement une fois les alésages réalisés, sans plus avoir de fonction à proprement parlé vis-à-vis de la goupille. Par exemple, pour une pièce en aluminium, cette ébauche peut ne pas être nécessaire, alors 15 que cela peut être le cas pour une pièce en acier, Son intérêt éventuel est donc un vis-à- vis du procédé de fabrication du logement selon la nature du matériau à percer. [001 1] L'invention concerne ici des pièces mécaniques de préférence en métal ou en alliage métallique, elle peut s'appliquer également de manière similaire à d'autres matériaux. 20 [0012] De préférence, on prévoit une pente de jonction entre le premier et le deuxième alésage (et/ou entre le deuxième et le troisième alésage) .Ces deux alésages pouvant avantageusement être réalisés par le même outil d'usinage. [0013] Selon un mode de réalisation, le deuxième alésage débouche en entrée du logement. 25 [0014] Selon un autre mode de réalisation, l'entrée du logement est circulaire et présente un quatrième diamètre supérieur au deuxième diamètre du deuxième alésage de centrage, (forme conique) consécutivement à la réalisation d'un chanfrein ou une cassure d'angle assurant 1-a une jonction nette, exempte de bavure entre l'entrée du logement et le deuxième alésage 30 [0015] La pièce mécanique peut notamment être une pièce de moteur thermique, notamment d'un carter cylindres, d'un volant moteur, d'un embrayage, d'une pompe à 3055921 4 huile, d'un support d'accessoire.... On peut ainsi utiliser l'invention pour centrer un relais de transmission sur le carter cylindre, pour centrer un volant moteur par rapport à un vilebrequin, pour centrer un embrayage sur un volant moteur, pour centrer des pignons de distribution sur un vilebrequin, pour centrer une pompe à huile sur le carter cylindre, 5 ou encore un support d'accessoires (alternateur, compresseur de climatisation...) sur le carter cylindre ou plus généralement sur une pièce du moteur. [0016] De préférence, la profondeur du deuxième alésage est inférieure à la profondeur du premier alésage. [0017] Avantageusement, la profondeur du deuxième alésage est choisie inférieure ou 10 égal à 0,30 fois, et de préférence inférieur ou égal à 0,25 fois, la profondeur du premier alésage. De préférence, elle est cependant d'au moins 0,2 fois la profondeur du premier alésage. [0018] De préférence, le diamètre du deuxième alésage de centrage est supérieur de 1/10ème de millimètre au moins au diamètre du premier alésage de serrage. 15 [0019] De préférence encore, le diamètre du deuxième alésage de centrage est inférieur ou égal de 3/10ème de millimètre au diamètre du premier alésage de serrage. [0020] Avec ces dimensionnements, on s'assure que la goupille va pouvoir s'insérer sans difficulté dans l'alésage de centrage, même à la main, et rester en place. [0021] L'invention concerne également la pièce mécanique précédemment décrite avec 20 une goupille emmanchée dans le logement. [0022] La goupille a alors de préférence un diamètre sensiblement égal au diamètre de du premier alésage de serrage. Elle a donc également un diamètre inférieur au diamètre de l'alésage de centrage, mais suffisamment proche pour assurer son pré-positionnement en réduisant considérablement tout effet de « rotulage » tel qu'évoqué 25 précédemment. [0023] La goupille à monter peut être une goupille pleine, une goupille tubulaire ou encore une goupille fendue. [0024] L'invention a également pour objet un procédé d'emmanchement d'une goupille dans le logement d'une pièce mécanique décrite précédemment, où : - on pré-positionne 30 la goupille en l'enfonçant dans le logement dans le deuxième alésage jusqu'à la mettre 3055921 5 en butée à l'entrée du premier alésage de serrage, - puis on emmanche en force la goupille dans le premier alésage de serrage avec un outil d'emmanchement du type presse, bouterolle de serrage, marteau mécanique ou pneumatique, maillet. [0025] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la 5 description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet de la présente demande de brevet, accompagnée des figures suivantes : - la figure 1 est une vue en coupe d'une portion de carter cylindre d'un moteur thermique assemblé à un palier de transmission par une goupille ; 10 - la figure 2 est une vue du carter cylindre de la figure 1 avant assemblage avec le palier, dans la phase de pré-positionnement de la goupille dans un logement du carter cylindre selon l'art antérieur ; - la figure 3 est un plan en coupe du logement de la goupille dans le carter cylindre selon l'invention ; 15 - les figures 4 et 5 représentent la goupille en pré-positionnement dans le logement selon la figure 3 ; - la figure 6 représente la goupille pendant son emmanchement à force dans son logement. [0026] Les figures sont schématiques pour en simplifier la lecture. 20 [0027] En référence à la figure 1 (solution antérieure), on a représenté une portion de carter cylindre 1 d'un moteur thermique en aluminium, qui est positionné par rapport à un palier de relais de transmission 3. Le carter 1 et le palier 3 sont chacun muni d'un logement cylindrique 11, 31. En position d'assemblage, les logements se font face et reçoivent chacun une portion d'une goupille cylindrique 2. On vient monter la goupille 2 25 dans le logement 11 puis on vient assembler le palier au carter en introduisant la partie de la goupille dépassant du logement 11 dans le logement 31. [0028] La goupille 2 peut être une goupille pleine, ou bien une goupille tubulaire, ou bien encore une goupille fendue. Dans le cas présent, il s'agit d'une goupille pleine. 3055921 6 [0029] La figure 2 représente l'étape de pré-positionnement de la goupille 2 : le logement 11 du carter cylindre, selon la solution antérieure, présente un alésage cylindrique qui peut être prolongé par un chanfrein débouchant dans l'ouverture du logement. On voit à la figure qu'un opérateur utilise une bouterolle qui saisit à une 5 extrémité la goupille pour présenter son extrémité opposée dans le logement. L'extrémité de la goupille, qui peut elle aussi présenter un chanfrein, va donc entrer en contact avec le chanfrein du logement 11, ce qui fait que la bouterolle peut avoir un large degré de liberté en termes d'inclinaison de la bouterolle, donc de l'axe longitudinal de la goupille, par rapport à l'axe longitudinal du logement : on a un phénomène de « rotulage », ce qui 10 complique l'opération suivante d'emmanchement à force de la goupille dans l'alésage cylindrique, car la goupille peut ne pas se trouver correctement guidée dans l'alésage. En outre, tant que la goupille n'est pas emmanchée à force dans le logement, elle ne tient pas toute seule, et sort de son logement si elle n'est pas maintenue par un outil ou manuellement. 15 [0030] La figure 3 représente une portion du carter 1 avec un logement 11' pour la goupille 2 modifié selon l'invention : il est constitué, au fond du logement, d'une ébauche cylindrique C. Cette ébauche présente une profondeur p3 de 3 mm et un diamètre d3 de 7,5 mm. Elle peut ne pas être cylindrique. Elle est optionnelle : elle est ici utile car le matériau du carter cylindre est en aluminium, et il est plus simple, en termes de procédé, 20 de réaliser un pré-perçage du logement, l'ébauche étant ce qui reste de ce pré-perçage, puis de procéder à l'obtention des alésages décrits plus bas, par usinage, avec un dimensionnement précis, à partir de ce pré-perçage. L'ébauche A-C n'est donc pas fonctionnelle, une fois le logement achevé. [0031] L'ébauche C débouche dans un premier alésage cylindrique A, de serrage, de 25 profondeur pl de 5 mm et de diamètre dl de 8 mm. L'alésage A débouche dans un deuxième alésage cylindrique B de centrage, de profondeur p2 de 2 mm et de diamètre d2 de 8,2 mm. L'alésage B débouche directement dans l'ouverture du logement 11' ou avec une « cassure d'angle » D, qu'on peut définir comme un « mini chanfrein », avec une très petite profondeur de l'ordre de 1/1 Oème de mm permettant de faire la jonction 30 entre le diamètre d2 de l'alésage et le diamètre d4 légèrement supérieur de l'ouverture du logement 11'. [0032] On prévoit une jonction J avec pente entre l'alésage B de centrage et l'alésage A de serrage. On choisit le diamètre de l'alésage B de centrage plus grand de 1/1 Oème à 3/1 Oème de mm que le diamètre de l'alésage A de serrage, et le diamètre de la goupille à 3055921 7 insérer dans le logement est de préférence sensiblement égal à celui de l'alésage de serrage A, à savoir ici 8 mm. On s'assure ainsi qu'on peut insérer aisément, éventuellement simplement à la main, la goupille dans l'alésage de centrage, tout en assurant un débattement limité de celle-ci une fois celle-ci dans l'alésage de centrage. 5 [0033] Les figures 4 à 6 détaillent le montage de la goupille dans le logement 11' selon l'invention : à la figure 4, on voit que la goupille 2 a été introduite, manuellement par exemple, dans le logement 11' pour la pré-positionner. Elle a été insérée dans le logement sans forcer, jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre l'épaulement entre les alésages B et A, puisque son diamètre est légèrement supérieur à celui de l'alésage de 10 de centrage B et sensiblement égal à celui de l'alésage de centrage, avec les tolérances de dimensionnement entre ces différents diamètres. [0034] La goupille 2 reste alors pré-positionnée sans avoir besoin d'être maintenue par un outillage (dans la mesure, naturellement, comme c'est le cas ici, où elle se trouve disposée à l'horizontale ou selon une inclinaison telle et que la gravité ne tend pas à la 15 faire tomber). [0035] La figure 5 montre, une fois la goupille pré-positionnée, un opérateur tenant une bouterolle 4 comme à la figure 2, la bouterolle tenant l'extrémité opposée de la goupille 2 à celle introduite dans le logement 11'. La figure représente le degré maximum de liberté d'inclinaison de la bouterolle, donc de la goupille par rapport à l'axe du logement : si on 20 la compare à la figure 2, on voit que l'angle maximum de liberté est bien inférieur à celui de la figure 2: le centrage/guidage de la goupille dans le logement avant son emmanchement en force est bien plus efficace et plus précis, et se fait « tout seul », sans tâtonnement. [0036] La figure 6 représente la dernière étape d'emmanchement en force : un 25 opérateur prend un maillet 5 pour frapper sur l'extrémité libre de la goupille, afin que celle-ci pénètre jusqu'au fond de l'alésage de serrage A et y reste bloquée. [0037] II a été observé qu'avec ce type de logement, les goupilles sont mieux centrées par rapport à l'axe du logement, avec une diminution significative de désalignement entre l'axe de la goupille et celui de son logement. On a ainsi un positionnement plus 30 reproductible, plus précis de la goupille, qui permet un meilleur assemblage, ensuite, du carter 1 avec le palier 3. 3055921 8 [0038] Il a été également observé que la variante avec le « mini chanfrein » D entre l'alésage de centrage B et l'ouverture du logement est préférée à la variante sans ce mini chanfrein : L'invention présente alors également l'avantage de ne pas expulser de bavure détachable consécutivement à l'emmanchement d'une goupille serrante dans un 5 alésage : En effet, lors du contact de la goupille avec l'entrée de l'alésage pendant la phase d'emmanchement ,il peut y avoir un refoulement de matière vers l'extérieur. Ce refoulement peut se détacher et polluer l'environnement des pièces, par exemple un joint d'étanchéité. Dans le cas présent, ce refoulement aura lieu à la jonction entre l'alésage de centrage B et l'alésage de serrage A et il aura ainsi toutes les chances de rester 10 coincé dans le jeu entre la goupille et l'alésage de centrage. [0039] L'invention s'applique à l'assemblage de tout type de pièces mécaniques entre elles à l'aide de goupilles. Elle améliore sa qualité et facilite le montage des goupilles. Elle autorise une utilisation plus souple des outillages, et de réaliser un pré-positionnement précis et facile, qui peut être déconnecté, dans le temps et dans le type 15 d'outillage utilisé, de l'emmanchement en force. REVENDICATIONS1. Pièce mécanique (1) munie d'un logement (11') destiné à loger une goupille (2), ledit logement comprenant, au fond du logement, une zone de serrage sous forme d'un premier alésage dit de serrage (A), cylindrique, présentant un premier diamètre (dl), et une zone de centrage, caractérisée en ce que la zone de centrage comprend un deuxième alésage (B) dit de centrage, cylindrique, présentant un deuxième diamètre (d2) supérieur au premier diamètre (dl). 2. Pièce mécanique selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le logement comprend également une zone dite ébauche (C), notamment cylindrique et présentant un troisième diamètre (d3) inférieur au premier diamètre (dl), l'ébauche se trouvant disposée au fond du logement (11'). 3. Pièce mécanique (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le deuxième alésage (B) débouche en entrée du logement (11'). 4. Pièce mécanique (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'entrée du logement (11') est circulaire et présente un quatrième diamètre (d4) supérieur au deuxième diamètre (d2) du deuxième alésage (B) de centrage, avec un chanfrein ou une cassure d'angle assurant la jonction entre l'entrée du logement (11') et le deuxième alésage (B). 5. Pièce mécanique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une pièce de moteur thermique, notamment d'un carter cylindres, d'un volant moteur, d'un embrayage, d'une pompe à huile, d'un support d'accessoire. 6. Pièce mécanique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la profondeur (p2) du deuxième alésage (B) est inférieure à la profondeur (pl) du premier alésage (A). 7. Pièce mécanique (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la profondeur (p2) du deuxième alésage (B) est inférieure ou égal à 0,30 fois, et de préférence inférieur ou égal à 0,25 fois, la profondeur (pl ) du premier alésage (A), et 3055921 10 encore de préférence au moins égale à 0,2 fois la profondeur (pl) du premier alésage (A). 8. Pièce mécanique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre (d2) du deuxième alésage (B) de centrage est 5 supérieur de 1/10ème de millimètre au moins au diamètre (dl) du premier alésage de serrage (A), et de préférence inférieur ou égal de 3/10ème de millimètre au diamètre (dl) du premier alésage de serrage (A). 9. Pièce mécanique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une goupille (2) est emmanchée dans le logement (11'). 10 10. Procédé d'emmanchement d'une goupille (2) dans le logement d'une pièce mécanique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - on pré-positionne la goupille (2) en l'enfonçant dans le logement dans le deuxième alésage de centrage (B) jusqu'à la mettre en butée à l'entrée du premier alésage de serrage (A), - puis en ce qu'on emmanche en force la goupille (2) dans le premier alésage de serrage 15 (A) avec un outil d'emmanchement (5) du type presse, bouterolle de serrage, marteau mécanique ou pneumatique, maillet.