FR3081741A1

FR3081741A1 - Procede et dispositif de controle de l'interface entre deux surfaces fonctionnelles

Info

Publication number: FR3081741A1
Application number: FR1800532A
Authority: FR
Inventors: Jean Marc Linares
Original assignee: Aix Marseille Universite; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Aix Marseille Universite; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-06

Abstract

L'invention concerne un procédé d'ajustement d'un volume entre deux surfaces fonctionnelles, le procédé comprenant des étapes consistant à : former un volume fonctionnel (VF) délimité par des première et seconde surfaces fonctionnelles (S1, S2), réaliser une première cavité (C1) délimitant avec la première surface fonctionnelle (S1) une première couche (L1) de matière déformable élastiquement, exercer une pression dans la première cavité, pour produire une déformation de la première couche de matière, afin de modifier le volume fonctionnel (VF).

Description

Titre de l'invention : Procédé et dispositif de contrôle de l’interface entre deux surfaces fonctionnelles [0001] La présente invention concerne la fabrication de pièces mécaniques, et notamment, des mécanismes mettant en jeu deux pièces mécaniques mobiles l’une par rapport à l’autre. La présente invention concerne également le contrôle de la géométrie ou de la topologie de l’interface entre deux pièces mécaniques.

[0002] En raison de l'imprécision inévitable des procédés de fabrication, une pièce mécanique ne peut pas être réalisée de façon rigoureusement conforme aux dimensions nominales préalablement fixées lors de la conception de la pièce, et présenter des défauts de forme. Il en résulte que, lors de la conception de la pièce, chacune des dimensions de la pièce est spécifiée par deux cotes limites compatibles avec un fonctionnement correct de la pièce. La différence entre ces deux dimensions constitue la tolérance de fabrication. A l’issue de sa fabrication, une pièce est conforme si ses dimensions correspondent aux tolérances de fabrication. Il en résulte que des pièces issues d’un même processus de fabrication peuvent avoir à l’utilisation des comportements différents et des durées de vie différentes pour une utilisation identique.

[0003] Compte tenu des tolérances de fabrication, l'assemblage de deux pièces s'emboîtant par des formes complémentaires ne peut pas être réalisé avec une coïncidence parfaite de ces formes complémentaires. Ces formes complémentaires présentent donc une différence de dimension appelée jeu mécanique. On distingue les cas d’assemblage avec jeu positif ou nul et avec jeu négatif ou avec serrage. Lorsque le jeu est positif ou nul, la pièce contenue est plus petite ou de même dimension que la pièce contenant et peut donc se déplacer dans cette dernière. Lorsque le jeu est négatif, la pièce contenue est plus grande que la pièce contenant. L’assemblage des deux pièces ne peut être effectué qu’après une déformation locale des pièces. Il s’agit alors d’un assemblage serré.

[0004] En raison des tolérances de fabrication, le jeu mécanique entre deux pièces est variable. En outre, à l’usage, une pièce mécanique peut subir des variations de température, induisant des phénomènes de dilatation thermique pouvant faire varier chacune des dimensions de la pièce. Il en résulte un facteur supplémentaire de variation du jeu mécanique entre deux pièces. Par ailleurs, l’interface entre deux pièces mécaniques en mouvement l’une par rapport à l’autre est nécessairement soumise à un phénomène d’usure qui accroît le jeu mécanique entre les deux pièces.

[0005] Ces imprécisions de fabrication et variations dimensionnelles au cours du temps modifient les jeux mécaniques pouvant générer du bruit et une usure accélérée des pièces.

[0006] Il est donc souhaitable de pouvoir ajuster le jeu mécanique entre deux pièces mécaniques, en tenant compte du jeu mécanique réel présent à un instant donné.

[0007] Des modes de réalisation concernent un procédé d’ajustement d’un volume entre deux surfaces fonctionnelles, le procédé comprenant une étape de formation d’un volume fonctionnel délimité par des première et seconde surfaces fonctionnelles. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes consistant à : réaliser une première cavité délimitant avec la première surface fonctionnelle une première couche de matière déformable élastiquement, et exercer une pression dans la première cavité pour produire une déformation de la première couche de matière, afin de modifier le volume fonctionnel.

[0008] Selon un mode de réalisation, la pression exercée dans la première cavité est ajustée afin d’ajuster le volume fonctionnel.

[0009] Selon un mode de réalisation, les première et seconde surfaces fonctionnelles appartiennent respectivement à deux pièces mécaniques fixes ou mobiles l’une par rapport à l’autre.

[0010] Selon un mode de réalisation, la pression exercée dans la première cavité est ajustée pour produire une déformation non élastique de la première couche de matière.

[0011] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes consistant à : réaliser une seconde cavité délimitant avec la seconde surface fonctionnelle une seconde couche de matière déformable élastiquement, la seconde couche de matière étant en regard de la première couche de matière, exercer une pression dans la seconde cavité sur la seconde couche de matière, et ajuster la pression exercée dans la seconde cavité pour produire une déformation de la seconde couche de matière, afin d’ajuster le volume fonctionnel.

[0012] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes consistant à réaliser plusieurs cavités délimitant chacune avec le volume fonctionnel une couche de matière déformable élastiquement, et à exercer une pression ajustée dans chacune des cavités pour déformer ou non la couche de matière, afin d’ajuster le volume fonctionnel.

[0013] Selon un mode de réalisation, les première et seconde surfaces fonctionnelles appartiennent respectivement à des première et seconde pièces mécaniques montées mobiles l’une par rapport à l’autre, la première pièce comprenant un ou plusieurs groupes de cavités disposées autour d’un axe longitudinal de la première pièce, les groupes de cavités étant espacés le long de l’axe longitudinal de la première pièce, le procédé comprenant une étape d’ajustement sélectif individuel de la pression dans chacune des cavités pour ajuster l’alignement de l’axe longitudinal de la première pièce avec un axe longitudinal de la seconde pièce.

[0014] Selon un mode de réalisation, le volume fonctionnel forme une canalisation, l’ajustement de la pression exercée dans la première cavité étant effectué entre une première valeur ne produisant pas de déformation de la première couche de matière et une seconde valeur produisant une déformation élastique de la première couche de matière, telle que la canalisation est obturée.

[0015] Selon un mode de réalisation, les première et seconde surfaces fonctionnelles appartiennent respectivement à des première et seconde pièces mécaniques montées mobiles l’une par rapport à l’autre, le procédé comprenant des étapes consistant à : recueillir une mesure représentative d’une géométrie du volume fonctionnel, définir une valeur de pression de consigne à exercer dans la première cavité sur la première couche de matière, en fonction de la mesure, et ajuster la pression exercée dans la première cavité pour atteindre la valeur de pression de consigne.

[0016] Selon un mode de réalisation, la mesure est une mesure d’amplitude sonore et/ou une mesure d’amplitude de vibrations.

[0017] Selon un mode de réalisation, la pression dans chaque cavité est exercée par l’intermédiaire d’un fluide sous pression, ou par un matériau piézoélectrique disposé dans la cavité et soumis à un courant électrique d’excitation.

[0018] Des modes de réalisation peuvent également concerner un dispositif mécanique comprenant des premières et secondes surfaces fonctionnelles délimitant en elles un volume fonctionnel. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une première cavité délimitant avec la première surface fonctionnelle une première couche de matière déformable élastiquement, et un premier organe pour exercer une pression dans la cavité, tendant à déformer élastiquement la première couche de matière, et ainsi modifier le volume fonctionnel.

[0019] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un premier organe d’ajustement de la pression dans la cavité, afin d’ajuster le volume fonctionnel.

[0020] Selon un mode de réalisation, les première et seconde surfaces fonctionnelles appartiennent respectivement à deux pièces mécaniques fixes ou mobiles l’une par rapport à l’autre.

[0021] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une seconde cavité délimitant avec la seconde surface fonctionnelle une seconde couche de matière déformable élastiquement, la seconde couche de matière étant en regard de la première couche de matière, un second organe pour exercer une pression dans la cavité, tendant à déformer élastiquement la première couche de matière, et un second organe d’ajustement de la pression dans la cavité, afin de produire une déformation de la première couche de matière, et d’ajuster le volume fonctionnel.

[0022] Selon un mode de réalisation, les première et seconde surfaces fonctionnelles appartiennent respectivement à des première et seconde pièces mécaniques montées mobiles l’une par rapport à l’autre, la première pièce comprenant un ou plusieurs groupes de cavités disposées autour d’un axe longitudinal de la première pièce, les groupes de cavités étant espacés le long de l’axe longitudinal de la première pièce, le dispositif comprenant un organe d’ajustement sélectif individuel de la pression dans chacune des cavités pour ajuster l’alignement de l’axe longitudinal de la première pièce avec un axe longitudinal de la seconde pièce.

[0023] Selon un mode de réalisation, le volume fonctionnel forme une canalisation, le premier organe d’ajustement de la pression dans la cavité étant configuré pour ajuster la pression exercée dans la première cavité entre une première valeur ne produisant pas de déformation de la première couche de matière et une seconde valeur produisant une déformation élastique de la première couche de matière, telle que la canalisation est obturée.

[0024] Des exemples de réalisation de l’invention seront décrits dans ce qui suit, à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

[0025] [Fig. 1 A] représente schématiquement en coupe transversale deux surfaces fonctionnelles respectives de deux pièces mécaniques coopérant l’une avec l’autre, selon un mode de réalisation, les deux pièces étant au repos, [0026] [Fig.lB] représente schématiquement en coupe transversale les deux pièces mécaniques de la figure 1A, l’une des deux pièces étant soumise à une déformation élastique, [0027] [Fig.2] représente schématiquement un dispositif de régulation de la géométrie d’une surface fonctionnelle, selon un mode de réalisation, [0028] [Fig.3] représente schématiquement en coupe transversale deux pièces mécaniques, selon un autre mode de réalisation, [0029] [Fig.4A] représente schématiquement en coupe transversale deux pièces mécaniques montées rotatives l’une par rapport à l’autre, selon un autre mode de réalisation, [0030] [Fig.4B] représente schématiquement en coupe longitudinale les deux pièces mécaniques de la figure 4A, l’une des deux pièces étant au repos, [0031] [Fig.4C] représente schématiquement en coupe longitudinale les deux pièces mécaniques de la figure 4A, l’une des deux pièces étant soumise à une déformation, [0032] [Fig.5A] représente schématiquement en coupe transversale deux pièces mécaniques montées rotatives l’une par rapport à l’autre, selon un autre mode de réalisation, [0033] [Fig.5B] représente schématiquement en coupe longitudinale les deux pièces mécaniques de la figure 5A, l’une des deux pièces étant au repos, [0034] [Fig.5C] représente schématiquement en coupe longitudinale les deux pièces mécaniques de la figure 5A, l’une des deux pièces étant soumise à une déformation, [0035] [Fig.6A], [Fig.6B] représentent schématiquement en coupe longitudinale une pièce mécanique formant une vanne, selon un autre mode de réalisation, la figure 6A montrant la vanne en position ouverte, et la figure 6B montrant la vanne en position fermée, [0036] [Fig.7A], [Fig.7B], [Fig.7C], [Fig.7D] représentent schématiquement une pièce mécanique formant une vanne, selon un autre mode de réalisation, les figures 7A, 7B montrant en coupes transversale et longitudinale, respectivement, la vanne en position ouverte, et les figures 6C, 6D montrant en coupes transversale et longitudinale, respectivement, la vanne en position fermée, [0037] [Fig.SA], [Fig.SB], [Fig.8C] représentent schématiquement deux pièces mécaniques délimitant un volume fonctionnel, selon un autre mode de réalisation, les figures 8A, 8B montrant en coupe les deux pièces, respectivement sans et avec un volume étanchéifié, la figure 8C montrant en vue de dessus l’une des deux pièces lorsque le volume est étanchéifié, [0038] [Fig.9] représente en perspective un arbre dans un alésage, selon un autre mode de réalisation, [0039] les figures 10A, 10B représentent en coupe transversale un arbre tournant dans un alésage, selon un autre mode de réalisation, respectivement au repos et lorsque l’une des pièces tourne par rapport à l’autre.

[0040] Les figures 1A, 1B représentent une interface entre deux pièces mécaniques P1, P2 selon un mode de réalisation. Les deux pièces P1, P2 présentent des surfaces fonctionnelles S1, S2 respectives, disposées en regard l’une de l’autre et délimitant entre elles un volume VF formant un jeu mécanique.

[0041] Selon un mode de réalisation, l’une des deux pièces, par exemple la pièce P1 comprend une cavité C1 reliée à une source de fluide dont la pression est ajustable. La cavité C1 est formée au voisinage de la surface fonctionnelle S1, afin de délimiter avec cette dernière une couche de matière L1 déformable élastiquement. Sur la figure 1A, le fluide dans la cavité C1 est soumis à une pression insuffisante pour déformer la couche L1. Dans la configuration de la figure 1 A, les surfaces fonctionnelles S1, S2 sont espacées d’une distance e1.

[0042] Sur la figure 1B, la pression du fluide dans la cavité est ajustée afin de produire une déformation élastique de la couche L1 qui se rapproche de la surface fonctionnelle S2. Ainsi, sur la figure 1 B, les surfaces fonctionnelles S1, S2 se trouvent espacées d’une distance e2 inférieure à la distance e1. Lorsqu’on diminue la pression dans la cavité C1, la couche L1 tend à reprendre sa position au repos.

[0043] Il est ainsi possible d’ajuster dynamiquement le jeu mécanique entre les surfaces S1 et S2 des pièces mécaniques P1 et P2, ce jeu mécanique pouvant être dû aux tolérances de fabrication des pièces P1, P2, et/ou à des phénomènes de dilation différentielle, et/ou à des phénomènes d’usure.

[0044] La pièce P1 peut être réalisée dans n’importe quel matériau ayant une plage de déformation élastique pouvant atteindre une valeur suffisante pour être exploitable mécaniquement, par exemple supérieure à 0,01 mm, compte tenu de l’épaisseur de la couche L1.

[0045] Le fluide sous pression peut être un liquide comme de l’huile ou de l’eau, ou un gaz comme de l’air ou un gaz de préférence inerte, le choix du fluide dépendant notamment de la plage de pressions à exercer dans la cavité C1 pour obtenir une déformation élastique de la couche de matière L1. La plage de pression à exercer dépend du matériau formant la couche L1. Le matériau formant la couche L1 peut être un métal tel que de l’aluminium ou le titane, un alliage tel que de l’acier ou le TA6V. Dans le cas de l’acier, la pression du fluide nécessaire pour obtenir une déformation élastique comprise entre 0,001 et 0,02 mm de la couche L1 de 2 mm d’épaisseur peut être comprise entre 5 et 80-MPa.

[0046] La pièce P1 avec sa cavité C1 peut être fabriquée par une technique de fabrication additive, comme l’impression 3D, ou bien par moulage en utilisant une technique de cire perdue pour former la cavité C1. La pièce P1 peut également subir une phase d’usinage, par exemple lors d’une étape de finition.

[0047] Selon un mode de réalisation, la pression du fluide dans la cavité C1 est ajustée ou asservie en fonction de la valeur d’une mesure représentative du jeu fonctionnel entre les surfaces S1 et S2. La figure 2 représente un dispositif d’ajustement ou d’asservissement de la pression de fluide dans la cavité C1. Le dispositif comprend un ou plusieurs capteurs SNS fournissant des mesures représentatives du jeu mécanique entre les deux surfaces S1, S2, une source de fluide FS, un dispositif de contrôle PAD de la pression du fluide dans la cavité C1, un processeur PRC, et éventuellement un capteur de pression PS mesurant la pression du fluide présent dans la cavité C1. Le processeur PRC reçoit les mesures fournies par le capteur SNS, et éventuellement le capteur PS. Le processeur PRC est configuré pour déterminer des valeurs de consigne de pression à transmettre au dispositif de contrôle de pression PAD, en fonction des mesures fournies par le capteur SNS, et le cas échéant, par le capteur PS. Les capteurs SNS peuvent comprendre un microphone pour mesurer une amplitude sonore, sachant qu’un jeu mécanique inadapté peut produire des grincements, des sifflements, des chocs ou des claquements. Les capteurs SNS peuvent également comprendre un capteur de vibrations tel qu’un accéléromètre, et/ou un capteur de mesure de déplacement (capacitif, inductif ou optique) pour mesurer une amplitude de vibrations. Le processeur PRC peut être un circuit dédié ou un processeur générique tel qu’un microprocesseur ou un microcontrôleur. Le dispositif de contrôle de pression PAD peut être une pompe à pistons axiaux ou radiaux.

[0048] La figure 3 représente une interface entre la pièce mécanique P1 et une pièce mécanique P2’, selon un autre mode de réalisation. La pièce P2’ diffère de la pièce P2 en ce qu’elle comporte également une cavité C2 délimitant avec la surface fonctionnelle S2 une couche de matière L2 susceptible de se déformer élastiquement lorsque la cavité C2 est remplie d’un fluide soumis à une pression suffisante. Cette disposition permet d’augmenter (doubler) l’amplitude d’ajustement de la distance entre les deux surfaces fonctionnelles S1, S2.

[0049] Les figures 4A, 4B, 4C représentent deux pièces mécaniques P11, P12, la pièce P11 formant un arbre monté dans un alésage réalisé dans la pièce P12. Les deux pièces P11, P12 présentent des surfaces fonctionnelles S11, S12 respectives, délimitant entre elles un volume fonctionnel VF1 de forme cylindrique. Selon un mode de réalisation, l’une des deux pièces P11, P12 (P11 dans l’exemple de la figure 4) comprend des cavités C11, C12, C13, C14, C15, C16 formées le long de la surface fonctionnelle S11 et réparties le long de la surface cylindrique de la pièce P11 de manière à délimiter avec la surface S11 une couche de matière L11 déformable élastiquement lorsque les cavités C1 ΙΟΙ 6 sont remplies d’un fluide soumis à une pression suffisante. Les cavités C1 ΙΟΙ 6 permettent ainsi d’ajuster le jeu mécanique entre les pièces P11 et P12. Les cavités C11-C16 sont alimentées en fluide sous pression par un canal principal CP11 relié aux cavités 011 -C16 par des canaux radiaux CL11.

[0050] Tel que représenté sur les figures 4B, 4C, la pièce P11 comprend deux ensembles de cavités C11 -C16,011 ’-C16’ espacés dans le sens longitudinal de la pièce P11 et alimentés en fluide sous pression par le canal CP11. Sur la figure 40, la couche L11, et donc la surface fonctionnelle S11, est déformée élastiquement sous l’effet du fluide sous pression transmis aux cavités 011-C16, C1T-C16’, en formant deux bosses annulaires.

[0051] Il est à noter que les cavités 011-016, C1T-C16’ peuvent être formées non pas dans la pièce P11, mais dans la pièce P12, ou que des cavités peuvent être formées à la fois dans les pièces P11 et P12, ces cavités couvrant les surfaces fonctionnelles S11 etS12.

[0052] Les figures 5A, 5B, 5C représentent une pièce mécanique 13 ayant une forme externe pouvant être identique celle de la pièce P11. La pièce P11 est montée dans l’alésage réalisé dans la pièce P12. Les deux pièces P13, P12 présentent des surfaces fonctionnelles S13, S12 délimitant entre elles le volume fonctionnel VF1 de forme cylindrique. Selon un mode de réalisation, la pièce P13 diffère de la pièce P11 en ce qu’elle ne comporte qu’une seule cavité C17 de forme torique délimitant avec la surface fonctionnelle S13 une couche de matière L13 également de forme torique et déformable élastiquement lorsque la cavité C17 est remplie d’un fluide soumis à une pression suffisante. La cavité C17 permet ainsi d’ajuster le jeu mécanique entre les pièces P13 et P12. La cavité C17 est reliée à une source de fluide sous pression par un canal principal CP13 relié à la cavité C17 par un ou plusieurs canaux radiaux CL13.

[0053] Tel que représenté sur les figures 5B, 5C, la cavité C17 couvre la majeure partie de la surface fonctionnelle S13. Sur la figure 5C, la couche L13, et donc la surface fonctionnelle S13, est déformée élastiquement sous l’effet du fluide sous pression transmis à la cavité C17.

[0054] Ici encore, la cavité C17 peut être formée non pas dans la pièce P13, mais dans la pièce P12, ou des cavités peuvent être formées à la fois dans les pièces P13 et P12, ces cavités couvrant les surfaces fonctionnelles S13 et S12.

[0055] Les tableaux I et II rassemblent des valeurs de déformation (en mm) en fonction de l’épaisseur (en mm) de la couche L13 et de la pression (en MPa) dans la cavité torique C17, lorsque cette cavité présente une section rectangulaire (avec angles arrondis) de 5 mm x 10 mm. Le tableau I est obtenu avec une pièce P13 en acier et le tableau II avec une pièce P13 en TA6V, un alliage de titane, d’aluminium et de vanadium.

[0056] Tableau généré à l’aide des outils de MS Word :

[0057] [Tableaux I] (acier, module de Young : 200000 MPa, coefficient de Poisson :

0,266 et limite de résistance élastique :1000 MPa)

Pression (mm®\(MPa) Epaisseur^\	5	10	20	40	80
0,5	0,0127	0,025	0,051	X	X
0,75	0,0063	0,0125	0,025	0,05	X
1	0,0038	0,0075	0,015	0,03	X
1,25	0,0026	0,0052	0,0103	0,0206	X
1,5	0,0019	0,0039	0,0077	0,0154	0,0308
1,75	0,0015	0,003	0,006	0,012	0,024
2	0,00125	0,0025	0,005	0,01	0,02

[0058] Tableau généré à l’aide des outils de MS Word :

[0059] [Tableaux II] (TA6V, module de Young : 114000 MPa, coefficient de Poisson :

0,34 et limite de résistance élastique :825 MPa)

Pression (mm)^\(MPa) Epaisseur^\	5	10	20	40	80
0,5	0,021	0,042	0,085	X	X
0,75	0,010	0,021	0,042	0,083	X
1	0,006	0,013	0,025	0,050	X
1,25	0,004	0,009	0,017	0,034	X
1,5	0,003	0,006	0,013	0,026	0,051
1,75	0,0025	0,005	0,010	0,020	0,040
2	0,002	0,004	0,008	0,017	0,033

[0060] Les cases des tableaux I et II marquées d’un X correspondent à des valeurs de pressions conduisant à une déformation non élastique du matériau formant la pièce P13, c’est-à-dire des valeurs de contrainte supérieures à la limite de résistance élastique du matériau.

[0061] La déformation élastique d’une couche de matière à la surface d’une pièce mécanique présente d’autres applications. Ainsi, les figures 6A, 6B représentent deux pièces mécaniques P21, P22 formant une vanne, la pièce P22 formant une canalisation pouvant conduire un fluide et dans laquelle est engagée la pièce P21. Les deux pièces P21, P22 présentent des surfaces fonctionnelles S21, S22 respectives, en regard l’une de l’autre et délimitant entre elles un volume fonctionnel VF2. Selon un mode de réalisation, l’une des deux pièces P21, P22 (P21 dans l’exemple des figures 6A, 6B) comprend une cavité C21 formée le long de la surface fonctionnelle S21 et couvrant la majeure partie de celle-ci de manière à délimiter avec la surface S21 une couche de matière L21 déformable élastiquement lorsque la cavité C21 est remplie d’un fluide soumis à une pression suffisante. La cavité C21 permet ainsi d’ajuster le jeu mécanique entre les pièces P21 et P22. La cavité C21 est alimentée en fluide sous pression par un canal principal CP21 relié à la cavité C21 par des canaux radiaux CL21. La section droite de la pièce P21 et de l’intérieur de la pièce P22 peut être de forme quelconque sans angles, c’est-à-dire une forme ayant un ou plusieurs rayons de courbure supérieurs à un certain seuil. Ainsi, la section droite de la pièce P21 peut être par exemple circulaire ou elliptique.

[0062] Sur la figure 6B, la couche L21, et donc la surface fonctionnelle S21, est déformée élastiquement sous l’effet du fluide sous pression transmis à la cavité C21 en formant une bosse annulaire. Selon un mode de réalisation, cette bosse annulaire vient en contact avec la surface fonctionnelle S22 de la pièce P22 sur toute la périphérie de la pièce P21, afin de fermer la pièce P22 de manière étanche. Les surfaces en contact des pièces P21, P22 peuvent avoir été traitées pour présenter un état de surface apte à assurer cette étanchéité.

[0063] Il est à noter que toutes les positions intermédiaires de la couche L21 entre une ouverture maximale et une fermeture totale du conduit dans la pièce P22 peuvent être atteintes en fixant la pression de fluide dans la cavité C21 à une valeur adéquate. Ainsi la vanne réalisée par les pièces P21, P22 peut être utilisée pour réguler un débit de fluide et comme vanne d’obturation du conduit dans la pièce P22. Cette vanne présente l’avantage de ne nécessiter aucun joint d’étanchéité. Il est à noter également que les pièces P21, P22 peuvent être réalisées en une seule pièce.

[0064] Les figures 7A, 7B, 7C représentent une pièce P31 formant une vanne. La pièce P31 comprend un canal CL31 conduisant un fluide contrôlé par la vanne. Selon un mode de réalisation, la pièce P31 comprend une cavité C31 délimitant avec le canal CL31 une couche de matière L31 déformable élastiquement. Ainsi, les parties des surfaces opposées formant le canal CL31 en regard de la couche de matière L31 constituent des surfaces fonctionnelles S31, S32. Sur la figure 7B, la cavité C31 est alimentée en fluide sous pression par un canal CL32. La couche de matière L31 n’est pas déformée par le fluide dans la cavité C31. Ainsi, la vanne se trouve en position ouverte. Sur la figure 7C, la pression du fluide dans la cavité C31 est suffisante pour déformer élastiquement la couche de matière L31 qui vient en contact avec la surface fonctionnelle S32, de sorte que les surfaces fonctionnelles S31 et S31 se trouvent l’une contre l’autre. Ainsi, la vanne se trouve en position fermée. L’état de surface des surfaces fonctionnelles S31, S32 peut être adapté pour assurer l’étanchéité de la vanne en position fermée.

[0065] Il est à noter que contrairement aux modes de réalisation des figures 1 à 6, les surfaces fonctionnelles S31, S32 appartiennent à la même pièce P31. Cependant, le canal CL31 peut être formé entre deux pièces assemblées l’une à l’autre, avec, le cas échéant, un joint d’étanchéité disposé entre les deux pièces pour assurer l’étanchéité du canal CL31.

[0066] Les figures 8A, 8B, 8C représentent schématiquement deux pièces mécaniques P61, P62 présentant des surfaces fonctionnelles S61, S62 respectives, délimitant un volume fonctionnel VF6. Selon un mode de réalisation, la pièce P62 comprend une cavité C62 à section droite rectangulaire décrivant un anneau de forme rectangulaire, entourant une région de la pièce P62. La cavité C62 est alimentée en fluide sous pression par un canal CL62. La cavité C62 délimite avec la surface S62 une couche de matière L62 déformable élastiquement. Lorsque la cavité C62 est remplie d’un fluide soumis à une pression suffisante, la couche L62 se déforme élastiquement en se rapprochant de la surface S61 de la pièce P61 (figures 8B, 8C). Selon un mode de réalisation, les pièces P61, P62 sont fixées l’une à l’autre à une distance telle que, lors d’une déformation élastique de la couche L62, cette dernière vient s’appliquer contre la surface S61 de la pièce P61. Ainsi, une partie CVF du volume fonctionnel VF6 peut, à la demande, être isolée de manière étanche du reste du volume VF6, les pièces P61, P62 restant statiques. Les surfaces en contact des pièces P61, P62 peuvent avoir été traitées pour présenter un état de surface apte à assurer cette étanchéité.

[0067] Pour augmenter la distance entre les deux pièces P61, P62 dans la configuration où la couche L62 n’est pas déformée, une cavité identique à la cavité C62 peut être formée dans la pièce P61 en regard de la cavité C62. Il est à noter que dans certaines applications, il peut être souhaitable de réaliser une déformation non élastique de la couche de matière L62.

[0068] La figure 9 représente deux pièces P41, P42, selon un autre mode de réalisation. La pièce P41 forme un arbre cylindrique engagé dans un alésage cylindrique formé dans la pièce P42. Les pièces P41, P42 présentent donc des surfaces fonctionnelles S41, S42 en regard l’une de l’autre de forme cylindrique délimitant un volume fonctionnel VF4 de forme cylindrique. Les deux pièces P41, P42 peuvent coulisser et/ou tourner l’une dans l’autre.

[0069] Selon un mode de réalisation l’une des deux pièces P41, P42 (la pièce P42 dans l’exemple de la figure 9) comprend deux groupes de cavités C41, C42, C43, C44 et C45, C46, C47, C48, les cavités de chaque groupe étant formées autour du volume fonctionnel VF4. Les deux groupes de cavités C41-C44 et C45-C48 sont espacés le long de l’axe longitudinal des pièces P41, P42. Selon un mode de réalisation, chacune des cavités C41-C48 est alimentée par une source de fluide sous pression SP1-SP8 distincte, de manière à ce que la pression dans chaque cavité puisse être ajustée individuellement. En ajustant individuellement les valeurs des pressions des sources SP1-SP8, l’alignement et la position de l’axe longitudinal X41 de la pièce P41 peuvent être ajustés par rapport à l’axe longitudinal de l’alésage formé dans la pièce P42.

[0070] Il est à noter que les cavités C41-C44, C45-C48 peuvent être formées dans la pièce P41. Par ailleurs, pour augmenter l’amplitude d’ajustement de l’alignement et de la position de l’axe longitudinal X41, deux groupes de cavités sont formés dans chacune des pièces P41, P42, chaque cavité de la pièce P42 étant formée en regard d’une cavité de la pièce P41. Si la pièce P41 coulisse simplement dans l’alésage de la pièce P42, sans tourner, la pièce P41 et l’alésage dans la pièce P42 peuvent présenter une forme de section droite quelconque, comme une forme carrée, rectangulaire, polygonale ou elliptique.

[0071] Les figures 10A, 10B représentent deux pièces P51, P52, selon un autre mode de réalisation. La pièce P51 est un arbre cylindrique engagé dans un alésage cylindrique formé dans la pièce P52. Les pièces P51, P52 présentent donc des surfaces fonctionnelles S51, S52 en regard l’une de l’autre de forme cylindrique et délimitant entre elles un volume fonctionnel VF5 de forme cylindrique. Les deux pièces P51, P52 tournent l’une dans l’autre. La pièce P52 comprend une cavité C52 délimitant avec la surface fonctionnelle S52 une couche de matière déformable élastiquement lorsque la cavité est remplie d’un fluide sous pression à une pression suffisante. A cet effet, la cavité C52 est reliée par un canal CL52 à une source de fluide sous pression. La cavité C52 peut être formée dans une région de la pièce P52 située à environ +1/8eme de tour du point de contact PC entre les deux pièces P51, P52 au repos, compte tenu du sens de rotation de la pièce P51 par rapport à la pièce P52.

[0072] Au repos (figure 10A), les deux pièces P51, P52 sont décentrées, par exemple en raison de la gravité. Le volume fonctionnel VF5 est au moins partiellement rempli d’un lubrifiant, par exemple une huile mécanique. Durant une phase d’accélération de la rotation de la pièce P51 dans la pièce P52, la cavité C52 est soumise à une pression suffisante pour déformer élastiquement la couche C52, ce qui tend à recentrer la pièce P51 dans la pièce P52. En raison de la rotation d’une des deux pièces P51, P52 par rapport à l’autre et de la déformation de la couche C52, une surpression de lubrifiant se forme en amont (compte tenu du sens de rotation de la pièce P51) de la déformation de la couche C52, et une dépression de lubrifiant se forme en aval de la déformation de la couche C52. Cette différence de pression entraîne une accélération de la vitesse du lubrifiant dans le volume fonctionnel VF5, et donc une accélération de la formation d’un film d’huile (ou coin d’huile) tout autour de la pièce P51. Lorsque ce film de lubrifiant s’étend dans tout le volume fonctionnel VF5, la pièce P51 se retrouve centrée dans l’alésage de la pièce P52. La pression de fluide dans la cavité C52 peut alors être diminuée pour permettre à la couche C52 de revenir dans sa position de repos.

[0073] Ainsi, la déformation de la couche C52 pendant la mise en rotation de la pièce P51 permet d’accélérer la formation du film d’huile dans le volume fonctionnel VF5, tout autour de la pièce P51.

[0074] Il est à noter que la cavité C52 peut être formée dans la pièce C51. A noter également que plusieurs cavités peuvent être prévues autour des surfaces fonctionnelles S51, S52 (par exemple avec un ou plusieurs groupes de cavités tels que décrits en référence à la figure 9) pour contrôler le centrage de la pièce S51 dans l’alésage de la pièce S52.

[0075] Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est susceptible de diverses variantes de réalisation et diverses applications. En particulier, l’invention n’est pas limitée à la mise en œuvre de moyens d ajustement de la pression dans la ou les cavités. En effet, dans certaines applications, il peut ne pas être utile d’ajuster l’amplitude de la déformation de la paroi déformable. Dans ce cas, il peut être envisagé d’alimenter la cavité en fluide sous pression par l’intermédiaire d’une vanne à deux voies, l’une reliée à une source de fluide sous pression, et l’autre permettant d’évacuer le fluide dans la cavité.

[0076] L’invention n’est pas non plus limitée à la réalisation d’une déformation élastique de pièces mécaniques. En effet, il peut être souhaitable de réaliser des déformations non élastiques de pièces mécaniques, par exemple pour compenser définitivement un jeu mécanique dû à l’usure des pièces. A cet effet, la ou les cavités peuvent être soumises à une pression suffisante pour provoquer une telle déformation non élastique de la couche de matériau déformable située entre la cavité et la surface fonctionnelle.

[0077] L’invention n’est pas non plus limitée à l’utilisation d’un fluide sous pression pour obtenir une déformation, élastique ou non, de la couche de matière déformable élastiquement entre chacune des cavités et la surface fonctionnelle de la pièce correspondante. En effet, la pression nécessaire pour obtenir cette déformation peut être obtenue à l’aide d’un matériau piézoélectrique disposé dans chaque cavité et soumis à un courant électrique d’excitation ajusté à l’amplitude de la déformation recherchée de la couche de matière à déformer.

[0078] L’invention peut s’appliquer à tout dispositif mécanique mettant en jeu deux surfaces fonctionnelles amenées à coopérer. Ainsi, l’invention peut s’appliquer aux dispositifs de freinage et d’embrayage.

Claims

Revendications

1. Procédé d’ajustement d’un volume entre deux surfaces fonctionnelles, le procédé comprenant une étape de formation d’un volume fonctionnel (VF) délimité par des première et seconde surfaces fonctionnelles (S1, S2), caractérisé en ce que qu’il comprend les étapes consistant à :

réaliser une première cavité (C1) délimitant avec la première surface fonctionnelle (S1) une première couche (L1) de matière déformable élastiquement, et exercer une pression dans la première cavité pour produire une déformation de la première couche de matière, afin de modifier le volume fonctionnel (VF).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pression exercée dans la première cavité (C1) est ajustée afin d’ajuster le volume fonctionnel (VF).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les première et seconde surfaces fonctionnelles (S1, S2) appartiennent respectivement à deux pièces mécaniques (P1, P2) fixes ou mobiles l’une par rapport à l’autre.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la pression exercée dans la première cavité (C1) est ajustée pour produire une déformation non élastique de la première couche de matière (L1).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant des étapes consistant à :

réaliser une seconde cavité (02) délimitant avec la seconde surface fonctionnelle (S2) une seconde couche de matière (L2) déformable élastiquement, la seconde couche de matière étant en regard de la première couche de matière (L1), exercer une pression dans la seconde cavité sur la seconde couche de matière, et ajuster la pression exercée dans la seconde cavité pour produire une déformation de la seconde couche de matière, afin d’ajuster le volume fonctionnel (VF).
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant des étapes consistant à réaliser plusieurs cavités (C11-C16) délimitant chacune avec le volume fonctionnel (VF1) une couche de matière (L11) déformable élastiquement, et à exercer une pression ajustée dans chacune des cavités pour déformer ou non la couche de matière, afin d’ajuster le volume fonctionnel (VF1).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les première et seconde surfaces fonctionnelles appartiennent respectivement à des première et seconde pièces mécaniques (P41, P42) montées mobiles l’une par rapport à l’autre, la première pièce (P42) comprenant un ou plusieurs groupes de cavités (C41-C44, C45-C48) disposées autour d’un axe longitudinal de la première pièce, les groupes de cavités étant espacés le long de l’axe longitudinal de la première pièce, le procédé comprenant une étape d’ajustement sélectif individuel de la pression dans chacune des cavités pour ajuster l’alignement de l’axe longitudinal de la première pièce avec un axe longitudinal (X41) de la seconde pièce (P41).
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le volume fonctionnel (VF2) forme une canalisation, l’ajustement de la pression exercée dans la première cavité (C21) étant effectué entre une première valeur ne produisant pas de déformation de la première couche de matière (L21) et une seconde valeur produisant une déformation élastique de la première couche de matière, telle que la canalisation est obturée.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les première et seconde surfaces fonctionnelles (S1, S2) appartiennent respectivement à des première et seconde pièces mécaniques (P1, P2) montées mobiles l’une par rapport à l’autre, le procédé comprenant des étapes consistant à :

recueillir une mesure représentative d’une géométrie du volume fonctionnel (VF), définir une valeur de pression de consigne à exercer dans la première cavité (C1) sur la première couche de matière (L1), en fonction de la mesure, et ajuster la pression exercée dans la première cavité pour atteindre la valeur de pression de consigne.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la mesure est une mesure d’amplitude sonore et/ou une mesure d’amplitude de vibrations.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la pression dans chaque cavité est exercée par l’intermédiaire d’un fluide sous pression, ou par un matériau piézoélectrique disposé dans la cavité et soumis à un courant électrique d’excitation.
12. Dispositif mécanique comprenant des premières et secondes surfaces fonctionnelles (S1, S2) délimitant en elles un volume fonctionnel (VF), caractérisé en ce qu’il comprend :

une première cavité (C1) délimitant avec la première surface fonctionnelle (S1) une première couche (L1) de matière déformable élastiquement, et un premier organe (FS) pour exercer une pression dans la cavité, tendant à déformer élastiquement la première couche de matière, et ainsi modifier le volume fonctionnel (VF).
13. Dispositif selon la revendication 12, comprenant un premier organe d’ajustement (PAD) de la pression dans la cavité, afin d’ajuster le volume fonctionnel (VF).
14. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, dans lequel les première et seconde surfaces fonctionnelles (S1, S2) appartiennent respectivement à deux pièces mécaniques (P1, P2) fixes ou mobiles l’une par rapport à l’autre.
15. Dispositif selon l’une des revendications 12 à 14, comprenant :

une seconde cavité (C2) délimitant avec la seconde surface fonctionnelle (S2) une seconde couche de matière (L2) déformable élastiquement, la seconde couche de matière étant en regard de la première couche de matière (L1), un second organe (FS) pour exercer une pression dans la cavité, tendant à déformer élastiquement la première couche de matière, et un second organe d’ajustement (PAD) de la pression dans la cavité, afin de produire une déformation de la première couche de matière, et d’ajuster le volume fonctionnel (VF).
16. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 15, dans lequel les première et seconde surfaces fonctionnelles appartiennent respectivement à des première et seconde pièces mécaniques (P41, P42) montées mobiles l’une par rapport à l’autre, la première pièce (P42) comprenant un ou plusieurs groupes de cavités (C41-C44, C45-C48) disposées autour d’un axe longitudinal de la première pièce, les groupes de cavités étant espacés le long de l’axe longitudinal de la première pièce, le dispositif comprenant un organe d’ajustement (SP1-SP8) sélectif individuel de la pression dans chacune des cavités pour ajuster l’alignement de l’axe longitudinal de la première pièce avec un axe longitudinal (X41) de la seconde pièce (P41).
17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 16, dans lequel le volume fonctionnel (VF2) forme une canalisation, le premier organe d’ajustement (PAD) de la pression dans la cavité étant configuré pour ajuster la pression exercée dans la première cavité (C21) entre une première valeur ne produisant pas de déformation de la première couche de matière (L21) et une seconde valeur produisant une déformation élastique de la première couche de matière, telle que la canalisation est obturée.