FR2741930A1 - Element de poulie pour courroie en v et procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un élément (2a) de poulie entraînée, pour courroie en V d'une transmission variable en continu. Cet élément comporte un disque (4) et un bossage (5) agencé à la presse dans un trou central (4a) du disque (4). Le bossage (5), ainsi agencé, et le disque (4) sont reliés l'un à l'autre par un cordon de soudure (a) réalisé par soudage au laser. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication de cet élément.
Description
La présente invention concerne la technique de fabrication d'un élément de poulie d'entraînement, de poulie entraînée, ou de poulie entraînée mobile, pour courroie en V, destinée à être utilisée dans une transmission variable en continu pour scooter ou analogue.
Comme représenté sur la figure 1 des dessins annexés, une transmission variable en continu, habituelle, pour scooter ou analogue, est constituée d'une poulie d'entraînement 1 reliée à l'arbre de sortie d'un moteur, d'une poulie entraînée 2 positionnée en aval de la poulie d'entraînement 1 dans la direction du trajet de sortie de puissance, et d'une courroie en V 3 entraînée autour des poulies 1, 2 et pouvant être ajustée radialement par rapport aux poulies 1, 2 pour changer sa position d'enroulement et son attitude sur les poulies 1, 2 en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur. Les poulies 1, 2 sont constituées d'éléments de poulie respectifs la, lb et 2a, 2b, la courroie en V 3 étant coincée entre ceux-ci. La distance entre les éléments de poulie la, lb et 2a, 2b est accrue ou réduite pour ajuster la position radialement coincée de la courroie en V 3 par rapport aux poulies 1, 2.
Chacun des éléments de poulie la, lb et 2a, 2b est constitué d'un disque de poulie maintenu en contact avec un côté de la courroie en V 3 et d'un arbre tubulaire agencé dans un trou défini centralement dans le disque de poulie. Le disque de poulie et l'arbre tubulaire sont fixés l'un à l'autre par une combinaison de processus de soudage à l'arc sous plasma et de brasage d'alliage d'argent ou par un processus de soudage à l'arc sous plasma utilisant un fil d'apport constitué d'acier doux ou d'acier SUS.
Par exemple, l'élément de poulie d'entraînement la est construit comme représenté sur la figure 2B des dessins annexés. De manière spécifique, comme représenté sur la figure 2B, une paroi d'entraînement 4 en tant que disque de poulie et un bossage 5 en tant qu'arbre tubulaire sont reliés l'un à l'autre par un cordon de soudure "b" formé entre la surface extérieure d'une âme de transmission 4b de la paroi d'entraînement 4 et le bossage 5 par un processus de soudage à l'arc sous plasma utilisant un fil de produit d'apport constitué d'acier SUS309L.
L'élément 2a de poulie entraînée est construit comme représenté sur la figure 3B des dessins annexés. En particulier, comme représenté sur la figure 3B, une paroi entraînée 6 en tant que disque de poulie et un bossage 7 en tant qu'arbre tubulaire sont reliés l'un à l'autre par un cordon de soudure "c" agencé entre une surface extérieure d'une âme de transmission 6b de la paroi entraînée 6 et le bossage 7, par un processus de soudage à l'arc sous plasma et aussi par un cordon de soudure "d" formé entre une surface intérieure de l'rame de transmission 6b et le bossage 7 par un processus de brasage à l'alliage d'argent.
L'élément 2b de poulie entraînée est construit comme représenté sur la figure 4B des dessins annexés. De manière spécifique, comme représenté sur la figure 4B, une paroi entraînée mobile 8 en tant que disque de poulie et une came 9 en tant qu'arbre tubulaire sont reliés l'un à l'autre par un cordon de soudure "e" formé entre une surface intérieure d'une âme de transmission 8b de la paroi entraînée mobile 8 et la came 9, par un processus de soudage à l'arc sous plasma utilisant un fil d'apport constitué d'acier doux.
La combinaison de tels processus de soudage à l'arc sous plasma et de brasage à l'alliage d'argent ou le processus de soudage à l'arc sous plasma utilisant un fil d'apport imposent de grandes contraintes thermiques sur la liaison soudée du fait que ceci prend du temps et nécessite que la pièce soit chauffée sur une longue pé riode de temps. Par conséquent, il est nécessaire de supprimer de telles contraintes thermiques importantes qui sont la conséquence du processus de soudage, et d'usiner les bossages 5, 7 et la came 9 après le processus de soudage. En résultat, la combinaison de tels processus de soudage à l'arc sous plasma et de brasage à l'alliage d'argent ou le processus de soudage à l'arc sous plasma utilisant un fil d'apport ne peuvent pas avoir un fonctionnement simplifié.
Le bossage 7 de l'élément 2a de poulie représenté sur la figure 3B est soumis à un durcissement par induction haute fréquence avant d'être soudé sur la paroi entraînée 6. Le bossage recuit 7, cependant, tend à être recuit lors du processus de soudage du fait que le bossage 7 est soudé sur une longue période de temps et est exposé à un chauffage répété.
Comme représenté sur les figures 9A et 9B des dessins annexés, la paroi entraînée 6 de l'élément 2a de poulie entraînée a une forme telle qu'elle est susceptible de souffrir de contraintes localisées concentrées sur un point X proche d'une surface d'agencement "f" sous une charge W qui est imposée sur un point P par la courroie en V 3. Si la surface d'agencement "f" est soudée sur le bossage 7 par soudage au rayon laser afin d'éliminer les contraintes thermiques et de simplifier l'opération de soudage, alors la paroi entraînée 6 et le bossage 7 ne peuvent pas être reliés l'un à l'autre jusqu'à un niveau de résistance soudée suffisant.
C'est par conséquent un but de la présente invention de fournir un élément de poulie pour courroie en
V qui est constitué d'un disque de poulie et d'un arbre tubulaire qui peuvent être reliés rapidement, qui est soumis à des contraintes thermiques réduites, qui peut être soudé par un processus fortement simplifié et est très résistant aux charges appliquées.
V qui est constitué d'un disque de poulie et d'un arbre tubulaire qui peuvent être reliés rapidement, qui est soumis à des contraintes thermiques réduites, qui peut être soudé par un processus fortement simplifié et est très résistant aux charges appliquées.
Selon un aspect de la présente invention, il est fourni un élément de poulie pour courroie en V, comportant un disque de poulie formé à la presse ayant un trou d'agencement central défini dans celui-ci et s1éva- sant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission, un côté de celle-ci étant destiné à être maintenu en contact avec une courroie en V, et un arbre tubulaire agencé dans le trou d'agencement central, l'arbre tubulaire et le disque de poulie ayant des surfaces coopérantes reliées, sous forme d'un tout, l'une à l'autre par soudage au rayon laser.
L'aspect ci-dessus de la présente invention peut être appliqué à des éléments de poulies d'entraînement, entraînée, et entraînée mobile. Puisque les surfaces coopérantes sont reliées l'une à l'autre par soudage au rayon laser, les éléments peuvent être fabriqués rapidement, et toutes les contraintes thermiques de ceux-ci sont minimisées, réparties à l'aide d'un processus de suppression de contraintes thermiques. Les étapes d'usinage après le processus de soudage sont simplifiées, le nombre d'étapes de fabrication peut être réduit, et certaines des étapes de fabrication peuvent être supprimées ou raccourcies pour avoir une productivité accrue.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est aussi fourni un élément d'une poulie pour courroie en V, comportant un disque de poulie formé à la presse ayant un trou d'agencement central défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission, un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, et un arbre tubulaire agencé dans le trou d'agencement central, l'arbre tubulaire étant forgé ou forgé et usiné jusqu'à une forme terminée, l'arbre tubulaire et le disque de poulie ayant des surfaces coopérantes reliées sous forme d'un tout l'une à l'autre par soudage au rayon laser.
L'aspect ci-dessus de la présente invention peut être appliqué à un élément de poulie d'entraînement.
L'arbre tubulaire est usiné jusqu'à une forme terminée avant d'être soudé sur le disque de poulie. Par conséquent, les étapes d'usinage destinées à usiner l'arbre tubulaire sont exécutées avant le processus de soudage, et le nombre d'étapes de fabrication peut être réduit, et certaines des étapes de fabrication peuvent être supprimées ou raccourcies. La forme terminée est une forme finie en ce sens qu'aucun usinage ultérieur des extrémités de l'arbre tubulaire et aucune suppression ultérieure de contraintes thermiques, par exemple, n'est nécessaire.
Puisqu'on utilise un soudage au rayon laser, un usinage quelconque après processus de soudage n'est pas nécessaire.
Selon encore un autre aspect de la présente invention, il est fourni un élément de poulie pour courroie en V, comportant un disque de poulie formé à la presse, ayant un trou d'agencement central défini dans celui-ci, et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission, un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, et un arbre tubulaire agencé dans le trou d'agencement central, l'arbre tubulaire étant forgé, usiné sur ses bords intérieur et extérieur, traité par durcissement par induction à fréquence élevée, et meulé jusqu'à une forme terminée, l'arbre tubulaire et le disque de poulie ayant des surfaces coopérantes reliées sous forme d'un tout l'une à l'autre par soudage au rayon laser.
L'aspect ci-dessus de la présente invention peut être appliqué à un élément de poulie entraînée. Du fait que les étapes d'usinage destinées à l'usinage de l'arbre tubulaire sont exécutées avant le processus de soudage, le nombre d'étapes de fabrication peut être réduit, et certaines des étapes de fabrication peuvent être supprimées ou raccourcies. La forme terminée est une forme finie dans la mesure où aucun usinage de précision ultérieur du bord intérieur de l'arbre tubulaire et aucune suppression ultérieure des contraintes thermiques, par exemple, n'est nécessaire.
Selon encore un autre aspect de la présente invention, il est fourni un élément de poulie pour courroie en V, comportant un disque de poulie formé à la presse ayant un trou d'agencement central défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission, un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, et un arbre tubulaire agencé dans le trou d'agencement central, l'arbre tubulaire étant forgé et usiné sur ses bords intérieur et extérieur jusqu'à une forme terminée, l'arbre tubulaire et le disque de poulie ayant des surfaces coopérantes reliées sous forme d'un tout l'une à l'autre par soudage au rayon laser.
L'aspect ci-dessus de la présente invention peut être appliqué à un élément de poulie entraînée mobile. Du fait que les étapes d'usinage destinées à usiner l'arbre tubulaire sont exécutées avant le processus de soudage, le nombre d'étapes de fabrication peut être réduit, et certaines des étapes de fabrication peuvent être supprimées ou raccourcies. La forme terminée est une forme finie dans la mesure où aucun usinage de précision ultérieur du bord intérieur de l'arbre tubulaire et aucune suppression ultérieure des contraintes thermiques, par exemple, n'est nécessaire.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est fourni un élément de poulie pour courroie en V, comportant un disque de poulie formé à la presse ayant un trou d'agencement central défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission, un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, et un arbre tubulaire agencé dans le trou d'agencement central et relié au disque de poulie, le disque de poulie ayant une zone de surface ondulée s'étendant à partir d'une surface d'agencement de celui-ci qui est agencée sur l'arbre tubulaire, la zone de surface ondulée comportant une première nervure annulaire contiguë à la surface d'agencement et faisant saillie axialement en direction d'un premier côté formant face de l'âme de transmission, et une seconde nervure annulaire contiguë à la première nervure annulaire et s'étendant radialement vers l'extérieur de celle-ci et faisant saillie axialement en s'éloignant du premier côté formant face de l'âme de transmission.
L'aspect ci-dessus de la présente invention peut être appliqué à un élément de poulie entraînée. La première et la seconde nervure annulaire s'étendent concentriquement sur une longueur circonférentielle complète du disque de poulie. La zone de surface ondulée sert en tant que zone rigide pour répartir la charge transmise en provenance de l'rame de transmission dans une grande plage pour empêcher les contraintes de se concentrer sur une zone localisée, en particulier dans la surface d'agencement.
Le disque de poulie muni de la zone de surface ondulée et l'arbre tubulaire ont des surfaces coopérantes reliées, sous forme d'un tout, l'une à l'autre, par soudage au rayon laser.
Le soudage au rayon laser est rendu plus efficace par combinaison avec la zone de surface ondulée, pour répartir les contraintes à l'encontre d'une concentration des contraintes. Pour autant que les surfaces coopérantes du disque de poulie et de l'arbre tubulaire sont reliées l'une à l'autre par soudage au rayon laser, le temps nécessaire pour souder le disque de poulie et l'arbre tubulaire est raccourci, toute étape supplémen taire de suppression des contraintes thermiques du disque de poulie et de l'arbre tubulaire est inutile, et le disque de poulie et l'arbre tubulaire sont reliés l'un à l'autre avec un niveau de résistance suffisant.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est fourni un procédé de fabrication d'un élément de poulie pour courroie en V, comportant les étapes consistant à former à la presse un disque de poulie ayant un trou d'agencement central défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission, un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, forger ou forger et usiner un arbre tubulaire jusqu'à une forme terminée, agencer à la presse l'arbre tubulaire dans le trou d'agencement central, relier sous forme d'un tout les surfaces coopérantes de l'arbre tubulaire et du disque de poulie par soudage au rayon laser, et réaliser un traitement de surface de l'arbre tubulaire et du disque de poulie qui ont été reliés l'un à l'autre.
Selon encore un autre aspect de la présente invention, il est fourni un procédé de fabrication d'élément de poulie pour courroie en V, comportant les étapes consistant à former à la presse un disque de poulie ayant un trou d'agencement central défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission, un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, forger un arbre tubulaire, usiner l'arbre tubulaire sur les bords intérieur et extérieur de celui-ci, traiter l'arbre tubulaire par durcissement par induction à haute fréquence, meuler l'arbre tubulaire jusqu'à une forme terminée, puis agencer à la presse l'arbre tubulaire à l'intérieur du trou d'agencement central, relier sous forme d'un tout les surfaces coopérantes de l'arbre tubulaire et du disque de poulie par soudage au rayon laser, et effectuer un trai tement de surface de l'arbre tubulaire et du disque de poulie qui ont été reliés l'un à l'autre.
Selon encore un autre aspect de la présente invention, il est fourni un procédé de fabrication d'un élément de poulie pour courroie en V, comportant les étapes consistant à former à la presse un disque de poulie ayant un trou d'agencement central défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission, un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, forger un arbre tubulaire, usiner l'arbre tubulaire sur ses bords intérieur et extérieur jusqu'à une forme terminée, puis agencer à la presse l'arbre tubulaire dans le trou d'agencement central, relier sous forme d'un tout les surfaces coopérantes de l'arbre tubulaire et du disque de poulie par soudage au rayon laser, et réaliser un traitement de surface de l'arbre tubulaire et du disque de poulie qui ont été reliés l'un à l'autre.
La présente invention va maintenant être décrire, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe d'une transmission variable en continu pour scooter,
- la figure 2A est une vue en coupe représentant un processus de soudage au rayon laser pour souder un élément d'une poulie d'entraînement selon la présente invention,
- la figure 2B est une vue en coupe représentant un processus de soudage à l'arc sous plasma, habituel, pour souder un élément d'une poulie d'entraînement,
- la figure 3A est une vue en coupe représentant un processus de soudage au rayon laser pour souder un élément d'une poulie entraînée selon la présente invention,
- la figure 3B est une vue en coupe représentant des processus habituels de soudage à l'arc sous plasma et de brasage d'alliage d'argent pour souder un élément d'une poulie entraînée,
- la figure 4A est une vue en coupe représentant un processus de soudage au rayon laser destiné à souder un élément d'une poulie entraînée mobile selon la présente invention,
- la figure 4B est une vue en coupe représentant un processus de soudage à l'arc sous plasma habituel pour souder un élément d'une poulie entraînée mobile,
- la figure 5A est un schéma fonctionnel de processus de fabrication d'un élément de poulie d'entraînement selon la présente invention,
- la figure 5B est un schéma fonctionnel d'un processus habituel de fabrication d'élément de poulie d'entraînement,
- la figure 6A est un schéma fonctionnel de processus de fabrication d'un élément de poulie entraînée selon la présente invention,
- la figure 6B est un schéma fonctionnel d'un processus habituel de fabrication d'élément de poulie entraînée,
- la figure 7A est un schéma fonctionnel de processus de fabrication d'élément de poulie entraînée mobile selon la présente invention,
- la figure 7B est un schéma fonctionnel d'un processus habituel de fabrication d'élément de poulie entraînée mobile,
- la figure 8A est une vue partielle en perspective d'un élément de poulie entraînée selon un autre mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 8B est une vue de dessus de l'élément de poulie entraînée représenté sur la figure 8A,
- la figure 9A est une vue partielle en perspective représentant la manière par laquelle des contraintes localisées sont développées sous une charge appliquée à un élément habituel d'une poulie entraînée, et
- la figure 9B est une vue de dessus de l'élément habituel de poulie entraînée représenté sur la figure 9A.
- la figure 1 est une vue en coupe d'une transmission variable en continu pour scooter,
- la figure 2A est une vue en coupe représentant un processus de soudage au rayon laser pour souder un élément d'une poulie d'entraînement selon la présente invention,
- la figure 2B est une vue en coupe représentant un processus de soudage à l'arc sous plasma, habituel, pour souder un élément d'une poulie d'entraînement,
- la figure 3A est une vue en coupe représentant un processus de soudage au rayon laser pour souder un élément d'une poulie entraînée selon la présente invention,
- la figure 3B est une vue en coupe représentant des processus habituels de soudage à l'arc sous plasma et de brasage d'alliage d'argent pour souder un élément d'une poulie entraînée,
- la figure 4A est une vue en coupe représentant un processus de soudage au rayon laser destiné à souder un élément d'une poulie entraînée mobile selon la présente invention,
- la figure 4B est une vue en coupe représentant un processus de soudage à l'arc sous plasma habituel pour souder un élément d'une poulie entraînée mobile,
- la figure 5A est un schéma fonctionnel de processus de fabrication d'un élément de poulie d'entraînement selon la présente invention,
- la figure 5B est un schéma fonctionnel d'un processus habituel de fabrication d'élément de poulie d'entraînement,
- la figure 6A est un schéma fonctionnel de processus de fabrication d'un élément de poulie entraînée selon la présente invention,
- la figure 6B est un schéma fonctionnel d'un processus habituel de fabrication d'élément de poulie entraînée,
- la figure 7A est un schéma fonctionnel de processus de fabrication d'élément de poulie entraînée mobile selon la présente invention,
- la figure 7B est un schéma fonctionnel d'un processus habituel de fabrication d'élément de poulie entraînée mobile,
- la figure 8A est une vue partielle en perspective d'un élément de poulie entraînée selon un autre mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 8B est une vue de dessus de l'élément de poulie entraînée représenté sur la figure 8A,
- la figure 9A est une vue partielle en perspective représentant la manière par laquelle des contraintes localisées sont développées sous une charge appliquée à un élément habituel d'une poulie entraînée, et
- la figure 9B est une vue de dessus de l'élément habituel de poulie entraînée représenté sur la figure 9A.
Comme représenté sur la figure 1, une transmission variable en continu pour scooter, comporte une poulie d'entraînement 1 montée sur une extrémité d'un vilebrequin S d'un moteur, une poulie entraînée 2 montée sur une extrémité d'un arbre d'embrayage C, et une courroie en V 3 entraînée autour de la poulie d'entraînement 1 et de la poulie entraînée 2. La poulie d'entraînement 1 comporte deux éléments la, lb, l'élément lb étant mobile, en se rapprochant et s'éloignant de l'élément la, le long de l'axe du vilebrequin S. La poulie entraînée 2 comporte deux éléments 2a, 2b, l'élément 2b étant mobile, en se rapprochant et s'éloignant de l'élément 2a, le long de l'axe de l'arbre d'embrayage C. La courroie en V 3 est coincée entre les éléments la, lb de la poulie d'entraînement 1 et les éléments 2a, 2b de la poulie entraînée 2.
Lorsque la distance entre les éléments la, lb de la poulie d'entraînement 1 et la distance entre les éléments 2a, 2b de la poulie entraînée 2 sont modifiées, la position radialement coincée de la courroie en V 3 entre les éléments la, lb et 2a, 2b est modifiée pour changer le rapport de réduction de vitesse de la transmission variable en continu.
Comme représenté sur la figure 2A, l'élément la de la poulie d'entraînement 1 comporte une paroi d'entraînement 4 en forme de disque, servant en tant que disque de poulie ayant un trou d'agencement central 4a défini dans celui-ci, et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission 4b, le côté intérieur de celle-ci étant maintenu en contact avec un premier côté de la courroie en V 3, et un bossage 5 servant en tant qu'arbre tubulaire agencé à la presse dans le trou d'agencement central 4a et relié à la paroi d'entraînement 4.
Comme représenté sur la figure 3A, l'élément 2a de la poulie entraînée 2 comporte une paroi entraînée 6 en forme de disque, servant en tant que disque de poulie ayant un trou d'agencement central 6a défini dans celuici et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission 6b, un côté intérieur de celle-ci étant maintenu en contact avec l'autre côté de la courroie en V 3, et un bossage 7 servant en tant qu'arbre tubulaire agencé à la presse dans le trou d'agencement central 6a et relié à la paroi entraînée 6.
Comme représenté sur la figure 4A, l'élément 2b de la poulie entraînée 2 est constitué d'une paroi entraînée mobile 8 en forme de disque, servant en tant que disque de poulie ayant un trou d'agencement central 8a défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission 8b, un côté intérieur de celle-ci étant maintenu en contact avec le premier côté de la courroie en V 3, et une came 9 servant en tant qu'arbre tubulaire agencé à la presse dans le trou d'agencement central 8a et relié à la paroi entraînée mobile 8.
Les principes de la présente invention sont appliqués à l'élément la de la poulie d'entraînement 1, à l'élément 2a de la poulie entraînée 2, et à l'élément 2b de la poulie entraînée 2. Des détails des processus de fabrication de ces éléments la, 2a, 2b vont être successivement décrits ci-dessous par comparaison avec des détails des processus habituels de fabrication d'éléments de poulie.
Le processus habituel de fabrication de l'élé- ment la va être décrit ci-dessous en référence à la figure 5B. Comme représenté sur la figure 5B, la paroi d'entraînement 4 est tout d'abord formée à la presse et ensuite biseautée, et le bossage 5 est traité par forgeage à froid et ensuite usiné sur son bord extérieur. Le bossage 5 est ensuite agencé à la presse dans la paroi d'entraînement 4, et la paroi d'entraînement 4 et le bossage 5 sont reliés l'un à l'autre par un cordon de soudure "b" (voir figure 2B) formé entre une surface extérieure de l'âme de transmission 4b et le bossage 5 selon un processus de soudage à l'arc sous plasma utilisant un fil de produit d'apport constitué d'acier SUS309L. Après ceci, le bossage 5 est découpé au niveau de ses extrémités opposées, broché, et cémenté pour supprimer les contraintes thermiques. Ensuite, l'élément la est envoyé vers un processus d'inspection. Si des contraintes thermiques importantes restent non-supprimées dans le bossage 5, alors le bossage 5 peut devoir être découpé à nouveau au niveau de ses extrémités opposées.
Le processus de soudage à l'arc sous plasma nécessite que le bossage 5 et la paroi d'entraînement 4 soient chauffés sur un temps relativement long d'environ 30 secondes, et par conséquent il est nécessaire de supprimer les contraintes thermiques du bossage 5 après le traitement de soudage à l'arc sous plasma. Si le bossage 5 était découpé au niveau de ses extrémités opposées et broché avant le processus de soudage à l'arc sous plasma, alors le niveau voulu de précision dimensionnelle peut ne pas être atteint pour le bossage 5 du fait des contraintes thermiques développées dans le processus de soudage à l'arc sous plasma. Par conséquent, le bossage 5 doit être usiné après le processus de soudage à l'arc sous plasma.
Selon la présente invention, comme représenté sur la figure 5A, la paroi d'entraînement 4 est mise en forme à la presse et le bossage 5 est traité par forgeage à froid, découpe au niveau de ses extrémités opposées, et brochage. Après ceci, le bossage 5 est agencé à la presse dans la paroi d'entraînement 4, et la paroi d'entraînement 4 et le bossage 5 sont reliés l'un à l'autre par un cordon soudé "a" (voir figure 2A) formé entre un bord circonférentiel intérieur de la paroi d'entraînement 4 et un bord circonférentiel extérieur du bossage 5. Le processus de soudage au rayon laser est exécuté à l'aide d'une puissance de sortie laser de 2,5 kW avec une vitesse de soudage de 2 m/min. et est terminé en environ 3 secondes. Par conséquent, toute contrainte thermique développée dans la paroi d'entraînement 4 et le bossage 5 est si faible que tout traitement ultérieur de suppression de contraintes thermiques de la paroi d'entraînement 4 et du bossage 5 peut être supprimé. Après ceci, la paroi d'entraînement 4 et le bossage 5 sont cémentés, et ensuite envoyés vers un processus d'inspection.
Comme décrit ci-dessus, les étapes d'usinage comportant le forgeage à froid du bossage 5, la découpe des extrémités opposées du bossage 5, et le brochage du bossage 5 sont exécutées avant le processus de soudage.
Les étapes d'usinage ainsi exécutées avant le processus de soudage sont efficaces pour réduire le nombre total d'étapes nécessaires pour fabriquer l'élément la et pour raccourcir le processus de fabrication dans son entier.
Les trois étapes ci-dessus, c'est-à-dire le forgeage à froid du bossage 5, la découpe des extrémités opposées du bossage 5, et le brochage du bossage 5, peuvent être combinées en une seule étape de forgeage de précision.
La suppression du biseautage de la paroi d'entraînement 4 est le résultat de l'étape consistant à former à la presse la paroi d'entraînement 4 et n'a pas de portée directe sur la présente invention.
Dans le processus de soudage au rayon laser, un rayon laser peut être appliqué parallèlement aux bords reliés ou légèrement radialement vers l'intérieur par rapport aux bords de liaison, comme indiqué par les flèches sur la figure 2A, dans le but d'empêcher le rayon laser de faire fondre l'extrémité du bossage 5 et de provoquer moins de contraintes thermiques dans l'rame de transmission 4b.
Le processus habituel de fabrication de l'élément 2a va être décrit ci-dessous en référence à la figure 6B. Comme représenté sur la figure 6B, la paroi entraînée 6 est formée à la presse et ensuite usinée et le bossage 7 est traité par forgeage à froid et ensuite usiné sur ses bords extérieur et intérieur et traité par durcissement par induction à haute fréquence. Le bossage 7 est ensuite agencé à la presse dans la paroi entraînée 6, et la paroi entraînée 6 et le bossage 7 sont reliés l'un à l'autre par un cordon soudé "c" (voir figure 3B) formé entre une surface extérieure de l'rame de transmission 6b et le bossage 7, par un processus de soudage à l'arc sous plasma, et un cordon de soudure "d" formé entre une surface intérieure de l'rame de transmission 6b et le bossage 7 par un processus de brasage à l'alliage d'argent. Après ceci, le bossage 7 est usiné sur son bord intérieur c'est-à-dire en définitive fini, et ensuite la paroi entraînée 6 et le bossage 7 sont revêtus d'une couche de chrome dur. Par la suite, les contraintes thermiques sont supprimées de l'élément 2a, qui est alors envoyé vers un processus d'inspection.
Dans le processus de soudage à l'arc sous plasma et le processus de brasage à l'alliage d'argent, le bossage 7 et la paroi entraînée 6 sont soumis à un chauffage répété sur un temps total d'environ 36 secondes. Par conséquent, il est nécessaire de supprimer les contraintes thermiques de l'élément 2a et le bossage 7 doit être usiné sur son bord intérieur c'est-à-dire en définitive fini, après le processus de soudage à l'arc sous plasma et le processus de brasage à l'alliage d'argent.
Selon la présente invention, comme représenté sur la figure 6A, la paroi entraînée 6 est formée à la presse, et le bossage 7 est traité par forgeage à froid, usiné sur ses bords extérieur et intérieur, traité par durcissement par induction à haute fréquence, et ensuite meulé. Après ceci, le bossage 7 est agencé à la presse dans la paroi entraînée 6, et la paroi entraînée 6 et le bossage 7 sont reliés l'un à l'autre par un cordon soudé "c" (voir figure 3A) formé entre un bord circonférentiel intérieur de la paroi entraînée 6 et un bord circonférentiel extérieur du bossage 7 par un processus de soudage au rayon laser. Le processus de soudage au rayon laser est exécuté à l'aide d'une puissance de sortie laser de 2,5 kW et avec une vitesse de soudage de 2 m/min. et est terminé en environ 3 secondes. Par conséquent, toute contrainte thermique développée dans la paroi entraînée 6 et le bossage 7 est si petite que tout traitement ultérieur de suppression de contraintes thermiques de la paroi entraînée 6 et du bossage 7 peut être supprime. Après ceci, le bossage 7 est usiné sur son bord intérieur c'est-àdire fini avec précision, si son bord intérieur a été précédemment usiné grossièrement, ou le bossage 7 ne nécessite pas d'être fini avec précision si son bord intérieur a été précédemment usiné avec précision. Ensuite, la paroi entraînée 6 et le bossage 7 sont revêtus d'une couche de chrome dur et l'élément 2a est par la suite envoyé vers un processus d'inspection.
Les étapes d'usinage décrites ci-dessus sont exécutées avant le processus de soudage, et toute étape de suppression des contraintes thermiques est supprimée.
Puisque le temps nécessaire pour souder la paroi entraî née 6 et le bossage 7 est court, la productivité de l'élément 2a est accrue.
La suppression de l'usinage de la paroi entraînée 6 est le résultat de l'étape consistant à réaliser à la presse la paroi entraînée 6, et n'a pas de portée directe sur la présente invention.
Dans le processus de soudage au rayon laser, un rayon laser peut être appliqué parallèlement aux bords reliés ou légèrement radialement vers l'extérieur par rapport aux bords de liaison, comme indiqué par les flèches sur la figure 3A, dans le but d'augmenter la résistance statique du fait d'une dispersion du cordon de soudure.
Le processus habituel de fabrication de l'élément 2b va être décrit ci-dessous en référence à la figure 7B. Comme représenté sur la figure 7B, la paroi entraînée mobile 8 est formée à la presse et ensuite usinée, et la came 9 est traitée par forgeage à froid et ensuite usinée sur son bord extérieur et usinée grossièrement sur son bord intérieur. La came 9 est ensuite agencée à la presse dans la paroi entraînée mobile 8, et la paroi entraînée mobile 8 et la came 9 sont reliées l'une à l'autre par un cordon soudé "e" (voir figure 4B) formé entre une surface intérieure de l'rame de transmission 8b et la came 9, par un processus de soudage à l'arc sous plasma utilisant un fil de produit d'apport constitué d'acier doux. Par la suite, la came 9 est usinée sur son bord intérieur c'est-à-dire en définitive finie, et les contraintes thermiques sont supprimées de l'élément 2b.
L'élément 2b est ensuite traité par nitruration douce en milieu gazeux (GSN) et ensuite envoyé vers un processus d'inspection.
Pour autant que le processus de soudage à l'arc sous plasma prenne un temps relativement long d'environ 20 secondes, la suppression des contraintes thermiques de l'élément 2b est indispensable. De plus, la came 9 doit être usinée sur son bord intérieur c'est-à-dire en définitive finie, après le processus de soudage à l'arc sous plasma.
Selon la présente invention, comme représenté sur la figure 7A, la paroi entraînée mobile 8 est formée à la presse, et la came 9 est traitée par forgeage à froid et usinée sur ses bords extérieur et intérieur.
Après ceci, la came 9 est agencée à la presse dans la paroi entraînée mobile 8, et la paroi entraînée mobile 8 et la came 9 sont reliées l'une à l'autre par un cordon soudé "e" (voir figure 4A) formé entre un bord circonférentiel intérieur de la paroi entraînée mobile 8 et un bord circonférentiel extérieur de la came 9, par un processus de soudage au rayon laser. Le processus de soudage au rayon laser est exécuté à l'aide d'une puissance de sortie laser de 2,5 kW avec une vitesse de soudage de 2 m/min. et est terminé en environ 3 secondes. Par conséquent, toute contrainte thermique développée dans la paroi entraînée mobile 8 et la came 9 est si petite que tout traitement ultérieur de suppression des contraintes thermiques de la paroi entraînée mobile 8 et de la came 9 peut être supprimé. Après ceci, la came 9 est usinée sur son bord intérieur c'est-à-dire finie avec précision, si son bord intérieur a été précédemment usiné grossièrement, ou la came 9 ne doit pas être finie avec précision si son bord intérieur a été précédemment usiné avec précision. l'élément 2b est alors traité par nitruration douce en milieu gazeux (GSN) et ensuite envoyé vers un processus d'inspection.
Les étapes d'usinage décrites ci-dessus sont exécutées avant le processus de soudage, et toute étape de suppression des contraintes thermiques est supprimée.
Puisque le temps nécessaire pour souder la paroi entraî née mobile 8 et la came 9 est court, la productivité de l'élément 2b est accrue.
La suppression de l'usinage de la paroi entraînée mobile 8 est le résultat de l'étape consistant à réalise à la presse la paroi entraînée mobile 8, et n'a pas de portée directe sur la présente invention.
Dans le processus de soudage au rayon laser, un rayon laser peut être appliqué parallèlement aux bords reliés ou légèrement radialement vers l'intérieur par rapport aux bords de liaison, comme indiqué par les flèches sur la figure 4A, dans le but d'augmenter la résistance de fixation et de remplir une marche quelconque jusqu'à ce que les surfaces d'extrémité de la paroi entraînée mobile 8 et de la came 9 affleurent l'une à l'autre.
Les liaisons soudées par le processus de soudage au rayon laser selon la présente invention ont été testées et mesurées en ce qui concerne la résistance et les contraintes. Les valeurs mesurées des résistances et des contraintes sont comme suit
L'élément la de la poulie d'entraînement 1 a été testé en faisant tourner le bossage 5 à une vitesse donnée par rapport à la paroi d'entraînement 4 qui avait été fixée en position. Comme avec la résistance du joint soudé par le processus de soudage à l'arc sous plasma habituel, le joint soudé n'a subi aucune rupture et par conséquent a présenté un niveau de résistance voulu même lorsque le couple appliqué sur le bossage 5 a atteint 41 kgf m.
L'élément la de la poulie d'entraînement 1 a été testé en faisant tourner le bossage 5 à une vitesse donnée par rapport à la paroi d'entraînement 4 qui avait été fixée en position. Comme avec la résistance du joint soudé par le processus de soudage à l'arc sous plasma habituel, le joint soudé n'a subi aucune rupture et par conséquent a présenté un niveau de résistance voulu même lorsque le couple appliqué sur le bossage 5 a atteint 41 kgf m.
Les contraintes au niveau de quatre points, espacés de 90 , situés sur la paroi d'entraînement 4 ont été mesurées avant et après que la paroi d'entraînement 4 et le bossage 5 aient été soudés. Les contraintes mesurées étaient un tiers, ou moins, de celles de la paroi d'entraînement 4 soudée par le processus de soudage à l'arc sous plasma habituel. Par conséquent, il a été confirmé que toute contrainte thermique de l'élément la produit selon la présente invention était faible. Des échantillons de l'élément 2a de la poulie entraînée 2 qui avaient été soudés dans des conditions prédéterminées de soudage au rayon laser ont été mesurés en ce qui concerne la résistance à la traction. Il a été confirmé que le métal de base, c'est-à-dire la paroi entraînée 6 ou le bossage 7 étaient rompus mais le joint soudé nta pas été fracturé dans l'un quelconque des échantillons. Le processus de soudage au rayon laser a été terminé en environ 3 secondes. Il a été prouvé que l'élément soudé 2a avait un niveau de résistance suffisant et souffrait de contraintes thermiques réduites.
Les contraintes au niveau de quatre points, espacés de 90 , situés sur les parois entraînées 6 des échantillons ont été mesurées avant et après que les parois entraînées 6 et les bossages 7 aient été soudés. Il a été confirmé que les contraintes mesurées étaient un tiers, ou moins, de celles de la paroi d'entraînement 4 soudée par le processus de soudage à l'arc sous plasma habituel.
Des échantillons de l'élément 2b de la poulie entraînée mobile 2 qui avaient été soudés dans des conditions de soudage au rayon laser, qui ont été modifiées dans une plage donnée, ont été mesurés en ce qui concerne la résistance à la traction. Dans aucun des échantillons, le joints soudé n'a été rompu, mais le métal de base, c'est-à-dire la paroi entraînée mobile 8 et la came 9, était rompu.
Les contraintes au niveau de quatre points, espacés de 90 , des parois entraînées mobiles 8 des échantillons ont été mesurées avant et après que les parois entraînées mobiles 8 et les cames 9 aient été soudées. Il a été confirmé que les contraintes mesurées étaient un tiers, ou moins, de celles de la paroi entraînée mobile 8 soudée par le processus de soudage à l'arc sous plasma habituel.
Il a été compris des résultats ci-dessus que les résistances des éléments soudés la, 2a, 2b selon la présente invention sont comparables aux résistances des éléments soudés habituels la, 2a, 2b et que les contraintes des éléments soudés la, 2a, 2b selon la présente invention sont beaucoup plus petites que les contraintes des éléments soudés habituels la, 2a, 2b.
Un élément 2a d'une poulie entraînée 2 selon un autre mode de réalisation de la présente invention va être décrit ci-dessous en référence aux figures 8A et 8B.
Comme représenté sur les figures 8A et 8B, l'élément 2a comporte une paroi entraînée 6 comportant une zone de surface ondulée "g" s'étendant radialement à partir d'une surface d'agencement "f" qui est agencée sur un bossage 7. La zone de surface ondulée "g" comporte une première nervure annulaire "gl" contiguë à la surface d'agencement "f" et faisant saillie axialement en direction d'un côté formant face d'une âme de transmission 6b, et une seconde nervure annulaire "g2" contiguë à la première nervure annulaire "gl" et radialement vers l'extérieur de celle-ci et faisant saillie axialement en s'éloignant du côté formant face de l'rame de transmission 6b. La zone de surface ondulée "g" a une section transversale radiale en forme de S qui est représentée sous une forme de S inversé sur la figure 8A.
La zone de surface ondulée "g" sert en tant que zone rigide de la paroi entraînée 6. Lorsqu'une charge W est appliquée sur un point P de l'rame de transmission 6b par la courroie en V 3, des contraintes sont développées dans une zone "Y" (voir figure 8B) qui s'étend largement selon une configuration de croissant dans la zone de surface ondulée "g". La zone de surface ondulée "g" est donc efficace pour empêcher les contraintes indues de se concentrer sur une zone localisée.
La surface d'agencement "f" est soudée sur le bossage 7 par un rayon laser qui est appliqué pratiquement axialement à partir de derrière l'rame de transmission 6b. Le rayon laser étant ainsi appliqué, un cordon de soudure ayant une forme de coin est formé dans la surface d'agencement "f".
Un test de durée de vie a été mené sur l'élément 2a ayant la zone de surface ondulée "g". En résultat du test de durée de vie, il a été confirmé que l'élément 2a ayant la zone de surface ondulée "g" avait une durée plus grande que l'élément 2a n'ayant pas une telle zone de surface ondulée "g".
Claims (9)
1. Elément de poulie (1, 2) pour courroie en V, comportant un disque de poulie (4, 6, 8) formé à la presse ayant un trou d'agencement central (4a, 6a, 8a) défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission (4b, 6b, 8b), un côté de celle-ci étant destiné à être maintenu en contact avec une courroie en V (3), et un arbre tubulaire (5, 7, 9) agencé dans le trou d'agencement central, caractérisé en ce que l'arbre tubulaire et le disque de poulie ont des surfaces coopérantes reliées l'une à l'autre, sous forme d'un tout, par soudage au rayon laser.
2. Elément de poulie (1, 2) pour courroie en V, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un disque de poulie (4, 6, 8) formé à la presse ayant un trou d'agencement central (4a, 6a, 8a) défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission (4b, 6b, 8b), un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V (3), et un arbre tubulaire (5, 7, 9) agencé dans le trou d'agencement central, l'arbre tubulaire étant forgé ou forgé et usiné jusqu'à une forme terminée, l'arbre tubulaire et le disque de poulie ayant des surfaces coopérantes reliées sous forme d'un tout l'une à l'autre par soudage au rayon laser.
3. Procédé de fabrication d'un élément de poulie (1, 2) pour courroie en V (3), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à former à la presse un disque (4, 6, 8) de poulie ayant un trou d'agencement central (4a, 6a, 8a) défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission (4b, 6b, 8b), un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, forger ou forger et usiner un arbre tubulaire (5, 7, 9) jusqu'à une forme terminée, agencer à la presse l'arbre tubulaire dans le trou d'agencement central, relier sous forme d'un tout les surfaces coopérantes de l'arbre tubulaire et du disque de poulie par soudage au rayon laser, et réaliser un traitement de surface de l'arbre tubulaire et du disque de poulie qui ont été reliés l'un à l'autre.
4. Elément de poulie (2) pour courroie en V selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un disque (6) de poulie formé à la presse, ayant un trou d'agencement central (6a) défini dans celui-ci, et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission (6b), un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V (3), et un arbre tubulaire (7) agencé dans le trou d'agencement central, l'arbre tubulaire étant forgé, usiné sur ses bords intérieur et extérieur, traité par durcissement par induction à fréquence élevée, et meulé jusqu'à une forme terminée, l'arbre tubulaire (7) et le disque (6) de poulie ayant des surfaces coopérantes reliées sous forme d'un tout l'une à l'autre par soudage au rayon laser.
5. Procédé de fabrication d'élément de poulie (2) pour courroie en V selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à former à la presse un disque (6) de poulie ayant un trou d'agencement central (6a) défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission (6b), un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V (3), forger un arbre tubulaire (7), usiner l'arbre tubulaire sur les bords intérieur et extérieur de celui-ci, traiter l'arbre tubulaire par durcissement par induction à haute fréquence, meuler l'arbre tubulaire jusqu'à une forme terminée, puis agencer à la presse l'arbre tubulaire à l'intérieur du trou d'agencement central, relier sous forme d'un tout les surfaces coopérantes de l'arbre tubulaire et du disque de poulie par soudage au rayon laser, et effectuer un traitement de surface de l'arbre tubulaire et du disque de poulie qui ont été reliés l'un à l'autre.
6. Elément de poulie (2) pour courroie en V selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un disque (8) de poulie formé à la presse, ayant un trou d'agencement central (8a) défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission (8b), un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V, et un arbre tubulaire (9) agencé dans le trou d'agencement central, l'arbre tubulaire étant forgé et usiné sur ses bords intérieur et extérieur jusqu'à une forme terminée, l'arbre tubulaire et le disque de poulie ayant des surfaces coopérantes reliées sous forme d'un tout l'une à l'autre par soudage au rayon laser.
7. Procédé de fabrication d'un élément de poulie pour courroie en V selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à former à la presse un disque (8) de poulie ayant un trou d'agencement central (8a) défini dans celui-ci et s'évasant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission (8b), un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie en V (3), forger un arbre tubulaire, usiner l'arbre tubulaire (9) sur ses bords intérieur et extérieur jusqu'à une forme terminée, puis agencer à la presse l'arbre tubulaire dans le trou d'agencement central, relier sous forme d'un tout les surfaces coopérantes de l'arbre tubulaire et du disque de poulie par soudage au rayon laser, et réaliser un traitement de surface de l'arbre tubulaire et du disque de poulie qui ont été reliés l'un à l'autre.
8. Elément de poulie pour courroie en V selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un disque (6) de poulie formé à la presse ayant un trou d'agencement central (6a) défini dans celui-ci et s'éva sant vers l'extérieur et comportant une âme de transmission (6b), un côté de celle-ci étant destiné à être en contact avec une courroie én V, et un arbre tubulaire (7) agencé dans le trou d'agencement central et relié au disque de poulie, le disque (6) de poulie ayant une zone de surface ondulée (8) s'étendant à partir d'une surface d'agencement (f) de celui-ci qui est agencée sur l'arbre tubulaire (7), la zone de surface ondulée (g) comportant un première nervure annulaire (gl) contiguë à la surface d'agencement (f) et faisant saillie axialement en direction d'un premier côté formant face de l'âme de transmission (6b), et une seconde nervure annulaire (g2) contiguë à la première nervure annulaire et s'étendant radialement vers l'extérieur de celle-ci et faisant saillie axialement en s'éloignant du premier côté formant face de l'âme de transmission.
9. Elément de poulie pour courroie en V selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit disque de poulie et ledit arbre tubulaire ont des surfaces coopérantes reliées l'une à l'autre, sous forme d'un tout, par soudage au rayon laser.
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| TW363020B (en) | 1999-07-01 |
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