FR3095247A1

FR3095247A1 - Procédé destiné à fabriquer un élément de transmission de couple et système de découplage à ressort correspondant

Info

Publication number: FR3095247A1
Application number: FR2003365A
Authority: FR
Inventors: Joseph Gissler; Nikola Bekavac; Christian Bruder
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2040-04-03
Also published as: CN113227595B; CN113227595A; DE112020001958A5; FR3095247B1; WO2020211893A1

Abstract

Système de découplage à ressort (11) selon l’invention, lequel est en rotation autour d’un axe de rotation (2), comprenant un moyeu (12) pour la liaison avec un arbre, en particulier un vilebrequin d’un moteur à combustion, une première bride (13) pour la liaison avec une poulie d’entraînement (25) et une seconde bride (14) pour la liaison avec un amortisseur de vibrations par rotation (19), dans lequel la première bride (13) et la seconde bride (14) sont reliées ensemble au moyeu (12) radialement à plat par rapport à l’axe de rotation (2) et par complémentarité de force et de forme, dans lequel dans la direction axiale par rapport à l’axe de rotation (2) la première bride (13) est agencée entre la seconde bride (14) et le moyeu (12), qui se caractérise en ce que la première bride (13) présente une première quantité d’évidements (20) qui traversent la première bride (13) et un matériau de la seconde bride (14) est enfoncé dans la première quantité d’évidements (20). En outre est proposé un procédé de fabrication pour des éléments de transmission de couple (1). Figure 3

Description

Procédé destiné à fabriquer un élément de transmission de couple et système de découplage à ressort correspondant

La présente invention concerne un procédé destiné à fabriquer un élément de transmission de couple, en particulier pour une utilisation dans des véhicules automobiles, et un système de découplage à ressort.

Dans le domaine des véhicules automobiles, on constate que de plus en plus de couple doit être transmis dans la chaîne cinématique. Par ailleurs, le couple doit être régulièrement transmis depuis une source, par exemple un moteur à combustion, vers plusieurs cibles, par exemple d’une part via un embrayage à friction vers une boîte de vitesses et d’autre part vers un générateur de démarrage, par exemple via une transmission à courroie. Selon la situation de conduite, le flux de couple peut se produire autant depuis la source respective vers une cible qu’inversement depuis une cible vers une source.

Pour garantir une transmission de couple, plusieurs composants doivent être assemblés régulièrement. On considère comme connue une liaison par complémentarité de force et de forme, par exemple via des liaisons par enfoncement ou aussi matage. L’augmentation des couples à transmettre entraîne une augmentation de la demande pour les liaisons correspondantes. Dans le même temps, l’espace d’encombrement disponible dans le véhicule automobile devient toujours plus petit de sorte que la possibilité d’augmenter la taille des liaisons correspondantes pour ainsi pouvoir transmettre plus de couple est limitée.

Partant de là, l’objet de la présente invention est de surmonter au moins partiellement les problèmes connus de l’état de la technique et en particulier d’indiquer une possibilité par laquelle le couple à transmettre entre deux ou plusieurs composants peut être augmenté de façon neutre quant à l’espace encombrement.

Cet objectif est atteint grâce aux caractéristiques des revendications indépendantes. D’autres modes de réalisation avantageux de l’invention sont indiqués dans les revendications formulées de façon dépendante. Les caractéristiques énumérées individuellement dans les revendications formulées de façon dépendante peuvent être combinées ensemble d’une façon technologiquement judicieuse et peuvent définir d’autres modes de réalisation de l’invention. Par ailleurs, les caractéristiques indiquées dans les revendications sont présentées et expliquées plus en détail dans la description, d’autres modes de réalisation préférés de l’invention étant représentés.

Le procédé selon l’invention pour la fabrication d’un élément de transmission de couple rotatif autour d’un axe de rotation à partir d’un premier composant et d’un deuxième composant, comprend les étapes suivantes consistant à :
a) fournir un premier composant et un deuxième composant, le deuxième composant présentant une première quantité d’évidements qui traversent le deuxième composant dans la direction de l’axe de rotation ;
b) orienter le premier composant et le deuxième composant l’un par rapport à l’autre de sorte que, axialement dans la direction de l’axe de rotation, le premier composant se situe au moins par endroits derrière le deuxième composant ;
c) orienter le premier composant et le deuxième composant vers un outil de poinçonnage, lequel présente la première quantité de poinçons pour exécuter un enfoncement dans la direction de l’axe de rotation, de sorte que la position des poinçons dans la direction radiale et dans la direction circonférentielle par rapport à l’axe de rotation correspondent à la position des évidements dans le deuxième composant et que, dans la direction axiale, le premier composant se situe entre la première quantité de poinçons et le deuxième composant ;
d) former une première liaison par complémentarité de force et de forme du premier composant et du deuxième composant à plat dans une direction radiale par rapport à l’axe de rotation ; et
e) enfoncer une partie du matériau du premier composant dans les évidements du deuxième composant par le biais des poinçons.

Le procédé décrit ici repose donc sur une combinaison d’une première liaison par complémentarité de force et de forme du premier composant et du deuxième composant dans une direction radiale (par rapport à l’axe de rotation), par exemple par enfoncement, matage ou similaire, lors de l’introduction simultanée d’un autre enfoncement dans la direction axiale par formation d’une première quantité d’évidements et l’enfoncement du matériau de l’élément avoisinant jusque dans ces évidements. Le couple à transmettre peut ainsi être nettement augmenté. Dans le même temps, aucun autre espace d’encombrement n’est nécessaire. Le matériau enfoncé jusque dans les évidements provoque ainsi une liaison au moins par complémentarité de forme entre le premier composant et le deuxième composant, dans le cas d’une pression d’enfoncement suffisamment élevée à l’étape e) également une (seconde) liaison par complémentarité de force et de forme. Le couple dans l’élément produit n’est plus transmis uniquement via la liaison par complémentarité de force et de forme, mais aussi par le matériau du deuxième composant enfoncé jusque dans les évidements du premier composant.

Pour augmenter le couple à transmettre par cette liaison radiale, des mesures visant à augmenter la rugosité de surface des surfaces correspondantes à relier à l’étape d) peuvent être prises avant l’étape d), par exemple en rendant rugueuse une ou toutes les surfaces et/ou en revêtant une ou toutes les surfaces.

En principe, le procédé décrit ici permet également la liaison d’autres composants au premier composant et au deuxième composant, un deuxième composant présentant respectivement la première quantité d’évidements correspondante et le matériau étant enfoncé jusque dans les évidements par un ou plusieurs composants avoisinants et s’appliquant dans la direction axiale contre le deuxième composant.

De préférence, la première quantité s’élève au moins à trois, de préférence à quatre ou plus. En particulier, quatre évidements et donc quatre liaisons par complémentarité de force et/ou de forme entre le premier composant et le deuxième composant se sont avérés faciles à fabriquer et fiables, en particulier une transmission suffisamment symétrique du couple dans la direction circonférentielle est ainsi possible.

Selon un mode de réalisation avantageux, la première liaison par complémentarité de force et de forme est réalisée par matage.

À cet effet, dans les surfaces correspondantes à mater du premier et du deuxième composant sont conçues des structures de matage correspondantes qui lors de la déformation plastique pendant le matage un calage des surfaces les unes dans les autres.

Selon un mode de réalisation avantageux, un troisième composant est relié au premier composant et au deuxième composant, le troisième composant étant orienté à l’étape b) de telle sorte que le deuxième composant soit agencé dans la direction axiale entre le premier composant et le troisième composant, et qu’à l’étape d) soit formée une liaison par complémentarité de force et de forme entre le premier composant, le deuxième composant et/ou le troisième composant.

Cela permet la mise en place d’éléments comparativement complexes avec lesquels le couple peut être transmis d’une source vers deux cibles, par exemple d’un vilebrequin d’un moteur d’entraînement vers une boîte de vitesses d’une part et vers une poulie, et via cette transmission à courroie vers un générateur de démarrage ou un alternateur. En l’occurrence, il est préférable de relier le premier composant et le deuxième composant au troisième composant par la première liaison par complémentarité de force et de forme.

Selon un mode de réalisation avantageux, le troisième composant comprend un moyeu pour la liaison avec un arbre, en particulier avec un vilebrequin d’un moteur à combustion, le premier composant comprend une seconde bride pour la liaison avec un amortisseur de vibrations et le deuxième composant comprend une première bride pour la liaison avec une poulie.

Via l’amortisseur de vibrations, en particulier un amortisseur de vibrations par torsion, le couple peut être transmis vers un embrayage à friction et via celui–ci vers une boîte de vitesses. Via la seconde bride, le couple peut être transmis via un élément à ressort vers une poulie d’entraînement et via celle–ci sur une courroie, par exemple vers un générateur électrique (un alternateur) ou vers un générateur de démarrage.

De préférence, à l’étape b) une membrane d’étanchéité est formée dans la direction axiale entre la première bride et la seconde bride.

Cette membrane d’étanchéité provoque une étanchéité entre la première bride et la seconde bride, de sorte qu’un agent lubrifiant comme par exemple une huile peut être tenu à disposition dans l’un des deux espaces séparés pour refroidir et/ou lubrifier des composants en friction.

En outre, un système de découplage à ressort est proposé, en particulier fabriqué conformément au procédé selon l’invention, lequel système de découplage à ressort est en rotation autour d’un axe de rotation, comprenant un moyeu pour la liaison avec un arbre, en particulier un vilebrequin d’un moteur à combustion, une première bride pour la liaison avec une poulie d’entraînement et une seconde bride pour la liaison avec un amortisseur de vibrations par rotation, où la première bride et la seconde bride sont reliées ensemble au moyeu radialement à plat par rapport à l’axe de rotation et par complémentarité de force et de forme, où dans la direction axiale par rapport à l’axe de rotation la première bride est agencée entre la seconde bride et le moyeu, où la première bride présente une première quantité d’évidements qui traversent la première bride et un matériau de la seconde bride est enfoncé dans la première quantité d’évidements.

Le matériau enfoncé jusque dans les évidements a produit une liaison au moins par complémentarité de forme entre la première bride et la seconde bride, selon la force de pression mise en œuvre également une liaison par complémentarité de force et de forme. Grâce à ces liaisons axiales supplémentaires entre la première bride et la seconde bride le couple maximal à transmettre est augmenté, sans nécessiter d’espace d’encombrement supplémentaire pour le système de découplage à ressort.

Selon un mode de réalisation avantageux, la première bride est reliée à une poulie d’entraînement via un équipement à ressort.

En l’occurrence, l’équipement à ressort comprend de préférence au moins un ressort en arc grâce auquel les irrégularités de rotation peuvent être réduites.

Selon un mode de réalisation avantageux, dans la direction axiale entre la première bride et la seconde bride est conçue une membrane d’étanchéité dont le matériau est enfoncé dans la région des évidements et jusque dans les évidements.

Grâce à la membrane d’étanchéité deux zones fluidiquement séparées l’une de l’autre peuvent être créées, grâce auxquelles il devient possible par exemple de remplir une des zones avec un agent lubrifiant comme par exemple une huile sans que celui–ci ne pénètre dans l’autre zone.

Selon un mode de réalisation avantageux, la première quantité s’élève au moins à trois, de préférence au moins à quatre.

Selon un mode de réalisation avantageux, la première bride, la seconde bride et le moyeu présentent des structures de matage qui correspondent entre elles, de sorte que dans la direction radiale existent des liaisons de matage entre la première bride et le moyeu et la seconde bride et le moyeu.

Par précaution, il convient de noter que les mots numériques utilisés ici (« premier », « deuxième », ...) servent en premier lieu (uniquement) à différencier entre eux plusieurs objets, tailles ou processus similaires, et donc en particulier qu’ils ne définissent pas impérativement une dépendance et/ou un ordre de ces objets, tailles ou processus les uns par rapport aux autres. Si une dépendance et/ou un ordre est requis, cela sera explicitement indiqué ici ou ressortira de façon évidente pour l’homme de métier à l’étude du mode de réalisation concrètement décrit.

L’invention ainsi que le cadre technique sont expliqués plus en détail ci–après à l’aide des figures. Il convient de noter que l’invention ne doit pas être limitée aux exemples de configuration qui sont montrés. Sauf indication contraire explicite, il est en particulier aussi possible d’extraire des aspects partiels des faits expliqués dans les figures et de les combiner à d’autres éléments et connaissances de la présente description et/ou des figures. Il convient en particulier de noter que les figures et en particulier les proportions représentées sont uniquement schématiques. Des signes de référence identiques désignent des objets identiques, de sorte que le cas échéant des explications provenant d’autres figures puissent être utilisées à titre complémentaire. Sont montrés :

un exemple de liaison de deux composants pour former un élément de transmission de couple ;

un exemple de fabrication d’un système de découplage à ressort ;

un exemple de système de découplage à ressort fabriqué conformément à la fig. 2 ;

un autre exemple de fabrication d’un système de découplage à ressort ;

un exemple de système de découplage à ressort fabriqué conformément à la fig. 4 ; et

une section d’un système de découplage à ressort.

Dans la description des figures, des parties identiques sont dotées de signes de référence identiques. La fig. 1 montre schématiquement un exemple d’un élément 1 destiné à transmettre un couple, fabriqué selon le procédé de fabrication présenté ici. L’élément 1 peut être tourné autour d’un axe de rotation 2 et se compose d’un premier composant 3 et d’un deuxième composant 4. Le deuxième composant 4 présente une première quantité (dans cet exemple deux) d’évidements 5 qui traversent axialement le deuxième composant 4, donc dans la direction de l’axe de rotation 2. Ce faisant, le premier composant 3 et le deuxième composant 4 sont orientés l’un vers l’autre, en particulier de sorte que les surfaces limitrophes 6, 7 correspondantes soient orientées l’une vers l’autre. En outre, les composants 3, 4 sont orientés de telle sorte que les évidements 5 soient alignés avec des poinçons dans la direction radiale et circonférentielle par rapport à l’axe de rotation 2. La fig. 2 et la fig. 4 le montrent plus en détail. Ensuite, une force 8 est d’abord appliquée sur les composants 3, 4 dans la direction radiale pour former une première liaison par complémentarité de force et de forme 9 dans la direction radiale afin de relier le premier composant 3 au deuxième composant 4, par exemple par matage. A la suite, une partie du matériau du premier composant 3 est enfoncée dans la direction axiale jusque dans les évidements 5, de sorte qu’une seconde liaison par complémentarité de force et de forme 10 soit créée entre le premier composant 3 et le deuxième composant 4. Grâce à cette seconde liaison par complémentarité de force et de forme 10 le couple qui peut être transmis par l’élément 1 est augmenté sans qu’aucun autre espace d’encombrement supplémentaire ne soit nécessaire pour l’élément 1.

La fig. 2 montre schématiquement l’étape de finition e) du procédé décrit avec l’exemple de la fabrication d’un système de découplage à ressort 11 avec un moyeu 12, une première bride 13 et une seconde bride 14. Via le moyeu 12, le système de découplage à ressort 11 peut être relié à un arbre non représenté, par exemple un vilebrequin d’un moteur d’entraînement d’un véhicule automobile. Dans l’exemple présenté, la première bride 13 est reliée au moyeu 12 dans la direction radiale par rapport à un axe de rotation 2 du système de découplage à ressort 11 par un matage par complémentarité de force et de forme. De même, la seconde bride 14 est reliée au moyeu 12 dans la direction radiale par un matage par complémentarité de force et de forme.

La première bride 13 est reliée, via un équipement à ressort 15 avec au moins un ressort en arc 16, à une pièce de sortie 17 qui radialement à l’extérieur présente un profil de poulie 18. Via le profil de poulie 18, le couple peut être transmis à un moyen de traction (une courroie) non montré et ainsi via une transmission à courroie, par exemple vers un générateur électrique ou un générateur de démarrage. Entre la pièce de sortie 17 et le moyeu 12 sont conçus des paliers lisses 26.

La seconde bride 14 est la bride d’entrée d’un amortisseur de vibrations par rotation 19 grâce auquel des irrégularités de rotation du moteur à combustion peuvent être amorties lors de la transmission à une boîte de vitesse relié par un embrayage à friction non montré à une bride de sortie de l’amortisseur de vibrations par torsion 19. À cet effet, l’amortisseur de vibrations par rotation 19 présente par exemple des masses primaires et secondaires ainsi que des équipements à ressort.

La première bride 13 présente quatre évidements 20 qui traversent la première bride 13 dans la direction axiale. Le matériau de la seconde bride 14 est enfoncé jusque dans les évidements 20 de la première bride 13 par un équipement de poinçonnage 21 avec quatre poinçons 22. À cet effet, les poinçons 22 sont déplacés dans la direction d’enfoncement 23 pour exécuter le processus d’enfoncement. La fig. 3 montre le système de découplage à ressort 11 après exécution de l’étape de processus e). Ici, des secondes liaisons par complémentarité de force et de forme sont formées dans la région des évidements 20, dans laquelle une partie du matériau de la seconde bride 13 ont été enfoncés jusque dans les évidements 20 de la première bride 13.

L’exemple montré aux fig. 3 et 4 présente une membrane d’étanchéité 24 qui sépare la région de l’amortisseur de vibrations par rotation 20, qui peut être conçu à la manière d’un amortisseur de vibrations par torsion, d’une poulie 25 formée par la première bride 13, l’équipement à ressort 15 et la pièce de sortie 17 avec un profil de poulie 18. Ainsi, la poulie 25 et/ou l’amortisseur de vibrations par torsion 19 peuvent par exemple être remplis avec un agent lubrifiant sans que celui–ci ne puisse pénétrer dans respectivement l’autre région. La membrane d’étanchéité 24 est de préférence conçue en tant que membrane d’étanchéité 24 métallique.

Les figures 4 et 5 montrent un exemple alternatif de système de couplage à ressort 11. Ci–après, par souci de clarté, seules les différences avec l’exemple des fig. 3 et 4 seront décrites ; pour le reste, il sera fait référence à la description des figures 2 et 3. À la différence de l’exemple des figures 2 et 3, la membrane d’étanchéité 24 est ici conçue de telle sorte qu’elle recouvre également les régions des évidements 20, et est conçue dans la direction axiale entre la première bride 13 et la seconde bride 14 de telle sorte que dans les régions des secondes liaisons par complémentarité de force et de forme le matériau de la membrane d’étanchéité 24 soit aussi enfoncé jusque dans les évidements 20.

La fig. 6 montre une section d’un système de découplage à ressort 11 dans la région de la formation des premières liaisons par complémentarité de force et de forme 9 dans cette section pour relier le moyeu 12 à la première bride 13. À cet effet, des structures de matage 27 sont conçues dans le moyeu 12 et la première bride 13 qui, comme montré ici, se calent ensemble après déformation plastique par le matage. Les structures de matage 27 se caractérisent par un premier rayon 28 et un second rayon 29.

Liste de signes de référence

1 élément
2 axe de rotation
3 premier composant
4 deuxième composant
5 évidement
6 surface limitrophe
7 surface limitrophe
8 force
9 première liaison par complémentarité de force et de forme dans la direction radiale
10 seconde liaison par complémentarité de force et de forme dans la direction radiale
11 système de découplage à ressort
12 moyeu
13 première bride
14 seconde bride
15 équipement à ressort
16 ressort en arc
17 pièce de sortie
18 profil de poulie
19 amortisseur de vibrations par rotation
20 évidement
21 équipement de poinçonnage
22 poinçon
23 direction d’enfoncement
24 membrane d’étanchéité
25 poulie
26 palier lisse
27 structure de matage
28 premier rayon
29 second rayon

Claims

Procédé de fabrication d’un élément de transmission de couple (1) rotatif autour d’un axe de rotation (2) à partir d’un premier composant (3, 14) et d’un deuxième composant (4, 13), comprenant les étapes suivantes consistant à :
a) fournir un premier composant (3, 14) et un deuxième composant (4, 13), dans lequel le deuxième composant (4, 13) présente une première quantité d’évidements (5, 20) qui traversent le deuxième composant (4, 13) dans la direction de l’axe de rotation (2) ;
b) orienter le premier composant (3, 14) et le deuxième composant (4, 13) l’un par rapport à l’autre de sorte que, axialement dans la direction de l’axe de rotation (2), le premier composant (3, 14) se situe au moins par endroits derrière le deuxième composant (4, 13) ;
c) orienter le premier composant (3, 14) et le deuxième composant (4, 13) vers un outil de poinçonnage (21), lequel présente la première quantité de poinçons (22) pour exécuter un enfoncement dans la direction de l’axe de rotation (2), de sorte que la position des poinçons (22) dans la direction radiale et dans la direction circonférentielle par rapport à l’axe de rotation (2) correspondent à la position des évidements (5, 20) dans le deuxième composant (4, 13) et que, dans la direction axiale, le premier composant (3, 14) se situe entre la première quantité de poinçons (22) et le deuxième composant (4, 13) ;
d) former une première liaison par complémentarité de force et de forme (9) du premier composant (3, 14) et du deuxième composant (4, 13) à plat dans une direction radiale par rapport à l’axe de rotation (2) ; et
e) enfoncer une partie du matériau du premier composant (3, 14) dans les évidements (5, 20) du deuxième composant (4, 13) par le biais des poinçons (22).
Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première liaison par complémentarité de force et de forme (9) est réalisée par matage.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un troisième composant (12) est relié au premier composant (14) et au deuxième composant (13), dans lequel le troisième composant (12) est orienté à l’étape b) de telle sorte que le deuxième composant (13) soit agencé dans la direction axiale entre le premier composant (14) et le troisième composant (12), et qu’à l’étape d) soit formée une liaison par complémentarité de force et de forme entre le premier composant (14), le deuxième composant (13) et/ou le troisième composant (12).
Procédé selon la revendication 3, dans lequel le troisième composant (12) comprend un moyeu pour la liaison avec un arbre, en particulier avec un vilebrequin d’un moteur à combustion, le premier composant (14) comprend une seconde bride pour la liaison avec un premier amortisseur de vibrations (19) et le deuxième composant (13) comprend une première bride pour la liaison avec une poulie (25).
Procédé selon la revendication 4, dans lequel à l’étape b) une membrane d’étanchéité (24) est formée dans la direction axiale entre la première bride (13) et la seconde bride (14).
Système de découplage à ressort (11), en particulier fabriqué conformément à un procédé selon l’une des revendications précédentes, lequel est en rotation autour d’un axe de rotation (2), comprenant un moyeu (12) pour la liaison avec un arbre, en particulier un vilebrequin d’un moteur à combustion, une première bride (13) pour la liaison avec une poulie d’entraînement (25) et une seconde bride (14) pour la liaison avec un amortisseur de vibrations par rotation (19),
dans lequel la première bride (13) et la seconde bride (14) sont reliées ensemble au moyeu (12) radialement à plat par rapport à l’axe de rotation (2) et par complémentarité de force et de forme,
dans lequel dans la direction axiale par rapport à l’axe de rotation (2) la première bride (13) est agencée entre la seconde bride (14) et le moyeu (12),
caractérisé en ce que la première bride (13) présente une première quantité d’évidements (20) qui traversent la première bride (13) et un matériau de la seconde bride (14) est enfoncé dans la première quantité d’évidements (20).
Système de découplage à ressort (11) selon la revendication 6, dans lequel la première bride (13) est reliée à une poulie d’entraînement (25) via un équipement à ressort (15).
Système de découplage à ressort (11) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel dans la direction axiale entre la première bride (13) et la seconde bride (14) est conçue une membrane d’étanchéité (24) dont le matériau est enfoncé dans la région des évidements et jusque dans les évidements (20).
Système de découplage à ressort (11) selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel la première quantité s’élève au moins à trois, de préférence à quatre.
Système de découplage à ressort (11) selon l’une des revendications 6 à 9, dans lequel la première bride (13), la seconde bride (14) et le moyeu (12) présentent des structures de matage (27) qui correspondent entre elles.