WO2003039784A1 - Procede et dispositif de dudgeonnage et articulation elastique ainsi dudgeonnee - Google Patents

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WO2003039784A1
WO2003039784A1 PCT/FR2002/003856 FR0203856W WO03039784A1 WO 2003039784 A1 WO2003039784 A1 WO 2003039784A1 FR 0203856 W FR0203856 W FR 0203856W WO 03039784 A1 WO03039784 A1 WO 03039784A1
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WO
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sectors
expansion
internal
frame
cone
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PCT/FR2002/003856
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Inventor
Jean-Pierre Bonnerot
François-Xavier BRUNEAU
Michel Gautheron
Philippe Jean
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Societe De Technologie Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/04—Reducing; Closing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/08—Tube expanders
    • B21D39/20—Tube expanders with mandrels, e.g. expandable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/02—Enlarging

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for expanding and an elastic joint thus expanded.
  • Such elastic joints are used in particular on motor vehicles.
  • an elastic articulation consists of rigid reinforcements (elements of tubes) connected to each other by at least one deformable element (generally an elastomeric sleeve, made of rubber).
  • the rigidity of a joint is linked to the choice of the deformable material and its geometry. We already know how to adapt axial and radial rigidities by playing on the dimensions and on the mixtures used of elastomeric materials.
  • a conventional expansion consists in passing an axis, or a ball, right through the inner frame of such an elastic joint to increase the diameter, in particular to compensate for the thermal shrinkage of the rubber and to create a state of compression as described above.
  • the extension of the internal reinforcement being produced by friction, surface treatments carried out on the internal face of this internal reinforcement are then destroyed.
  • such a method only allows for cylindrical shapes due to the crossing from one side to the other. go.
  • the nature of the stresses exerted requires either making several passes, or choosing a minimum thickness of the bushing forming the interior frame. Indeed, if this sleeve is too thin, during the passage of the axis or the ball, the sleeve in reaction at its other end supports an axial compression force such that it can cause buckling.
  • the known methods are not suitable for the manufacture of large anti-vibration parts, of diameters (before expansion) greater than 40 mm, and preferably greater than 70 mm.
  • standard die processes with a long tool pushed through the frame
  • They require a press with a very large stroke.
  • it is necessary to make several successive passes with different dies.
  • the wear of the dies requires replacing them, whereas one wishes not to be forced to such replacement operations and that one wishes to be able to adjust the tooling used. Indeed, the industrial quality cannot be followed or adapted because of these wear or replacements when an adjustment would allow it.
  • sectors of a form of expansion are placed inside a frame of an elastic joint to be expanded.
  • this form of expansion will be annular, but it is not an obligation.
  • the form of expansion is free, i.e. not necessarily cylindrical, or even of circular section.
  • the form of expansion can be a polyhedron, regular or not.
  • These sectors have an external face intended to bear against the part to be expanded and an internal face intended to receive an expansion device.
  • the sectors are separable from each other, and can in particular move together in a movement of radial expansion.
  • the expansion device can be a wedge, a cone, or even a ball or an axis as in the prior art introduced into an internal hollow part, preferably circular, of the sectors.
  • the peculiarity of the invention then lies in the fact that the expansion tool alone suffers friction and that therefore all the drawbacks mentioned above disappear.
  • the form of expansion Before expansion, the form of expansion has an external profile making it possible to engage in the part to be expanded, before expansion.
  • the sectors have external radii of curvature adapted to the form of departure or arrival of the parts to be expanded since necessarily the shape of the sectors will be found in the part at the end of the expansion.
  • the external shape of the sectors corresponds to the starting profile of the part.
  • the radii of curvature of the sectors can be smaller than the radii of curvature of the part once it is expanded.
  • the subject of the invention is therefore a method of expanding an elastic joint provided with an internal frame and an elastomeric sleeve, characterized in that it comprises the following steps: - said interior reinforcement is placed around a form of expansion consisting of sectors of expansion which are movable relative to one another, -
  • the expansion sectors are separated from one another in order to plastically increase the internal volume of said interior frame.
  • the invention also relates to a device for the expansion of such an elastic joint, characterized in that it comprises:
  • the invention also relates to an elastic articulation dudgeonnée according to the preceding method, characterized in that the internal volume of the internal reinforcement of said articulation is not cylindrical.
  • the invention relates to an elastic articulation dudgeonnée according to the preceding method, characterized in that it comprises an internal and / or external protection by a thin layer of rubber.
  • FIG. 1 a sectional view of a device used to implement the method according to the invention in which the annular nature of the embodiment represents only a particular case;
  • Figure 1 shows a expansion device according to the invention.
  • This device comprises an expansion form 1, here of annular shape, obtained by an assembly of sectors such as 2 to 5, movable with respect to each other.
  • Form 1 has an outer profile 6 adapted to receive a part 7 to be expanded.
  • the part 7 to be expanded has an inner frame 8 and an outer frame 9 enclosing between them an elastomeric sleeve 10.
  • the invention consists in separating the sectors 2 to 5 from each other inside of the inner frame 8, in practical terms this can be achieved by producing in the interior of the sectors 2, according to their profile measured in a plane passing through an axis 23 of the expansion form 1, an inclined draft 11.
  • This draft 11, preferably conical is intended to come into contact with 'a cone 12 having a corresponding draft, of the same slope for example.
  • the cone 12 is for example lowered by means of a rod 13 in the direction of the shape 1.
  • sectors 2 to 5 are joined to each other and are engaged in part 7 by the fact of an insertion tolerance, for example of 5/10 th of a millimeter.
  • the part 7 has at the location of this insertion dimensions, or an internal diameter 14 if it is circular, of values less than those that the part 7 will have, at this location, after expansion.
  • the cone 12 is then brought into contact with the flanks in relief 11 of all the sectors such as 2 to 5. Then an effort is exerted axially to drive the cone 12 inside the sectors.
  • a reaction is applied to a sole 15 of the sectors by means of an anvil 16. Therefore, in no case can any buckling force be manifested. If it appeared, it would not appear in room 7 but in the sectors.
  • the sectors such as 2 to 5 have a thickness 17 much greater than the thickness 18 of the frame 8 of the part 7 to be expanded.
  • the depression of the cone 12 then causes the separation of the sectors 2 to 5 and correspondingly the increase in the internal dimensions of the part 7 up to values 19, greater than the previous values.
  • a plastic deformation is a permanent deformation following a stress, which is opposed to elastic deformation.
  • the part 7 may have been placed before the expansion in a structure 20 intended to accommodate it once expanded.
  • this part 20 is a beam in which this part 20 is fitted.
  • the outer frame 9 can also be constituted by the beam itself. Therefore, the elastomeric sleeve 10 will be compressed as desired.
  • each of the sectors could be connected by arms to nuts mounted on a central threaded rod. The rotation of the rod would bring about the separation of the sectors by the tilting of the arms. In these cases, the sectors could have a side 11 of any profile.
  • An advantage of the process of the invention is the fact of allowing the swaging practically without friction, in any case under friction conditions much less severe for the surface of the reinforcements than in the conventional swaging processes. It is then possible to replace these metallic surface treatments with a thin layer of elastomer whose effectiveness against corrosion is well known but whose mechanical strength does not allow it to withstand the conventional process.
  • a thickness of elastomer, for example of the rubber used for the joint sleeve, of the order of a tenth of a millimeter to several millimeters is sufficient.
  • the cost of such protection is tiny because it can be carried out at the same time as the preliminary injection molding of the sleeve of the part, without any additional process step.
  • the invention therefore allows a substantial saving.
  • the thin layer can be worn inside the frame 8, outside the frame 9, or on both surfaces at the same time.
  • the profiles of the sectors such as 2 to 5 have the shape of a letter L, with a mast, or a tooth, having the relief 11 and a face in abutment against the armature 8, and a sole 22 extending radially with respect to an axis 23 of introduction of the part 7 to be expanded.
  • the axis 23 is an axis of revolution if the part 7 to be expanded is circular cylindrical.
  • the soles 22 allow on the one hand to receive the piece 7 to be expanded because it is placed on them.
  • the soles 22 form, at the free end of the base of the L facing towards the outside, a cylindrical surface, preferably but not necessarily circular, of axis 23. This surface is provided with two notches 24 and 25.
  • Elastic toroids 26 and 27 allow to exert radial forces on sectors 2 to 3 to force them to approach each other.
  • the toroids 26 and 27 thus form a simple means of temporarily holding the sectors together before the installation, around them, of the part 7 to be expanded. It will be noted that if the difference between the dimensions 14 and 19 is of the order of 5 to 15%, the extension of the cores 26 and 27 will be much less. Indeed these are arranged at a periphery with a dimension 28 much larger and therefore undergo a much smaller proportional variation.
  • the part 7 to be expanded has, after expansion, a profile with a part 29 which has been introduced around the sectors and which has undergone the desired expansion, a part 30 at another end which has not undergone this expansion and a part intermediate 31 allowing the connection of the diameters.
  • a profile with a part 29 which has been introduced around the sectors and which has undergone the desired expansion a part 30 at another end which has not undergone this expansion and a part intermediate 31 allowing the connection of the diameters.
  • the expansion is not through.
  • maintaining the part 30 of the inner frame 8 can be useful so that it retains its shape. By doing so, we are therefore able to very easily master the internal shape of the part to be expanded. This is the case of the example of FIG.
  • the foaming operation can preferably be carried out hot, that is to say just after the molding of the part, in order to prevent the withdrawal of the rubber due to cooling from causing problems. This precaution is interesting for very rigid mixtures which have significant thermal shrinkage.
  • the anvil 16 has in a central part a massif 32 having two features. Firstly, the block 32 supports a pin 33 whose height 34 is chosen to correspond to a degree of depression of the cone 12 in sectors 2 to 5. In fact, the more this cone 12 is pressed into the sectors, the more these sectors will be brought to move away from each other. With the invention, and in particular with the pin 33, there is a simple means of ensuring the repetitiveness of the expansion operation, from one part to another. As a variant, the pin is adjustable in height (in practice, it can be removed and replaced by a pin of different height) in order to allow a variation of execution.
  • the block 32 also has guide pins 35 forming radial protuberances at the periphery 36 of the block 32.
  • the flanges 22 have bores 37 intended to fit slidingly around the guide pins 35. The presence of these guide pins 35 and these bores 37 makes it possible to have a permanently radial movement of the sectors 2 to 5.
  • the guide pins and the bores form a radial guide for spreading the sectors.
  • each sector deviates circumferentially from a contiguous sector by an expected value, in particular by the same value as any two contiguous sectors deviate from each other. the set if all the sectors are identical. In practice, by doing so we can ensure the best circularity of the internal profile of the frame 8 once expanded.
  • the block 32 is for example fixed to the anvil 16 by means of a screw.
  • the radial edges of the annular sectors such as 2 to 5 have, parallel to the axis 23, crenellated patterns allowing the sectors to overlap one another.
  • the sector 4 comprises slots 38 to 40 interlaced with nipples 41 to 43.
  • the depth of the slots 38 to 40 is equal to or greater than a quarter of the overall circumferential path 44 of a sector . It could be shown that with this overlapping of the niches and nipples of a sector, respectively in nipples and niches of adjacent sectors, the concentration of the deformation along the lines between the sectors is avoided and the formation of facets is limited. corresponding to the spaces between the spaced sectors.
  • the regular character, or circular if necessary, of the expansion carried out is all the more respected as the number of sectors is high. However, the higher the number of sectors, the smaller the bearing surface - of these sectors against the reinforcement to be expanded. The above nesting increases the number of these sectors without being penalized by the corresponding reduction in area. In the preferred embodiment, there are eight sectors to form the annular expansion shape 1.
  • Figures 2 to 4 show in perspective the use of the expansion device of the invention.
  • the sectors naturally overlap one another, in particular because the slots 38 and 39 are themselves oriented radially.
  • the massif 32 is fully equipped with sectors around its entire periphery, it is placed on the anvil 16, before or after having set up the toroids 26 and 27. Then the part to be expanded so that it comes to rest on the soles 22 in the outer part of the sectors.
  • the cone 12 mounted at the end of the rod 13 in the opening resulting from the preferred interior annular shape of the assembled sectors.
  • the sectors may have a shape other than circular, depending on the internal profile of the frame to be produced.
  • the cone 12 sinks into the form of expansion, the sectors move away from each other. It is observed, in FIG. 3, that it is not necessary for the cone 12 to be as high as the height 440 of the sectors.
  • the sectors are in one piece and extend over the entire height of the part 29 to be expanded, when the top of the cone arrives in the part of these sectors closest to the soles 22, these soles 22 continue to s 'spreading away with them the sectoral teeth.
  • the action of the toroids 26 and 27 is such that it brings at least two of the sectors to one another (in practice all) so that the sectors occupy a much smaller space inside the expanded framework.
  • the face of the sectoral teeth of the sectors, bearing against the frame 8 is not necessarily circular cylindrical. It is also not necessarily parallel to the axis 23.
  • the part 7 to be expanded and to be constrained is therefore here for example composed of three tubular steel frames, and two rubber sleeves.
  • the improvement then involves the implementation of external sectors 48 of the same type as sectors 2 to 5 with the difference that it is the radially internal surface of the sectors which comes to bear against the part to be formed.
  • the slots and nipples described above can be transposed to the constricted sectors.
  • the sectors 48 When the part 7 is put in place, the sectors 48 are radially spaced from the axis 23, and also from each other. They form a form of constriction. To tighten them against each other, and restrict the frame 9, the sectors 48 have on the outside an inclined face 49 playing a role similar to the draft 11. These inclined faces 49 preferably together form a truncated cone.
  • the outer sectors 48 can also be nested inside each other with slots and nipples.
  • the cone 12 is placed inside a conical cavity 50, the sides 51 of which are intended to bear against the faces 49.
  • the cavity 50 is for example formed by a disc thick 52 carrying in elevation on the one hand the cone 12 in the central part and on the other hand a peripheral ring 53 provided with a frustoconical internal wall 51.
  • a force is exerted on the whole cone 12 and ring 53.
  • This assembly moves the group of sectors 48 radially inwards, as well as simultaneously the group of sectors 2 to 5 radially outwards.
  • the exterior sectors 48 rest on a base 57.
  • the interior sectors are guided for example according to the principles described above for the first embodiment of the invention.
  • the guiding of the external sectors can be more summary because these sectors approach each other and tend to join in a shape determined by their profile.
  • the O-rings 26 and 27 have the function of bringing the interior sectors back to the initial position towards the interior.
  • a washer 58 made of elastomer has the function of bringing the external sectors back to the initial position towards the outside and can participate in guiding them.
  • the washer 58 is placed between an internal wall 59 movable in the sectors 48 and a base 60, fixed, integral with the central solid 32. It is compressed during the constriction. After forming, it suffices to remove the disc 52 and the washer repels the sectors 48, at the same time as the seals 26 27 tighten the sectors 2 to 5.
  • necking can preferably also be carried out hot.
  • expansion could be carried out without the restriction or vice versa.
  • the extension and or the constriction in two passes could also be envisaged to make the extension and or the constriction in two passes, the part 7 to be expanded and or to shrink being turned by half a circumferential sector pitch between two passes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

Pour réaliser un dudgeonnage sans frottement à l'intérieur d'une pièce (7) cylindrique, on prévoit une forme (1) annulaire d'expansion munie de secteurs (2 - 5). On introduit dans cette forme annulaire un outil (12) d'écartement et, en écartant les secteurs les uns des autres, on provoque un dudgeonnage d'une pièce à former. De préférence, lors de l'opération de dudgeonnage on conduit (35, 37) l'écartement des secteurs pour que ceux-ci continuent à rester orientés radialement. On montre qu'en agissant ainsi non seulement le procédé de l'invention est simplifié, mais en plus on atteint à une meilleure répétitivité de la fabrication.

Description

Procédé et dispositif de dudgeonnage et articulation élastique ainsi dudgeonnée -
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de dudgeonnage et une articulation élastique ainsi dudgeonnée. De telles articulations élastiques sont utilisées en particulier sur des véhicules automobiles.
Le rôle de telles articulations est généralement double. D'une part elles confèrent des degrés de liberté aux éléments rigides qu'elles relient. D'autre part, elles filtrent une part importante des vibrations ou des chocs transmis par la route ou le groupe propulseur du véhicule. D'une façon schématique, une articulation élastique est constituée d'armatures rigides (des éléments de tubes) reliées entre elles par au moins un élément déformable (généralement un manchon élastomérique, en caoutchouc). La rigidité d'une articulation est liée au choix du matériau déformable et à sa géométrie. On sait déjà adapter les rigidités axiales et radiales en jouant sur les dimensions et sur les mélanges employés des matériaux élastomères.
Afin, par exemple, d'améliorer la longévité des articulations, il est connu par ailleurs de précontraindre le matériau élastomérique en compression radiale. Ceci est généralement réalisé, après vulcanisation ou polymérisation de l'élastomère, par une déformation permanente imprimée soit à l'armature extérieure soit à l'armature intérieure. L'opération qui consiste à réduire le volume intérieur de l'armature extérieure est appelée rétreint. L'opération qui consiste à augmenter le volume extérieur de l'armature intérieure est appelée dudgeonnage. Suivant les dimensions des articulations, on applique une déformation permanente de l'ordre de 5 à 10% du diamètre de départ.
Un dudgeonnage classique consiste à faire passer un axe, ou un boulet, de part en part dans l'armature intérieure d'une telle articulation élastique pour en augmenter le diamètre, afin notamment de compenser le retrait thermique du caoutchouc et de créer un état de compression comme décrit plus haut. L'extension de l'armature intérieure étant produite par frottement, des traitements de surface réalisés sur la face intérieure de cette armature intérieure sont alors détruits. Par ailleurs, un tel procédé ne permet que de réaliser des formes cylindriques du fait de la traversée de part en part. Enfin, la nature des contraintes exercées impose soit de réaliser plusieurs passes, soit de choisir une épaisseur minimale de la douille formant- l'armature intérieure. En effet, si cette douille est d'épaisseur trop faible, lors du passage de l'axe ou du boulet, la douille en réaction à son autre extrémité supporte un effort de compression axiale tel qu'il peut en provoquer le flambage.
En outre, les procédés connus ne sont pas adaptés pour la fabrication de grosses pièces antivibratoires, de diamètres (avant dudgeonnage) supérieurs à 40 mm, et de préférence supérieurs à 70 mm. Pour ces gros diamètres, les procédés standards à filières (avec outil long poussé à travers l'armature) deviennent très encombrants. Ils exigent une presse ayant une course très importante. En pratique, il est nécessaire de faire plusieurs passes successives avec des filières différentes. L'usure des filières nécessite de les remplacer, alors qu'on souhaite ne pas être contraint à de telles opérations de remplacement et qu'on souhaite pouvoir régler l'outillage utilisé. En effet, la qualité industrielle ne peut pas être suivie ou adaptée du fait de ces usures ou remplacements alors qu'un réglage le permettrait.
Avec un procédé de dudgeonnage classique, l'arrachement des traitements de surface peut être combattu par la mise en œuvre de lubrifiants. Sur le plan industriel, cette mise en œuvre nécessite un nettoyage ultérieur des pièces, ce qui complique la fabrication. Par ailleurs, les dimensions finales obtenues ne peuvent pas être aussi précisément maîtrisées qu'on le souhaiterait. En particulier, la répétitivité de l'opération n'est pas parfaite et il en résulte des tolérances finales supérieures à une gamme acceptable. Enfin, les procédés connus ne permettent pas de dudgeonner des formes avec des dépouilles ou des contre dépouilles, et encore moins de dudgeonner des articulations dont l'armature intérieure n'a pas une section constante, par exemple parce qu'on ne la traverserait pas de part en part. L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif de dudgeonnage par secteurs. Selon l'invention on place à l'intérieur d'une armature d'une articulation élastique à dudgeonner, des secteurs d'une forme d'expansion. Dans un exemple, cette forme d'expansion sera annulaire, mais ce n'est pas une obligation. La forme d'expansion est libre, c'est-à-dire pas obligatoirement cylindrique, ni même de section circulaire. Par exemple la forme d'expansion peut être un polyèdre, régulier ou non. Ces secteurs présentent- une face externe destinée- à porter contre la pièce à dudgeonner et une face interne destinée à recevoir un dispositif d'expansion. Les secteurs sont séparables les uns des autres, et peuvent notamment se déplacer ensemble en un mouvement d'expansion radiale. En pratique le dispositif d'expansion peut être un coin, un cône, voire un boulet ou un axe comme dans l'état de la technique introduit dans une partie creuse interne, de préférence circulaire, des secteurs. La particularité de l'invention se situe alors dans le fait que l'outil d'expansion subit seul les frottements et que de ce fait tous les inconvénients cités ci-dessus disparaissent.
Avant expansion, la forme d'expansion possède un profil extérieur permettant de s'engager dans la pièce à dudgeonner, avant dudgeonnage. Les secteurs possèdent des rayons de courbure extérieurs adaptés à la forme de départ ou d'arrivée des pièces à dudgeonner puisque nécessairement la forme des secteurs se retrouvera dans la pièce à la fin du dudgeonnage. Il n'est toutefois pas de grand intérêt que la forme extérieure des secteurs corresponde au profil de départ de la pièce. Dans le cas particulier d'une section circulaire, on a cependant l'avantage de pouvoir fabriquer les secteurs par tournage (avant de les séparer par découpage). Dans ce cas, leur profil correspond à la forme de départ. Les rayons de courbure des secteurs peuvent être plus faibles que les rayons de courbure de la pièce une fois dudgeonnée. On a alors découvert dans l'invention que la modification des courbures par des secteurs dont les rayons de courbure sont plus faibles que les rayons de courbure de la pièce une fois dudgeonnée ne conduisait pas, contrairement à ce qu'on aurait pu penser, à une allure circulaire bosselée. En tous cas, cette variation de courbure présente l'avantage, par exemple sous réserve de choisir un nombre suffisant de secteurs formant la forme annulaire d'expansion, de conduire à des imperfections acceptables de la forme dudgeonnée. Surtout ces variations, minimes, présentent l'avantage d'être parfaitement répétables, et d'être les mêmes d'une pièce fabriquée à l'autre.
L'invention a donc pour objet un procédé de dudgeonnage d'une articulation élastique munie d'une armature intérieure et d'un manchon élastomérique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - on place ladite armature intérieure autour d'une forme d'expansion constituée de secteurs d'expansion mobiles les uns par rapport aux autres, -
- on écarte les secteurs d'expansion les uns des autres afin d'augmenter plastiquement le volume interne de ladite armature intérieure. L'invention a également pour objet un dispositif pour le dudgeonnage d'une telle articulation élastique, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une forme d'expansion munie de secteurs d'expansion, et
- des moyens pour écarter les secteurs les uns des autres. L'invention a encore pour objet une articulation élastique dudgeonnée selon le procédé précédent, caractérisée en ce que le volume intérieur de l'armature intérieure de ladite articulation n'est pas cylindrique.
Ou encore l'invention a pour objet une articulation élastique dudgeonnée selon le procédé précédent, caractérisée en ce qu'elle comporte une protection interne et/ou externe par une fine couche de caoutchouc.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :
- Figure 1 : une vue en coupe d'un dispositif utilisable pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention dans lequel le caractère annulaire de la réalisation ne représente qu'un cas particulier;
- Figures 2 à 4 : des vues en perspective, et partiellement en éclaté, du dispositif de dudgeonnage de l'invention avec les mêmes réserves eu égard au caractère annulaire ; - Figure 5 : une vue en coupe d'un perfectionnement du dispositif utilisable pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention.
La figure 1 montre un dispositif de dudgeonnage conforme à l'invention. Ce dispositif comporte une forme d'expansion 1 , ici de forme annulaire, obtenue par un assemblage de secteurs tels que 2 à 5, mobiles les uns par rapport aux autres. La forme 1 présente un profil extérieur 6 adapté à recevoir une pièce 7 à dudgeonner. Par exemple la pièce 7 à dudgeonner comporte une armature intérieure 8. et une armature extérieure 9 enserrant entre elles un manchon élastomérique 10. Alors que dans son principe l'invention consiste à écarter les secteurs 2 à 5 les uns des autres à l'intérieur de l'armature intérieure 8, sur le plan pratique ceci peut être obtenu en réalisant dans l'intérieur des secteurs 2, selon leur profil mesuré dans un plan passant par un axe 23 de la forme d'expansion 1, une dépouille inclinée 11. Cette dépouille 11 , de préférence conique, est destinée à venir au contact d'un cône 12 possédant une dépouille correspondante, de même pente par exemple. Le cône 12 est par exemple descendu par l'intermédiaire d'une tige 13 en direction de la forme 1.
Au départ, les secteurs 2 à 5 sont accolés les uns aux autres et sont engagés dans la pièce 7 par le fait d'une tolérance d'insertion, par exemple de 5/10eme de millimètres. Au départ, la pièce 7 possède à l'endroit de cette insertion des dimensions, ou un diamètre intérieur 14 si elle est circulaire, de valeurs inférieures à celles que la pièce 7 aura, à cet endroit, après dudgeonnage. Le cône 12 est ensuite porté au contact des flancs en dépouille 11 de tous les secteurs tels que 2 à 5. Puis un effort est exercé axialement pour enfoncer le cône 12 à l'intérieur des secteurs. Dans ce but, une réaction est appliquée sur une semelle 15 des secteurs par l'intermédiaire d'une enclume 16. De ce fait, en aucun cas un quelconque effort de flambage ne peut se manifester. S'il se manifestait, il ne se manifesterait pas dans la pièce 7 mais dans les secteurs. Dans ce but, les secteurs tels que 2 à 5 possèdent une épaisseur 17 bien supérieure à l'épaisseur 18 de l'armature 8 de la pièce 7 à dudgeonner.
L'enfoncement du cône 12 provoque alors l'écartement des secteurs 2 à 5 et corrélativement l'augmentation des dimensions intérieures de la pièce 7 jusqu'à des valeurs 19, supérieures aux valeurs précédentes.. Il s'ensuit une déformation plastique de la pièce 7, notamment de l'armature 8. Une déformation plastique est une déformation permanente à la suite d'une sollicitation, ce qui s'oppose à déformation élastique. A titre de perfectionnement, la pièce 7 peut avoir été placée préalablement au dudgeonnage dans une structure 20 destinée à l'accueillir une fois dudgeonnée. Par exemple, cette pièce 20 est un longeronnet dans lequel cette pièce 20 est emmanchée. Dans ce cas, l'armature extérieure 9 peut également être constituée par le longeronnet lui-même. De ce fait, le manchon élastomérique 10 sera comprimé comme souhaité.
Plutôt que d'utiliser un cône 12 (et des structures avec des dépouilles 11), on pourrait utiliser tout autre dispositif d'écartement des secteurs. Par exemple, l'écartement des secteurs pourrait être commandé par tout autre moyen connu de l'homme du métier (vérins hydrauliques, vérins à vis et écrou, olive ou boulet en lieu et place du cône, etc....). Ou encore; chacun des secteurs pourrait être relié par des bras à des écrous montés sur une tige filetée centrale. La rotation de la tige amènerait l'écartement des secteurs par le basculement des bras. Dans ces cas, les secteurs pourraient avoir un côté 11 de profil quelconque.
Les contraintes importantes occasionnées à la surface intérieure des armatures intérieures lors des procédés de dudgeonnage de l'état de la technique imposent (pour protéger les pièces de la corrosion ultérieure) de réaliser des traitements de surface métalliques (zincage par exemple) relativement onéreux ou de réaliser la protection anti-corrosion après le dudgeonnage, c'est à dire après le moulage de la pièce, ce qui n'est pas souhaitable. Un avantage du procédé de l'invention est le fait de permettre le dudgeonnage pratiquement sans frottement, en tous cas dans des conditions de frottements bien moins sévères pour la surface des armatures que dans les procédés classiques de dudgeonnage. Il est alors possible de remplacer ces traitements de surface métalliques par une fine couche d'élastomère dont l'efficacité face à la corrosion est bien connue mais dont la résistance mécanique ne lui permet pas de supporter le procédé classique. Une épaisseur d'élastomère, par exemple du caoutchouc utilisé pour le manchon de l'articulation, de l'ordre d'un dixième de millimètre à plusieurs millimètres est suffisante. Le coût d'une telle protection est infime car elle peut être réalisée en même temps que le moulage préalable par injection du manchon de la pièce, sans étape supplémentaire de procédé. L'invention permet donc une économie substantielle. La fine couche peut être portée à l'intérieur de l'armature 8, à l'extérieur de l'armature 9, ou sur les deux surfaces en même temps.
Dans un exemple pratique de réalisation, les profils des secteurs tels que 2 à 5 ont une forme de lettre L, avec un mât, ou une dent, possédant la dépouille 11 et une face en appui contre l'armature 8, et une semelle 22 s'étendant radialement par rapport à un axe 23 d'introduction de la pièce 7 à dudgeonner. L'axe 23 est un axe de révolution si la pièce 7 à dudgeonner est cylindrique circulaire. Les semelles 22 permettent d'une part de recevoir la pièce 7 à dudgeonner parce que celle-ci est posée sur elles. D'autre part, les semelles 22 forment, à l'extrémité libre de la base du L tournée vers l'extérieur, une surface cylindrique, de préférence mais pas nécessairement circulaire, d'axe 23. Cette surface est munie de deux encoches 24 et 25. Des tores élastiques 26 et 27, par exemple sous la forme de joints toriques en élastomère, permettent d'exercer des efforts radiaux sur les secteurs 2 à 3 pour les forcer à se rapprocher les uns des autres. Les tores 26 et 27 forment ainsi un moyen simple de maintenir provisoirement les secteurs entre eux avant la mise en place, autour d'eux, de la pièce 7 à dudgeonner. On notera que si l'écart entre les dimensions 14 et 19 est de l'ordre de 5 à 15%, l'extension des tores 26 et 27 sera bien moindre. En effet ceux-ci sont disposés à une périphérie avec une dimension 28 bien plus grande et donc subissent une variation proportionnelle bien plus faible.
La pièce 7 à dudgeonner présente, après dudgeonnage, un profil avec une partie 29 qui a été introduite autour des secteurs et qui a subi l'expansion désirée, une partie 30 à une autre extrémité qui n'a pas subi cette expansion et une partie intermédiaire 31 permettant le raccordement des diamètres. Ce faisant, on constate qu'avec l'invention il est très facile de réaliser des pièces de forme non cylindrique sans difficulté. Dans ce cas le dudgeonnage n'est pas traversant. Au besoin, un maintien de la partie 30 de l'armature intérieure 8 peut être utile pour qu'elle garde sa forme. En agissant ainsi on est donc capable de maîtriser très facilement la forme intérieure de la pièce à dudgeonner. C'est le cas de l'exemple de la figure 1 qui représente une articulation dont l'armature intérieure 8 est destinée à être emmanchée par sa partie mâle non-dudgeonnée 30 dans un élément de suspension d'un véhicule. De même, la face d'appui 6 des secteurs formés en conséquence permettrait d'y réaliser tous les reliefs ou formes désirées.
L'opération de dudgeonnage peut se faire de préférence à chaud, c'est-à-dire juste après le moulage de la pièce, afin d'éviter que le retrait du caoutchouc dû au refroidissement ne crée des problèmes. Cette précaution est intéressante pour les mélanges très rigides qui ont un retrait thermique important.
L'enclume 16 possède dans une partie centrale un massif 32 possédant deux particularités. Premièrement le massif 32 supporte un pion 33 dont la hauteur 34 est choisie pour correspondre à un degré d'enfoncement du cône 12 dans les secteurs 2 à 5. En effet, plus ce cône 12 est enfoncé dans les secteurs, plus ces secteurs vont être amenés à s'écarter les uns des autres. Avec l'invention, et en particulier avec le pion 33, on dispose d'un moyen simple d'assurer la répétitivité de l'opération de dudgeonnage, d'une pièce à l'autre. En variante le pion est réglable en hauteur (en pratique, il peut être enlevé et remplacé par un pion de hauteur différente) afin de permettre une variation d'exécution. On notera que l'usure de l'outillage selon l'invention est réduite, et surtout qu'elle peut facilement être compensée par un réglage de la course, par un réglage de la hauteur du pion. A l'opposé, dans l'état de la technique, la filière devait être remplacée. Le massif 32 possède par ailleurs des axes de guidage 35 formant des protubérances radiales à la périphérie 36 du massif 32. En correspondance, les semelles 22 possèdent des alésages 37 destinés à s'emboîter en coulissement autour des axes de guidage 35. La présence de ces axes de guidage 35 et de ces alésages 37 permet d'avoir un déplacement en permanence radial des secteurs 2 à 5. Les axes de guidage et les alésages forment un guide radial pour écarter les secteurs. En choisissant cette solution, on peut s'assurer que lors de leur écartement, chaque secteur s'écarte circonférenciellement d'un secteur contigu d'une valeur attendue, notamment d'une même valeur que s'écartent entre eux deux quelconques secteurs contigus de l'ensemble si tous les secteurs sont identiques. En pratique, en agissant ainsi on peut s'assurer de la meilleure circularité du profil intérieur de l'armature 8 une fois dudgeonnée. Le massif 32 est par exemple fixé à l'enclume 16 par l'intermédiaire d'une vis.
A titre de perfectionnement, les chants radiaux des secteurs annulaires tels que 2 à 5 possèdent, parallèlement à l'axe 23, des motifs crénelés permettant l'imbrication des secteurs les uns dans les autres. Par exemple, comme représenté sur la figure 1 , le secteur 4 comporte des créneaux 38 à 40 entrelacés avec des mamelons 41 à 43. La profondeur des créneaux 38 à 40 est égale ou supérieure au quart du chemin circonférenciel hors tout 44 d'un secteur. On pourrait montrer qu'avec cette imbrication des créneaux et des mamelons d'un secteur, respectivement dans des mamelons et des créneaux de secteurs adjacents, on évite la concentration de la déformation le long des lignes entre les secteurs et on limite la formation de facettes correspondant aux espaces entre les secteurs écartés.
Le caractère régulier, ou circulaire le cas échéant, du dudgeonnage réalisé est d'autant mieux respecté que par ailleurs le nombre de secteurs est élevé. Cependant, plus le nombre de secteurs est élevé, plus la surface d'appui - de ces secteurs contre l'armature à dudgeonner se réduit. L'imbrication ci-dessus permet d'augmenter le nombre de ces secteurs sans être pénalisé par la réduction de surface correspondante. Dans l'exemple préféré de réalisation, il y a huit secteurs pour former la forme annulaire d'expansion 1.
Les figures 2 à 4 montrent en perspective l'utilisation du dispositif de dudgeonnage de l'invention. On commence par insérer les semelles 22 des secteurs dans les axes de guidage 35 montés sur le massif 32. Les secteurs s'imbriquent naturellement les uns dans les autres, en particulier parce que les créneaux 38 et 39 sont eux-mêmes orientés radialement. Lorsque le massif 32 est entièrement équipé de secteurs sur tout son pourtour, on le place sur l'enclume 16, avant ou après avoir mis en place les tores 26 et 27. Puis on place la pièce à dudgeonner pour qu'elle vienne reposer sur les semelles 22 en partie extérieure des secteurs.
Puis on présente le cône 12 monté au bout de la tige 13 dans l'ouverture résultant de la forme annulaire intérieure préférée des secteurs assemblés. A l'extérieur, le long de la paroi 6, les secteurs peuvent avoir une forme autre que circulaire, dépendant du profil intérieur de l'armature à réaliser. Au fur et à mesure que le cône 12 s'enfonce dans la forme d'expansion, les secteurs s'écartent les uns des autres. On observe, figure 3, qu'il n'est pas nécessaire que le cône 12 soit aussi haut que la hauteur 440 des secteurs. En effet, du fait que les secteurs sont monoblocs et s'étendent sur toute la hauteur de la partie 29 à dudgeonner, lorsque le sommet du cône arrive dans la partie de ces secteurs la plus proche des semelles 22, ces semelles 22 continuent à s'écarter entraînant avec elles les dents sectorielles. Ceci est du au fait que le cône 12 est de même pente que la dépouille conique 11. Puis le sommet 45 du cône (figure 1) vient au contact du pion 33 posé sur le massif 32 en formant butée. En fonction de la hauteur de ce pion, l'avancée de la tige 13 et du cône 12 est bloquée. L'expansion de la pièce à dudgeonner est alors terminée.
Pour rendre le travail de dudgeonnage plus facile, on peut prévoir des dépouilles du cône 12 et respectivement des parties intérieures des secteurs 2 à 5 telles qu'une grande avancée du cône provoque un faible écartement des secteurs. En agissant ainsi, on peut régler très précisément le diamètre final de la pièce dudgeonnée.
Lorsque l'opération est- terminée, en retirant le cône 12, l'action des tores 26 et 27 est telle qu'elle rapproche au moins deux des secteurs l'un de l'autre (en pratique la totalité) de telle façon que les secteurs occupent un espace bien moindre à l'intérieur de l'armature dudgeonnée.
Bien entendu, la face des dents sectorielles des secteurs, en appui contre l'armature 8, n'est pas nécessairement cylindrique circulaire. Elle n'est aussi pas nécessairement parallèle à l'axe 23. De ce fait, il est possible de dudgeonner des armatures 8 avec des formes internes quelconques. En particulier, il est possible de dudgeonner des pièces avec des dépouilles, des contre dépouilles, voire des rainures, ou bien des gorges périphériques.
De plus, on peut intégrer dans le procédé de l'invention un rétreint simultané de l'armature extérieure 9. Ce rétreint simultané est particulièrement intéressant dans le cas d'une articulation comportant une ou plusieurs armatures intermédiaires. Une telle armature intermédiaire 46 est montrée sur la figure 5. Cette armature intermédiaire 46 sépare deux manchons en élastomère 47.1 et 47.2 remplaçant le manchon 10 de la figure 1. Dans ce cas, chaque manchon 47.1 et 47.2 en caoutchouc doit être précontraint et la présence d'une armature intermédiaire rigide empêche de réaliser cette précontrainte en une seule opération de dudgeonnage ou de rétreint. Cette problématique est présentée dans le document WO 01/55615.
La pièce 7 à dudgeonner et à rétreindre est donc ici par exemple composée de trois armatures tubulaires en acier, et de deux manchons de caoutchouc.
Le perfectionnement comporte alors la mise en œuvre de secteurs extérieurs 48 de même type que les secteurs 2 à 5 à la différence près que c'est la surface radialement interne des secteurs qui vient en appui contre la pièce à former. En particulier, les créneaux et mamelons décrits précédemment peuvent être transposés aux secteurs de rétreint. Lors de la mise en place de la pièce 7, les secteurs 48 sont radialement écartés de l'axe 23, et aussi les uns des autres. Ils forment une forme de rétreint. Pour les resserrer les uns contre les autres, et rétreindre l'armature 9, les secteurs 48 possèdent sur l'extérieur une face inclinée 49 jouant un rôle similaire à la dépouille 11. Ces faces inclinées 49 forment ensemble de préférence un tronc de cône. Les secteurs extérieurs 48 peuvent aussi être imbriqués les uns dans les autres avec des créneaux et des mamelons. Dans cette réalisation du dispositif de l'invention, le cône 12 est placé à l'intérieur d'une cavité conique 50 dont les flancs 51 sont destinés à s'appuyer contre les faces 49. La cavité 50 est par exemple formée par un disque épais 52 portant en élévation d'une part le cône 12 en partie centrale et d'autre part un anneau périphérique 53 muni d'une paroi interne tronconique 51. Pour le formage de la pièce 7, on exerce un effort sur l'ensemble du cône 12 et de l'anneau 53. Cet ensemble déplace le groupe des secteurs 48 radialement vers l'intérieur, ainsi que simultanément le groupe des secteurs 2 à 5 radialement vers l'extérieur. Ces deux mouvements combinés et simultanés génèrent ainsi un rétreint du tube extérieur 9 et une expansion du tube intérieur 8.
Pour régler le diamètre final de l'armature extérieure, il suffit, en variante du pion 33, de régler la hauteur d'une butée 54 destinée à s'abouter contre un sommet 55 de l'anneau 53. Pour régler le diamètre final de l'armature intérieure il suffit de régler la hauteur d'une cale 56 placée entre la base du cône 12 et le disque 52.
Les secteurs extérieurs 48 reposent sur un socle 57. Le guidage des secteurs intérieurs est assuré par exemple selon les principes décrits plus haut pour le premier mode de réalisation de l'invention. Le guidage des secteurs extérieurs (constituant la forme de rétreint) peut être plus sommaire car ces secteurs se rapprochent les uns des autres et tendent à se joindre en une forme déterminée par leur profil. Les joints toriques 26 et 27 ont pour fonction de ramener les secteurs intérieurs en position initiale vers l'intérieur. Une rondelle 58 en élastomère a pour fonction de ramener les secteurs extérieurs en position initiale vers l'extérieur et peut participer à leur guidage. La rondelle 58 est placée entre une paroi interne 59 mobile des secteurs 48 et une base 60, fixe, solidaire du massif central 32. Elle est comprimée lors du rétreint. Après le formage, il suffit de retirer le disque 52 et la rondelle repousse les secteurs 48, en même temps que les joints 26 27 resserrent les secteurs 2 à 5.
Bien entendu, le rétreint peut de préférence être aussi réalisé à chaud. Bien entendu le dudgeonnage pourrait être effectué sans le rétreint ou réciproquement.
Pour améliorer la circularité, il pourrait également être envisagé de faire l'extension et ou le rétreint en deux passes, la pièce 7 à dudgeonner et ou rétreindre étant tournée d'un demi pas circonférenciel de secteur entre deux passes.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de dudgeonnage d'une articulation élastique (7) munie d'une armature intérieure (8) et d'un manchon élastomérique (10) caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- on place ladite armature intérieure (8) autour d'une forme d'expansion (1) constituée de secteurs d'expansion (2 - 5) mobiles les uns par rapport aux autres,
- on écarte (11, 12) les secteurs d'expansion les uns des autres afin d'augmenter plastiquement le volume interne de ladite armature intérieure.
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- on écarte les secteurs les uns des autres avec un cône (12) de même pente qu'une dépouille conique intérieure de ladite forme d'expansion. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- on fait porter le cône vers une enclume (16), et
- on interpose un pion (33) entre le cône, notamment-dans sa partie pointue (45), et l'enclume. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes :
- on met en place des secteurs de rétreint (48) autour d'une armature extérieure (9) de l'articulation (7) élastique,
- on approche les secteurs de rétreint les uns des autres simultanément à l'expansion des secteurs d'expansion.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que
- le dudgeonnage et ou le rétreint sont effectués sur une articulation chaude sortant du moulage.
6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que - on fabrique une articulation élastique en enduisant préalablement l'intérieur d'une armature intérieure et ou l'extérieur d'une armature extérieure de l'articulation par une fine couche élastomérique.
7 - Dispositif pour le dudgeonnage d'une articulation élastique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une forme (1) d'expansion munie de secteurs d'expansion (2 - 5), et - des moyens pour écarter (12) les secteurs les uns des autres.
8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte:
- une dépouille (11) tronconique sur une face intérieure des secteurs d'expansion, et - un élément (12) mobile axialement pour écarter les secteurs les uns par rapport aux autres.
9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une butée (33, 54), une enclume (16, 57) portant la butée, ladite butée définissant une fin de course de l'élément mobile axialement. 10 - Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (35 - 36) pour guider les secteurs dans leur mouvement d'expansion.
11 - Dispositif selon l'une revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des créneaux (38 - 40) et des mamelons (41 - 43) ménagés selon des chants radiaux opposés des secteurs, et une imbrication de ces créneaux et mamelons pour assembler les secteurs, les créneaux étant de profondeur égale ou supérieure au quart du chemin circonférenciel hors tout d'un secteur.
12 - Dispositif selon l'une des revendications 6 à 11 , caractérisé en ce que les secteurs comportent une semelle (22) sur laquelle repose la pièce à dudgeonner.
13 - Dispositif selon l'une de revendications 7 à 12 caractérisé en ce qu'il comporte des secteurs de rétreint (48) dans une forme de rétreint, et des moyens pour approcher ces secteurs de rétreint les uns des autres simultanément à l'expansion des secteurs d'expansion.
14 - Articulation élastique dudgeonnée selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le volume intérieur de l'armature intérieure de ladite articulation n'est pas cylindrique.
15 - Articulation élastique dudgeonnée selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une protection interne et/ou externe par une fine couche de caoutchouc.
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