avec une pièce métallique

[001] L'invention concerne un procédé pour assembler de manière irréversible une bague autolubrifiante à une pièce métallique ainsi qu'un équipement d'assemblage associé.

[002] Dans les systèmes mécaniques comprenant des pièces assemblées les unes aux autres de manière articulées, se pose la question de la lubrification de l'articulation. [003] Pour ce faire, il est connu de lubrifier les pièces au moment de leur assemblage puis de s'assurer périodiquement que du lubrifiant est toujours présent. La lubrification peut se faire par exemple avec quelques gouttes d'huile, de la graisse, de l'huile contenue dans un tampon de feutre, de la graisse emprisonnée dans une cavité voisine, etc. [004] La technique consistant à lubrifier les pièces, bien que simple à mettre en œuvre, n'assure cependant pas la rétention du lubrifiant. Il est donc nécessaire de recourir à des opérations de contrôles périodiques lesquelles doivent être effectuées de manière fréquente afin d'éviter tout risque de grippage.

[005] Afin de palier les inconvénients liés à la lubrification de pièces, il a été fait appel à des bagues autolubrifiantes frittées pour assembler les pièces entre elles. De telles bagues présentent cependant l'inconvénient de ne pas pouvoir être usinées. En effet, même si cela se pratique dans certains cas, de l'avis des fournisseurs, il est déconseillé de les réusiner. Il est alors nécessaire pour les maintenir en place sur les pièces mécaniques associées de créer des détails de forme spéciaux dans lesdites pièces. Ces usinages engendrent des opérations de fabrications supplémentaires et par conséquent augmentent les coûts de revient.

[006] L'invention vise à remédier aux problèmes inhérents à l'utilisation de bagues autolubrifiantes en proposant une technique d'assemblage permettant d'éliminer tout usinage spécifique des pièces mécaniques aux fins de la fixation de bagues autolubrifiantes tout en évitant d'intervenir sur la bague autolubrifiante, et ainsi la déformer ou la dégrader. [007] L'invention vise également une technique d'assemblage permettant un assemblage simple et rapide de mise en œuvre.

[008] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un procédé pour assembler de manière irréversible une bague autolubrifiante à une pièce métallique, le procédé comprenant les étapes consistant à positionner la bague autolubrifiante au travers d'un alésage de la pièce métallique, puis sertir la bague autolubrifiante dans la pièce métallique, l'opération de sertissage étant effectué en maintenant la bague autolubrifiante positionnée dans l'alésage de la pièce métallique et en exerçant simultanément sur la pièce métallique un effort de compression de manière à provoquer une déformation locale de la pièce métallique vers la bague autolubrifiante, au voisinage immédiat de l'alésage.

[009] Par sertissage, on entend une opération de forgeage local de la pièce métallique dans laquelle est disposée la bague autolubrifiante de manière à maintenir cette dernière en place par serrage. De préférence, l'opération de forgeage est réalisée à froid. [0010] Ainsi, en provoquant des déformations locales et poussées de la pièce métallique au voisinage immédiat de la bague autolubrifiante, on parvient, sous l'action d'une pression de contact radiale exercée par la partie déformée de la pièce métallique sur la bague, à assurer son immobilisation et son blocage dans la pièce métallique. Plus particulièrement, l'immobilisation et le blocage de la bague autolubrifiante dans la pièce métallique résulte d'une incrustation de la partie déformée de la pièce métallique dans la bague. En dosant la pression de contact radiale exercée par la pièce métallique sur la bague d'une part et la microdéformation locale subie par la bague sous l'action de la pression de contact exercée par la partie déformée de la pièce métallique d'autre part, il est obtenu un assemblage satisfaisant entre la bague et la pièce métallique tout en préservant l'intégrité et les propriétés de la bague autolubrifiante.

Dans un mode de réalisation avantageux, il est prévu que le procédé d'assemblage comprenne une étape de mesure de l'effort de compression instantané appliqué sur la pièce métallique lors l'étape de sertissage. Ainsi, en mesurant et suivant l'effort de compression au cours du temps appliqué sur la pièce métallique, le sertissage d'une pièce à l'autre peut être maîtrisée. Plus généralement, il peut alors être déterminé si l'effort instantané a atteint ou non le seuil de l'effort minimum nécessaire à un sertissage correct de la bague autolubrifiante ou bien si l'effort instantané a dépassé le seuil correspondant à un effort de sertissage provoquant la détérioration de la bague autolubrifiante, conduisant à une immobilisation insuffisante de la bague autolubrifiante dans la pièce métallique.

[0011] Avantageusement, l'effort de compression instantané est mesuré par effet piézorésistif , par effet capacitif, par effet magnétique, par effet piézoélectrique ou par conversion en effort de microdéplacements.

[0012] Afin d'assurer une immobilisation irréversible de la bague autolubrifiante dans la pièce métallique, l'effort de compression est appliqué jusqu'à atteindre une déformation plastique irréversible de la pièce métallique. [0013] L'invention concerne également un équipement permettant un assemblage irréversible d'une bague autolubrifiante avec une pièce métallique. A cet effet, l'équipement comporte un dispositif de presse comprenant deux éléments de presse, l'un des éléments de presse au moins étant agencé pour maintenir la bague autolubrifiante positionnée au travers d'un alésage de la pièce métallique, l'autre élément de presse comprenant des moyens pour déformer localement la pièce métallique, au voisinage immédiat de l'alésage, sous l'action d'un effort de compression exercé par l'un ou les deux élément(s) de presse.

[0014] Avantageusement, l'élément de presse comporte un corps tubulaire présentant une extrémité sur laquelle est ménagée une arête saillante, de préférence de forme tronconique, l'arête saillante formant les moyens de déformation locale de la pièce métallique.

[0015] Selon une configuration particulièrement avantageuse, l'équipement comporte un dispositif de contrôle de sertissage de la bague autolubrifiante sur la pièce métallique comprenant des moyens de mesure de l'effort de compression instantané exercé sur la pièce métallique, lesdits moyens étant portés par l'un au moins des éléments de presse, et des moyens de traitement et d'affichage de l'effort de compression instantané mesuré. [0016] Avantageusement, les moyens de mesure sont choisis parmi les moyens permettant de mesurer un effort de compression par effet piézorésistif, par effet capacitif, par effet magnétique, par effet piézoélectrique ou par conversion en effort de microdéplacements.

[0017] Selon une configuration avantageuse, les moyens de mesure sont disposés à l'intérieur de fenêtres ménagées dans l'un ou les deux éléments de presse.

[0018] Avantageusement, les moyens de mesure comprennent des jauges de déformation positionnées par paire à l'intérieur des fenêtres.

[0019] Avantageusement, chaque paire de jauges de déformation comprend une jauge de déformation orientée suivant une direction axiale de l'élément de presse associé, et une jauge de déformation orientée suivant une direction circonférentielle de l'élément de presse associé.

[0020] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique partielle éclatée d'un équipement d'assemblage selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue de dessous de l'élément de l'équipement d'assemblage de la figure 1 formant poinçon ;

- la figure 3 représente une vue en coupe selon l'axe AA du poinçon de la figure 2 ; - la figure 4 représente une vue de dessus de l'élément de l'équipement d'assemblage de la figure 1 formant poinçon matrice ;

- la figure 5 représente une vue en coupe selon l'axe BB du poinçon matrice de la figure 4 ;

- la figure 6 représente une vue de détail du poinçon matrice de la figure 5 ; - la figure 7 représente le poinçon matrice de la figure 5 équipé de moyens de mesure de l'effort de compression ;

- la figure 8 représente une vue en coupe selon l'axe CC du poinçon matrice de la figure 7 ; et

- la figure 9 représente une vue schématique de la pièce métallique après assemblage avec la bague autolubrifiante.

[0021] En relation avec les figures 1 à 8, il est décrit un équipement permettant un assemblage irréversible d'une bague autolubrifiante 1 avec une pièce métallique 2.

[0022] Dans le mode de réalisation décrit, la bague autolubrifiante 1 comprend un corps tubulaire 10 prolongé, à l'une de ses extrémités, par une collerette 11. La pièce métallique 2 se présente sous la forme d'une plaque. Comme on le verra plus loin, la bague autolubrifiante 1 est destinée à être disposée au travers d'un alésage formé dans la pièce métallique 2.

[0023] L'assemblage de la bague autolubrifiante 1 et de la pièce métallique 2 est réalisé au moyen d'un dispositif de presse comprenant un premier et un deuxième élément de presse. Le premier élément de presse comprend un poinçon mobile 4 destiné à appuyer sur les pièces à assembler, i.e. la pièce métallique 2 et la bague autolubrifiante 1. Le deuxième élément de presse comprend une contrepartie fixe du poinçon mobile 4, appelé poinçon matrice 3. Sur la figure 1 , le poinçon matrice 3 est représenté écorché. Le poinçon matrice 3 constitue une pièce maîtresse du dispositif de presse. En effet, et comme on le verra plus loin, le poinçon matrice 3 est l'élément du dispositif de presse qui va supporter et positionner les pièces à assembler les unes par rapport aux autres, réaliser l'opération de sertissage et enfin effectuer la détection électronique de l'effort instantané de sertissage.

[0024] Afin de maintenir le poinçon matrice 3 immobile, ce dernier est avantageusement disposé dans une embase de fixation 5 pour sa fixation sur une table de presse. L'embase de fixation 5 permet également d'assurer la protection de moyens de mesure de l'effort de compression exercé sur les pièces à assembler ménagés sur le poinçon matrice 3, comme on le verra plus loin.

[0025] Le poinçon 4 présente une extrémité 40 agencée pour maintenir fermement la collerette 11 de la bague autolubrifiante 1 au contact de la pièce métallique 2. Plus spécifiquement, l'extrémité 40 du poinçon comporte une cavité de réception 41 de la collerette 11 de la bague autolubrifiante 1. A cet effet, la collerette 1 1 et la cavité de réception 41 sont dimensionnées pour éviter que des déformations de la collerette 1 1 ne se produisent au cours de la transmission des efforts de compression par le poinçon 4.

[0026] Le poinçon matrice 3 comprend un corps tubulaire 31 pourvu, à l'une de ses extrémités 30, de moyens permettant de provoquer une déformation locale de la pièce métallique 2 sous l'action d'un effort de compression exercé par le poinçon 4 sur la pièce métallique. Dans le mode de réalisation décrit, les déformations de la pièce métallique 2 sont réalisées au moyen d'une arête saillante 6, de forme tronconique. L'arête 6 est agencée pour que, lorsque la pièce métallique 2 est positionnée sur le poinçon matrice 3, elle définisse avec ladite pièce une zone de contact disposée au voisinage immédiat de l'alésage.

[0027] Le corps tubulaire 31 du poinçon matrice 3 est agencé pour recevoir par coulissement le corps tubulaire 10 de la bague autolubrifiante 1. Des fenêtres 7 oblongues sont également ménagées dans le corps tubulaire 31 du poinçon matrice 3. Ces fenêtres 7 sont destinées à recevoir les moyens de mesure de l'effort de compression comme on le verra plus loin. Dans le mode de réalisation décrit, le corps tubulaire 31 comprend quatre fenêtres 7 Dans le mode de réalisation décrit, le poinçon matrice comporte quatre fenêtres, espacées angulairement les unes des autres de 90 degrés (figure 8).

[0028] Afin de maîtriser le serrage entre les deux pièces entre elles, i.e. le serrage de la bague autolubrifiante 1 et de la pièce métallique 2, l'équipement d'assemblage comporte avantageusement un dispositif de contrôle de sertissage de la bague autolubrifiante 1 dans la pièce métallique 2. [0029] Le dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure de l'effort de compression 8 exercé sur la pièce métallique 2 ainsi que des moyens (ou poste) de traitement et d'affichage de l'effort de compression mesuré 9.

[0030] Dans le mode de réalisation décrit, les moyens de mesure de l'effort 8 sont portés par le poinçon matrice 3 et agencés de manière à détecter l'effort de compression exercé par le poinçon 4 sur la pièce métallique et existant à l'intérieur du poinçon matrice 3. Le choix de l'emplacement des moyens de mesure de l'effort 8 n'est pas un choix arbitraire. Il résulte de trois constations.

[0031] Tout d'abord, l'effort de compression existant à l'intérieur du poinçon matrice est tout d'abord l'effort qui est le plus directement relié au phénomène à caractériser, à savoir la plastification de la matière de la pièce métallique 2. En effet, l'effort dans le poinçon 4 équilibre par principe l'effort appliqué par le poinçon matrice 3. Cependant, la transmission des efforts se fait par l'intermédiaire de pièces glissant légèrement les unes par rapport aux autres, ce qui fait que la transmission des efforts du poinçon matrice 3 au poinçon 4 ne se fait pas intégralement. Aussi, la mesure de l'effort existant dans le poinçon 4 risque de ne pas caractériser le phénomène de plastification de la pièce métallique 2 aussi fidèlement que lorsque la mesure est réalisée dans le poinçon matrice 3. [0032] Ensuite, le poinçon matrice 3 reste immobile en permanence pendant le sertissage alors que le poinçon matrice 4 se déplace. Il est donc plus aisé de réaliser la connexion entre les moyens de mesure de l'effort 8 au poste d'affichage 9 sur une pièce fixe comme le poinçon matrice 3 que sur une pièce mobile comme le poinçon 4. [0033] Enfin, dans le mode de réalisation décrit, la technique choisie pour détecter l'effort est la technique de détection d'effort par effet piézorésistif. Cette technique consiste à transformer en signal électrique, à l'aide de jauges résistives, les déformations mécaniques qui apparaissent dans une pièce élastique soumise à l'effort à déterminer. Il s'avère que la forme du poinçon matrice 3 est plus favorable à une bonne détection d'effort par effet piézorésistif que celle du poinçon 4.

[0034] Plus particulièrement, les moyens de mesure 8 comprennent des jauges de déformation 80, 81 lesquelles sont positionnées à l'intérieur des fenêtres 7 ménagées dans le poinçon matrice 3. Ce positionnement des jauges de déformation 80, 81 à l'intérieur du poinçon matrice 3 a pour avantage de réduire les incertitudes de mesures. Pour des jauges fixées sur la périphérie extérieure du poinçon matrice, les incertitudes sur le résultat de mesure sont supérieures à 10%, ce qui ne permet pas de déterminer avec une exactitude suffisante les efforts de sertissage. Au contraire, lorsque les jauges de déformation sont disposées dans les fenêtres 7 ménagées à l'intérieur du poinçon matrice 3, les incertitudes sur le résultat de mesure sont avantageusement inférieures ou égales à 1%.

[0035] Les jauges de déformation 80, 81 sont positionnées dans chaque fenêtre 7 par paire, l'une des jauges étant fixée sur l'une des parois intérieures de la fenêtre de manière à être orientée suivant une direction axiale (jauge longitudinale 80), l'autre jauge étant fixée sur la paroi opposée de manière à être orientée suivant une direction circonférentielle (jauge circonférentielle 81 ). Cet agencement des jauges permet d'éviter que les mesures ne soient altérées par une répartition des contraintes de compression non uniforme et non constante du fait de la variabilité des conditions d'appui et d'application d'effort.

[0036] Le poinçon matrice 3 comporte donc dans le mode de réalisation décrit huit jauges longitudinales et huit jauges circonférentielles.

[0037] Lorsque l'effort de compression est appliqué au poinçon matrice 3, les huit jauges longitudinales se contractent et leur résistance électrique diminue. Dans le même temps, par l'intermédiaire de l'effet de Poisson, les huit jauges circonférentielles s'allongent et leur résistance augmente.

[0038] Avantageusement, les jauges de même orientation sont regroupées quatre par quatre dans les quatre branches d'un pont de Wheatstone. Les résistances des jauges de même orientation dans une même branche de pont varient toutes dans le même sens quand l'effort de sertissage varie. Cet agencement des jauges permet d'améliorer la sensibilité du dispositif de contrôle de sertissage et de réduire, voire d'éliminer, les effets parasites dégradant la qualité du signal de mesure (élimination des dérives en température, diminution des effets de décentrages éventuels d'efforts, etc.). [0039] Les paramètres qui définissent l'installation des jauges de déformation 80, 81 sont :

• la position en hauteur Hf des fenêtres 7,

• la largeur b des fenêtres 7,

• la longueur L des fenêtres 7,

· la distance c du centre des jauges 80, 81 à l'arête que font les fenêtres avec le diamètre intérieur du poinçon matrice 3,

• la longueur Lg de la grille des jauges 80, 81.

[0040] À titre d'exemple, dans le cas du sertissage d'une bague ayant un diamètre de 18 mm, il sera avantageux de disposer les jauges de déformation à l'intérieur des fenêtres selon les paramètres suivants :

• Hf = 10 mm,

• b = 5 mm,

· L = 12,5 mm,

• c = 5 mm,

• Lg = 1 mm

[0041 ] Le signal de mesure fournit par les jauges de déformation est alors envoyé vers le poste de traitement et d'affichage 9. Le poste de traitement et d'affichage 9 a pour fonction d'assurer l'alimentation électrique des jauges de déformation 80, 81 , l'amplification du signal de mesure, la mise en forme par filtrage et le traitement de ce signal de manière à fournir en temps réel les informations qui permettent au poste d'établir instantanément la fin d'opération de sertissage. La fin d'opération de sertissage est établie lorsque l'effort de sertissage redescend à une valeur nulle ou pratiquement nulle. À cet instant, le poste de traitement et d'affichage 9 indique si la pièce fabriquée est satisfaisante ou au contraire si elle doit être rebutée.

[0042] Avantageusement, le poste de traitement et d'affichage 9 comporte deux voyants lumineux 90, 91. Le premier d'entre eux 90, est allumé au début de l'opération de sertissage tant que l'effort instantané n'a pas atteint le seuil de l'effort minimum nécessaire à un sertissage correct de la bague autolubrifiante 1. Le deuxième 91 , s'allume en fin d'opération de sertissage si l'effort instantané dépasse un deuxième seuil qui correspond à un effort de sertissage trop important qui détériore la bague autolubrifiante 1 à sertir et qui conduit à un effort d'immobilisation de celle-ci trop faible.

[0043] Il peut être prévu également que le poste de traitement et d'affichage 9 comporte des moyens pour alerter lorsque l'effort de sertissage exercé est trop faible ou trop élevé. Les moyens d'alerte peuvent être lumineux et/ou sonores.

[0044] Dans ce qui vient d'être décrit, les efforts de compression sont mesurés par effet piézorésistif. Il est bien entendu évident que l'invention ne se limite pas à ce type de détection et qu'il peut être fait appel à d'autres techniques de mesure d'effort intégrable dans le dispositif de presse, comme par exemple la mesure d'effort par effet piézoélectrique, la mesure d'effort par effet capacitif simple ou avec diélectrique céramique, la mesure d'effort par effet magnétique, la mesure d'effort par conversion d'effort en micro déplacement et mesure électronique du micro déplacement.

[0045] L'assemblage irréversible de la bague autolubrifiante 1 avec la pièce métallique 2 s'effectue de la manière suivante. [0046] La bague autolubrifiante 1 à sertir est positionnée dans l'alésage de la pièce dans laquelle la bague autolubrifiante 1 doit être sertie. L'alésage aura bien entendu été préalablement préparé et dimensionné à cet effet. Comme on peut le voir sur la figure 1 , la bague autolubrifiante 1 est assemblée avec la pièce métallique 2 de manière à ce que la collerette 1 1 soit en contact avec la surface supérieure de la pièce métallique 2, le corps 10 de la bague autolubrifiante 1 traversant l'alésage de ladite pièce.

[0047] La pièce métallique 2 ainsi pourvue de la bague autolubrifiante 1 est positionnée en appui sur l'extrémité de presse 30 du poinçon matrice 3, en engageant la partie du corps 10 de la bague autolubrifiante 1 s'étendant en dehors de l'alésage de la pièce métallique dans l'alésage axial du poinçon matrice 3. Ainsi positionné, la pièce métallique 2 vient en appui sur l'arrête saillante 6 de l'extrémité de presse 30 du poinçon matrice 3.

[0048] Le poinçon 4 est alors déplacé et positionné de manière à venir coiffer la collerette 1 1 de la bague autolubrifiante 1 . [0049] Une fois le poinçon matrice 3 et le poinçon 4 en place de part est d'autre de la pièce métallique 2, il est procédé à l'opération même de sertissage de la bague autolubrifiante 1 sur la pièce métallique 2. [0050] Pour ce faire, le déplacement du poinçon 4 se poursuit de sorte à appliquer sur la collerette 1 1 une force de compression suffisante pour provoquer la déformation de la surface inférieure de la pièce métallique sous l'action de l'arrête saillante 6 du poinçon matrice 3. La force de compression est considérée comme suffisante lorsque, sous l'action de la pression exercée par le poinçon 4, le matériau de la pièce métallique 2 subit une plastification et un écrouissage tel que, même après le retour élastique se produisant lors de la cessation de la pression exercée par le poinçon 4, une très forte pression radiale subsiste sur la bague autolubrifiante 1 , assurant une immobilisation irréversible de la bague autolubrifiante 1 dans la pièce métallique 2 (figure 9).

[0051] Afin de s'assurer de l'effort exercé, il est procédé, concomitamment à l'étape de sertissage, à la mesure de l'effort de compression instantané appliqué à la pièce métallique 2.

[0052] Ainsi, dès que le poinçon 4 entre en contact avec la bague autolubrifiante 1 et la pièce métallique 2, le poste de traitement et d'affichage 9 affiche la valeur instantanée de l'effort appliqué par le poinçon 4 sur la collerette 1 1 de la bague autolubrifiante 1 sur un indicateur numérique 92. Par la suite, l'indicateur numérique 92 n'affichera que la valeur correspondant à l'effort de compression maximum appliqué. Par ailleurs, par l'intermédiaire des voyants lumineux 90, 91 , il pourra être déterminé si l'effort instantané a atteint ou non le seuil de l'effort minimum nécessaire à un sertissage correct de la bague autolubrifiante 1 ou bien si l'effort instantané a dépassé le seuil correspondant à un effort de sertissage provoquant la détérioration de la bague autolubrifiante 1 et en conséquence conduisant à une immobilisation insuffisante de la bague autolubrifiante 1 dans la pièce métallique 2.

[0053] Ainsi, à la fin de chaque opération de sertissage, il est connu avec précision la valeur de l'effort avec lequel la bague autolubrifiante 1 a été sertie et il est déterminé, par simple visualisation du poste de traitement et d'affichage 9 et des voyants lumineux 90, 91 associés, si le sertissage effectué est acceptable ou non. Ainsi, si aucun voyant lumineux 90, 91 n'est allumé, le sertissage est considéré comme acceptable ; si l'un des deux voyants 90, 91 est allumé, le sertissage est considéré comme non acceptable.

[0054] Dans le mode de réalisation décrit, l'opération de sertissage est réalisée par le poinçon matrice 3 seul. Il est bien entendu évident que l'invention ne se limite pas à cette configuration et il peut être prévu que l'opération de sertissage soit réalisée également par le poinçon 4 seul ou simultanément par le poinçon 4 et le poinçon matrice 3.

[0055] De même, dans le mode de réalisation décrit, la bague autolubrifiante décrite comporte une collerette, il est bien entendu évident que l'invention ne se limite pas à l'assemblage d'une pièce métallique avec ce type de bague, le procédé d'assemblage pouvant s'appliquer également à des bagues autolubrifiantes non pourvues de collerette. Il conviendra d'adapter dans ce cas le dispositif de presse afin de maintenir la bague fixe au travers de l'alésage de la pièce métallique.

[0056] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.