FT107. Technologie Bagues de tolérance
Transcription
FT107. Technologie Bagues de tolérance
22 TECHNOLOGIE Bagues de tolérance La polyvalence De conception simple et d’utilisation aisée, les bagues de tolérance constituent des solutions pratiques et rentables pour un éventail incroyablement large d’applications automobiles. Chris Needes de Rencol nous présente les bagues de tolérance et nous explique certaines de leurs utilisations. types présentent cependant une caractéristique commune : une série de protubérances ou de « vagues » sur leur circonférence. Chacune de ces ondulations agit comme un ressort radial qui, une fois la bague de tolérance en place, permet de transférer les forces entre les composants accouplés. Cette disposition permet aux bagues de tolérance de gérer un transfert de couple direct, un glissement de couple, une rétention axiale, un affaissement contrôlé ou encore une charge radiale entre les composants accouplés. Pour parvenir à l’association de Rencol ◗ « L’idée qui a présidé à la création des bagues de tolérance est très simple : il s’agit de bagues d’acier à effet de ressort radial et conçues pour être montées à force entre deux composants s’accouplant comme un arbre moteur et une poulie de prise de force. En d’autres termes, il s’agit d’une forme spéciale de dispositif de fixation à friction. Réalisées à partir d’acier à ressorts de haute qualité, d’acier inoxydable ou de matériaux à ressorts spécialisés, les bagues de tolérance sont toujours personnalisées pour une application donnée. Tous les « Réalisées à partir d’acier à ressorts de haute qualité, d’acier inoxydable ou de matériaux à ressorts spécialisés, les bagues de tolérance sont toujours personnalisées pour une application donnée.» qualités requises pour une application donnée, il convient de calculer précisément le nombre d’ondulations sur la bague, d’optimiser leur forme et de trouver la meilleure association de matériaux qui entreront dans la fabrication de la bague en question. Le travail de développement est entièrement pris en charge par Rencol, les utilisateurs pouvant se contenter de fournir des informations de base sur leur application, puis, une fois les bagues fabriquées, de les monter ! Examinons à présent un certain nombre d’exemples pratiques dans lesquels les bagues de tolérance résolvent des problèmes rencontrés dans l’industrie automobile, ainsi que les importants avantages qu’elles offrent à leurs utilisateurs. Fixation de capteurs Les voitures modernes regorgent de capteurs de position, notamment dans le système de direction assistée. Ces capteurs intègrent fréquemment des aimants réalisés à partir de métal fritté. Ceux-ci présentent d’excellentes propriétés magnétiques mais peuvent être friables, ce qui les rend difficiles à placer. Un montage à la presse classique n’est pas satisfaisant car il induit un taux de rupture élevé. La fixation des capteurs à la colle peut sembler une solution séduisante, mais dans la pratique, il est difficile de parvenir à un niveau élevé de précision et de constance dans FLUIDES & transmissions N°107 - NOVEMBRE 2007 23 le positionnement des capteurs et l’alignement des pôles. Une bague de tolérance à effet de ressort et entourant l’aimant constitue une solution complète permettant à l’ensemble d’être monté à la presse sans risque de dommage, puisque la force de montage peut être précisément déterminée par la conception même de la bague et ne dépend plus essentiellement des tolérances affichées par les composants. Étant donné la nature souple de la bague de tolérance, cette configuration offre également au capteur un degré de protection utile contre les chocs et vibrations. Démarreurs Bien que ce problème ne soit plus très fréquent dans les voitures, les retours de flamme au démarrage dans les gros moteurs diesel peuvent sérieusement endommager le démarreur. Le démarreur intègre un pignon d’entraînement doté d’un embrayage à roue libre. Dès lors, lorsque survient un retour de flamme, le moteur du véhicule cesse momentanément de tourner, voire tourne dans le sens inverse de sa rotation normale. Si ce phénomène se produit alors que le démarreur est engagé, une charge de choc importante est imposée aux pignons et à l’embrayage, avec un risque de rupture à la clé. Il est même possible que le collecteur et la bobine inductrice glissent sur l’arbre, ce qui endommagerait le bobinage. Si l’une de ces situations survient, le démarreur – qui est un composant coûteux – sera en fin de compte endommagé à un point tel qu’il devra être remplacé ou refait. Rencol a résolu ce problème en montant une bague de tolérance entre le pignon et la came de l’embrayage interne. Dès lors, si le moteur connaît un retour de flamme, le démarreur continue à tourner, mais le pignon glisse, évitant ainsi tout dommage. Dans la plupart des cas, il est possible de postmonter la bague de tolérance sans qu’il soit nécessaire de redessiner ou de modifier d’une quelconque manière le démarreur complet. Dispositifs de réglage de siège Certains conducteurs ou passagers traitent les mécanismes de réglage de siège avec une rudesse étonnante. Dès lors, il n’est pas rare de découvrir « Les bagues de tolérance jouent un rôle important dans la conception et la fabrication de systèmes de direction fiables et sûrs. » des mécanismes qui ont été endommagés par l’application d’une force excessive aux leviers de réglage. Si c’est le cas sur le siège conducteur, il y a fort à parier que la voiture ne pourra normalement plus, sur un plan légal, être conduite. On utilise dès lors une bague de tolérance qui joue le rôle de limiteur de couple à friction et constitue en l’occurrence une solution aussi séduisante que peu coûteuse. Ainsi, si la bague de tolérance est montée sur le levier de réglage, celui-ci se contentera de se déplacer par rapport à sa position normale si une force excessive est employée pour le manipuler. Il peut ensuite être ramené très simplement dans sa position initiale pour y reprendre un fonctionnement normal. Systèmes de direction Les bagues de tolérance jouent un rôle important dans la conception et la fabrication de systèmes de direction fiables et sûrs. Ainsi, lorsqu’elles sont utilisées dans la colonne de direction, elles peuvent permettre à celle-ci de coulisser ou de s’écraser longitudinalement si le volant venait à être heurté par le conducteur lors d’une collision. Rencol FLUIDES & transmissions N°107 -NOVEMBRE 2007 TECHNOLOGIE Rencol 24 Rencol fête ses 25 ans Rencol Rencol Tolerance Rings, fabricant mondial de solutions de fixations sur mesure, fête son 25ème anniversaire cette année. Créée dans le coin d’une usine de moulage par injection qui fabriquait des boutons ronds en plastique, Rencol a connu une formidable progression en très peu de temps. Toujours implantée dans les environs de Bristol, l’entreprise a dû faire face à de nombreux défis Jim Smith, directeur général de Rencol Tolerance Rings, et Andrew Marr, correspondant politique lorsqu’elle s’est lancée à l’asde la BBC, lors de la remise du Manufacturing Excellence Award 2007 saut du marché national puis mondial. Elle a scellé sa première joint-venture aux Etats-Unis en 1990 et a commencé en 1992 à vendre ses produits en Allemagne. Rencol s’est lancée à la conquête du marché japonais en 1994 avant d’y installer un bureau de vente en 1998. Plus récemment, Rencol Tolerance Rings s’est attaquée au marché asiatique en concluant une joint-venture à Singapour en 2001 et en vendant des centaines de millions de bagues de tolérance en Chine, principalement sur le marché des lecteurs de disque dur. L’entreprise a créé une société d’import-export en Chine conjointement avec d’autres partenaires du groupe Wyko, lui-même récemment racheté par l’entreprise néerlandaise Eriks NV. Elle ambitionne d’exploiter les énormes opportunités pour les bagues de tolérance afin de proposer des solutions de fixation économiques sur le marché de la fabrication d’automobiles et de produits blancs. Les bagues de tolérance constituent également des éléments de glissement dans les antivols de direction, leur permettant ainsi de résister à une force de 100 Nm (telle que prescrite par la législation européenne) sans avoir à subir de dommages et sans qu’il soit nécessaire d’adopter une conception renforcée. Parmi les autres applications de direction pouvant faire appel à des bagues de tolérance figurent la fixation des roulements dans laquelle elles permettent d’éviter des problèmes de résonance, la fixation du moteur dans les systèmes de direction à assistance électrique dans lesquels elles contribuent à absorber les chocs transmis par le moteur, ou encore la fixation des stators dans les moteurs d’entraînement des directions à assistance électrique, dans lesquels elles maintiennent en place le stator de façon sûre tout en réduisant le niveau de vibrations auxquelles celui-ci est exposé. Les bagues de tolérance constituent aussi une solution idéale dans les mécanismes de rétroviseurs extérieurs, puisqu’elles y constituent une articulation résistante, dotée d’une fré- Support dans le monde entier La société compte parmi ses nombreux clients des entreprises de premier ordre actives dans les secteurs suivants : automobile, produits blancs et moteurs électriques. Dans ses usines de façonnage sur mesure au Royaume-Uni, aux USA et en Malaisie, Rencol est capable de fabriquer des bagues présentant les caractéristiques qui répondent aux exigences des clients et cela, à partir de la plupart des types de matériaux à base de métal à ressort dont l’acier, l’acier inoxydable, les alliages cuivre-béryllium, l’inconel et l’hastelloy. Ensuite, au travers de son réseau international de sites de production, de centres techniques, de partenaires et d’agents, Rencol offre une assistance et un support à ses clients dans le monde entier. Rencol Tolerance Rings est certifiée ISO9001 et ISO/TS16949 et est également enregistrée dans le système IMDS. Rencol Tolerance Rings a été récemment un des gagnants des très prestigieux MX2007 (Manufacturing Excellence Awards). L’entreprise a remporté le prix RSM Robson Rhodes qui récompense l’excellence en production dans la catégorie des meilleures petites ou moyennes entreprises. Les MX Manufacturing Excellence Awards sont décernés par l’IMechE (Institute of Mechanical Engineering) et sont considérés comme les récompenses suprêmes dans le domaine de l’ingénierie et de l’industrie au Royaume-Uni. Rencol a également eu droit aux félicitations du jury pour sa nomination dans trois autres catégories : innovation de processus, efficacité du personnel et gestion du changement. Les bagues de tolérance sont des fixations radiales à ressorts ajustées à force entre deux composants conjugués. Elles présentent les avantages suivants : permettre la fixation de composants annulaires, réduire le bruit et les vibrations, éviter les fréquences de résonance, offrir un glissement prévisible et répétitif, offrir une protection contre les surcharges et éviter la dilatation thermique. quence de résonance élevée et permettant d’éviter que le rétroviseur ne vibre sous l’influence des forces aérodynamiques et mécaniques. En dépit de la rigidité de l’articulation dans des conditions normales, les bagues de tolérance permettent un mouvement de rotation en cas de choc au chargement, ce qui protège bien entendu les composants du rétroviseur contre tout dommage. Ces exemples nous montrent les avantages offerts par ces bagues pour des applications spécifiques. Il convient en outre de noter que celles-ci affichent des atouts qui sont communs à pratiquement toutes les applications. Ainsi, leur encombrement est des plus réduits, ce qui permet de les utiliser dans des mécanismes extrêmement compacts. Elles sont aussi faciles à monter et à ajuster et ne nécessitent pour ce faire aucun équipements spéciaux. Enfin, il est presque toujours possible d’assouplir les tolérances de fabrication de composants à partir du moment où ceux-ci sont accouplés via des bagues de tolérance, ce qui se traduit souvent par des économies importantes sur les coûts d’usinage ». ■ FLUIDES & transmissions N°107 - NOVEMBRE 2007