Brevet FR3093776A1 — publié le 20200918

Description Titre de l'invention : MOYEU CANNELE, DISPOSITIF D'ASSEMBLAGE CANNELE, VEHICULE COMPRENANT CE DISPOSITIF. [0001] L'invention porte sur un moyeu comprenant un alésage central définissant un axe, et comprenant des cannelures dites « internes » ou femelles formées sur la périphérie de cet alésage. [0002] Par opposition, les cannelures formées sur la périphérie d'un arbre assemblé dans ce moyeu sont dites cannelures « externes » ou mâles. [0003] L'invention porte en particulier sur un moyeu d'un dispositif d'accouplement entre un moteur et une boîte de vitesses, notamment un moyeu d'embrayage, moyeu dans lequel est emmanché un arbre d'entrée de la boîte de vitesses, dit arbre primaire. [0004] Il est connu que chaque cannelure du moyeu cannelé comprend au moins une première extrémité libre qui s'engage entre deux cannelures externes successives de l'arbre lors de l'assemblage de cet arbre dans ce moyeu, chacune des cannelures externes de l'arbre comprenant une deuxième extrémité libre qui s'engage entre deux cannelures internes successives du moyeu. Cet engagement est parfois délicat, en particulier pour des montages en aveugle par des opérateurs, ces derniers ne pouvant donc pas visuellement aligner les cannelures externes entre les cannelures internes avant l'emmanchement de l'arbre dans le moyeu. [0005] Il est alors connu du document de brevet PR-Al-3029166 un outil permettant d'indexer en rotation un moyeu cannelé d'un embrayage de moteur avec un arbre primaire de boîte de vitesses. [0006] Malheureusement, cet outil nécessite une opération supplémentaire en ligne d'assemblage qui est manuelle, et pénalise le temps de cycle de la ligne. [0007] Il est alors connu, par exemple, du document de brevet CH-A-323414, que les premières et deuxièmes extrémités se terminent en forme de pointe pour faciliter l'engagement de l'arbre dans le moyeu. [0008] Malheureusement, le procédé de fabrication des pointes des premières extrémités libres est complexe car les procédés comme le mortaisage ou le brochage ont un sens d'usinage rectiligne selon l'axe. Ainsi, pour réaliser ces pointes, il est nécessaire de procéder à une reprise d'usinage avec une fraise spéciale de petite taille, vu que les premières extrémités libres sont peu accessibles pour la fraise à cause de l'encombrement du moyeu, en particulier lorsque ces premières extrémités sont en retrait par rapport à une face du moyeu par laquelle l'arbre est engagé. [0009] Le but de l'invention est d'optimiser ce moyeu, de façon à ne plus avoir besoin 2 d'utiliser cette fraise spéciale. [0010] A cet effet, l'invention a pour objet un moyeu comprenant un alésage qui comprend des cannelures internes formées sur sa périphérie, ces cannelures comprenant chacune une extrémité libre pour s'engager entre deux cannelures externes successives d'un arbre lors de l'assemblage de cet arbre dans l'alésage, le moyeu comprenant une bague rapportée coaxiale à cet alésage, cette bague étant solidaire fixement au moyeu et comprenant au moins une des extrémités libres, la cannelure comprenant cette extrémité libre ayant deux premières surfaces de flanc en continuité avec deux secondes surfaces de flanc de cette extrémité libre. [0011] Ainsi l'usinage de l'extrémité libre peut se faire indépendamment de l'encombrement du moyeu. L'usinage des extrémités libres se fait uniquement sur la bague, cet usinage pouvant être réalisé en dehors du moyeu avant que la bague n'y soit insérée. [0012] En outre, cette bague étant, après assemblage dans le moyeu, solidaire fixement au moyeu, les secondes surfaces de flanc participent aussi à la transmission d'un couple de l'arbre vers le moyeu, évitant ainsi d'augmenter une pression de contact inter-dentures sur les deux premières surfaces de flanc. Cette pression de contact inter-dentures est duc au couple transmis, et est la pression mécanique exercée entre les cannelures internes et externes. [0013] On notera que les cannelures possèdent en général deux flancs, l'un ou l'autre transmettant le couple selon le sens de ce couple, mais cette invention s'appliquerait de la même manière si ces cannelures internes n'avaient qu'un seul flanc pour un seul sens de couple. [0014] On notera également que, les secondes surfaces de flanc participant à la transmission de ce couple, elles sont en continuité de surface avec les deux premières surfaces de flanc, de sorte qu'elles ne soient pas en saillie ou en retrait pat- rapport aux deux premières surfaces de flanc pour ne pas concentrer la pression de contact inter-dentures sur les premières ou secondes surfaces de flanc. [0015] De même, la continuité permet de ne pas avoir d'espace entre l'extrémité libre de la cannelure et le reste de la cannelure, toujours dans le but de ne pas augmenter la pression inter-denture. [0016] Ainsi, la bague est angulairement alignée avec la cannelure interne, et bien que la cannelure interne soit divisée en deux parties, une première partie comprenant les deux premières surfaces de flanc, et une deuxième partie comprenant les deux secondes surfaces de flanc, cette cannelure interne présente une continuité de contact avec la cannelure externe de l'arbre qui lui transmet le couple. [0017] Dans une variante de réalisation, la bague comprend les extrémités libres de toutes les cannelures internes. [0018] Selon un mode de réalisation de l'invention, ces deux secondes surfaces de flanc se 3 prolongent chacune selon l'axe de la cannelure par une surface d'engagement, ces deux surfaces d'engagement se rapprochant l'une de l'autre pour terminer l'extrémité libre en forme de pointe. [0019] Ainsi l'insertion de l'arbre dans le moyeu est facilitée, même lorsque l'opérateur fait cet assemblage en aveugle. Cela permet aussi une plus grande facilité pour automatiser cette assemblage, en particulier si les cannelures externes ont également deux surfaces d'engagement se rapprochant l'une de l'autre. [0020] On comprendra par surface d'engagement, dans tout le texte de ce document, toute surface de la cannelure interne exclue des surfaces des flancs, et susceptible d'orienter l'arbre angulairement par rapport au moyeu lorsque cet arbre est introduit dans les cannelures internes du moyeu. Ainsi, lors d'une étape d'introduction de l'arbre dans le moyeu, au moins une surface d'engagement sera en contact avec une extrémité libre d'une cannelure externe et viendra indexer angulairement l'arbre par rapport aux cannelures internes. [0021] Selon un mode de réalisation de l'invention, ces deux surfaces d'engagement sont sy- métriques par rapport à un plan médian de la cannelure. [0022] Selon un mode de réalisation de l'invention, ces deux surfaces d'engagement se re- joignent de sorte que la forme de pointe soit complète. [0023] C'est la configuration qui permet la plus grande facilité d'engagement de l'arbre dans le moyeu, car il n'existe alors plus aucune surface des cannelures internes pouvant s'opposer à l'introduction de l'arbre dans le moyeu. Seule l'extrémité de la pointe peut encore s'y opposer, cette possibilité ayant alors une probabilité nulle si les cannelures externes ont également deux surfaces d'engagement se rapprochant l'une de l'autre en se rejoignant en pointe. [0024] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, au moins une des deux surfaces d'engagement est un chanfrein [0025] C'est en effet une forme de surface d'engagement facile à usiner, mais d'autres formes plus complexes sont envisageables, notamment des formes concaves ou convexes. [0026] Selon un mode de réalisation de l'invention, la bague rapportée est frettée dans le moyeu. [0027] Ce frettage permet que la bague soit solidaire fixement au moyeu. [0028] On notera que cette bague a une existence propre indépendamment du moyeu, avant que cette bague ne soit frettée dans le moyeu. L'objet de cette invention portant sur le moyeu avec cette bague assemblée, c'est-à-dire que le moyeu comprend cette bague, par commodité de langage, dans tout le texte de ce document le terme moyeu désigne aussi bien le moyeu avec la bague que le moyeu sans la bague, le contexte donnant l'un ou l'autre sens du terme moyeu. [0029] Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'extrémité libre a une longueur entre 5 et 20% de la longueur de la cannelure interne comprenant l'extrémité libre, ces longueurs étant mesurées sur le diamètre de pied des cannelures internes. [0030] On comprendra par longueur, la longueur d'une fibre neutre de l'extrémité libre ou de la cannelure interne comprenant cette extrémité libre, à une hauteur de denture correspondant au diamètre de pied de la denture. [0031] Selon un mode de réalisation de l'invention, la cannelure interne dont la bague comprend l'extrémité libre, est constituée d'une première partie comprenant les deux premières surfaces de flanc, et d'une deuxième partie comprenant les deux secondes surfaces de flanc, la première et la deuxième partie étant réalisées avec un acier de même composition. [0032] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'acier de la seconde partie a subi un traitement thermique aboutissant à une dureté superficielle supérieure à celle de la première partie. [0033] Selon une variante de réalisation de l'invention, la cannelure, dont la bague comprend l'extrémité libre, est constituée d'une première partie comprenant les deux premières surfaces de flanc, et d'une deuxième partie comprenant les deux secondes surfaces de flanc, la première et la deuxième partie étant réalisées en matériaux différents, notamment respectivement en acier forgé et en acier fritté. [0034] Selon un mode de réalisation de l'invention, la bague rapportée est entièrement réalisée par frittage. [0035] Ainsi, grâce à la bague rapportée qui autorise le frittage, l'extrémité libre peut être de forme complexe tout en réalisant la bague rapportée en une seule opération de frittage, et donc sans aucun usinage. On notera en outre que le frittage permet de prendre en compte, par anticipation, la déformation de la bague due au frettage de cette bague dans le moyeu : la forme de la seconde partie peut être calculée et réalisée séparément du moyeu, de façon à obtenir la forme précise désirée sans usinage de cette deuxième partie, une fois frettée en place dans le moyeu, par application d'une déformée inverse due au frettage. [0036] Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyeu comprend un disque d'embrayage. [0037] L'invention a également pour objet un dispositif d'assemblage par cannelures comprenant un arbre dont une extrémité libre comprend des cannelures externes, et un moyeu tel que précédemment décrit, l'arbre s'emmanchant dans les cannelures interne du moyeu par les extrémités libres des cannelures internes du moyeu. [0038] L'invention a également pour objet un véhicule comprenant dispositif d'assemblage tel que précédemment décrit, l'arbre étant un arbre primaire d'une boîte de vitesses, le moyeu étant un moyeu d'un embrayage. [0039] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description des exemples de réalisation non limitatifs qui vont suivre, faite en référence aux figures 1 à 6 annexées, qui représentent : [0040] [fig.1] représente un exemple de section transversale partielle d'un moyeu doté de cannelures internes selon l'invention, à une position milieux des cannelures internes par rapport à leur longueur. [0041] [fig.2] représente une vue en coupe d'une bague selon l'invention, avant assemblage dans le moyeu, et une vue en coupe du moyeu comprenant cette bague assemblée selon l' invention. [0042] [fig.3] représente une vue en coupe des cannelures internes selon leur diamètre primitif, avec des extrémités libres selon une première variante de l'invention. [0043] [fig.4] représente une vue latérale d'une cannelure interne selon un plan comprenant l'axe du moyeu, avec des extrémités libres selon une deuxième variante de l'invention. [0044] [fig.5] représente une vue en coupe des cannelures internes selon leur diamètre primitif, avec des extrémités libres selon la deuxième variante de l'invention. [0045] [fig.6] représente une vue en coupe des cannelures internes selon leur diamètre primitif, avec des extrémités libres selon une troisième variante de l'invention. [0046] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. [0047] Dans ce qui va suivre, les figures sont à prendre en combinaison entre-elles pour la reconnaissance des références numériques désignées. [0048] La figure 1 représente un moyeu 1 comprenant un alésage 2 qui comprend des cannelures internes 3 formées sur sa périphérie, un arbre 6 doté de au moins deux cannelures successives externes 5. Au moins une cannelure interne 3 est engagée entre ces deux cannelures successives externes 5. Ces cannelures internes et externes 3, 5 sont régulièrement réparties sur la périphérie respectivement de l'alésage 2 et de l'arbre 6. [0049] La figure 1 illustre en outre deux premières surfaces de flanc 100, 101 des cannelures internes 3, et un diamètre de pied Di des cannelures internes 3. Les deux premières 6 surfaces de flanc 100, 101 sont des flancs à développante de cercle, ces cannelures internes 3 ont donc un diamètre primitif D2 qui nous servira par la suite pour des plans de coupe. Mais ces flancs 100, 101 peuvent être d'une autre forme, par exemple des flancs droits parallèles. De même, les cannelures internes 3 représentées sont des cannelures droites, c'est-à-dire que le plan médian selon la longueur de chaque cannelure comprend l'axe du moyeu, mais d'autres types de cannelures sont envisageables comme des cannelures hélicoïdales, l'invention s'appliquant indifféremment à toutes les variantes de cannelures internes. [0050] Dans tous les cas, ces cannelures internes 3 ont également un diamètre de tête, D3. [0051] La figure 2 illustre le moyeu 1 en coupe longitudinale, ce moyeu 1 comprenant l'alésage 2 qui comprend les cannelures internes 3 formées sur sa périphérie, ces cannelures internes 3 comprenant chacune une extrémité libre 4 pour s'engager entre les deux cannelures externes successives 5 de l'arbre 6 lors de l'assemblage de cet arbre 6 dans l'alésage 2. Le moyeu 1 comprend une bague 7 rapportée coaxiale à cet alésage 2, cette bague 7 étant solidaire fixement au moyeu 2 et comprenant au moins une des extrémités libres 4. la cannelure 3, qui comprend cette extrémité libre 4, a deux premières surfaces de flanc 100, 101 en continuité avec deux secondes surfaces de flanc 102, 103 de cette extrémité libre 4 (les deux secondes surfaces de flanc 102, 103 sont illustrées dans les figures suivantes). [0052] On notera que les deux secondes surfaces de flanc 102, 103 appartiennent à la bague rapportée 7, alors que les deux premières surfaces de flanc 100, 101 n'appartiennent pas à la bague rapportée 7, mais au moyeu 1 sans la bague rapportée 7, c'est-à-dire avant que cette bague 7 ne soit assemblée dans le moyeu 1. [0053] La figure 2 illustre en outre un procédé d'assemblage de la bague 7 dans le moyeu 1 symbolisé par la flèche, cette bague rapportée 7 étant frettée dans le moyeu 1. Ce procédé a donc une première étape de chauffage du moyeu 1 et de refroidissement de la bague 7, une deuxième étape d'indexation angulaire relative entre la bague 7 et le moyeu 1 pour aligner les deux premières surfaces de flanc 100, 101 avec les secondes surfaces de flanc 102, 103, une troisième étape d'introduction de la bague 7 dans le moyeu 1 jusqu'à ce que les deux secondes surfaces de flanc 102, 103 et les deux premières surfaces de flanc 100, 101 soient en continuité de surface. Par exemple, un diamètre extérieur 10 de la bague 7 est légèrement plus grand qu'un alésage 11 du moyeu 1, cette bague 7 étant introduite jusqu'à être en butée au fond 12 de l'alésage 11 par ce procédé, peimettant alors la continuité de surface. [0054] On notera que la deuxième étape d'indexation peut être réalisée après la troisième étape d'introduction, l'indexation en rotation se faisant par exemple grâce à un arbre cannelé du procédé de montage (non représenté) qui, par un ajustement spécifique avec les cannelures internes 3, est inséré dans le moyeu 1 après l'introduction de la bague 7, 7 ou en même temps. [0055] La figure 3 illustre une vue en coupe des cannelures internes 3 selon leur diamètre primitif D2, avec des extrémités libres 4 selon une première variante de l'invention. Les deux secondes surfaces de flanc 102, 103, appartenant à l'extrémité libre 4 et donc à la bague rapportée 7, se prolongent chacune selon l'axe de la cannelure interne 3 par une surface d'engagement 104, 105, ces deux surfaces d'engagement 104, 105 se rapprochant l'une de l'autre pour terminer l'extrémité libre 4 en forme de pointe. Cette première variante est remarquable en ce que la seconde surface de flanc 103 est confondue avec la surface d'engagement 105, de sorte que cette surface d'engagement 105 n'est pas référencée dans cette figure 3. Malgré tout, la surface d'engagement 104 se rapproche bien de la seconde surface de flanc 103 et donc de la surface d'engagement 105, terminant l'extrémité libre 4 en forme de pointe. On notera que la forme de pointe de cette première variante n'est pas complète, c'est-à-dire que le nez de la pointe est tronqué, même au niveau du diamètre de pied Dl. Cette caractéristique permet d'avoir une extrémité libre 4 qui ne soit pas fragile. On notera également que la forme de pointe n'est pas symétrique : en fait, cette première variante permet une économie d'usinage, une seule des deux secondes surfaces de flanc 102, 103 étant usinée pour former une seule des deux surface d'engagement 104, 105. [0056] On notera en outre que la surface d'engagement 104 est inclinée axialement, par rapport à l'axe de la cannelure, pour former la pointe, mais est également inclinée radialement, formant donc un angle par rapport au rayon passant par le pied de la cannelure et l'axe du moyeu 1, de façon à former un angle de dépouille de la cannelure interne 3, cette inclinaison radiale étant l'inclinaison radiale moyenne de même pente que la seconde surface de flanc 102. Mais cette inclinaison radiale de la surface d'engagement 104 n'est pas indispensable, comme nous le verrons dans les variantes suivantes : en effet, ces surfaces d'engagement 104, 105 sont réalisées lorsque la bague 7 n'est pas encore introduite dans le moyeu 1, et donc avant la première étape du procédé précédemment décrit. Ainsi, la réalisation de ces surfaces d'engagement est techniquement bien moins contrainte et la forme de ces surfaces d'engagement 104, 105 peut donc être quelconque. Cependant, pour des raisons de simplicité, une surface d'engagement 104, 105 plane sera à privilégier. [0057] Les figures 4 et 5 illustrent l'extrémité libre 4 selon une deuxième variante de l'invention, et seront donc décrites ensemble par la suite. [0058] Les deux surfaces d'engagement 104, 105 sont symétriques par rapport au plan médian de la cannelure 3, et se rejoignent de sorte que la forme de pointe soit complète, c'est-à-dire que le nez de la pointe n'est pas tronqué, au moins au niveau du diamètre de pied Dl. De façon à éviter des blessures pour les opérateurs, lors de manipulation des pièces et en particulier de la bague rapportée 7, une surface tronconique 8 106 peut être réalisée sur l'extrémité libre 4, le sommet de cette surface étant le nez de la pointe au niveau du diamètre de pied Dl, la base étant un des cercles de tête D3 de l'extrémité libre 4. [0059] Par exemple, au moins une des deux surfaces d'engagement 104, 105 est un chanfrein, et donc une surface d'engagement plane. En particulier dans cette deuxième variante, les deux surfaces d'engagement 104, 105 sont des chanfreins orthogonaux au fond des cannelures internes 3, c'est-à-dire que l'inclinaison radiale des surfaces d'engagement 104, 105 est nulle. [0060] En outre, la figure 4 illustre le fait que l'extrémité libre 4 a une longueur Ll entre 5 et 25% de la longueur L2 de la cannelure interne 3 comprenant l'extrémité libre 4, ces longueurs L1, L2 étant mesurées sur le diamètre de pied Dl des cannelures internes 3. En effet, au-delà de 25%, le frettage devient délicat, mais surtout du point de vue tenue mécanique il est important de maximiser la continuité de matière de la cannelure interne 3 avec le moyeu 1. En outre, de façon à pouvoir réaliser une forme de pointe suffisamment fermée pour permettre le guidage de l'arbre 6, une longueur Ll supérieur à 5% de la longueur L2 est à privilégier. [0061] Dans toutes les variantes décrites, et dans toutes les figures montrant la bague rapportée 7 en coupe, les hachures de la bague 7 sont différentes de celles du moyeu 1. Ceci afin de visuellement bien distinguer la bague 7 du moyeu 1. [0062] On rappelle ici que cette bague 7 a une existence propre indépendamment du moyeu 1, avant que cette bague 7 ne soit assemblée dans le moyeu 1. L'objet de cette invention portant sur le moyeu 1 avec cette bague 7 assemblée, c'est-à-dire que le moyeu 1 comprend cette bague 7, par commodité de langage, dans tout le texte de ce document le terme moyeu 1 désigne aussi bien le moyeu 1 avec la bague 7 que le moyeu 1 sans la bague 7, le contexte donnant l'un ou l'autre sens du terme moyeu 1. [0063] La cannelure interne 3 dont la bague 7 comprend l'extrémité libre 4, est donc constituée d'une première partie 8 comprenant les deux premières surfaces de flanc 100, 101, et d'une deuxième partie 9 comprenant les deux secondes surfaces de flanc 102, 103. Cependant, dans une première sous-variante, la première et la deuxième partie 8, 9 sont par exemple réalisées avec un acier de même composition. Mais l'acier de la seconde partie 9 a, par exemple, un traitement thermique aboutissant à une dureté superficielle supérieure à celle de la première partie 8. [0064] Selon une seconde sous-variante, la première et la deuxième partie 8, 9 sont réalisées en matériaux différents, notamment respectivement en acier forgé et en acier fritté. L'avantage de l'acier fritté est de pouvoir réaliser la bague rapportée 7 avec des formes complexes d'extrémité libre 4 en une seule opération. [0065] La figure 6 divulgue une vue en coupe des cannelures internes 3 selon leur diamètre primitif D2, avec des extrémités libres 4 selon une troisième variante de l'invention. 9 Cette troisième variante est simplement la deuxième variante, mais sans la surface tronconique 106. [0066] Ce moyeu 1 trouve une application particulière dans le domaine des transmissions mécanique, en particulier automobiles. Ainsi, le moyeu 1 comprend par exemple un disque d'embrayage. [0067] Ce moyeu 1 s'intègre avantageusement dans un dispositif d'assemblage par cannelures comprenant un arbre 6 dont une extrémité libre comprend des cannelures externes 5, et un moyeu 1 tel que précédemment décrit, l'arbre 6 s'emmanchant dans les cannelures interne 3 du moyeu 1 par les extrémités libres 4 des cannelures internes 3 du moyeu 1. [0068] Par exemple, un véhicule comprend cc dispositif d'assemblage tel que précédemment décrit, l'arbre 6 étant un arbre primaire 6 d'une boîte de vitesses, le moyeu 1 étant un moyeu 1 d'un embrayage à friction. [0069] D'autres applications sont envisageables, notamment pour un arbre de joint homo- cinétique à billes s'engageant dans une noix (le moyeu). 10