CH318272A - Procédé pour réaliser un ajustement de précision d'une pièce cylindrique dans un carter en matière ayant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui de la matière dont la pièce cylindrique est constituée, produit obtenu par ce procédé et application de ce procédé - Google Patents

Description

  Procédé pour     réaliser    un ajustement de précision d'une pièce     cylindrique    dans un carter  en matière     ayant    un     coefficient    de     dilatation    thermique supérieur à celui de la matière  dont la pièce     cylindrique    est     constituée,     produit obtenu par ce procédé et application de ce procédé    Des recherches effectuées par l'inventeur  aboutirent à la mise au point du procédé re  vendiqué ci-après pour réaliser un ajustement  de précision d'une pièce cylindrique dans un  carter en matière ayant un coefficient de dila  tation thermique supérieur à celui de la ma  tière dont la pièce cylindrique est constituée.

    Le produit obtenu par ce procédé présente des  particularités intéressantes, de même que l'ap  plication revendiquée dudit procédé.  



  Il est généralement impossible, dès que la  température peut varier de quelques dizaines  de degrés, de réaliser des ajustements de haute       précision    de pièces cylindriques en acier dans  des pièces, en métaux tels que, par exemple,  les alliages d'aluminium ou de magnésium.     _     En effet, d'une part, les coefficients de di  latation des alliages d'aluminium (20 à  23 X     10-6)    ou de magnésium (26 X     10-6)     sont très différents de celui des aciers (10 à  14 X     10-6)    ; d'autre part, la seule variation  annuelle de l'ambiance avoisine 500 C alors  qu'un grand nombre de machines sont destinées  à supporter en outre celle qui peut provenir de  grands écarts de latitude et d'altitude.  



  Les variations de dimensions qui en résul  tent ont pour effet, soit un jeu excessif aux    températures les plus hautes, soit, aux     teMpé-          ratures    les plus basses, un serrage prohibitif,  incompatible avec le service normal des piè  ces, ou même simplement avec leur bonne con  servation.  



  Le but des recherches de l'inventeur était  de remédier à ces inconvénients. \Le procédé  revendiqué est caractérisé en ce qu'on intro  duit entre ladite pièce     @et    ledit carter une ma  tière destinée à former garniture d'interposi  tion, qui possède un     coefficient    de dilatation  supérieur et un module d'élasticité inférieur 'a  ceux dudit carter.  



  On donne de préférence à ladite matière  solide la forme d'un anneau ou bague cylindri  que. Cette bague peut être solidaire du carter,  soit par adhérence, soit par le seul fait de son  élasticité, et il est alors possible d'obtenir; si  le rapport des diamètres intérieur et extérieur  de ladite bague possède une valeur bien défi  nie en regard du même rapport de dimensions  extérieures et intérieures de la partie- du carter  où se fait l'ajustement, que le coefficient appa  rent de dilatation du diamètre intérieur de la.  bague soit le même que celui de la pièce en  acier, ce qui élimine toute variation de     l'ajus-          terrent    en raison de la température.

   Si cet ajus-           tement    est serré, la pression exercée sur la  pièce en acier reste sensiblement constante  lorsque la température varie ; tandis que si cet  ajustement permet le coulissement, il reste cou  lissant à toute température sans variation ap  préciable du jeu.  



  Ladite bague peut aussi être     solidaire    de  la pièce intérieure généralement en acier, soit  par adhérence, soit par le seul fait de son élas  ticité, et il est alors possible d'obtenir, si le  rapport des diamètres intérieur et extérieur de  ladite bague possède une valeur bien définie  en regard du même rapport de diamètres de la  pièce intérieure avec laquelle elle est solida  risée, que le     coefficient    apparent de dilatation  du diamètre extérieur de ladite bague soit le  même que celui de l'alésage du carter dans  lequel l'ensemble est monté, ce qui     élimine     toute variation de l'ajustement dans le carter  en raison de la température dans les mêmes  conditions que celles décrites à l'alinéa précé  dent.  



       Il    est avantageux que la matière constitu  tive de la bague interposée ait un coefficient  de dilatation thermique compris entre 50 et  150 X     10-6,    un module d'élasticité     inférieur    à  700     kg/mm ,    et une limite élastique à la com  pression supérieure à 2     kg/mm2.     



  Dans ces conditions, le rapport entre les  diamètres extérieur et intérieur de la bague in  terposée varie de préférence entre 1;02 et 1,30  selon les cas.  



  De ce fait peuvent convenir l'ébonite ou le  caoutchouc durci, et un grand nombre de     ma-          tièrës    synthétiques parmi lesquelles les poly  amides ou produits de marque   nylon   con  viennent particulièrement, le choix devant en  être fait en raison des autres conditions à rem  plir, par exemple la tenue en présence d'huiles  de graissage, d'hydrocarbures, ou de produits  aqueux, les intervalles de température, etc.  



  Le procédé revendiqué trouve une applica  tion particulièrement intéressante dans les pa  liers destinés à pivoter un arbre     dans    un carter,  conformément à la revendication III.  



  Mais il est évident que le procédé peut être       utilisé    chaque fois que l'on désire compenser  une dilatation gênante pour     réaliser    un ajuste-    ment plus précis, comme, par exemple, pour les  pistons plongeurs des pompes hydrauliques ou  des appareils similaires, les pistons de pompes  d'injection de combustible dans les moteurs  thermiques, etc.  



  Le     coefficient    apparent de dilatation de  l'alésage interne de la bague peut même être  ramené à une valeur telle que des applications  soient possibles en métrologie.  



  Pour la mise en     oeuvre    du procédé, la bague  interposée peut être coulée ou injectée en place  dans le carter, ou exécutée séparément aux  cotes convenables.  



  Dans ce cas, elle peut être exécutée à une  cote légèrement supérieure à celle du logement  dans lequel elle doit être introduite, et mise en  place à la presse. Elle peut également être col  lée dans son logement ou bien serrée par     dud-          geonnage    ou par un procédé provoquant un       autofrettage.    La bague interposée peut être  aussi coulée ou injectée en place sur la pièce  intérieure en acier ; si elle est exécutée séparé  ment, aux cotes convenables, elle peut y être  emmanchée à force ou collée.  



  On peut également confectionner à     part    des  bagues simples ou composées, ces dernières  comportant une bague     mince    intérieure en  acier, et, éventuellement, une bague mince  extérieure exécutée en la même matière que le  carter dans lequel la bague doit être montée.  



  Deux formes d'exécution du produit obtenu  par la mise en     oeuvre    du procédé, objet de l'in  vention, sont représentées, à titre d'exemple,  au dessin annexé, dans lequel  La     fig.    1 représente une section radiale  d'une partie de la première forme d'exécution;  la     fig.    2 est une section partielle analogue  à celle de la     fig.    1 du     produit    complet;

    la     fig.    3 est une section radiale de la se  conde forme d'exécution ; et  la     fig.    4 est un graphique donnant, en fonc  tion de la température, les variations du ser  rage déduites d'essais pratiques comparés entre  un roulement à rouleaux de construction  usuelle et un roulement de même type, fabri  qué selon le procédé objet de l'invention.      La bague représentée à la     fig.    1 est cons  tituée d'une bague en acier 1 sur le pourtour de  laquelle est pratiquée une gorge 2 dans laquelle  a été coulée ou injectée à chaud une matière  d'interposition, par exemple une matière plasti  que à base de polyamide.

   Cette gorge 2 est li  mitée de part et d'autre par des joues 3, et son  fond est formé de fines stries circulaires 4 qui,  dans la partie située du côté droit (selon la fi  gure) présentent chacune sur leur gauche une  surface d'appui annulaire plane 5, alors que,  dans la partie gauche de la même gorge, c'est  sur leur droite qu'elles présentent des surfaces  d'appui analogues 6. La matière d'interposition  est     limitée    à l'extérieur selon une surface cylin  drique de diamètre D, légèrement supérieur au  diamètre extérieur     D2    des joues latérales de la  bague en acier.

   L'épaisseur totale e à donner  à ladite matière est     déterminée    en fonction des  coefficients de dilatation    a de la matière d'interposition;  <I>a,</I> de l'acier ;  <I>al</I> de la matière constituant le carter    Le nombre et les dimensions des stries 4  sont déterminés par la condition que la surface  totale des surfaces d'appui 5 (ou celle des sur  faces d'appui 6 qui lui est égale) soit supérieure  à la section annulaire de la matière d'interpo  sition dans la région centrale, indiquée sur la  figure par son épaisseur     e1.     



  Lorsque la matière d'interposition est -une  matière plastique à base de polyamide, elle perd  progressivement ses qualités de résistance élas  tique lorsque la température s'élève, et devient       sujette    au phénomène de     fluage,    ce qui peut  faire varier son épaisseur ; ce     fluage    ne com  mence à se faire sentir notablement qu'au-des  sus de 1000 C, température qui n'est générale  ment pas atteinte en service normal dans la  grande majorité des mécanismes, mais peut être  dépassée accidentellement dans certains cas.  



  Lorsque la bague     (fig.    2) est montée, soit    à force  , soit   coulissante      ,    dans le carter  en alliage léger ou ultra léger, il faut que les  diamètres       D1    intérieur du logement du carter ;         D2    extérieur des joues latérales de la ba  gue en     acier          diffèrent    entre eux d'une quantité suffisante,  pour qu'à la température la plus basse où peut  être envisagé le fonctionnement du dispositif,  et compte tenu de la     différence    (a,<B><I>-</I></B>a,) des  coefficients de dilatation, les deux pièces ne  viennent pas en contact.

   La matière d'interpo  sition se trouve enserrée     entièrement    par le mé  tal, à l'exception de chaque côté d'un jeu circu  laire dont la     largeur    i n'est en général qu'une  fraction de     millimètre.    Pratiquement, par suite  des tolérances d'exécution, le jeu i sera géné  ralement compris entre 0,0005 et 0,0015 D.

    Au cas où la température viendrait à s'élever       suffisamment    pour que le risque de     fluage    soit  à craindre, il faudrait, pour que la matière  s'écoule par des     orifices    d'un tel ordre de gran  deur, des pressions infiniment plus considéra  bles que     celles    qui s'exercent dans la réalité ;  le résultat en est que la matière     dôit    se confi  ner dans le volume qui lui a été réservé,- ce qui  résout la difficulté.    Un autre inconvénient réside dans le fait  que l'épaisseur totale de la bague composée  doit être évidemment réservée dans le carter  en plus du rayon de la pièce à ajuster, et que  cela oblige à un     suralésage    qui peut être gênant.

      La coulée ou l'injection de la matière d'in  terposition étant faite à chaud, le refroidisse  ment provoque une     contraction    notablement  plus grande de cette matière que de l'acier,  puisqu'elle a été choisie en raison notamment  de son coefficient supérieur de dilatation.     Il    en       résulte    qu'aux températures d'utilisation, ladite  matière se trouve soumise à une extension élas  tique, aussi bien dans le sens de la circonfé  rence, puisqu'il s'agit en somme d'un frettage,  que dans la direction parallèle à l'axe, grâce à  l'accrochage de la matière sur les surfaces d'ap  pui 5 et 6.

      Cette double extension, variable avec la  température, provoque dans le sens radial une  déformation proportionnelle qui s'ajoute à la  dilatation     linéaire    de la matière dans cette di  rection.      On peut dire en somme qu'en première ap  proximation, en raison de la grandeur de l'écart  qui a été choisi entre les coefficients de dilata  tion thermique a et     ao,    si l'on     néglige    la varia  tion élastique de section que l'on exprime à  l'aide du coefficient de Poisson, le coefficient  de dilatation cubique 3a se reporte presque en  tièrement sur la direction radiale puisque, dans  les deux     autres    dimensions, la dilatation de la  matière se trouve limitée à la valeur de celle de  l'acier;

   d'un ordre de grandeur inférieur à celle  de la matière d'interposition. L'augmentation  considérable de la dilatation radiale permet de  n'utiliser qu'une épaisseur très faible de ma  tière     d'interposition.     



  En fait, s'il s'agit de matière plastique à  base de polyamide, on a trouvé     suffisant    que  e soit compris entre 0,012 et 0,018 D pour le  montage dans des carters en     alliages    d'alumi  nium et entre 0,016 et 0,025 D pour des carters  en     alliages    de magnésium, ce qui permet de ré  duire l'encombrement total de la bague.

   Mais  cette épaisseur est en outre suffisamment faible  pour que, lorsqu'on fixe ladite matière sur une  bague extérieure d'un roulement à billes, à rou  leaux, ou à aiguilles     (fig.    3), le logement de la  matière plastique soit pris entièrement sur  l'épaisseur normale des bagues en acier, de  sorte qu'il n'y a aucune augmentation du dia  mètre extérieur D     normalisé,    et que, par suite,  aucun     suralésage    n'est nécessaire.  



  Le graphique de la     fig.    4 a été tracé à par  tir des déformations mesurées sur des bagues       en        alliage        d'aluminium,        contenant        environ    4     %     de cuivre, 2     E/o    de nickel et 1,5     o/E    de magné  sium, bagues dans lesquelles avaient été em  manchés à la presse, d'une part un roulement  à rouleaux pris dans le commerce (courbe A),  d'autre part un roulement de même type dont  la bague extérieure avait été munie d'une gar  niture d'interposition en une matière connue  dans le commerce sous la marque   Rilsan    (graphité) d'épaisseur e = 0,014 D (courbe B),

    le diamètre extérieur de chacun des deux rou  lements était de 85 mm, et les stries circulai  res à fond de gorge, au nombre de 7 de chaque  côté, avaient 0,2 mm de profondeur.  



  La courbe B montre que, si la compensa-         tion    des     dilatations    n'a pu être réalisée d'une  manière absolue dans ce cas particulier, les  variations du serrage dans l'intervalle de - 20  à     -I-    800 C ne seraient pas incompatibles avec  l'ajustement de pièces exécutées suivant les to  lérances de la qualité des     calibres    de vérifi  cation.  



  L'ajustement de telles pièces peut donc être  poussé malgré les variations de température, à  un degré de très haute précision.

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé pour réaliser un ajustement de pré cision d'une pièce cylindrique dans un carter en matière ayant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui de la matière dont la pièce cylindrique est constituée, caractérisé en ce qu'on introduit, entre ladite pièce et ledit carter, une matière destinée à former garniture d'interposition, qui possède un coefficient de dilatation supérieur et un module d'élasticité inférieur à ceux dudit carter. SOUS-REVENDICATIONS : 1. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on façonne ladite matière d'in terposition séparément sous forme d'une bague, avant qu'on ne la place entre ladite pièce et le carter. 2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on recouvre au moins une partie de ladite bague d'une enveloppe métal lique. 3.

   Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on utilise comme matière d'in terposition une matière synthétique dont le coefficient de dilatation thermique est compris entre 50 X 10--o et 150 X 10-E, dont le mo dule d'élasticité ne dépasse pas 700 kg/mm2 et dont la limite élastique à la compression est supérieure à 2 kg/mm2. 4. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise une matière syn thétique à base de polyamides comme matière d'interposition. 5. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise du caoutchouc durci comme matière d'interposition. 6.

   Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on donne à ladite matière d7in- terposition la forme d'une bague dont. le rap port des diamètres extérieur et intérieur est compris entre 1,02 et 1,3. 7. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on coule ladite matière d'inter position entre ladite pièce cylindrique et ledit carter. 8. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on injecte ladite matière d'inter position entre ladite pièce cylindrique et ledit carter. REVENDICATION II Produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I. SOUS-REVENDICATIONS 9.

   Produit selon la revendication II, carac térisé en ce que la garniture d'interposition est fixée à la pièce cylindrique. 10. Produit selon la revendication II, carac térisé en ce que la garniture d'interposition est fixée au carter. 11. Produit selon la revendication II, carac térisé en ce qu'il comprend une bague support en acier, présentant une gorge circulaire exté rieure, contenant ladite matière d'interposition, cette gorge, étant limitée à chaque extrémité latérale par une joue, et son fond présentant des stries circulaires coaxiales à la bague et dont l'une des faces est une surface annulaire plane, lesdites faces étant disposées symétrique ment à partir de chacune des joues latérales, et servant de surface d'accrochage à ladite ma tière d'interposition. 12.

   Produit selon la sous-revendication 11, caractérisé en ce que ladite matière d'interpo sition est une matière synthétique à base de polyamide. 13. Produit selon la sous-revendication 12, caractérisé en -ce que ladite bague est logée dans un carter en alliage d'aluminium et en ce que ladite matière synthétique a une épaisseur comprise- entre 12,et 18 millièmes du diamètre extérieur de cette bague. 14. Produit selon la sous-revendication 12, caractérisé en ce que ladite bague est logée dans un carter en alliage de magnésium, et en ce que ladite matière synthétique a une épaisseur comprise entre 16 et 25 millièmes de cette bague. 15.

   Produit selon la revendication II, carac térisé en ce que ladite pièce cylindrique est en acier et ledit carter en un alliage d'aluminium. 16. Produit selon la revendication II, ca ractérisé en ce qua ladite pièce cylindrique est en acier et ledit carter en un alliage de ma gnésium. REVENDICATION III Application du procédé selon la revendica tion I aux paliers destinés à pivoter un arbre dans un carter. SOUS-REVENDICATIONS 17. Application selon la revendication III du procédé selon la revendication I à des pa liers comprenant des éléments de roulement logés entre une bague intérieure fixée audit arbre et une bague extérieure destinée à être ajustée dans ledit carter, caractérisée en ce que ladite garniture d'interposition est placée entre ladite bague extérieure et ledit carter.