FR3071888B1 - Ensemble pour groupe motopropulseur de vehicule automobile comprenant un arbre de transmission et une piece annulaire sertie sur l'arbre de transmission - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un ensemble (10) pour un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant : - un arbre de transmission (11) au moins en partie tubulaire et creux, s'étendant autour d'un axe longitudinal (13) entre une première (14) et une deuxième extrémité, l'arbre de transmission (11) comprenant en outre une portion d'extrémité (15) tubulaire et creuse, pourvue de la première extrémité (14), - une pièce annulaire (12) s'étendant autour de l'axe longitudinal (13). La pièce annulaire (12) et l'arbre de transmission (11) sont assemblés l'un avec l'autre par frettage de la pièce annulaire (12) autour de la portion d'extrémité (15) de l'arbre de transmission (11), la pièce annulaire (12) étant en outre sertie sur l'arbre de transmission (11), la première extrémité (14) de l'arbre de transmission (11) étant rabattue sur la pièce annulaire (12) de sorte à bloquer une translation de la pièce annulaire (12) suivant l'axe longitudinal (13) en direction de la première extrémité (14).

Description

ENSEMBLE POUR GROUPE MOTOPROPULSEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN ARBRE DE TRANSMISSION ET UNE PIECE ANNULAIRE SERTIE SUR L’ARBRE DE TRANSMISSION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des groupes motopropulseur de véhicules automobiles. Plus précisément, l’invention concerne un ensemble pour groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un arbre de transmission et une pièce annulaire sertie sur l’arbre de transmission. L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’un tel ensemble et un outil de sertissage pour mettre en oeuvre une étape de sertissage d’un tel procédé de fabrication.
ETAT DE L’ART
Il est par exemple connu de fretter un palier de guidage, tel qu’un roulement mécanique, sur une portion d’extrémité d’un arbre de transmission d’un groupe motopropulseur de véhicule automobile, ladite portion d’extrémité comprenant l’une des extrémités de l’arbre de transmission. Un tel palier de guidage a pour fonction de supporter et de guider en rotation l’arbre de transmission autour de son axe d’extension longitudinale par rapport à un carter fixe.
Or, il arrive qu’un tel palier de guidage ait à supporter des efforts axiaux importants tendant à le faire glisser vers l’extrémité de l’arbre de transmission.
Il peut aussi arriver qu’un tel palier de guidage soit soumis à d’éventuels problèmes de défrettage, l’ajustement serré entre l’arbre de transmission et le palier de guidage pouvant alors ne plus être assuré, de sorte que le palier de guidage peut encore risquer de glisser vers l’extrémité de l’arbre de transmission. Ces problèmes de défrettage interviennent par exemple en cas de dilatations différentielles entre l’arbre de transmission et le palier de guidage dues à des variations de températures entre ces derniers ou encore en cas de contraintes de cisaillement suffisamment élevées sur le palier de guidage pour entraîner un glissement d’une bague intérieure du palier de guidage sur l’arbre de transmission.
Dans ces deux situations, il est ainsi nécessaire de bloquer axialement en translation le palier de guidage par rapport à l’arbre de transmission en direction de l’extrémité de l’arbre de transmission.
Pour cela, un arrêt axial est généralement monté sur la portion d’extrémité de l’arbre de transmission, entre l’extrémité de l’arbre de transmission et le palier de guidage. Cet arrêt axial assure dans la première situation la reprise des efforts axiaux appliqués par le carter sur le palier de guidage et qui sont ainsi transmis à l’arbre de transmission. Il prévient dans la deuxième situation les risques de glissement du palier de guidage le long de l’arbre de transmission en cas de défrettage du palier de guidage.
Il est par exemple connu pour réaliser un tel arrêt axial de monter un écrou sur la portion d’extrémité de l’arbre de transmission, entre l’extrémité de l’arbre de transmission et le palier de guidage.
Or, cette solution est particulièrement contraignante car elle nécessite de réaliser un filetage de la portion d’extrémité de l’arbre de transmission, ce qui n’est pas aisé au vu des traitements thermiques subis par l’arbre de transmission tendant à le rendre très dur.
Par ailleurs, les contraintes de montage liées à cette solution imposent de rallonger l’arbre de transmission afin de s’assurer qu’il existe une distance suffisante entre l’extrémité de l’arbre de transmission et l’écrou. Cela est particulièrement problématique car les groupes motopropulseurs sont de plus en plus contraints en termes d’encombrement, par exemple pour des raisons environnementales.
Ainsi, un encombrement trop important de l’arbre de transmission peut contraindre l’encombrement d’autres parties du groupe motopropulseur et de ce fait avoir des conséquences négatives sur ces autres parties. C’est par exemple le cas des groupes motopropulseurs électriques dans lesquels un encombrement important du réducteur peut contraindre la longueur de la bobine et donc limiter le couple fourni par le groupe motopropulseur.
Il est aussi connu pour réaliser un tel arrêt axial de monter une vis creuse dans la portion d’extrémité de l’arbre de transmission, la vis creuse présentant une collerette radiale faisant saillie de la surface latérale extérieure de l’arbre de transmission et assurant ainsi le blocage axial du palier de guidage.
Or, si cette solution permet effectivement de limiter la longueur de l’arbre de transmission et donc son encombrement, elle reste contraignante dans la mesure où elle nécessite de réaliser un taraudage de la portion d’extrémité de l’arbre de transmission, ce qui comme indiqué précédemment n’est pas aisé au vu de la dureté de l’arbre de transmission.
Il est encore connu pour réaliser un tel arrêt axial de monter un anneau élastique dans une gorge prévue à cet effet dans la portion d’extrémité de l’arbre de transmission, entre l’extrémité de l’arbre de transmission et le palier de guidage.
Or, comme pour l’écrou, les contraintes de montage liées à cette solution imposent de rallonger l’arbre de transmission afin de s’assurer qu’il existe une distance suffisante entre l’extrémité de l’arbre de transmission et l’écrou, ce qui pose problème en termes d’encombrement. Ces contraintes de montage imposent en outre de prévoir un jeu axial non négligeable entre le palier de guidage et l’anneau élastique.
Il existe donc un besoin de proposer un arrêt axial permettant à la fois de limiter la longueur de l’arbre de transmission et un montage aisé sur l’arbre de transmission.
PRESENTATION DE L’INVENTION
A cet effet, la présente invention propose un ensemble pour groupe motopropulseur comprenant une pièce annulaire et un arbre de transmission comprenant une portion d’extrémité frettée de la pièce annulaire, la pièce annulaire étant en outre sertie sur l’arbre de transmission au moyen de l’extrémité de l’arbre de transmission rabattue sur la pièce annulaire.
Plus précisément, l’invention a pour objet un ensemble pour un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant :
- un arbre de transmission au moins en partie tubulaire et creux, s’étendant autour d’un axe longitudinal entre une première et une deuxième extrémité, l’arbre de transmission comprenant en outre une portion d’extrémité tubulaire et creuse, pourvue de la première extrémité,
- une pièce annulaire s’étendant autour de l’axe longitudinal.
La pièce annulaire et l’arbre de transmission sont assemblés l’un avec l’autre par frettage de la pièce annulaire autour de la portion d’extrémité de l’arbre de transmission, la pièce annulaire étant en outre sertie sur l’arbre de transmission, la première extrémité de l’arbre de transmission étant rabattue sur la pièce annulaire de sorte à bloquer une translation de la pièce annulaire suivant l’axe longitudinal en direction de la première extrémité.
Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- la pièce annulaire est choisie parmi :
o un roulement à billes à contact droit, o un roulement à billes à contact oblique, o un roulement à rouleaux coniques, o un roulement à rouleaux cylindriques, o un roulement à rouleaux sphériques, o un pignon, o un moyeu de passage de vitesses ;
- le roulement à billes ou à rouleaux comprend une unique rangée de billes ou de rouleaux ;
- la première extrémité de l’arbre de transmission forme une collerette s’étendant globalement radialement par rapport à l’axe longitudinal dans une direction opposée audit axe ;
- la collerette s’étend radialement depuis l’arbre de transmission de manière continue sur toute la circonférence de l’arbre de transmission ;
- la collerette comprend au moins deux encoches radiales par rapport à l’axe longitudinal, de sorte à former au moins deux saillies de sertissage ;
- la première extrémité de l’arbre de transmission et la pièce annulaire sont en contact l’une avec l’autre suivant l’axe longitudinal ;
- la première extrémité de l’arbre de transmission rabattue sur la pièce annulaire présente une dimension maximale, prise suivant l’axe longitudinal, inférieure à une dimension maximale, prise radialement par rapport à l’axe longitudinal, du reste de la portion d’extrémité de l’arbre de transmission ;
- l’arbre de transmission est en outre pourvu d’un épaulement délimitant la portion d’extrémité, l’épaulement étant conçu pour bloquer en translation la pièce annulaire suivant l’axe longitudinal en direction de la deuxième extrémité ;
- la pièce annulaire et l’épaulement de l’arbre de transmission sont en contact l’un avec l’autre suivant l’axe longitudinal ;
- la première extrémité de l’arbre de transmission est conçue pour serrer la pièce annulaire contre l’épaulement de l’arbre de transmission ;
- la pièce annulaire est un roulement mécanique comprenant une bague interne laquelle est assemblée par frettage autour de la portion d’extrémité de l’arbre de transmission, une bague externe s’étendant radialement autour de la bague interne et des éléments montés roulant entre la bague interne et la bague externe, la première extrémité de l’arbre de transmission étant rabattue sur la bague interne du roulement mécanique.
L’invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d’un ensemble précédemment décrit, dit ensemble final, le procédé de fabrication comprenant les étapes de :
- fourniture d’un ensemble initial comprenant :
o un arbre de transmission au moins en partie tubulaire et creux, s’étendant autour d’un axe longitudinal entre une première et une deuxième extrémité, l’arbre de transmission comprenant en outre une portion d’extrémité tubulaire et creuse, pourvue de la première extrémité et de diamètre extérieur constant, o une pièce annulaire,
- frettage de la pièce annulaire autour de la portion d’extrémité de l’arbre de transmission,
- sertissage de la pièce annulaire sur l’arbre de transmission, la première extrémité de l’arbre de transmission étant rabattue sur la pièce annulaire de sorte à obtenir l’ensemble final.
Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- l’arbre de transmission fourni présente une première extrémité amincie ;
- l’étape de sertissage est réalisée par déformation progressive de la première extrémité de l’arbre de transmission au moyen d’un ou plusieurs galets régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal, se déplaçant en translation radiale, relativement à l’axe longitudinal, dans une direction opposée audit axe ;
- l’étape de sertissage est réalisée par déformation progressive de la première extrémité de l’arbre de transmission au moyen du ou des galets se déplaçant en translation radiale dans une direction opposé à l’axe longitudinal et tournant autour de l’axe longitudinal.
L’invention a encore pour objet un outil de sertissage pour mettre en œuvre l’étape de sertissage du procédé de fabrication précédemment décrit, comprenant :
- un corps globalement cylindrique s’étendant suivant un axe d’extension longitudinale,
- au moins un galet monté sur la périphérie du corps,
- des moyens d’entraînement conçus pour entraîner radialement, relativement à l’axe d’extension longitudinale, en translation le ou chacun des galets par rapport au corps entre une position rapprochée dans laquelle le ou les galets sont plus proches du corps et une position écartée dans laquelle le ou les galets sont plus éloignés du corps, de sorte que le ou les galets rabattent la première extrémité de l’arbre de transmission sur la pièce annulaire, lorsque le ou les galets se déplacent en translation radiale depuis la position rapprochée jusqu’à la position écartée, sertissant ainsi la pièce annulaire sur l’arbre de transmission.
Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- les moyens d’entraînement comprennent :
o une ou plusieurs branches s’étendant depuis le corps suivant un axe radial par rapport à l’axe d’extension longitudinale jusqu’à une extrémité libre portant le ou l’un des galets, o des moyens de déploiement conçus pour déployer la ou les branches suivant leur axe radial entre une position rétractée dans laquelle le ou les galets sont dans la position rapprochée et une position déployée dans laquelle le ou les galets sont dans la position écartée ;
- les moyens d’entraînement comprennent :
o une ou plusieurs branches s’étendant depuis le corps suivant un axe radial par rapport à l’axe d’extension longitudinale jusqu’à une extrémité libre portant le ou l’un des galets, o des moyens de déploiement conçus pour déployer la ou les branches suivant leur axe radial entre une position rétractée dans laquelle le ou les galets sont dans la position rapprochée et une position déployée dans laquelle le ou les galets sont dans la position écartée ;
- le corps est en outre conçu pour tourner autour de l’axe d’extension longitudinale, le ou les galets étant montés solidaires en rotation avec le corps autour de l’axe d’extension longitudinale ;
- l’outil de sertissage comprend encore un moteur conçu pour entraîner le corps en rotation autour de l’axe de rotation, lorsque le ou les galets se déplacent en translation radiale depuis la position rapprochée jusqu’à la position écartée ;
- le ou les galets sont montés libres en rotation sur l’extrémité libre de la ou des branches de l’outil de sertissage autour d’un axe de galet ;
- le ou chacun des galets présente une forme cylindrique ou en tronc de cône s’étendant suivant l’axe de galet entre une extrémité avant destinée à être agencée en regard de l’arbre de transmission, lorsque l’outil de sertissage sertit la pièce annulaire sur l’arbre de transmission, et une extrémité arrière opposée ;
- l’axe de galet est agencé dans un plan formé par un axe radial suivant lequel le galet se déplace en translation entre la position rapprochée et la position écartée et l’axe d’extension longitudinale ;
- l’axe de galet du ou de chacun des galets est incliné par rapport à l’axe radial suivant lequel le galet se déplace en translation entre la position rapprochée et la position écartée de sorte que l’extrémité avant du galet est orientée en direction de l’axe d’extension longitudinale ;
- le ou chacun des galets présente une forme en tronc de cône, une petite base de tronc de cône formant l’extrémité avant du galet et une grande base de tronc de cône formant l’extrémité arrière du galet.
PRESENTATION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d’un ensemble pour groupe motopropulseur selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 1a est une vue de détail de l’ensemble illustré à la figure 1, notamment du sertissage d’une pièce annulaire sur un arbre de transmission dudit ensemble ;
- la figure 2 est un ordinogramme d’un procédé de fabrication de l’ensemble illustré aux figures 1 et 1a ;
- la figure 3 est une vue schématique, en coupe longitudinale, de l’ensemble illustré aux figures 1 et 1a avant sertissage de la pièce annulaire sur l’arbre de transmission ;
- les figures 4a et 4b sont des vues schématiques de face d’un outil de sertissage adapté pour mettre en oeuvre l’étape du procédé de fabrication illustré à la figure 3 au cours de laquelle la pièce annulaire est sertie sur l’arbre de transmission, respectivement dans une position rapprochée et dans une position écartée ;
- les figures 5a et 5b sont des vues schématiques de détail, en coupe de l’outil de sertissage illustré aux figures 4a et 4b, notamment d’un galet dudit outil de sertissage, respectivement dans les positions rapprochée et écartée.
DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 1 montre un ensemble 10 pour un groupe motopropulseur (non représenté) de véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention.
Le groupe motopropulseur comprend par exemple un moteur thermique et/ou électrique et des organes de transmission aptes à transmettre un couple fourni par le moteur à des roues motrices du véhicule automobile.
Les organes de transmission peuvent eux-mêmes comprendre un embrayage et une boîte de vitesses à engrenages ou semi-automatique ou encore une boîte de vitesses automatique. Lorsque le groupe motopropulseur comprend un moteur électrique, les organes de transmission comprennent par exemple un réducteur formé d’un ou plusieurs trains d’engrenages.
L’ensemble 10 comprend un arbre de transmission 11 et une pièce annulaire
12.
L’arbre de transmission 11 est au moins en partie tubulaire et creux. Il s’étend autour d’un axe longitudinal 13 entre une première extrémité 14 et une deuxième extrémité (non représentée).
L’arbre de transmission 11 est destiné à être monté rotatif autour de l’axe longitudinal 13 par rapport à un carter fixe (non représenté) du groupe motopropulseur.
L’arbre de transmission 11 fait partie des organes de transmission du groupe motopropulseur. Il fait par exemple partie de la boîte de vitesses du groupe motopropulseur. Il peut encore faire partie du réducteur du groupe motopropulseur.
L’arbre de transmission 11 comprend en outre une portion d’extrémité 15 pourvue de la première extrémité 14. La portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11 est tubulaire et creuse.
La pièce annulaire 12 s’étend autour de l’axe longitudinal 13 et de l’arbre de transmission 11.
L’arbre de transmission 11 et la pièce annulaire 12 sont assemblés l’un avec l’autre par frettage de la pièce annulaire 12 autour de la portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11. La portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11 est ainsi frettée de la pièce annulaire 12.
On entend par « frettage >> l’assemblage de deux pièces coaxiales par un ajustement serré ou encore avec un jeu négatif, l’ajustement serré ou le jeu négatif étant pris radialement par rapport à l’axe longitudinal 13. La pièce extérieure, ici la pièce annulaire 12, est appelée « frette >>. La pièce intérieure, ici l’arbre de transmission 11, est dite « frettée >>.
La pièce annulaire 12 est en outre sertie sur l’arbre de transmission 11, la première extrémité 14 de l’arbre de transmission 11 étant rabattue sur la pièce annulaire 12 de sorte à bloquer une translation de la pièce annulaire 12 suivant l’axe longitudinal 13 en direction de la première extrémité 14. La figure 1a montre plus en détail le sertissage de la pièce annulaire 12 sur l’arbre de transmission 11.
De de cette manière, la longueur de l’arbre de transmission 11 est particulièrement limitée. En effet, le fait que la première extrémité 14 de l’arbre de transmission 11 soit rabattue sur la pièce annulaire 12 assure nécessairement une portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11 et donc plus généralement un arbre de transmission 11 plus courts.
Par ailleurs, le sertissage de la pièce annulaire 12 sur l’arbre de transmission 11 n’impose aucun jeu axial minimum à respecter entre la pièce annulaire 12 et la première extrémité 14 rabattue de l’arbre de transmission 11. Cela permet aussi de réduire la longueur de l’arbre de transmission 11.
Cette réduction de la longueur de l’arbre de transmission 11 permet de limiter de manière plus générale l’encombrement du groupe motopropulseur. Cela a un impact positif sur le poids du groupe motopropulseur et donc sur la consommation énergétique du véhicule automobile dans lequel il est logé. Dans le cas d’un groupe motopropulseur comprenant un moteur électrique, cela peut en outre permettre de rallonger une bobine du moteur électrique et ainsi d’obtenir un groupe motopropulseur pouvant fournir un couple plus important aux roues motrices du véhicule automobile.
En outre, au vu traitements thermiques subis par l’arbre de transmission 11, le rabattement de la première extrémité 14 de l’arbre de transmission 11 sur la pièce annulaire 12 est plus aisé à réaliser qu’un taraudage ou un filetage.
Le sertissage de la pièce annulaire 12 sur l’arbre de transmission 11 permet encore de ne pas nécessiter l’utilisation de pièces supplémentaires pour réaliser l’assemblage entre la pièce annulaire 12 et l’arbre de transmission 11. Cela est donc moins contraignant aussi bien en termes de logistique qu’en termes de coûts ou bien même en termes de marche à suivre pour réaliser l’ensemble 10.
L’arbre de transmission 11 est par exemple pourvu d’un épaulement 16 délimitant la portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11. L’épaulement 16 est en outre conçu pour bloquer en translation la pièce annulaire 12 suivant l’axe longitudinal 13 en direction de la deuxième extrémité.
Ainsi, l’épaulement 16 défini un changement de section entre la portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11 et une portion adjacente 17 dudit arbre 11, un diamètre extérieur Di5 la portion d’extrémité 15 étant inférieur à celui Dv de la portion adjacente 17 de l’arbre de transmission 11.
La pièce annulaire 12 et l’épaulement 16 de l’arbre de transmission 11 sont par exemple en contact l’un avec l’autre suivant l’axe longitudinal 13, de sorte à n’autoriser aucun mouvement de translation de la pièce annulaire 12 suivant l’axe longitudinal 13 par rapport à l’arbre de transmission 11 en direction de la deuxième extrémité.
La première extrémité 14 de l’arbre de transmission 11 est par exemple rabattue de sorte à former une collerette s’étendant globalement radialement par rapport à l’axe longitudinal 13 dans une direction opposée audit axe 13.
On entend par « globalement radialement >> le fait que la collerette 14 s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal 13 à 20° près.
La collerette 14 assure ainsi le blocage en translation de la pièce annulaire 12 suivant l’axe longitudinal 13.
La collerette 14 est par exemple en contact avec la pièce annulaire 12 suivant l’axe longitudinal 13, de sorte à n’autoriser aucun mouvement de translation de la pièce annulaire 12 suivant l’axe longitudinal 13 par rapport à l’arbre de transmission 11 en direction de la première extrémité 14. Ainsi, la pièce annulaire 12 et la collerette 14 sont montées sans jeu axial de sorte que la longueur de l’arbre de transmission 11 peut être particulièrement réduite.
La collerette 14 peut en outre être conçue pour serrer la pièce annulaire 12 contre l’épaulement 16 de l’arbre de transmission 11. Cela permet encore de favoriser la réduction de la longueur de l’arbre de transmission 11.
La collerette 14 présente une dimension maximale Da (figure 1a), prise suivant l’axe longitudinal 13, inférieure à une épaisseur maximale ΕΊ5 (figure 1), prise radialement par rapport à l’axe longitudinal 13, du reste de la portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11.
La collerette 14 peut s’étendre radialement depuis l’arbre de transmission 11 de manière continue sur toute la circonférence ou encore sur tout le pourtour de l’arbre de transmission 11.
La collerette 14 peut en variante comprendre au moins deux encoches radiales formant au moins deux saillies de sertissage. La collerette 14 peut encore comprendre une pluralité de pattes de sertissage radiales régulièrement réparties autour de la portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11. Dans ces deux cas, la collerette 14 s’étend alors de manière discontinue sur la circonférence ou encore le pourtour de l’arbre de transmission 11.
La pièce annulaire 12 est par exemple un roulement mécanique comprenant une bague intérieure 18 laquelle est assemblée par frettage autour de la portion d’extrémité 15 de l’arbre de transmission 11, une bague extérieure 19 s’étendant radialement autour de la bague intérieure 18 et des éléments de roulement 20 montés roulant entre la bague intérieure 18 et la bague extérieure 19, la première extrémité 14 de l’arbre de transmission 11 étant rabattue sur la bague intérieure 18 du roulement mécanique 12.
En particulier, la première extrémité 14 de l’arbre de transmission 11 n’est rabattue que sur la bague inférieure 18 du roulement mécanique 12 ou encore n’est en contact qu’avec ladite bague inférieure 18. Le cas échéant, l’épaulement 16 n’est en contact qu’avec la bague inférieure 18 du roulement mécanique 12.
Le roulement mécanique comprend par exemple une unique rangée d’éléments de roulement 20 régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal 13.
Le roulement mécanique est par exemple un roulement à billes, notamment un roulement à billes à contact droit ou un roulement à billes à contact oblique. Le roulement mécanique peut encore être un roulement à rouleaux coniques, à roulement à rouleaux cylindriques ou à roulement à rouleaux sphériques.
La pièce annulaire 12 peut en variante être un pignon ou encore un moyeu de passage de vitesses.
L’arbre de transmission 11 et/ou la pièce annulaire 12 sont par exemple réalisées en acier.
La figure 2 montre un procédé de fabrication 100 de l’ensemble 10 pour groupe motopropulseur de véhicule automobile. La mise en œuvre du procédé de fabrication 100 permettant d’obtenir l’ensemble 10, il sera fait référence dans la suite de la description à cet ensemble 10 comme de l’ensemble « final >> 10 sans que cela soit toutefois limitatif. En effet, l’ensemble final 10 obtenu à l’issue du procédé de fabrication 100 pourra tout à fait subir des étapes ultérieures par exemple d’assemblage à d’autres éléments du groupe motopropulseur ou autres.
Le procédé de fabrication 100 comprend une première étape 101 de fourniture d’un ensemble initial 10’ comprenant un arbre de transmission 11’ et une pièce annulaire 12’.
L’arbre de transmission 11’ est au moins en partie tubulaire et creux. Il s’étend autour d’un axe longitudinal 13’ entre une première extrémité 14’ et une deuxième extrémité (non représentée). L’arbre de transmission 11’ comprend en outre une portion d’extrémité 15’ pourvue de la première extrémité 14’ et de diamètre extérieure Di5 constant (figure 3). La portion d’extrémité 15’ est tubulaire et creuse.
Le procédé de fabrication 100 comprend encore une deuxième étape 102 de frettage de la pièce annulaire 12’ autour de la portion d’extrémité 15’ de l’arbre de transmission 11 ’.
La pièce annulaire 12’ et la portion d’extrémité 15’ de l’arbre de transmission 11’ ainsi frettée de la pièce annulaire 12’ forment un ensemble intermédiaire 10”. L’ensemble intermédiaire 10” est par exemple visible en pointillé sur les figures 1 et 1a et sur la figure 3.
Le procédé de fabrication 100 comprend en outre une troisième étape 103 de sertissage de la pièce annulaire 12’ sur l’arbre de transmission 11’, la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ étant rabattue sur la pièce annulaire 12’.
Le procédé de fabrication 100 permet ainsi d’obtenir l’ensemble final 10 (figures 1 et 1a).
On comprendra en particulier qu’hormis le sertissage de la pièce annulaire 12 sur l’arbre de transmission 11, l’ensemble final 10 et l’ensemble intermédiaire 10” sont identiques. Il est particulièrement simple à mettre en oeuvre et n’est que peu contraignant en termes de logistique. Il est encore peu coûteux.
La troisième étape 103 de sertissage est réalisée par déformation progressive de la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ jusqu’à rabattre la première extrémité 14’ sur la pièce annulaire 12’.
La première extrémité 14’ est par exemple déformée de manière irréversible, notamment par déformation plastique.
Au cours de la troisième étape 103 de sertissage, la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ est par exemple déformée progressivement au moyen d’un ou plusieurs galets 203 régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal 13’, se déplaçant en translation radiale, relativement à l’axe longitudinal 13’, dans une direction opposée audit axe 13’.
Le ou les galets 203 se déplacent notamment en translation radiale depuis l’intérieur de la portion d’extrémité 15’ de l’arbre de transmission 11’ vers l’extérieur de ladite portion d’extrémité 15’, de sorte à rabattre la première extrémité 14’ sur la pièce annulaire 12’.
Le ou les galets 203 viennent pousser la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ vers la pièce annulaire 12’, de sorte à la rabattre sur la pièce annulaire 12’. La première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ est en outre écrasée par le ou les galets 203.
Au cours de la troisième étape 103 de sertissage, la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 1T est par exemple déformée progressivement au moyen du ou des galets 203 se déplaçant en translation radiale vers l’extérieur de la portion d’extrémité 15’ de l’arbre de transmission 11’ et tournant autour de l’axe longitudinal 13’. Le ou les galets 203 peuvent en outre rouler sur la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11 ’.
Le ou les galets 203 viennent de cette manière pousser la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ vers la pièce annulaire 12’ sur un ou plusieurs tours autour de l’axe longitudinal 13’, de sorte à rabattre la première extrémité 14’ sur la pièce annulaire 12’.
La translation radiale et la rotation du ou des galets 203 sont simultanées.
De cette manière, c’est tout le pourtour de la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11 qui est sertie sur la pièce annulaire 12’. Cela permet d’améliorer la tenue mécanique de l’ensemble final 10.
L’arbre de transmission 11’ fourni au cours de la première étape 101 de fourniture présente une première extrémité 14’ amincie (figure 3). Autrement dit, la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ présente une épaisseur Eu, prise radialement par rapport à l’axe longitudinal 13’, inférieure à une épaisseur E15· du reste de la portion d’extrémité 15’ de l’arbre de transmission 1T, prise radialement par rapport à l’axe longitudinal 13’.
Pour que la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ se déforme de manière irréversible, notamment par déformation plastique, lors de la troisième étape 103 de sertissage, on pourra notamment jouer sur les paramètres suivants :
- l’amincissement de la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ fourni au cours de la première étape 101 de fourniture,
- une dimension suivant l’axe longitudinal 13’ de la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ fourni au cours de la première étape 101 de fourniture, autrement dit la longueur de ladite première extrémité 14’, un effort de sertissage à appliquer à la première extrémité 14’ amincie de l’arbre de transmission 11’ pour sertir la pièce annulaire 12’ sur l’arbre de transmission 11 ’.
On pourra en outre s’assurer que les paramètres définis pour le sertissage de la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ sur la pièce annulaire 12’ n’entraînent pas de déformations de l’arbre de transmission 1T, notamment de sa portion d’extrémité 15’. Par exemple, le fait que la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ soit amincie permet de s’assurer que ladite première extrémité 14’ se déformera beaucoup plus facilement que la portion d’extrémité 15’, de sorte que l’effort de sertissage à appliquer à la première extrémité 14’ pourra être plus faible et ainsi ne risquera pas de venir déformer la portion d’extrémité 15’.
L’amincissement de la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 1T, sa longueur et l’effort de sertissage à appliquer peuvent par exemple être définis par des calculs numériques, notamment par la méthode des éléments finis, ou par des essais.
La première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ fourni au cours de la première étape 101 de fourniture peut s’étendre de manière continue sur toute la circonférence ou encore sur tout le pourtour de la portion d’extrémité 15’ de l’arbre de transmission 11 ’.
La première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ peut en variante comprendre au moins deux encoches axiales formant au moins deux saillies à sertir sur la pièce annulaire 12’, lesdites saillies s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal 13. La première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ peut encore comprendre une pluralité de pattes à sertir sur la pièce annulaire 12’, lesdites pattes s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal 13’ et étant régulièrement réparties autour dudit axe 13’. Dans ces deux cas, la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ s’étend alors de manière discontinue sur la circonférence ou encore le pourtour de la portion d’extrémité 15’ de l’arbre de transmission 1 T.
Les figures 4a et 4b montrent un outil de sertissage 200 adapté pour sertir l’ensemble intermédiaire 10”. L’outil de sertissage 200 est en d’autres termes adapté pour mettre en oeuvre la troisième étape 103 du procédé de fabrication 100 au cours de laquelle la pièce annulaire 12’ est sertie sur l’arbre de transmission 1 T.
L’outil de sertissage 200 comprend un corps 201 globalement cylindrique s’étendant suivant un axe d’extension longitudinale 202 et au moins un galet 203 monté sur la périphérie ou encore le pourtour du corps 201.
L’axe d’extension longitudinale 202 est confondu avec l’axe longitudinal 13’ de l’arbre de transmission 11’ de l’ensemble intermédiaire 10”, lorsque l’outil de sertissage 200 sertit l’ensemble intermédiaire 10”.
L’outil de sertissage 200 comprend par exemple une pluralité de galets 203 également répartis autour de l’axe d’extension longitudinale 202.
L’outil de sertissage 200 comprend en outre des moyens d’entraînement 204 conçus pour entraîner radialement, relativement à l’axe d’extension longitudinale 202, en translation le ou chacun des galets 203 par rapport au corps 201 entre une position rapprochée dans laquelle le ou les galets 203 sont plus proches du corps 201 (figure 4a) et une position écartée dans laquelle le ou les galets 203 sont plus éloignés du corps 201 (figure 4b).
De cette manière, le ou les galets 203 rabattent la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 1T sur la pièce annulaire 12’, lorsque le ou les galets 203 se déplacent en translation radiale depuis la position rapprochée jusqu’à la position écartée, sertissant ainsi la pièce annulaire 12’ sur l’arbre de transmission 1T. Les figures 5a et 5b montrent plus en détail un galet 203 rabattre la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 1T sur la pièce annulaire 12’.
Les moyens d’entraînement 204 comprennent par exemple une ou plusieurs branches 205 s’étendant depuis le corps 201 suivant un axe radial 206 par rapport à l’axe d’extension longitudinale 202 jusqu’à une extrémité libre 207 portant le ou l’un des galets 203.
Les moyens d’entraînement 204 peuvent en outre comprendre des moyens de déploiement (non représentés) conçus pour déployer radialement la ou les branches 205 entre une position rétractée dans laquelle le ou les galets 203 sont dans la position rapprochée et une position déployée dans laquelle le ou les galets 203 sont dans la position écartée.
Par exemple, les moyens de déploiement comprennent un vérin (non représenté) s’étendant suivant l’axe d’extension longitudinale 202 et une pièce conique ou tronconique (non représentée) s’étendant elle-même suivant l’axe d’extension longitudinale 202. Les moyens de déploiement sont par exemple logés dans le corps 201. La pièce conique ou tronconique est solidaire en translation de la tige ou du cylindre du vérin suivant l’axe d’extension longitudinale 202, de sorte que l’extension du vérin suivant l’axe d’extension longitudinale 202 entraîne en translation la pièce conique ou tronconique suivant ledit axe d’extension longitudinale 202.
La surface latérale de la pièce conique ou tronconique forme en outre une surface de came contre laquelle la ou les branches 205 glissent, afin d’écarter/rapprocher la ou les branches 205 de l’axe d’extension longitudinale 202 et ainsi déployer/rétracter radialement la ou les branches 205, lorsque la pièce conique ou tronconique se déplace en translation suivant l’axe d’extension longitudinale 202 sous l’effet du vérin. La ou les branches 205 sont en contact direct avec la pièce conique ou tronconique. La pièce conique ou tronconique assure ainsi le guidage en translation radiale de la ou des branches 205.
De cette manière, le ou les galets 203 portés par l’extrémité libre 207 de la ou des branches 205 de l’outil de sertissage 200 rabattent la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ sur la pièce annulaire 12’, lorsque la ou les branches 205 se déploient radialement de la position rabattue jusqu’à la position déployée, sertissant ainsi la pièce annulaire 12’ sur l’arbre de transmission 11’.
Le corps 201 de l’outil de sertissage 200 peut en outre être conçu pour tourner autour de l’axe d’extension longitudinale 202, lorsque le ou les galets 203 se déplacent en translation radiale depuis la position rapprochée jusqu’à la position écartée, le ou les galets 203 étant montés solidaires en rotation avec le corps 201 autour de l’axe d’extension longitudinale 202.
De cette manière, la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ est rabattue sur la pièce annulaire 12’ sous l’effet de la translation radiale du ou des galets 203 couplée à la rotation du ou desdits galets 203 par rapport à l’axe d’extension longitudinale 202.
L’outil de sertissage 200 peut encore comprendre un moteur électrique (non représenté) conçu pour entraîner le corps 201 en rotation autour de d’extension longitudinale 202.
Le ou les galets 203 peuvent en outre être montés libres en rotation sur l’extrémité libre 207 de la ou des branches 205 de l’outil de sertissage 200 autour d’un axe de galet 208, de sorte à rouler sur la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ lors du sertissage de ladite première extrémité 14’ sur la pièce annulaire 12’.
Le galet 203 ou chacun des galets 203 présente par exemple la forme d’un cylindre de révolution ou d’un tronc de cône s’étendant suivant l’axe de galet 208 (figures 5a et 5b) entre une extrémité avant 209 destinée à être agencée en regard de l’arbre de transmission 11’, lorsque l’outil de sertissage 200 sertit l’ensemble intermédiaire 10”, et une extrémité arrière 210 opposée.
Le galet 203 ou chacun des galets 203 est par exemple relié à la branche 205 qui lui est associé par l’intermédiaire de l’extrémité arrière 210 de l’outil de sertissage 200.
Lorsque le galet 203 ou les galets 203 sont tronconiques, la petite base du tronc de cône forme l’extrémité avant 209 du galet 203 tandis que la grande base du tronc de cône forme son extrémité arrière 210.
L’axe de galet 208 du galet 203 ou de chacun des galets 203 est agencé dans un plan formé par l’axe radial 206 suivant lequel le galet 203 se déplace en translation entre la position rapprochée et la position écartée et l’axe d’extension longitudinale 202.
L’axe de galet 208 du galet 203 ou de chacun des galets 203 forme en outre un angle a non nul avec l’axe radial 206 suivant lequel le galet 203 se déplace en translation entre la position rapprochée et la position écartée, l’axe de galet 208 étant ainsi incliné par rapport à l’axe radial 206.
De cette manière, la paroi latérale du galet 203 ou de chacun des galets 203 forme une surface de came guidant la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 11’ jusqu’à la rabattre sur la pièce annulaire 12’, lorsque le galet 203 se déplace en translation radiale de la position rapprochée jusqu’à la position écartée.
L’axe de galet 208 du galet 203 ou de chacun des galets 203 est par exemple incliné par rapport à l’axe radial 206 suivant lequel le galet 203 se déplace en translation entre la position rapprochée et la position écartée de sorte que l’extrémité avant 209 du galet 203 est orientée en direction de l’axe d’extension longitudinale 5 202 ou encore du corps 201. Cela favorise le guidage de la première extrémité 14’ de l’arbre de transmission 1T par la surface de came du galet 203 ou de chacun des galets 203, lorsque le galet 203 se déplace en translation radiale de la position rapprochée jusqu’à la position écartée.
L’angle a formé entre l’axe de galet 208 du galet 203 ou de chacun des galets 10 203 et l’axe radial suivant lequel le galet se déplace en translation entre la position rapprochée et la position écartée est par exemple compris entre 45 et 90°.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Ensemble (10) pour un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant :
    - un arbre de transmission (11) faisant partie d'une boîte de vitesses ou d’un réducteur, au moins en partie tubulaire et creux, s’étendant autour d’un axe longitudinal (13) entre une première (14) et une deuxième extrémité, l’arbre de transmission (11) comprenant en outre une portion d’extrémité (15) tubulaire et creuse, pourvue de la première extrémité (14),
    - une pièce annulaire (12) s’étendant autour de l’axe longitudinal (13), la pièce annulaire (12) et l’arbre de transmission (11) étant assemblés l’un avec l’autre par frettage de la pièce annulaire (12) autour de la portion d’extrémité (15) de l’arbre de transmission (11), l'ensemble (10) étant caractérisé en ce que la pièce annulaire (12) est en outre sertie sur l’arbre de transmission (11), la première extrémité (14) de l’arbre de transmission (11) étant rabattue sur la pièce annulaire (12) de sorte à bloquer une translation de la pièce annulaire (12) suivant l’axe longitudinal (13) en direction de la première extrémité (14).
  2. 2. Ensemble (10) selon la revendication 1, dans lequel la pièce annulaire (12) est choisie parmi :
    - un roulement à billes à contact droit,
    - un roulement à billes à contact oblique,
    - un roulement à rouleaux coniques,
    - un roulement à rouleaux cylindriques,
    - un roulement à rouleaux sphériques,
    - un pignon,
    - un moyeu de passage de vitesses.
  3. 3. Procédé de fabrication (100) d’un ensemble (10) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dit ensemble final, le procédé de fabrication (100) comprenant les étapes de :
    - fourniture (101) d’un ensemble initial (10’) comprenant :
    o un arbre de transmission (11 j faisant partie d'une boîte de vitesses ou d'un réducteur, au moins en partie tubulaire et creux, s’étendant autour d’un axe longitudinal (13’) entre une première (14’) et une deuxième extrémité, l’arbre de transmission (1Γ) comprenant en outre une portion d’extrémité (15’) tubulaire et creuse, pourvue de la première extrémité (14’) et de diamètre extérieur (D15) constant, o une pièce annulaire (12’),
    - frettage (102) de la pièce annulaire (12’) autour de la portion d’extrémité (15’) de l’arbre de transmission,
    - sertissage (103) de la pièce annulaire (12’) sur l’arbre de transmission (1Γ), la première extrémité (14’) de l’arbre de transmission (1T) étant rabattue sur la pièce annulaire (12’) de sorte à obtenir l’ensemble final (10).
  4. 4. Procédé de fabrication (100) selon la revendication 3, dans lequel l’arbre de transmission (11 j fourni présente une première extrémité (14’) amincie.
  5. 5. Procédé de fabrication (100) selon la revendication 3 ou la revendication 4, dans lequel l’étape de sertissage (103) est réalisée par déformation progressive de la première extrémité (14’) de l’arbre de transmission (11’) au moyen d’un ou plusieurs galets (203) régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal (13’), se déplaçant en translation radiale, relativement à l’axe longitudinal (13’), dans une direction opposée audit axe.
  6. 6. Procédé de fabrication (100) selon la revendication 5, dans lequel l’étape de sertissage (103) est réalisée par déformation progressive de la première extrémité (14’) de l’arbre de transmission (1T) au moyen du ou des galets (203) se déplaçant en translation radiale dans une direction opposé à l’axe longitudinal (13’) et tournant autour de l’axe longitudinal (13’).
  7. 7. Outil de sertissage (200) pour mettre en oeuvre l’étape de sertissage (103) du procédé de fabrication (100) selon l’une des revendications 3 à 6, comprenant :
    - un corps (201) globalement cylindrique s’étendant suivant un axe d’extension longitudinale (202),
    - au moins un galet (203) monté sur la périphérie du corps (201),
    - des moyens d’entraînement (204) conçus pour entraîner radialement, relativement à l’axe d’extension longitudinale (202), en translation le ou chacun des galets (203) par rapport au corps (201) entre une position rapprochée dans laquelle le ou les galets (203) sont plus proches du corps (201) et une position écartée dans laquelle le ou les galets (203) sont plus éloignés du corps (201), de sorte que le ou les galets (203) rabattent la première extrémité (14’) de l’arbre de transmission (1T) sur la pièce annulaire (12’), lorsque le ou les galets (203) se déplacent en translation radiale depuis la position rapprochée jusqu’à la position écartée, sertissant ainsi la pièce annulaire (12’) sur l’arbre de transmission (11’)-
  8. 8. Outil de sertissage (200) selon la revendication 7, dans lequel les moyens d’entraînement (204) comprennent :
    - une ou plusieurs branches (205) s’étendant depuis le corps (201) suivant un axe radial (206) par rapport à l’axe d’extension longitudinale (202) jusqu’à une extrémité libre (207) portant le ou l’un des galets (203),
    - des moyens de déploiement conçus pour déployer la ou les branches (205) suivant leur axe radial (206) entre une position rétractée dans laquelle le ou les galets (203) sont dans la position rapprochée et une position déployée dans laquelle le ou les galets (203) sont dans la position écartée.
  9. 9. Outil de sertissage (200) selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel le corps (201) est en outre conçu pour tourner autour de l’axe d’extension longitudinale (202), le ou les galets (203) étant montés solidaires en rotation avec le corps (201) autour de l’axe d’extension longitudinale (202).
  10. 10. Outil de sertissage (200) selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel le ou chacun des galets (203) présente une forme cylindrique ou en tronc de cône s’étendant suivant un axe de galet (208) entre une extrémité avant (209) destinée à être agencée en regard de l’arbre de transmission (1Γ), lorsque l’outil de sertissage (200) sertit la pièce annulaire (12’) sur l’arbre de transmission (11’), et une extrémité arrière (210) opposée.
  11. 11. Outil de sertissage (200) selon la revendication 10, dans lequel :
    - l’axe de galet (208) est agencé dans un plan formé par un axe radial (206) suivant lequel le galet (203) se déplace en translation entre la position rapprochée et la position écartée et l’axe d’extension longitudinale (202), ET/OU
    5 - l’axe de galet (208) du ou de chacun des galets (203) est incliné par rapport à un axe radial (206) suivant lequel le galet (203) se déplace en translation entre la position rapprochée et la position écartée de sorte que l’extrémité avant (209) du galet (203) est orientée en direction de l’axe d’extension longitudinale (202).
  12. 12. Outil de sertissage (200) selon la revendication 10 ou la revendication 11, dans lequel le ou chacun des galets (203) présente une forme en tronc de cône, une petite base de tronc de cône formant l’extrémité avant (209) du galet (203) et une grande base de tronc de cône formant l’extrémité arrière (210) du galet (203).
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