FR2580341A1 - Method for producing a rigid connection between two coaxial mechanical components, and set of two components connected by this method - Google Patents
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Abstract
Description
"Procédé de réalisation d'une liaison rigide entre deux pièces
mécaniques coaxiales, et ensemble de deux pièces liées par ce procédé"
La présente invention concerne un procédé permettant de réaliser une liaison rigide entre deux pièces mécaniques coaxiales, qui dans la suite seront désignées respectivement par "pièce extérieure" et "pièce intérieure" pour être facilement distinguées l'une de l'autre, la pièce extérieure devant être bien entendu montée autour de la pièce intérieure."Method of producing a rigid connection between two parts
coaxial mechanics, and set of two parts linked by this process "
The present invention relates to a method for making a rigid connection between two coaxial mechanical parts, which will hereinafter be designated respectively by "external part" and "internal part" to be easily distinguished from each other, the external part of course to be mounted around the interior room.
Ce procédé permet notamment de solidariser un pignon, une roue dentée, un moyeu de poulie, une douille ou autre pièce mécanique rotative analogue avec l'extrémité d'un arbre, pour assurer la liaison axiale et en rotation entre ladite pièce et l'arbre.This method makes it possible in particular to secure a pinion, a toothed wheel, a pulley hub, a bushing or other similar rotary mechanical part with the end of a shaft, to ensure the axial and rotational connection between said part and the shaft. .
Actuellement, divers procédés sont utilisés pour lier, par exemple, un pignon et un arbre entraîné en rotation par le pignon ou entraînant en rotation le pignon : vissage, soudure, montage à chaud, emmanchement en force ou avec sertissage. L'invention fournit un procédé nouveau qui est d'une mise en oeuvre plus simp!e et facile, et qui ne nécessite, en particulier, qu'un outillage très élémentaire, tout en réalisant l'assemblage sans risques de déformations thermiques ou autres sur les pièces finies. Currently, various methods are used to link, for example, a pinion and a shaft driven in rotation by the pinion or rotating the pinion: screwing, welding, hot mounting, force fitting or crimping. The invention provides a new process which is simpler and easier to implement, and which requires, in particular, only very basic tools, while carrying out the assembly without risk of thermal or other deformations. on the finished parts.
A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un procédé de réalisation d'une liaison rigide entre deux pièces mécaniques coaxiales dans lequel la pièce extérieure, réalisée en matériau de dureté supérieure à celui de la pièce intérieure et présentant sur son passage central une denture annulaire intérieure en avant de laquelle est creusée une chambre annulaire débouchant dans ledit passage, est emmanchée sur la pièce intérieure de telle sorte que lors de l'emmanchement les extrémités antérieures des dents de la denture annulaire pénètrent dans le matériau de dureté plus faible de la pièce intérieure pour en détacher des copeaux qui viennent se loger, en s'enroulant sur eux-mêmes, dans la chambre annulaire de la pièce extérieure. To this end, the subject of the invention is essentially a process for producing a rigid connection between two coaxial mechanical parts in which the external part, made of material of hardness greater than that of the internal part and having on its central passage a internal annular toothing in front of which an annular chamber opening into said passage is hollowed out, is fitted onto the internal part so that during fitting the anterior ends of the teeth of the annular toothing penetrate into the material of lower hardness of the inner part to detach chips which are housed, by winding on themselves, in the annular chamber of the outer part.
Pour le montage de la pièce extérieure autour de la pièce intérieure, notamment autour d'un arbre, on présente la pièce extérieure en face d'une extrémité de l'arbre, et on réalise son emmanchement sur l'extrémité de l'arbre, par exemple au moyen d'une presse. Les extrémités antérieures des dents de la denture de la pièce extérieure agissent alors comme un outil qui taille le matériau moins dur de la pièce intérieure pour y former des cannelures parallèles à l'axe, qui assureront la liaison en rotation entre la pièce extérieure et la pièce intérieure. Les bandes de matière arrachées de la pièce intérieure par les dents de la pièce extérieure forment des copeaux qui, en s'enroulant à l'intérieur de la chambre annulaire de la pièce extérieure, assureront la liaison axiale entre la pièce extérieure et la pièce intérieure.De préférence, le volume de la chambre annulaire creusée dans la pièce extérieure correspond sensiblement au volume des copeaux arrachés de la pièce intérieure et enroulés sur eux-mêmes lors de l'emmanchement de la pièce extérieure sur la pièce intérieure. Cette dernière peut, bien évidemment, présenter un épaulement qui limite la longueur d'emmanchement et positionne exactement la pièce extérieure, dans la direction axiale. For mounting the outer part around the inner part, in particular around a shaft, the outer part is presented opposite one end of the shaft, and its fitting is carried out on the end of the shaft, for example by means of a press. The anterior ends of the teeth of the toothing of the external part then act as a tool which cuts the softer material of the internal part to form there grooves parallel to the axis, which will ensure the connection in rotation between the external part and the interior room. The strips of material torn from the internal part by the teeth of the external part form chips which, by winding inside the annular chamber of the external part, will ensure the axial connection between the external part and the internal part Preferably, the volume of the annular chamber hollowed out in the external part corresponds substantially to the volume of the shavings torn from the internal part and wound on themselves when the external part is fitted onto the internal part. The latter can, of course, have a shoulder which limits the fitting length and exactly positions the outer part, in the axial direction.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre annulaire est délimitée du côté de la denture annulaire par une paroi tronconique dont l'angle d'inclinaison, par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe des pièces à réunir, correspond à l'angle d'inclinaison des extrémités avant des dents de la denture annulaire ; compte tenu du rôle des dents, -cet angle d'inclinaison définit l'angle de coupe de l'outil constitué par la denture, angle de coupe qui est lui-même choisi en fonction du matériau de l'arbre. According to another characteristic of the invention, the annular chamber is delimited on the side of the annular toothing by a frustoconical wall whose angle of inclination, relative to a plane perpendicular to the axis of the parts to be joined, corresponds to the angle of inclination of the front ends of the teeth of the annular teeth; taking into account the role of the teeth, this angle of inclination defines the cutting angle of the tool constituted by the toothing, which cutting angle is itself chosen according to the material of the shaft.
Avantageusement, la pièce extérieure comporte encore, en avant de la chambre annulaire, un alésage de centrage et de guidage, de diamè- tre égal au diamètre extérieur initial de la partie de la pièce intérieure, telle qu'un arbre, sur laquelle la pièce extérieure est emmanchée. Cet alésage permet un positionnement de la pièce extérieure sur l'extrémité de l'arbre, avant de procéder à l'opération d'emmanchement, et il assure un guidage précis de la pièce extérieure en direction axiale, au cours de son avance sur l'arbre lors de l'emmanchement. Advantageously, the external part also comprises, in front of the annular chamber, a centering and guiding bore, of diameter equal to the initial external diameter of the part of the internal part, such as a shaft, on which the part outside is fitted. This bore allows positioning of the external part on the end of the shaft, before proceeding with the fitting operation, and it ensures precise guiding of the external part in the axial direction, during its advance over the tree during fitting.
L'invention a aussi pour objet, en tant que tel, un ensemble de deux pièces mécaniques réunies coaxiale ment, par exemple un pignon et un arbre portant ce pignon, qui sont liées par mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus. The invention also has as an object, as such, a set of two mechanical parts joined coaxially, for example a pinion and a shaft carrying this pinion, which are linked by implementing the method defined above.
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé illustrant la mise en oeuvre de ce procédé dans le cas, pris comme exemple non limitatif, de la réalisation d'une liaison entre un pignon et un bout d'arbre
Figure 1 est une demi-vue de côté, avec coupe partielle, montrant le pignon et le bout d'arbre, avant réalisation de leur liaison par le procédé selon l'invention
Figure 2 est une vue similaire à figure 1, mais après réalisation de la liaison des deux pièces
Figure 3 est une vue en bout de ces deux pièces réunies, suivant la flèche F de figure 2 ;
Figures 4 et 5 sont des vues en coupe montrant partiellement l'outillage utilisé pour la mise en oeuvre du procédé, respectivement avant et après emmanchement du pignon sur l'arbre.In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing illustrating the implementation of this process in the case, taken as a nonlimiting example, of the production of a connection between a pinion and a shaft end
Figure 1 is a half side view, with partial section, showing the pinion and the shaft end, before making their connection by the method according to the invention
Figure 2 is a view similar to Figure 1, but after completion of the connection of the two parts
Figure 3 is an end view of these two parts together, along the arrow F of Figure 2;
Figures 4 and 5 are sectional views partially showing the tool used for implementing the method, respectively before and after fitting the pinion onto the shaft.
L'invention est ici expliquée dans le cas d'application au montage d'un pignon (1) sur l'extrémité d'un arbre (2), ces deux pièces à réunir suivant un axe commun (3) étant représentées séparées sur la figure 1. The invention is here explained in the case of application to the mounting of a pinion (1) on the end of a shaft (2), these two parts to be joined along a common axis (3) being shown separated on the figure 1.
Le pignon (1) présente, en plus de sa denture périphérique habituelle (4), une denture annulaire intérieure (5) formée dans la partie postérieure de son passage central (6). Les extrémités avant des dents (7) de la denture (5) présentent un certain angle d'inclinaison (o(), par rapport à un plan (8) perpendiculaire à l'axe (3). The pinion (1) has, in addition to its usual peripheral toothing (4), an inner annular toothing (5) formed in the rear part of its central passage (6). The front ends of the teeth (7) of the teeth (5) have a certain angle of inclination (o (), relative to a plane (8) perpendicular to the axis (3).
En avant de la denture (5) est creusée, dans le pignon (1), une chambre annulaire (9) débouchant dans le passage central (6). La chambre annulaire (9) est délimitée par deux parois tronconiques (10,11), réunies par une surface torique (12). La paroi tronconique (10) située du côté de la denture (5) possède, par rapport au plan (8), une inclinaison égale à celle (o) des extrémités des dents (7). In front of the toothing (5) is hollowed out, in the pinion (1), an annular chamber (9) opening into the central passage (6). The annular chamber (9) is delimited by two frustoconical walls (10,11), joined by a toric surface (12). The frustoconical wall (10) located on the side of the toothing (5) has, relative to the plane (8), an inclination equal to that (o) of the ends of the teeth (7).
En avant de la chambre annulaire (9) est encore formé un alésage (13), constituant le tronçon antérieur du passage central (6) du pignon (1). In front of the annular chamber (9) is also formed a bore (13), constituting the anterior section of the central passage (6) of the pinion (1).
L'arbre (2) comporte une extrémité (14) dont le diamètre est égal au diamètre de l'alésage (13) du pignon (1). L'extrémité (14) est séparée du restant de l'arbre (2) par un épaulement (15), dans lequel est ménagé un dégagement annulaire (16). The shaft (2) has one end (14) whose diameter is equal to the diameter of the bore (13) of the pinion (1). The end (14) is separated from the rest of the shaft (2) by a shoulder (15), in which an annular clearance (16) is formed.
Le pignon (1) est réalisé en un matériau de dureté supérieure à celui de l'arbre (2). Par exemple, le pignon (1) est réalisé en acier traité, tel qu'acier cémenté trempé, alors que le matériau de l'arbre (2) est un acier ordinaire. The pinion (1) is made of a material of greater hardness than that of the shaft (2). For example, the pinion (1) is made of treated steel, such as hardened hardened steel, while the material of the shaft (2) is ordinary steel.
Pour monter le pignon (l) sur l'arbre (2), on engage d'abord le pignon (1) par son alésage (13), sur l'extrémité (14) de l'arbre (2), ce qui positionne déjà coaxialement les deux pièces à réunir. Ensuite, un effort est exercé sur le pignon (1) dans le sens de la flèche (17), parallèlement à la direction de l'axe (3). Les dents (7) de la denture intérieure (5) du pignon (1) pénètrent alors dans le matériau de dureté plus faible de l'arbre (2), les extrémités avant des dents (7) agissant à la manière d'outils de coupe qui travaillent suivant l'angle de coupe (oO. To mount the pinion (l) on the shaft (2), the pinion (1) is first engaged by its bore (13), on the end (14) of the shaft (2), which positions already coaxially the two parts to be joined. Then, a force is exerted on the pinion (1) in the direction of the arrow (17), parallel to the direction of the axis (3). The teeth (7) of the internal toothing (5) of the pinion (1) then penetrate into the material of lower hardness of the shaft (2), the front ends of the teeth (7) acting as tools for cutting which work according to the cutting angle (oO.
Au cours de cette opération d'emmanchement, chaque dent (7) détache du matériau de l'arbre (1) un copeau (18) qui, au fur et à mesure de sa formation, pénètre à l'intérieur de la chambre annulaire (9), en s'enroulant sur lui-même à l'intérieur de cette chambre (9), dont le volume est choisi de façon convenable. Le mouvement d'avance du pignon (1) sur l'extrémité (14) de l'arbre (2) est parfaitement guidé par l'alésage (13). Lorsque le pignon (1) parvient contre l'épaulement (15) de l'arbre (2), comme le montre la figure 3, les différents copeaux (18) remplissent presque entièrement le volume de la chambre (9), et ils assurent la liaison axiale entre le pignon (1) et l'arbre (2). During this fitting operation, each tooth (7) detaches from the material of the tree (1) a chip (18) which, as it is formed, penetrates inside the annular chamber ( 9), by winding on itself inside this chamber (9), the volume of which is suitably chosen. The advance movement of the pinion (1) on the end (14) of the shaft (2) is perfectly guided by the bore (13). When the pinion (1) reaches the shoulder (15) of the shaft (2), as shown in Figure 3, the different chips (18) almost completely fill the volume of the chamber (9), and they ensure the axial connection between the pinion (1) and the shaft (2).
De plus, comme le montre notamment la figure 3, l'arrachement des copeaux (18) forme, à la périphérie de l'extrémité (14) de l'arbre (2), des cannelures parallèles à l'axe (3) qui assurent la liaison en rotation entre le pignon (1) et l'arbre
Ainsi, l'on obtient finalement un assemblage rigide, et parfaitement concentrique, entre le pignon (1) et l'arbre (2), permettant d'utiliser directement cet ensemble de deux pièces réunies pour son incorporation dans un mécanisme quelconque.In addition, as shown in particular in Figure 3, the cutout of the shavings (18) forms, at the periphery of the end (14) of the shaft (2), grooves parallel to the axis (3) which ensure the rotational connection between the pinion (1) and the shaft
Thus, a rigid and perfectly concentric assembly is finally obtained between the pinion (1) and the shaft (2), making it possible to directly use this set of two parts joined together for its incorporation into any mechanism.
L'emmanchement du pignon (1) sur ltextrémité (14) de l'arbre (2) est effectué au moyen d'une presse hydraulique, mécanique ou autre, ou de tout autre outillage approprié tel que vérin, capable d'exercer un effort important suivant une direction donnée. Comme l'illustrent les figures 4 et 5, l'outillage utilisé peut comporter un bloc fixe (19) pour le centrage et le maintien en position verticale de l'arbre (2), l'extrémité (14) de ce dernier étant dirigée vers le haut. Au-dessus du bloc fixe (19) est monté, mobile en direction verticale, un poinçon(20) déplaçable par un ou plusieurs vérins, ou autres moyens de commande, non représentés. Le poinçon (20) est initialement mis en position haute, pour permettre l'amenée du pignon (1) et son positionnement sur l'extrémité (14) de l'arbre (2).Ensuite, le poinçon (20) est abaissé, de manière à provoquer la pénétration de la denture intérieure (5) du pignon (1) dans le matériau de l'arbre (2), provoquant alors l'arrachement et l'enroulement des copeaux (18) selon le processus décrit plus haut. The pinion (1) is fitted onto the end (14) of the shaft (2) by means of a hydraulic, mechanical or other press, or any other suitable tool such as a jack, capable of exerting a force. important in a given direction. As illustrated in FIGS. 4 and 5, the tools used may include a fixed block (19) for centering and maintaining the shaft (2) in vertical position, the end (14) of the latter being directed to the top. Above the fixed block (19) is mounted, movable in the vertical direction, a punch (20) movable by one or more jacks, or other control means, not shown. The punch (20) is initially set in the high position, to allow the pinion (1) to be brought in and its positioning on the end (14) of the shaft (2). Then, the punch (20) is lowered, so as to cause the penetration of the internal toothing (5) of the pinion (1) to penetrate the material of the shaft (2), thus causing the tearing and winding of the chips (18) according to the process described above.
Un évidement (21), creusé dans le poinçon (20), permet de recevoir l'extrémité (14) de l'arbre (2), si celle-ci fait saillie au-dessus du pignon (1) lorsque ce pignon parvient contre l'épaulement (15) de l'arbre (2). A recess (21), hollowed out in the punch (20), makes it possible to receive the end (14) of the shaft (2), if the latter projects above the pinion (1) when this pinion reaches against the shoulder (15) of the shaft (2).
L'invention est applicable sans difficultés à des pignons d'épaisseurs diverses, pouvant être relativement importante. Comme le montre le tracé en traits mixtes de la figure 2, il suffit que l'alésage (13) soit prolongé, aucune modification de la denture intérieure (5) et de la chambre annulaire (9) n'étant nécessaire, pour appliquer le procédé à un pignon (I') de plus forte épaisseur. On notera que dans ce cas, l'allongement de l'alésage (13) contribue même à l'amélioration du centrage et du guidage du pignon (l'). The invention is applicable without difficulty to pinions of various thicknesses, which can be relatively large. As shown in the dashed line in Figure 2, it is sufficient that the bore (13) is extended, no modification of the internal toothing (5) and the annular chamber (9) being necessary, to apply the proceeded to a pinion (I ') of greater thickness. Note that in this case, the elongation of the bore (13) even contributes to improving the centering and guiding of the pinion (l ').
Plus généralement, l'invention est applicable aussi au montage de pièces mécaniques autres que des pignons, telles que des douilles, des roues à chaîne, des poulies, etc...sur un arbre ou sur toute autre pièce analogue, notamment pour la réalisation de parties de mécanismes de transmission, tels que réducteurs de vitesse. More generally, the invention is also applicable to the mounting of mechanical parts other than pinions, such as bushings, chain wheels, pulleys, etc. on a shaft or on any other similar part, in particular for the production parts of transmission mechanisms, such as speed reducers.
Il va de soi, et il résulte de ce qui précède, que l'invention n'est nullement limitée au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé de réalisation d'une liaison rigide entre deux pièces mécaniques coaxiales qui a été décrit ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. It goes without saying, and it follows from the foregoing, that the invention is in no way limited to the sole embodiment of this method of producing a rigid connection between two coaxial mechanical parts which has been described below. above, by way of example; on the contrary, it embraces all of the variant embodiments and applications respecting the same principle.
Claims (6)
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