WO2015049463A1 - Procede d'accouplement mecanique entre organes de machines et accouplement obtenu par ce procede - Google Patents
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- WO2015049463A1 WO2015049463A1 PCT/FR2014/052490 FR2014052490W WO2015049463A1 WO 2015049463 A1 WO2015049463 A1 WO 2015049463A1 FR 2014052490 W FR2014052490 W FR 2014052490W WO 2015049463 A1 WO2015049463 A1 WO 2015049463A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
- F16D1/064—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable
- F16D1/068—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable involving gluing, welding or the like
Definitions
- the invention relates to a coupling method for establishing a rigid connection, in particular between two rotating machine members or other moving parts of a machine. It relates in particular to a method for coupling between two parts incompatible with the weld, for example two metal parts, one of which is sintered or has been treated.
- the invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art and to propose a method of coupling between machine members.
- a method of mechanical coupling of two parts a first of the two parts being formed of a first conductive material and with a first contact zone delimiting at least a cavity in the first piece, a second of the two pieces being formed of a second conductive material incompatible with the solder with the first conductive material and with a second contact area formed on a projecting portion of the second piece and having a dimensional interference with the first contact zone, the method of approaching the two parts of each other so that the first and second contact areas at least partially come into contact with one another, and then to pass from one of the two parts to the other by the first and the second contact zones an electric current of sufficient intensity for, by heating by Joule effect, making at least ductile at least part of at least one of the first and second contact areas and is simultaneously penetrating the projecting portion of the second piece in the cavity of the first piece by a relative movement between the first piece and the second piece parallel to an insertion axis by radially deforming
- the passage of the current lasts at least during the entire relative movement of fitting, to make at least duct contact areas gradually coming into contact with each other during the movement.
- the heating beyond the ductile state so that the passage of the current caused by Joule effect the merger of at least a part of a at least first and second contact zones, or even at least a local merger on the two contact zones.
- At least one of the contact areas is not a surface of revolution before deformation, which allows the coupling to transmit a high torque around the reference axis.
- at least one of the contact zones comprises a grooved surface, or provided with radial holes or with an elliptical cross section.
- At least one contact area is provided before fitting a centering chamfer.
- the passage of the electric current is pulse. It can in particular be caused by a capacitor discharge.
- the speed of the relative movement of penetration of the parts depends on the speed with which heating by Joule effect makes it possible to reach the desired state, ductile or melt, the dimensional interference part of at least one of the zones of contact. Thanks to a very intense current establishing itself very quickly as soon as the contact between the contact zones is effective, it is possible to obtain relatively high speeds of penetration, for example and purely indicative of the order of 0, 5m / s (10ms to bind 5mm of sheet metal).
- one of the first and second materials is a sintered material.
- Figure 1 isometric view of two parts of a first assembly in a position d prior approach to the implementation of the coupling method according to the invention
- Figure 2 is a top view of the two parts of Figure 1, after coupling, Figure 3, a section of the two parts in the position of Figure 2
- Figure 4, a detail of Figure 2, showing dimensional interference between the parts before coupling, and the resulting position after coupling
- Figure 5 a section of two parts of a second assembly, in an approach position prior to the implementation of the method of the invention
- - Figure 6 a section of the two parts of Figure 5, after coupling by the method of the invention
- Figure 7 is a top view of the two parts of Figure 5, showing a dimensional interference between the parts before coupling, and the resulting position after coupling
- - Figure 8 an isometric view of two parts of a third assembly, in a position of approach prior to the implementation of
- FIG. 11 an isometric view of two parts of a fourth assembly, in a position of approach prior to the implementation of the method of the invention;
- Figure 12 a section of the two parts of Figure 11, before coupling by the method of the invention;
- Figure 13 a section of the two parts of Figure 11, after coupling by the method of the invention;
- Figure 14 is a top view of the two parts of Figure 11, showing a dimensional interference between the parts before coupling, and the resulting position after coupling;
- FIG. 12 a section of the two parts of Figure 11, before coupling by the method of the invention
- Figure 13 a section of the two parts of Figure 11, after coupling by the method of the invention
- Figure 14 is a top view of the two parts of Figure 11, showing a dimensional interference between the parts before coupling, and the resulting position after coupling;
- FIG. 15 an isometric view of two parts of a fifth assembly, in a position of approach prior to the implementation of the method of the invention;
- Figure 16 a section of the two parts of Figure 15, after coupling by the method of the invention;
- Figure 17 is a top view of the two parts of Figure 15, showing a dimensional interference between the parts before coupling, and the resulting position after coupling;
- Figure 18 an isometric view of two parts of a sixth assembly, in an approach position prior to the implementation of the method of the invention;
- Figure 19 a section of the two parts of Figure 18, before coupling by the method of the invention;
- Figure 20 a section of the two parts of Figure 18, after coupling by the method of the invention;
- Figure 21 is a top view of the two parts of Figure 18;
- Figure 22, a detail of Figure 21, showing dimensional interference between the parts before coupling, and the resulting position after coupling.
- FIG. 1 to 4 is illustrated a first implementation of the method according to the invention for the coupling of two parts, in this case a hub 10 made of sintered material and a metal clutch web 12.
- the hub has an internal groove 14 for its fitting on a shaft and, at its outer periphery, a surface 16 forming a ring gear having teeth 17.
- An outer diameter 18 of the ring is defined, which is the diameter of the cylinder tangent to the teeth and containing the entire hub 10, and a bottom diameter of teeth 20, which is the diameter of the smallest cylinder tangent to the toothing 16.
- the disc has meanwhile a circular central opening 22. In the position of FIG.
- the diameter 24 of the opening 22 of the disc is smaller than the outer diameter 18 of the ring gear 16 and greater than the diameter of the toothing base 20.
- a current of very high intensity is then applied by discharging a capacitor 26 into an electrical circuit 28 which passes through the two parts 10, 12 passing through the contact zone between the teeth 17 and the central opening 22 while forcing the penetration the hub 10 in the opening 12 by translation without rotation.
- FIG. 4 shows in fine dotted lines the initial profiles of a tooth and the opening and in continuous lines the final profile of the contact zone.
- an intimate nesting of the two parts is thus obtained, similar to a splined connection.
- the circular central opening 22 and the recesses between the teeth 17 have not melt and have not been deformed.
- the coupling produced is able to transmit high torsion torques, because of the interlocking of the shapes in the areas of deformed contact.
- FIGS. 5 to 7 illustrate a second application of the method for making a coupling between two parts 10, 12, one of which, in the female series 12, has an opening 22 with an elliptical profile, and Another, male, is a solid piece 10 having a convex outer surface 16 of equally elliptical profile, with slight interference before mating.
- the two parts are brought closer to one another until contact is obtained.
- the female part 12 a chamfer 30 to guide the other part 10.
- the penetration time is set to substantially coincide with the discharge time of the capacitor, so that the merging between contact zones propagates during the penetration in the direction of the latter.
- the above method has been adapted to the coupling of a cylindrical male part 10 in a corresponding cavity 22 of a female part 12 of generally annular shape.
- the female part 12 is provided with lateral cavities 32 constituted by holes opening radially into the central cavity 22.
- the male part 10 is very slightly greater than the inside diameter of the central cavity 22 of the female part 12, this dimensional interference preventing a cold fitting.
- the male part 10 is provided with a centering chamfer 30, allowing a controlled docking of the two parts.
- a high intensity electric current is passed from one room to the other through the contact interface, while at the same time imposing penetration of the male part into the female part by axial translational movement.
- the parts of the contact zone 16 of the male part 10 which are melted and then found opposite one of the lateral cavities flow very slightly into the lateral cavities by viscoelastic deformation, before cooling forming a protuberance 36. A positive coupling is thus obtained in these zones, which subsequently allows the transmission of torsion torques.
- the shape of the parts makes it possible alternatively to envisage a penetration movement combining a translation in the axis of the parts and a rotation about this axis, for example a helical movement.
- coupling is also carried out between a male part 10 having a substantially cylindrical contact zone 16 and an annular female piece 12 having a cylindrical central cavity 22. in the male part of the lateral cavities 32 opening on the cylindrical contact surface 16.
- the male part 10 is also provided with a chamfer 30 facilitating the centering with the female part 12 at the docking.
- FIG. 15 to 17 A variant of the previous examples is illustrated in Figures 15 to 17. It is again to achieve a positive coupling between a cylindrical male part 10 and a female part 12 having an opening also cylindrical 22, whose diameter, before coupling, is slightly greater than that of the male part 10. It is provided for this purpose in the female part axial peripheral grooves 32, intended to allow local viscoelastic flow of the molten material of the zone contact 16 of the male part 10 and the formation of local protuberances of the male part 10, penetrating into the grooves 32.
- the penetration can advantageously be effected by a movement combining a translation in the axis of parts and a slight rotation, for example a helical movement, so as to ensure that the parts of the male piece coming opposite the lateral cavities of the female part at the end of the penetration operation have been at a certain moment during the penetration in direct contact of the female part and were thereby heated by the Joule effect.
- the materials used are incompatible with the weld. Positive interlocking coupling is achieved without a solder ring. Depending on the materials chosen, it can be expected that only one of the parts locally reaches its melting temperature, or that it is reached for both parts.
- a variant of the example of FIGS. 18 to 22 consists of distributing pawns 38 and cavities 22 on each of the pieces. It is also conceivable to combine characteristics of the various examples with one another, to make others, for example combining the lateral cavities 32 of a male part 10 according to FIGS. 11 to 14 with lateral cavities 32 of a female part 12 according to Figures 8 to 10, angularly offset from the previous. Depending on the shape of the parts to be coupled, one can choose to move one or the other or both parts, to achieve the desired relative movement of fit.
- the high intensity current can be generated by any suitable means.
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Abstract
Pour réaliser un accouplement mécanique de deux pièces (10, 12), une première (12) des deux pièces étant formée en un premier matériau conducteur et avec une première zone de contact délimitant au moins une cavité (22) dans la première pièce, une deuxième (10) des deux pièces étant formée en un deuxième matériau conducteur incompatible à la soudure avec le premier matériau conducteur et avec une deuxième zone de contact (16) formant au moins une protubérance de la deuxième pièce (10) ayant une interférence dimensionnelle avec la première zone de contact (22), on procède de la manière suivante: dans un premier temps, on approche les deux pièces (10, 12) l'une de l'autre de manière à ce que les première et deuxième zones de contact (16, 22) viennent au moins partiellement au contact l'une de l'autre; puis on emmanche la deuxième pièce (10) dans la première pièce (12) par un mouvement relatif parallèle à un axe d'insertion tout en provoquant le passage d'un courant électrique entre les deux pièces (10, 12) et un échauffement par effet Joule suffisant pour porter l'une au moins des première et deuxième zones de contact (16, 22) localement à une température supérieure ou égale à une température de fusion, provoquant une déformation radiale d'au moins une des première et deuxième zones de contact (16, 22).
Description
PROCEDE D'ACCOUPLEMENT MECANIQUE ENTRE ORGANES DE MACHINES ET
ACCOUPLEMENT OBTENU PAR CE PROCEDE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] L'invention se rapporte à un procédé d'accouplement pour établir une liaison rigide notamment entre deux organes tournants de machines ou d'autres éléments mobiles d'une machine. Il se rapporte notamment à un procédé permettant un accouplement entre deux pièces incompatibles à la soudure, par exemple deux pièces métalliques dont l'une est frittée ou a été traitée.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0002] Il a été proposé, dans le document EP 1 941 964 Bl, d'assembler entre elles deux pièces dont l'une présente avant assemblage une interférence dimensionnelle avec une cavité formée dans l'autre, par application conjointe d'une pression d'emmanchement et d'un courant impulsionnel d'intensité élevée obtenu par une décharge de condensateur, de sorte à réaliser à l'zone entre les pièces un cordon de soudure. Cette méthode implique toutefois que les matériaux soient entre eux compatibles à la soudure, ce qui exclut par exemple l'utilisation de cette technique lorsque l'une des pièces est frittée.
[0003] Il a par ailleurs été proposé, dans le document EP 0 670 751 Bl d'assembler entre elles deux pièces maintenues face à face en contact rugueux, en présence d'un agent promoteur de grippage, par exemple un polysiloxane, par application d'un mouvement latéral relatif entre les surfaces de contact, qui engendre un transfert de matière entre les deux surfaces et la formation d'un joint, un courant électrique étant appliqué pendant ou après réalisation du joint. Cette méthode, proposée pour réaliser des joints entre des pièces en fer ou alliage ferreux, donc entre des matériaux compatibles entre eux pour une soudure, suppose une préparation des surfaces avant l'assemblage, et nécessite un agent promoteur de grippage. Elle nécessite qui plus est un temps de maintien de la pression entre les pièces pour la réalisation du joint, d'où un temps de cycle de fabrication incompatible avec des cadences élevées. Enfin, elle ne permet pas de réalisation de joint ayant une tenue mécanique suffisante entre deux pièces métalliques non compatibles à la soudure.
EXPOSE DE L'INVENTION
[0004] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer un procédé d'accouplement entre organes de machines.
[0005] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un procédé d'accouplement mécanique de deux pièces, une première des deux pièces étant formée en un premier matériau conducteur et avec une première zone de contact délimitant au moins une cavité dans la première pièce, une deuxième des deux pièces étant formée en un deuxième matériau conducteur incompatible à la soudure avec le premier matériau conducteur et avec une deuxième zone de contact formée sur une partie saillante de la deuxième pièce et ayant une interférence dimensionnelle avec la première zone de contact, procédé suivant lequel on approche les deux pièces l'une de l'autre de manière à ce que les première et deuxième zones de contact viennent au moins partiellement au contact l'une de l'autre, puis on fait passer d'une des deux pièces à l'autre par la première et la deuxième zones de contact un courant électrique d'intensité suffisante pour, par échauffement par effet Joule, rendre au moins ductile une partie au moins de l'une au moins des première et deuxième zones de contact et on fait simultanément pénétrer la partie saillante de la deuxième pièce dans la cavité de la première pièce par un mouvement relatif entre la première pièce et la deuxième pièce parallèlement à un axe d'insertion en déformant radialement au moins la partie rendue au moins ductile.
[0006] On obtient ainsi, malgré l'incompatibilité à la soudure entre les matériaux constitutifs des deux pièces, un assemblage mécanique avec une grande qualité de contact.
[0007] De préférence, le passage du courant dure au moins pendant la totalité du mouvement relatif d'emmanchement, pour rendre au moins ductiles des zones de contact entrant progressivement en contact les unes avec les autres au cours du mouvement.
[0008] Suivant les matériaux des deux pièces, il pourra s'avérer préférable de poursuivre le chauffage au-delà de l'état ductile de sorte que le passage du courant provoque par effet Joule la fusion d'une partie au moins d'une au moins des
premières et deuxième zones de contact, voire une fusion au moins locale sur les deux zones de contact.
[0009] Suivant un mode de réalisation préféré, l'une au moins des zones de contact n'est pas une surface de révolution avant déformation, ce qui permet à l'accouplement de transmettre un couple élevé autour de l'axe de référence. On peut notamment prévoir que l'une au moins des zones de contact comporte une surface cannelée, ou pourvue de trous radiaux ou de section elliptique.
[0010] Pour faciliter l'accostage et le positionnement initial des deux pièces, on peut prévoir que l'une au moins zones de contact soit pourvue avant emmanchement d'un chanfrein de centrage.
[0011] De préférence, le passage du courant électrique est impulsionnel. Il peut notamment être provoqué par une décharge de condensateur. La vitesse du mouvement relatif de pénétration des pièces dépend en effet de la rapidité à laquelle échauffement par effet Joule permet d'atteindre l'état souhaité, ductile ou en fusion, de la partie en interférence dimensionnelle d'au moins l'une des zones de contact. Grâce à un courant très intense s'établissant très rapidement dès que le contact entre les zones de contact est effectif, il est possible d'obtenir des vitesses relativement élevées de pénétration, par exemple et à titre purement indicatif de l'ordre de 0,5m/s (10ms pour lier 5mm de tôle).
[0012] Suivant un mode de réalisation, l'un des premier et deuxième matériaux est un matériau fritté.
[0013] On peut naturellement prévoir d'inclure dans le procédé, les étapes préalables de formage des première et deuxième pièces.
[0014] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un assemblage mécanique constitué d'un moyeu fritté accouplé à un organe tournant par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : la figure 1, une vue isométrique deux pièces d'un premier assemblage dans une position d'approche préalable à la mise en œuvre du procédé d'accouplement selon l'invention; la figure 2, une vue de dessus des deux pièces de la figure 1, après accouplement, la figure 3, une coupe des deux pièces dans la position de la figure 2; la figure 4, un détail de la figure 2, montrant une interférence dimensionnelle entre les pièces avant accouplement, et la position résultante après accouplement; la figure 5, une coupe de deux pièces d'un deuxième assemblage, dans une position d'approche préalable à la mise en œuvre du procédé de l'invention; - la figure 6, une coupe des deux pièces de la figure 5, après accouplement par le procédé de l'invention; la figure 7, une vue de dessus des deux pièces de la figure 5, montrant une interférence dimensionnelle entre les pièces avant accouplement, et la position résultante après accouplement; - la figure 8, une vue isométrique de deux pièces d'un troisième assemblage, dans une position d'approche préalable à la mise en œuvre du procédé de l'invention; la figure 9, une coupe des deux pièces de la figure 8, après accouplement par le procédé de l'invention; - la figure 10, une vue de dessus des deux pièces de la figure 8, montrant une interférence dimensionnelle entre les pièces avant accouplement, et la position résultante après accouplement;
la figure 11, une vue isométrique de deux pièces d'un quatrième assemblage, dans une position d'approche préalable à la mise en œuvre du procédé de l'invention; la figure 12, une coupe des deux pièces de la figure 11, avant accouplement par le procédé de l'invention; la figure 13, une coupe des deux pièces de la figure 11, après accouplement par le procédé de l'invention; la figure 14, une vue de dessus des deux pièces de la figure 11, montrant une interférence dimensionnelle entre les pièces avant accouplement, et la position résultante après accouplement; la figure 15, une vue isométrique de deux pièces d'un cinquième assemblage, dans une position d'approche préalable à la mise en œuvre du procédé de l'invention; la figure 16, une coupe des deux pièces de la figure 15, après accouplement par le procédé de l'invention; la figure 17, une vue de dessus des deux pièces de la figure 15, montrant une interférence dimensionnelle entre les pièces avant accouplement, et la position résultante après accouplement; la figure 18, une vue isométrique de deux pièces d'un sixième assemblage, dans une position d'approche préalable à la mise en œuvre du procédé de l'invention; la figure 19, une coupe des deux pièces de la figure 18, avant accouplement par le procédé de l'invention; la figure 20, une coupe des deux pièces de la figure 18, après accouplement par le procédé de l'invention; la figure 21, une vue de dessus des deux pièces de la figure 18;
la figure 22, un détail de la figure 21, montrant une interférence dimensionnelle entre les pièces avant accouplement, et la position résultante après accouplement.
[0016] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE REALISATION
[0017] Sur les figures 1 à 4 est illustré une première mise en œuvre du procédé selon l'invention en vue de l'accouplement de deux pièces, en l'espèce un moyeu 10 réalisé en matériau fritté et un voile d'embrayage métallique 12. Le moyeu présente une cannelure interne 14 pour son emmanchement sur un arbre et, à sa périphérie externe, une surface 16 formant une couronne dentée présentant des dents 17. On définit un diamètre extérieur 18 de la couronne, qui est le diamètre du cylindre tangent aux dentures et contenant l'ensemble du moyeu 10, et un diamètre de fond de denture 20, qui est le diamètre du plus petit cylindre tangent à la denture 16. Le disque présente quant à lui une ouverture centrale circulaire 22. Dans la position de la figure 1 avant accouplement, le diamètre 24 de l'ouverture 22 du disque est inférieur au diamètre extérieur 18 de la couronne dentée 16 et supérieur au diamètre de fond de denture 20. Pour former un accouplement mécanique positif entre le moyeu 10 et le disque 12, on approche les deux pièces 10, 12 l'une de l'autre de manière à ce que les dents 17 viennent en contact avec la périphérie de l'ouverture centrale circulaire 22 du disque 12. On applique alors un courant de très forte intensité en déchargeant un condensateur 26 dans un circuit électrique 28 qui traverse les deux pièces 10, 12 en passant par la zone de contact entre les dents 17 et l'ouverture centrale 22 tout en forçant la pénétration du moyeu 10 dans l'ouverture 12 par translation sans rotation. La zone de contact subit un échauffement très rapide par effet Joule, qui est suffisant pour porter localement les zones de contact à une température de fusion, provoquant un affaissement des dents 17 et le creusement dans l'ouverture de gorges correspondantes. On a représenté sur la figure 4 en traits mixtes fins les profils initiaux d'une dent et de l'ouverture et en trait continu le profil final de la zone de contact. On obtient ainsi dans la zone de contact une imbrication intime des deux pièces, similaire à une liaison cannelée. Hors des zones de contact,
l'ouverture centrale circulaire 22 et les creux entre les dents 17 ne sont pas entrés en fusion et n'ont pas été déformés. Malgré l'incompatibilité à la soudure entre le moyeu fritté et le voile métallique, et par conséquent l'absence de jonc de soudure, l'accouplement réalisé est apte à transmettre des couples de torsion élevés, du fait de l'imbrication des formes dans les zones de contact déformées.
[0018] On a illustré sur les figures 5 à 7 une deuxième application du procédé pour réaliser un accouplement entre deux pièces 10, 12 dont l'une, dite dans la suite femelle 12, présente une ouverture 22 de profil elliptique, et l'autre, mâle, est une pièce pleine 10 ayant une surface extérieure convexe 16 de profil également elliptique, avec une légère interférence avant accouplement. Dans la position de la figure 5, on a approché l'une de l'autre les deux pièces jusqu'à obtenir un contact. Pour faciliter le centrage dans cette position transitoire, on a prévu dans l'une des pièces, ici la pièce femelle 12 un chanfrein 30 permettant de guider l'autre pièce 10. On fait alors passer un courant électrique impulsionnel de forte intensité au travers des deux pièces, à partir d'un condensateur électrique 26 préalablement chargé, jusqu'à obtenir une fusion locale des zones de contact 16, 22 des deux pièces, tout en faisant s'interpénétrer les deux pièces 10, 12 dans mouvement relatif de translation. Au fur et à mesure de la pénétration de la pièce mâle dans la pièce femelle, la fusion locale des zones de contact se poursuit. Le temps de pénétration est paramétré pour coïncider sensiblement avec le temps de décharge du condensateur, de manière à ce que la fusion entre zones de contact se propage lors de la pénétration dans le sens de cette dernière.
[0019] Dans l'exemple illustré sur les figures 8 à 10, on a adapté le procédé précédent à l'accouplement d'une pièce mâle cylindrique 10 dans une cavité correspondante 22 d'une pièce femelle 12 de forme générale annulaire. La pièce femelle 12 est pourvue de cavités latérales 32 constituées par des trous débouchant radialement dans la cavité centrale 22. Avant accouplement, le diamètre extérieur de la zone de contact 16 la pièce mâle 10 est très légèrement supérieur au diamètre intérieur de la cavité centrale 22 de la pièce femelle 12, cette interférence dimensionnelle empêchant un emmanchement à froid. La pièce mâle 10 est pourvue d'un chanfrein de centrage 30, permettant un accostage maîtrisé des deux pièces.
Comme précédemment, on fait passer un courant électrique de forte intensité d'une pièce à l'autre par l'interface de contact, tout en imposant simultanément une pénétration de la pièce mâle dans la pièce femelle par mouvement de translation axiale 34. Les zones de contact entre en fusion et se déforment pour permettre la pénétration. Lors de la pénétration, les parties de la zone de contact 16 de la pièce mâle 10 qui sont entrées en fusion puis se retrouvent en regard d'une des cavités latérale s'écoulent très légèrement dans les cavités latérale par déformation viscoélastique, avant de refroidir, formant des protubérance 36. On obtient ainsi un accouplement positif dans ces zones, qui permet ultérieurement la transmission de couples de torsion. Il est à noter que la forme des pièces permet d'envisager en variante un mouvement de pénétration combinant une translation dans l'axe des pièces et une rotation autour de cet axe, par exemple un mouvement hélicoïdal.
[0020] Dans l'exemple illustré sur les figures 11 à 14, on procède également à l'accouplement entre une pièce mâle 10 présentant une zone de contact 16 essentiellement cylindrique et une pièce femelle annulaire 12 présentant une cavité centrale cylindrique 22. On prévoit dans la pièce mâle des cavités latérales 32 débouchant sur la surface de contact cylindrique 16. Comme précédemment, la pièce mâle 10 est également pourvue d'un chanfrein 30 facilitant le centrage avec la pièce femelle 12 à l'accostage. En appliquant simultanément un courant de forte intensité et un mouvement de translation, on obtient une pénétration de la pièce mâle 10 dans la pièce femelle 12, et un écoulement viscoélastique de la matière en fusion de la pièce femelle 12 dans les cavités latérales 32 de la pièce mâle 10, de manière à y former des protubérances 36 qui ultérieurement, après refroidissement de l'accouplement, assurent un accouplement positif indémontable entre les pièces 10, 12, permettant la transmission de force et de couples de torsion. Il est à noter que la forme des pièces permet d'envisager en variante un mouvement de pénétration combinant une translation dans l'axe des pièces et une rotation autour de cet axe, par exemple un mouvement hélicoïdal.
[0021] Une variante des exemples précédents est illustrée sur les figures 15 à 17. II s'agit une nouvelle fois de réaliser un accouplement positif entre une pièce mâle 10 cylindrique et une pièce femelle 12 comportant une ouverture également cylindrique
22, dont le diamètre, avant accouplement, est légèrement supérieur à celui de la pièce mâle 10. On prévoit à cet effet dans la pièce femelle des gorges axiales périphériques 32, destinées à permettre un écoulement viscoélastique local de la matière en fusion de la zone de contact 16 de la pièce mâle 10 et la formation de protubérances locales de la pièce mâle 10, pénétrant dans les gorges 32. Dans ce mode de réalisation, la pénétration peut avantageusement s'effectuer par un mouvement alliant une translation dans l'axe des pièces et une légère rotation, par exemple un mouvement hélicoïdal, de façon à s'assurer que les parties de la pièce mâle venant en regard des cavités latérales de la pièce femelle à la fin de l'opération de pénétration ont été à un moment durant la pénétration au contact direct de la partie femelle et ont été de ce fait échauffés par effet Joule.
[0022] Dans l'exemple des figures 19 à 22, on cherche à accoupler une pièce mâle 10 comportant trois pions cylindriques 38 définissant trois zones de contact cylindriques 16 sur une pièce femelle 12 comportant trois ouvertures 22 ou cavités correspondantes. Initialement, les pions 38 on un diamètre légèrement supérieur à celui des ouvertures 22. Après accostage, on applique un courant de forte intensité de manière à provoquer une fusion dans les zones de contact 16, 22 entre les deux pièces, tout en forçant la pénétration des pions 38 dans les ouvertures, avec déformation viscoélastique des zones de contact 16, 22. Après refroidissement, la répartition des pions 38 assure une parfaite transmission des couples de torsion autour de l'axe de pénétration.
[0023] Dans tous les modes de réalisation, les matériaux utilisés sont incompatibles à la soudure. Un accouplement positif par imbrication de formes est obtenu sans jonc de soudure. Suivant les matériaux choisi, ont peut prévoir que seule l'une des pièces atteigne localement sa température de fusion, ou que celle-ci soit atteinte pour les deux pièces.
[0024] Diverses variantes sont envisageables. Une variante de l'exemple des figures 18 à 22 consiste à répartir sur chacune des pièces des pions 38 et des cavités 22. Il est également envisageable de combiner entre elles des caractéristiques des différents exemples, pour en réaliser d'autres, par exemple en combinant les cavités latérales 32 d'une pièce mâle 10 suivant les figures 11 à 14 avec des cavités latérales
32 d'une pièce femelle 12 suivant les figures 8 à 10, décalées angulairement des précédentes. Suivant la forme des pièces à accoupler, on peut choisir de déplacer l'une ou l'autre ou les deux pièces, pour réaliser le mouvement relatif d'emmanchement souhaité. Le courant de forte intensité peut être généré par tout moyen approprié.
Claims
REVENDICATIONS
Procédé d'accouplement mécanique de deux pièces (10, 12), une première (12) des deux pièces étant formée en un premier matériau conducteur et avec une première zone de contact délimitant au moins une cavité (22) dans la première pièce, une deuxième (10) des deux pièces étant formée en un deuxième matériau conducteur incompatible à la soudure avec le premier matériau conducteur et avec une deuxième zone de contact (16) formée sur une partie saillante de la deuxième pièce et ayant une interférence dimensionnelle avec la première zone de contact (22), caractérisé en ce que:
on approche les deux pièces (10, 12) l'une de l'autre de manière à ce que les première et deuxième zones de contact (16, 22) viennent au moins partiellement au contact l'une de l'autre,
on fait passer d'une des deux pièces (10, 12) à l'autre par la première et la deuxième zones de contact (16, 22) un courant électrique d'intensité suffisante pour, par chauffage par effet Joule, rendre au moins ductile une partie au moins de l'une au moins des première et deuxième zones de contact (16, 22) et on fait simultanément pénétrer la partie saillante de la deuxième pièce dans la cavité (22) de la première pièce par un mouvement relatif entre la première pièce (12) et la deuxième pièce (10) parallèlement à un axe d'insertion en déformant radialement au moins la partie rendue au moins ductile.
Procédé d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage du courant dure pendant la totalité du mouvement relatif d'emmanchement.
Procédé d'accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage du courant provoque la fusion d'une partie au moins d'une au moins des premières et deuxième zones de contact (16, 22).
4. Procédé d'accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des première et deuxième zones de contact (16, 22) comporte une surface parallèle à l'axe d'insertion.
5. Procédé d'accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des zones de contact (16, 22) n'est pas une surface de révolution avant déformation.
6. Procédé d'accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des première et deuxième zones de contact (16, 22) est pourvue d'un chanfrein de centrage (30).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage du courant électrique est impulsionnel.
8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le passage du courant électrique est provoqué par une décharge de condensateur (26).
9. Procédé d'accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des premier et deuxième matériaux est un matériau fritté.
Assemblage mécanique constitué d'un moyeu fritté accouplé à un organe tournant par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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Citations (6)
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- 2014-10-01 WO PCT/FR2014/052490 patent/WO2015049463A1/fr active Application Filing
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