WO2002074565A1 - Fixation d'une traverse et de bras, notamment dans un essieu semi-rigide - Google Patents

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WO2002074565A1
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blank
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arm
cross member
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Raymond Deslande
Lydie Even
Régis Panozzo
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Vallourec Composants Automobiles Vitry
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Definitions

  • the invention relates to the attachment of arms to the cross member of an axle, in particular in semi-rigid axles for passenger motor vehicles.
  • An axle of this type comprises two longitudinal arms each intended to be connected on the one hand to a wheel of the vehicle and on the other hand to the body. These arms are each fixed to the end of a cross member which extends across the width of the vehicle and which is relatively rigid in bending and flexible in torsion. Usually, this fixing is carried out by bolting or by welding (often by means of an insert when the arm is of little weldable material), after having adjusted, with the greatest possible precision, the respective positions of the arms and the crossing.
  • axles are generally known to be light, economical and quick to assemble.
  • the present invention improves the situation.
  • axles in particular semi-rigid axles provided with a cross member and arms assembled at the ends of the cross member.
  • the process comprises the following steps: a) preparing respective blanks for a cross member and at least one arm, b) adjusting the relative positions of these blanks, and c) rigidly fixing the blanks together.
  • the blanks are prepared in step a) by using, for at least part of the blanks, at least one metallic material.
  • step c) comprises fixing by magneto-forming, which makes it possible to continue the process, after step c), without correcting the relative positions of the crosspiece and of the arm, while precisely respecting the positions defined in step b).
  • the arm blank and the crosspiece blank are fixed to one another by introduction of a protuberance into a homologous housing, followed by deformation by magneto-forming of the protuberance or by his accommodation.
  • the protuberance and / or the housing can have a shape of revolution or a shape not of revolution (devoid of symmetry of revolution).
  • the end of the crosspiece blank is deformed radially in step c).
  • the arm blank comprises a housing into which, in step b), one end of the crosspiece blank is introduced, and, in step c), the external surface of 1 The end of the blank of the cross member comes into contact with the internal surface of the housing.
  • the protuberance is formed by the end of the crosspiece.
  • the end of the blank of the cross member is hollow, and, in step c), an electromagnetic element capable of generating a magnetic field is introduced into the cross member to "swell" substantially (or expand radially), by magneto-forming, the end of the blank of the crosspiece in its housing.
  • the housing in step c), is tubular and there is at the outside of the housing at least one electromagnetic element capable of generating a magnetic field substantially around the housing, to substantially restrict, by magneto- forming, said housing.
  • the arm blank comprises a stud forming a protuberance, introduced at least partially, during step b), in a homologous tubular housing provided at one end of the transverse blank, and, at the step c), the external surface of the stud and the internal surface of its housing come into contact with one another.
  • Interfering contact means contact with interpenetration of the respective surfaces, thus forming a weld.
  • the arm and crosspiece blanks are prepared in step a) so that at least one of the elements, protuberances and / or housing has a shape that is not of revolution.
  • only the element which is part of the arm blank has a shape that is not of revolution, for example polygonal, elliptical, multi-lobe, circular with grooves, notched or grooved.
  • step b) a clearance is left between the protuberance and its housing, which makes it possible to adjust relatively the positions of the respective blanks of arms and crosspiece before step c).
  • the clearance left is close to 0.5 mm on the radii of the protuberance and of the housing.
  • the material deformed by magneto-forming is chosen to have sufficient ductility at the deformation rates considered.
  • step a) provides for a preparation of the blanks by shaping the housing or the protuberance with walls of thicknesses chosen to deform sufficiently during step c) while supporting the forces provided for an axle in service.
  • blade (arm or cross member) designates the blank which is intended to be deformed by magneto-forming. In the following, this distinction is deliberately omitted, for the sake of simplification.
  • the arm and the crosspiece are intended to be made of different materials.
  • At least one of the materials of the cross member and of the arm and not very weldable or non-weldable.
  • step b) comprises final adjustments of the axle shaping parameters such as the definition of a gripping angle of a wheel intended to be mounted on the axle and / or of a camber angle .
  • FIG. 1 shows a common semi-rigid axle
  • - Figure 2 shows a detailed view of an arm and a semi-rigid crosspiece blank, arranged to be fixed to one another according to a first embodiment of the present invention
  • - Figures 3A and 3B very schematically represent respective views in longitudinal section and in cross section of the end 5 of the cross member blank 1 ( Figure 2) in its housing 4, during the magneto-forming operation according to the first embodiment of the invention;
  • FIG. 4 very schematically shows a longitudinal sectional view of the end 4 of the blank of the cross member 1, in a second embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a detail of an exploded view of an arm 2 and a cross member blank 1, according to this second embodiment of the present invention
  • FIGS. 6A and 6B schematically represent operations for fixing crosspieces of composite material comprising an internal and external conductive ring, respectively.
  • FIG. 7 shows a variant of the embodiment shown in Figure 3B and according to which one of the elements (the housing 4 in the example shown) has a shape devoid of symmetry of revolution.
  • Figure 1 shows a semi-rigid axle (also called “deformable”), intended to operate at the rear of a motor vehicle, and which comprises a cross member 1 assembled on two substantially arms symmetrically 2 and 3.
  • a plate 6 which is in principle intended to receive a wheel carrier rocket and, on the other hand, a recess 7 which, it is in principle intended to receive a joint- elastic connection to the body.
  • the cross member 10 is of non-circular and non-constant cross section, as can be seen in FIG. 1, to be sufficiently rigid in bending, flexible in torsion and enduring to the forces in service.
  • cross member on the one hand, and arms, on the other hand
  • arms on the other hand
  • the weld generally forms a weak area of the axle, especially for cyclic stresses.
  • a known solution consists in using an "insert".
  • the arm itself is cast on an insert made of the same material as the crosspiece (steel in particular) and the crosspiece is welded to this insert.
  • welding generally creates deformations and thermal stresses, the result of which can be manifested by a deviation, relative to a planned tolerance, from the camber angle, or even from the clamp angle d '' a wheel intended to be mounted on a wheel carrier rocket connected to the arm.
  • Another known solution consists in providing a bolting of the arm to the crosspiece.
  • a steel plate generally pierced with screw passage holes, is welded perpendicular to the end of the crosspiece. This is also machined perpendicular to the axis of the cross member after welding. At the same time, threads and a bearing surface are machined in the arm. Finally, the cross-arm assembly is assembled by screws.
  • axles must comply with both static requirements which define the road behavior of the axle and dynamic requirements (axle endurance / fatigue tests).
  • So-called "ESTR” tests are for example carried out on complete axles mounted on a flanged body of a motor vehicle, the stresses being exerted by false wheels to simulate various road behaviors according to specifications specific to each vehicle.
  • the arm / cross member assembly includes a protrusion 5 whose outer surface is in correspondence with an inner surface of a housing 4 of the protrusion 5 above.
  • the crosspiece blank 1 is extended, at its end, by a restricted tubular part.
  • the end 5 constitutes a substantially hollow cylindrical protuberance, as seen in FIGS. 3A and 3B.
  • the arm 2 comprises an opening 4 forming a housing for the end 5 of the cross member blank 1.
  • an electromagnetic element AM (shown diagrammatically by a few turns) is introduced into the hollow part of the end 5 of the crosspiece blank 1, in order to create a magnetic field and thus generate a force field F capable of deforming the end 5 of the crosspiece blank, so that the walls (of selected thickness) of the hollow end 5 come into interfering contact with the housing 4 arranged in the arm 2.
  • a clearance J (preferably of the order of 0.5 mm) is left between the walls of the hollow end 5 and of the housing 4 , which allows to position, precisely, the cross member relative to the arm, before final fixing.
  • this clearance J is left on the difference of the radii respectively internal of the housing and external of the protuberance.
  • the thickness to be provided for the walls of the end 5 of the cross member depends on the clearance J, the physical and metallurgical characteristics of the material of the end 5 and the desired resistance of the end to the stresses in service and electrical characteristics of the AM electromagnetic element.
  • the thickness chosen W is relatively small (substantially equal to or less than 5mm, preferably less than or substantially equal to 3mm) so that the deformation, which is easier, requires little energy to develop by magneto-forming and tolerates a moderately electrically conductive material such as steel. Too thin a thickness cannot withstand static or cyclic stresses in service.
  • the end of the crosspiece blank may or may not be cylindrical.
  • the housing provided in the arm can be arranged to receive this end of the cross member blank, with or without machining, the clearance J being left between the respective surfaces of the end of the cross member blank and its housing.
  • FIG. 7 moreover shows an alternative embodiment in which the housing 4 has a cylindrical shape grooved longitudinally by two grooves 9.
  • the end 5 of the crosspiece blank is, on the other hand, cylindrical in revolution.
  • the end 5 inflated by the deformation advantageously prints in the grooves 9 of the housing. This results in locking in rotation of the resulting assembly.
  • annular grooves (not shown) on the housing 4 to lock the assembly in translation.
  • Other forms of non-revolution can be provided, for example polygonal, elliptical, with several lobes, notched circular or fluted.
  • Step c) of the method according to the invention uses a technique of deformation of high energy metal parts (magneto-forming).
  • the application of an intense magnetic field pulse in a first tubular part makes it possible to create circular eddy currents i F on the surface of the part whose interaction with the magnetic field makes it possible to strongly repel the material (steel, aluminum , cast iron, etc.) of the first tubular part (end 5 of the cross member blank in the first embodiment described above), until it takes the form of a second part (housing 4 formed in the arm), with which one wishes to establish a strong bond, of the weld but cold type.
  • the electromagnetic element AM shown diagrammatically by a few turns is supplied electrically (signs + and -) in a very brutal manner using a source provided for this purpose (generally a battery of capacitors).
  • the variation of the magnetic field B (FIG. 3A) creates the magnetoforming force which expands the end 5 of the crosspiece blank, which then crimps into the housing 4 of the arm.
  • the deformation takes place at very high speed without elastic return.
  • the respective surfaces of the end of the cross-member and of its housing, after the step of fixing by magneto-forming are interpenetrated at the level of the surface atomic layers: one speaks then, by opposition, of "cold welding" between the crosspiece and the arm.
  • the aforementioned housing is preferably machined to define a precise contact surface, which makes it possible to orient the crosspiece with precision with respect to the arms.
  • it is not useful to have great precision on the surface of the end of the crosspiece blank, advantageously. Indeed, in other assembly techniques (welding, bolting, etc.), these docking zones must generally be defined very precisely.
  • Fixing by magneto-forming in the method according to the invention offers in particular the advantage of eliminating operations in the methods of the prior art, these operations consisting in precisely shaping the ends of the crosspiece blank before assembly to the arms.
  • this method makes it possible to make up for all the faults accumulated on each component and thus to overcome a final step of the known methods which consist in correcting the geometry of the train of the vehicle in order to make up for the prescribed tolerances.
  • the arm in a second embodiment shown in FIGS. 4 and 5, includes a stud 5 which is received in a tubular end 4 of the cross member blank 1 forming a housing.
  • a magnetic field generates forces which press the end 4 of the crosspiece blank 1 against the stud 5 which the arm 2 comprises.
  • the electromagnetic element A is an element surrounding the outside of the end 4 of the crosspiece blank (encircling coil shown here by a few turns).
  • the method according to the invention uses a magneto-forming step which makes it possible to fix together parts made of non-weldable materials in a standard "hot” manner, without weighing down the axle.
  • the implementation of this method is then much simpler than that of the other usual methods.
  • Another possible application is particularly advantageous for a crossmember of composite material 5 with an annular ring 8 of copper or aluminum, which are good conductive materials, on the inner surface or on the outer surface of the end of the blank. cross 5, as shown in Figures 6A and 6B respectively.
  • the method according to the invention applies particularly advantageously to the fixing of arms (in particular in cast iron) to crosspieces of tubular shape.
  • the application is all the more advantageous when the deformed part is made of very electrically conductive metal.

Abstract

L'invention concerne le domaine des essieux semi-rigides. Il est proposé d'assembler les bras (2) d'un tel essieu à sa traverse (1) par magnéto-formage, ce qui permet notamment d'ajuster leurs positions relatives et de les fixer dans ces positions en une seule passe.

Description

FIXATION D' UNE TRAVERSE ET D' UN BRAS , NOTAMMENT POUR UN ESSIEU SEMI-RIGIDE
Fixation perfectionnée d'une traverse et de bras f notamment dans un essieu semi-rigide
L'invention concerne la fixation de bras à la traverse d'un essieu, en particulier dans des essieux semi-rigides pour véhicules automobiles de tourisme.
Un essieu de ce type comprend deux bras longitudinaux destinés à être reliés chacun d'une part à une roue du véhicule et d'autre part à la caisse. Ces bras sont fixés chacun à l'extrémité d'une traverse qui s'étend dans la largeur du véhicule et qui est relativement rigide en flexion et souple en torsion. Habituellement, cette fixation s'effectue par boulonnage ou par soudage (souvent par l'intermédiaire d'un insert lorsque le bras est en matériau peu soudable), après avoir ajusté, avec la plus grande précision possible, les positions respectives des bras et de la traverse.
De tels essieux sont généralement réputés pour être légers, économiques et d'assemblage rapide.
Néanmoins, les fixations précitées, connues, en augmentent le poids et compliquent le procédé de leur fabrication, alors que le respect des conditions d'endurance et le maintien des positions relatives des bras et de la traverse, même après fixation, restent impératifs.
La présente invention vient améliorer la situation.
Elle propose à cet effet un procédé de fabrication d'essieux, notamment d'essieux semi-rigides munis d'une traverse et de bras assemblés aux extrémités de la traverse. Le procédé comprend les étapes suivantes : a) préparer des ébauches respectives de traverse et d'un bras au moins, b) ajuster les positions relatives de ces ébauches, et c) fixer rigidement les ébauches ensemble. Selon une première caractéristique importante de l'invention, on prépare à l'étape a) les ébauches en utilisant, pour une partie au moins des ébauches, au moins un matériau métallique.
Selon une seconde caractéristique importante de l'invention, l'étape c) comprend une fixation par magnéto-formage, ce qui permet de poursuivre le procédé, après l'étape c), sans corriger les positions relatives de la traverse et du bras, tout en respectant avec précision les positions définies à 1 'étape b) .
Dans une réalisation préférée, l'ébauche de bras et l'ébauche de traverse sont fixées 1 ' une à 1 ' autre par introduction d'une protubérance dans un logement homologue, suivie d'une déformation par magnéto-formage de la protubérance ou de son logement .
La protubérance et/ou le logement peuvent avoir une forme de révolution ou une forme non de révolution (dénuée de symétrie de révolution) .
Préférentiellement, l'extrémité de l'ébauche de traverse est déformée radialement à 1 ' étape c) .
Selon un premier mode de réalisation, l'ébauche de bras comprend un logement dans lequel, à l'étape b), une extrémité de l'ébauche de traverse est introduite, et, à l'étape c), la surface externe de 1 ' extrémité de 1 ' ébauche de la traverse vient en contact interfèrent avec la surface interne du logement. Selon ce premier mode de réalisation, la protubérance est constituée par l'extrémité de la traverse.
Préférentiellement, l'extrémité de l'ébauche de la traverse est creuse, et, à l'étape c), on introduit dans la traverse un élément électromagnétique capable de générer un champ magnétique pour "gonfler" sensiblement (ou dilater radialement), par magnéto-formage, l'extrémité de l'ébauche de la traverse dans son logement. Dans un second mode de réalisation, à l'étape c), le logement est tubulaire et on dispose à 1 ' extérieur du logement au moins un élément électromagnétique capable de générer un champ magnétique sensiblement autour du logement, pour restreindre sensiblement, par magnéto-formage, ledit logement.
Selon ce second mode de réalisation, l'ébauche de bras comprend un téton formant protubérance, introduit au moins partiellement, pendant l'étape b), dans un logement homologue tubulaire prévu à une extrémité de l'ébauche de traverse, et, à l'étape c), la surface externe du téton et la surface interne de son logement viennent en contact interfèrent 1 ' une de 1 ' autre.
On entend par "contact interfèrent" un contact avec interpénétration des surfaces respectives , formant ainsi une soudure .
Avantageusement, les ébauches de bras et de traverse sont préparées à l'étape a) pour qu'au moins un des éléments, protubérances et/ou logement possède une forme non de révolution.
Préférentiellement, seul l'élément qui fait partie de l'ébauche de bras possède une forme non de révolution, par exemple polygonale, elliptique, multi-lobes, circulaire à rainures, crantée ou cannelée.
Avantageusement, à l'étape b), un jeu est laissé entre la protubérance et son logement, ce qui permet d'ajuster relativement les positions des ébauches respectives de bras et de traverse avant l'étape c).
Préférentiellement, le jeu laissé est voisin de 0,5 mm sur les rayons de la protubérance et du logement. Le matériau déformé par magnéto-formage est choisi pour posséder une ductilité suffisante aux vitesses de déformations considérées.
Avantageusement, l'étape a) prévoit une préparation des ébauches en conformant le logement ou la protubérance avec des parois d'épaisseurs choisies pour se déformer suffisamment pendant l'étape c) tout en supportant les efforts prévus pour un essieu en service.
Dans ce qui précède, le terme "ébauche" (de bras ou de traverse) désigne la pièce brute qui est destinée à être déformée par magnéto-formage. Dans ce qui suit, cette distinction est volontairement omise, par soucis de simpli- fication.
Selon une autre caractéristique avantageuse, le bras et la traverse (et plus particulièrement leurs zones de contact) sont destinés à être réalisés dans des matériaux différents.
Très avantageusement, au moins un des matériaux de la traverse et du bras et peu soudable ou non soudable.
Avantageusement, l'étape b) comprend des réglages définitifs de paramètres de conformation de l'essieu tels que la définition d'un angle de pince d'une roue destinée à être montée sur l'essieu et/ou d'un angle de carrossage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente un essieu semi-rigide courant ;
- la figure 2 représente une vue de détail d'un bras et d'une ébauche de traverse semi-rigide, disposés pour être fixé à l'un à l'autre selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; - les figures 3A et 3B représentent très schématique ent des vues respectives en coupe longitudinale et en coupe transversale de l'extrémité 5 de l'ébauche de traverse 1 (figure 2 ) dans son logement 4 , pendant 1 ' opération de magnéto- formage selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 représente très schématiquement une vue en coupe longitudinale de l'extrémité 4 de l'ébauche de la traverse 1, dans un second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 représente un détail d'une vue éclatée d'un bras 2 et d'une ébauche de traverse 1, selon ce second mode de réalisation de la présente invention ;
- les figures 6A et 6B représentent schématiquement des opérations de fixation de traverses en matériau composite comprenant une bague conductrice interne et externe, respec- tivement; et
- la figure 7 représente une variante de la réalisation représentée sur la figure 3B et selon laquelle l'un des éléments (le logement 4 dans l'exemple représenté) présente une forme dénuée de symétrie de révolution.
Les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un essieu semi-rigide (dit également "déformable" ) , destiné à opérer à l'arrière d'un véhicule automobile, et qui comprend une traverse 1 assemblée sur deux bras sensiblement symétri ques 2 et 3. Aux extrémités de chaque bras 2,3, on voit, d'une part, une plaque 6 qui est en principe destinée à recevoir une fusée porte-roue et, d'autre part, un évidement 7 qui, lui est en principe destiné à recevoir une articula- tion élastique de liaison à la caisse. La traverse 10 est de section non circulaire et non constante, comme on peut le voir sur la figure 1, pour être suffisamment rigide en flexion, souple en torsion et endurante aux efforts en service.
On décrit ci-après un assemblage de l'un des bras sur une extrémité de la traverse, mais le procédé peut s'appliquer aussi bien à l'assemblage des deux bras 2 et 3 sur les extrémités de la traverse 10.
Cependant, cet assemblage est généralement délicat dans la conception et la fabrication, en particulier lorsque les matériaux utilisés ne sont pas soudables entre eux (traverse, d'une part, et bras, d'autre part), par des moyens courants de fabrication. Typiquement, une traverse peut être en acier, tandis que les bras sont en fonte ou en aluminium.
La soudure forme généralement une zone de faiblesse de l'essieu, notamment pour des sollicitations cycliques.
Lorsque l'on souhaite souder des bras sur une traverse réalisée dans un matériau différent, une solution connue consiste à utiliser un "insert". Le bras, proprement dit, est coulé sur un insert en même matériau que la traverse (acier notamment) et la traverse est soudée sur cet insert.
Cette technique présente un inconvénient relatif au nombre d'étapes supplémentaires à prévoir pour assurer une fixation fiable. De plus, le soudage crée, de façon générale, des déformations et des contraintes thermiques dont le résultat peut se manifester par un écart, par rapport à une tolérance prévue, de l'angle de carrossage, ou encore de l'angle de pince d'une roue destinée à être montée sur une fusée porte- roue reliée au bras.
Une autre solution connue consiste à prévoir un boulonnage du bras à la traverse. Une plaque d'acier, en général percée de trous de passage de vis, est soudée perpendiculairement à l'extrémité de la traverse. Celle-ci est aussi usinée perpendiculairement à l'axe de la traverse après soudure. Parallèlement, des taraudages et une face d'appui sont usinés dans le bras. Enfin, l'ensemble traverse-bras est assemblé par des vis .
On comprend aisément que cette solution augmente considérablement le poids de l'essieu semi-rigide et en complique la structure .
Plus généralement, les solutions connues pour fixer un bras d'un essieu semi-rigide à une traverse sont difficiles à mettre en oeuvre, en particulier pour respecter les conditions d'endurance requises, ce qui grève généralement leur coût de fabrication.
Les essieux doivent en effet respecter à la fois des impositions statiques qui définissent le comportement routier de l'essieu et des impositions dynamiques (endurance de l'es- sieu/essais de fatigue) .
Des essais dits "ESTR" sont par exemple réalisés sur des essieux complets montés sur une caisse bridée de véhicule automobile, les sollicitations étant exercées par de fausses roues pour simuler divers comportements routiers selon un cahier des charges propre à chaque véhicule.
La Demanderesse a alors mis en oeuvre un procédé selon l'invention faisant intervenir une fixation par magnéto- formage. Des difficultés de mise en oeuvre de ce procédé se sont néanmoins manifestées. Cependant, des avantages incontestables en ont découlé, lorsque ces difficultés ont été surmontées .
Tout d'abord, une difficulté liée à l'encombrement du bras, de par sa forme, a du être surmontée. Il a fallu fournir des dispositifs de magnéto-formage suffisamment puissants, mais de taille suffisamment réduite, aussi, pour opérer dans un environnement restreint. Parallèlement, il a fallu procurer des éléments (globalement tubulaires creux) qui aient, à la fois, une souplesse mécanique permettant d'être déformé par magnéto-formage et de résister aux contraintes usuelles, lorsque le véhicule équipé d'un tel essieu semi-rigide est en service.
Il est proposé ci-après plusieurs solutions permettant de surmonter de telles difficultés, correspondant à des modes de réalisation différents.
En se référant à la figure 2, l'ensemble bras/ébauche de traverse comprend une protubérance 5 dont la surface extérieure est en correspondance avec une surface intérieure d'un logement 4 de la protubérance 5 précitée.
Dans le premier mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'ébauche de traverse 1 se prolonge, en son extrémité, par une partie tubulaire restreinte. Dans ce premier mode de réalisation, l'extrémité 5 constitue une protubérance sensiblement cylindrique creuse, comme on le voit sur les figures 3A et 3B. De son côté, le bras 2 comprend une ouverture 4 formant logement pour l'extrémité 5 de l'ébauche de traverse 1.
En se référant aux figures 3A et 3B pour réaliser la fixation de l'ébauche de traverse au bras, un élément électromagnétique AM (schématisé par quelques spires) est introduit dans la partie creuse de l'extrémité 5 de l'ébauche de traverse 1, afin de créer un champ magnétique et générer ainsi un champ de forces F capables de déformer l'extrémité 5 de l'ébauche de traverse, de sorte que les parois (d'épaisseur choisie ) de l'extrémité creuse 5 viennent en contact interférant avec le logement 4 aménagé dans le bras 2. Comme on le remarque sur les figures 3A et 3B, un jeu J (préférentiellement de l'ordre de 0,5 mm) est laissé entre les parois de l'extrémité creuse 5 et du logement 4, ce qui permet de positionner, avec précision, l'ébauche de traverse par rapport au bras, avant fixation définitive. Comme le montre les figures 3A et 3B, ainsi que la figure 4 (que l'on décrira en détail plus loin), ce jeu J est laissé sur la différence des rayons respectivement interne du logement et externe de la protubérance.
Bien entendu, l'épaisseur à prévoir pour les parois de l'extrémité 5 de la traverse dépend du jeu J, des caractéristiques physiques et métallurgiques du matériau de l'extrémité 5 et de la résistance voulue de l'extrémité aux sollici- tations en service et des caractéristiques électriques de l'élément électromagnétique AM.
Avantageusement, l'épaisseur choisie W est relativement faible (sensiblement égale ou inférieure à 5mm, préférentiel- lement inférieure ou sensiblement égale à 3mm) de sorte que la déformation, plus facile, nécessite peu d'énergie à développer par magnéto-formage et tolère un matériau moyennement conducteur électrique tel que l'acier. Une épaisseur trop faible ne permet pas de résister aux sollicitations statiques ou cycliques en service.
L'extrémité de l'ébauche de traverse peut être cylindrique de révolution ou non. Le logement prévu dans le bras peut être aménagé pour recevoir cette extrémité de l'ébauche de traverse, avec usinage ou non, le jeu J étant laissé entre les surfaces respectives de l'extrémité de l'ébauche de traverse et de son logement.
Le logement prévu peut être de forme cylindrique, de révolu tion ou non. La figure 7 montre d'ailleurs une variante de réalisation dans laquelle le logement 4 possède une forme cylindrique rainurée longitudinalement par deux rainures 9. L'extrémité 5 de l'ébauche de traverse est, en revanche, cylindrique de révolution. Pendant l'opération de magnéto- formage, l'extrémité 5 gonflée par la déformation vient avantageusement s'imprimer dans les rainures 9 du logement. Il en résulte un verrouillage en rotation de l'assemblage résultant. On prévoit également des rainures annulaires (non représentées) sur le logement 4 pour verrouiller l'assemblage en translation. D'autres formes de non-révolution peuvent être prévues, par exemple polygonale, elliptique, à plusieurs lobes, circulaire crantée ou cannelée.
L'étape c) du procédé selon l'invention utilise une technique de déformation de pièces métalliques à haute énergie (magnéto-formage). L'application d'une impulsion de champ magnétique intense dans une première pièce tubulaire permet de créer des courants de Foucault iF circulaires à la surface de la pièce dont l'interaction avec le champ magnétique permet de repousser violemment la matière (acier, aluminium, fonte, etc) de la première pièce tubulaire (extrémité 5 de l'ébauche de traverse dans le premier mode de réalisation décrit ci- avant), jusqu'à lui faire épouser la forme d'une seconde pièce (logement 4 constitué dans le bras), avec laquelle on souhaite établir une liaison forte, de type soudure mais à froid.
Ainsi, l'élément électromagnétique AM schématisé par quelques spires est alimenté électriquement (signes + et -) de façon très brutale à l'aide d'une source prévue à cet effet (généralement une batterie de condensateurs). La variation du champ magnétique B (figure 3A) crée la force de magnéto- formage qui dilate l'extrémité 5 de l'ébauche de traverse, laquelle vient alors se sertir dans le logement 4 du bras. La déformation se fait à très grande vitesse sans retour élastique. Ici, les surfaces respectives de l'extrémité de la traverse et de son logement, après l'étape de fixation par magnéto-formage, sont interpénétrées au niveau des couches atomiques superficielles : on parle alors, par opposition, de "soudure à froid" entre la traverse et le bras.
Le logement précité est préférentiellement usiné pour définir une surface de contact précise, ce qui permet d'orienter avec précision la traverse par rapport aux bras. En revanche, il n'est pas utile d'avoir une grande précision sur la surface de l'extrémité de l'ébauche de traverse, avantageusement. En effet, dans les autres techniques d'assemblage (soudure, boulonnage, etc), ces zones d'accostage doivent généralement être définies de façon très précise.
La fixation par magnéto-formage dans le procédé selon l'invention offre notamment l'avantage de supprimer des opérations dans les procédés de l'art antérieur, ces opérations consistant à conformer précisément les extrémités de l'ébauche de traverse avant assemblage aux bras.
De plus, sur un essieu complet, ce procédé permet de rattraper tous les défauts accumulés sur chaque composant et ainsi s'affranchir d'une étape finale des procédés connus qui consistent à corriger la géométrie du train du véhicule pour rattraper les tolérances prescrites .
Un dispositif de magnéto-formage apte à de telles déformations est décrit par exemple dans l'article de J.P.Collaudin et G.Faller dans la revue "métaux déformation" N°68 (septembre-octobre 1981). A ce titre, le contenu de cet article est à considérer comme faisant partie intégrante de la description, à toutes fins utiles.
Dans un second mode de réalisation représenté sur les figures 4 et 5 , le bras comprend un téton 5 qui vient se loger dans une extrémité tubulaire 4 de l'ébauche de traverse 1 formant logement. Un champ magnétique génère des forces qui viennent plaquer 1 ' extrémité 4 de 1 ' ébauche de traverse 1 contre le téton 5 que comporte le bras 2. Dans ce second mode de réalisation, l'élément électromagnétique A est un élément entourant l'extérieur de l'extrémité 4 de l'ébauche de traverse (bobine encerclante schématisée ici par quelques spires) .
Ainsi, le procédé selon l'invention utilise une étape de magnéto-formage qui permet de fixer entre elles des pièces réalisées dans des matériaux non soudables de manière standard "à chaud", sans alourdir l'essieu. La mise en oeuvre de ce procédé est alors beaucoup plus simple que celles des autres procédés habituels . Une autre application possible est particulièrement avantageuse pour une traverse en matériau composite 5 avec une bague annulaire 8 en cuivre ou en aluminium, qui sont des matériaux bon conducteurs , sur la surface intérieure ou sur la surface extérieure de l'extrémité de l'ébauche de traverse 5, comme le montrent respectivement les figures 6A et 6B.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple ; elle s'étend à d'autres variantes.
Ainsi, on comprendra que le dispositif dont l'utilisation est prévue ci-avant, avec une bobine interne ou une bobine externe, est décrit à titre d'exemple. D'autres dispositifs (qui prévoient par exemple l'utilisation de deux bobines à la fois, interne et externe) peuvent être utilisés dès lors qu'ils respectent les conditions d'encombrement des essieux en cours de fabrication, et qu'ils assurent les forces magnétiques requises pour la déformation des matériaux.
Le procédé selon 1 ' invention s ' applique de façon particulièrement avantageuse à la fixation de bras (notamment en fonte) à des traverses de forme tubulaire.
L'application est d'autant plus avantageuse lorsque la pièce déformée est en métal très conducteur électriquement.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d'essieux, notamment d'essieux semi-rigides munis d'une traverse et de bras assemblés aux extrémités de la traverse, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) préparer des ébauches respectives de traverse (1) et d'un bras ( 2 ) au moins , b) ajuster les positions relatives desdites ébauches, et c) fixer rigidement lesdites ébauches ensemble, caractérisé en ce que, à l'étape a), on prépare les ébauches en utilisant, pour une partie au moins des ébauches (4,5), au moins un matériau métallique, et en ce que l'étape c) comprend une fixation par magnéto- formage, ce qui permet de poursuivre le procédé, après l'étape c), sans corriger les positions relatives de la traverse et du bras, tout en respectant avec précision les positions définies à l'étape b) .
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 ' ébauche de bras ( 2 ) et 1 ' ébauche de traverse ( 1 ) sont fixées l'une à l'autre au niveau d'une extrémité de l'ébauche de traverse par introduction d ' une protubérance (5 ) dans un logement homologue (4), suivie d'une déformation radiale par magnéto-formage de la protubérance ou de son logement.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, à l'étape c), l'extrémité de l'ébauche de traverse (1) est déformée radialement.
4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que 1 ' ébauche de bras comprend un logement ( 4 ) dans lequel, à l'étape b), une extrémité de l'ébauche de traverse (5) formant protubérance est introduite, et en ce que, à l'étape c), la surface externe de l'extrémité de l'ébauche de la traverse et la surface interne du logement viennent en contact interfèrent 1 ' une dans 1 ' autre .
5. Procédé selon la revendication 3, prise en combinaison avec la revendication 4 , caractérisé en ce que 1 ' extrémité de l'ébauche de la traverse (5) est creuse, et en ce que, à l'étape c), on introduit dans la traverse un élément électromagnétique (AM) capable de générer un champ magnétique (B) pour gonfler sensiblement, par magnéto- formage, l'extrémité de l'ébauche de la traverse (5) dans son logement ( 4 ) .
6. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que 1 ' ébauche de bras comprend un téton ( 5 ) , introduit au moins partiellement, pendant l'étape b), dans un logement homologue ( 4 ) prévu à une extrémité de 1 ' ébauche de traverse
(1), et en ce que, à l'étape c), la surface externe du téton et la surface interne de son logement viennent en contact interfé rent l'une dans l'autre.
7. Procédé selon la revendication 3 prise en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que, à l'étape c), on dispose, à l'extérieur du logement, au moins un élément électromagnétique (AMI, AM2 ) capable de générer un champ magnétique (B) sensiblement autour du logement (4), pour restreindre sensiblement, par magnéto-formage, ledit loge- ment .
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un élément parmi la protubérance et le logement possède une forme dénuée de symétrie de révolution.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que seul l'élément qui fait partie de l'ébauche de bras possède une forme dénuée de symétrie de révolution.
10. Procédé selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que, à l'étape b), un jeu (J) est laissé entre la protubérance et son logement, ce qui permet d'ajuster relativement les positions des ébauches respectives de bras (2) et de traverse (1) avant l'étape c).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le jeu laissé (J) est voisin de 0,5 mm entre rayons de protubérance et de logement.
12. Procédé selon l'une des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que l'étape a) prévoit une préparation des ébauches en conformant le logement ou la protubérance avec des parois d'épaisseurs choisies (W) pour se déformer suffisamment pendant l'étape c) tout en supportant les efforts prévus pour un essieu en service.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites épaisseurs choisies (W) sont sensiblement égales ou inférieures à 5mm.
14. Procédé selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que le bras (2,3) et la traverse (1) sont destinés à être réalisés dans des matériaux différents.
15. Procédé selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que le bras (2,3) est réalisé dans un matériau non - ou peu - soudable.
16. Procédé selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que la traverse est réalisée dans un matériau peu - ou non - conducteur, et en ce qu'une partie d'extrémité de la traverse comprend une bague réalisée dans matériau très conducteur.
17. Procédé selon la revendication 16 en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce ladite bague est à l'intérieur de l'extrémité de la traverse.
18. Procédé selon la revendication 16 en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce ladite bague est à l'extérieur de l'extrémité de la traverse.
19. Procédé selon l'une des revendication 16 à 18, caractérisé en ce que la traverse est réalisée dans un matériau composite.
20. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape b) comprend des réglages définitifs de paramètres de conformation de l'essieu tels que la définition d'un angle de pince d'une roue destinée à être montée sur l'essieu et/ou d'un angle de carrossage.
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