Brevet FR2371254A1 — publié le 19780616

La présente invention concerne un procédé de formage des pivots à rotule applicable notamment à la fabrication des pivots à rotule entrant dans la constitution des directions de véhicules automobiles. On sait que dans l'état actuel de la technique, la fabrication des pivots à rotule est réalisée à partir de fils pleins ou de tubes creux à partir desquels on constitue par des procédés divers, notamment par frappe à froid, des ébauches comportant essentiellement une tige cylindrique, pleine ou creuse, selon le matériau dont on est parti, et une tête sphérique, également pleine ou creuse par construction, faisant corps avec la tige cylindrique et se raccordant à cette dernière le long d'un cercle dont le plan est perpendiculaire à l'axe de ladite tige et dont le rayon est égal à celui du cercle de section droite de cette dernière.Cette ébauche est ensuite soit usinée et galetée en copiage sphérique, soit soumise à un usinage fin destiné à donner à la pièce ainsi traitée sa "géométrie" et connu en termes de métier sous le nom de "skivage", opération suivie d'un moletage au moyen d'une molette dont le profil, régulier, épouse une forme complémentaire de celle de la gorge que l'on se propose de créer dans la zone de raccordement de la tige et de la tête sphérique du pivot de rotule, gorge connue en termes de métier sous le nom de "dégagement sous tête". Quel que soit celui de ces procédés mis en oeuvre pour l'obtention du pivot de rotule fini et comportant son dégagement sous tête, les moyens qu'ils mettent en application, d'une part, sont au moins au nombre de deux, et d'autre part, conduisent à des opérations de relativement longue durée. Le formage d'un pivot à rotule est ainsi, de ce fait, relativement long et coûteux. La présente invention remédie à cet inconvénient en fournissant un procédé de formage des pivots à rotule ne comportant plus qu'une opération de courte durée à effectuer sur l'ébauche à former. En outre, ainsi que le montre l'expérience, la mise en oeuvre de ce procédé conduit à l'obtention de pivots de rotules munis d'un dégagement sous tête offrant dans la ré gion dudit dégagement une résistance à la fatigue supérieure à celle des pivots obtenus par les procédés traditionnels. Le procédé selon l'invention de-formage d'un pivot à rotule est essentiellement caractérisé par le fait que dans une première phase, on constitue une ébauche dudit pivot,formée d'une tige cylindrique raccordée à une tête sphérique le long d'un cercle ayant pour axe celui de la tige et de même rayon qu'elle, que, dans une seconde phase, on crée un dégagement sous tête et qu'à cet effet on effectue en une seule opération un galetage et un moletage au moyen d'un ensemble de deux molettes identiques présentant un profil variable disposées sur une-machine à rouler, placees de manière que le plan de leurs axes de rotation contienne l'axe de l'ébauche placée sur ladite machine et aient leurs profils déduc- tibles l'une de l'autre par une translation égale à celle de leurs axes, lesdites molettes étant entrainées en rotation dans le même sens, les surfaces matérialisant leurs profils variables restant au cours de cette rotation constamment parallèles, ladite opération unique étant réalisée en faisant effectuer auxdites molettes une rotation de 3600 entre le point de leur profil le plus éloigné de l'axe de l'ébauche et le point qui en est le plus rapproché. Suivant une forme de réalisation avantageuse, on provoque l'arrêt des molettes à profil variable au terme d'un tour complet de 3600 au moyen d'un microcontact di.sposé sur chacune des molettes et fermant un circuit d'arrêt de la machine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description faite ci-après à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels les figures la à ld représentent respectivement quatre états successifs dans le formage d'un pivot à rotule suivant le procédé selon l'invention, à partir d'une ébauche à sphère de rotule creuse.; les figures 2a à 2f représentent respectivement six états successifs d'un pivot à rotule formé à-partir d'une ébauche à tête sphérique pleine suivant le procédé selon l'invention ; et la figure 3 représente schématiquement les positions relatives des molettes de roulage du pivot à rotule par rapport à ce dernier lors de l'opération de formage. Sur ces différentes figures, les mêmes références représentent les mêmes éléments. En se référant aux dessins : le formage de pivots de rotule selon l'invention est réalisé en partant d'une ébauche de type conventionnel I, c'est-à-dire d'une pièce comportant une tige 2 de forme générale cylindrique faisant corps avec une tête sphérique 3a ou 3b ou sphère de rotule, la tige et ladite sphère de rotule se raccordant l'une à l'autre le long d'un cercle 4. La tête sphérique 3 peut être aussi bien pleine que creuse; elle est obtenue le plus souvent par frappe à froid à partir d'un fil plein ou d'un tube ou par tout autre procédé de type connu. Gette ébauche obtenue se présente alors soit sous la forme représentée sur la figure la si elle est du type à tête sphérique 3a creuse, soit sous la forme représentée sur la figure 2a si elle est du type à tête sphérique 3b pleine.Dans un cas comme dans l'autre, la tête sphérique 3a (ou 3b) se raccorde le long de la tige cylindrique correspondante 2 le long d'un cercle 4 de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X de ladite tige cylindrique, d'axe X-X et de diamètre égal à celui de cette même tige 4 dans la zone de raccordement. L'opération consistant à former dans cette-zone ou son voisinage immédiat une gorge telle que la gorge 5 (voir figures ld et 2f) généralement désignée par l'expression "dégagement sous tête" a pour objet, d'une part, de supprimer dans la mesure du possible et en tout cas d'atténuer l'angle que font la surface cylindrique d'un côté et la surface sphérique de l'autre le long du cercle de raccordement 4 et, d'autre part, en augmentant la surface utile de la tête sphérique et diminuant la section de la tige dans cette zone d'accroître le débattement du pivot dans son logement. Selon l'-invention, et comme représenté schématiquement sur la figure 3, le dégagement sous tête est créé de manière simple moyen de deux molettes identiques 6 et 7, à profils variables, disposées sur une machine à rouler opérant par la minage à froid, et qui peuvent être, par exemple, du type "Pee-Wee" (marque déposée) ou du type "Roto-flow" (marque déposée). Chacune des molettes disposées sur la machine en vue de l'opération particulière selon l'invention est à profil variable. Ce profil possède une section radiale de forme gé nérale convexe et qui, dans sa section radiale la plus grande, épouse la forme complémentaire concave de la section radiale, constante, de la gorge 5 à réaliser sur le pivot ; cette section radiale convexe va régulièrement en diminuant en longueur radiale à partir de cette section maximum pour atteindre son minimum dans une section radiale disposée à 3600 de la section maximum, c'est-à-dire en fait, dans le même plan radial que la section radiale maximum, plan dans lequel elles se rejoignent.Du fait de son augmentation régulière depuis la section la plus réduite à la section la plus grande, l'extrémité du rayon maximum du profil radial dans chaque section décrit ainsi une spirale d'Archimede en exécutant un tour complet depuis le profil minimum jusqu'au profil maximum Il en est d'ailleurs de même de tous les point homologues les uns des autres d'une section radiale à l'autre. Entre deux rayons homologues de la section maximum et de la section minimum, la différence de longueur est généralement assez faible ; cette différence varie généralement entre 0,5 et 1,5-mm. Elle correspond donc à une profondeur de gorge ou de dégagement sous tête allant de 0,5 à 1,5 mm ,cette profondeur pouvant être plus ou moins grande selon les dimensions générales du pivot de rotule ou l'augmentation de débattement dans son logement, recherché pour le pivot. Par ailleurs, le choix du profil est fonction de la forme recherchée pour la gorge. Les molettes à profil variable ci-dessus décrites sont montées sur la machine de telle manière que leurs axes de rotation 8 et 9, qui en fonctionnement sont fixes, soient parallèles. L'ébauche du pivot de rotule est placée sur la machine à rouler en position de travail, les molettes disposées sur leurs axes, et ceux-ci réglés de telle façon que les molettes viennent chacune en contact avec la tige de pivot par l'extrémité de son rayon le plus long, leurs centres de rotation étant alors équidistants de l'axe de l'ébauche en place ; ces deux rayons sont alors alignés, leur axe support recoupe l'axe longitudinal de ladite ébauche et les deux molettes sont ainsi disposées de manière que leurs profils puis sent tourner parallèlement l'un à l'autre, c'est-à-dire gu'ils puissent toujours se déduire l'un de l'autre par une translation amenant l'un des axes de rotation 7 ou 8 en coïncidence avec l'autre La machine est, de manière connue, conçue et construite pour que les deux molettes disposées comme dit cidessus tournent dans le même sens, par exemple celui des flèches F1 et F2 et à des vitesses angulaires égales, et de manière que le parcours angulaire soit exactement de 360 . Cette dernière disposition peut être avantageusement obtenue en disposant, de manière connue, sur le chemin du rayon ou du plan radial de chaque molette passant dans le plan radial commun au profil le plus grand et au profil le plus petit, un contact ou de préférence un microcontact de fin de course placé de manière telle que, lorsque la molette correspondante a effectué un tour complet c'est-à-dire tourné de 3600, il entre en contact relié à un organe de coupure du courant d'alimentation de la machine, provoquant ainsi l'arrêt de la rotation de chacune des deux molettes. L'ébauche du pivot de rotule étant calée sur la machine à rouler équipée comme ci-dessus, les deux molettes à profil variable placées de manière que leurs axes 8 et 9 soient orientés en sens contraire, de manière que leurs plans radiaux contenant à la fois le plus grand et le plus petit profil soient confondus dans un plan passant par l'axe de la tige de l'ébauche et le point correspondant au rayon le plus long du petit profil en appui sur la tige de l'ébauche, la machine- est mise en marche par tout moyen de commande approprié, ce qui entraîne la mise en rotation des molettes de la manière déjà indiquée et l'arrêt de ladite rotation.Au cours de cette rotation, compte tenu du fait que les axes de rotation des molettes sont fixes, que les rayons de leurs profils augmentent régulièrement depuis un minimum jusqu'à un maximum et qu'au départ la tige de l'ébauche se trouve en contact avec le profil le plus petit, les profils des molettes ne -peuvent rester au contact de la face latérale de ladite tige gu'en refoulant de plus en plus la matière constitutive de cette dernière sur une profondeur de plus en plus grande en meme temps que, du fait que les deux molettes tournent dans le même sens, la tige cylindrique de l'ébauche est elle-même entraînée en rotation dans le sens inverse de celui des dieux molettes, ce qui a pour effet de provoquer en un tour complet le refoulement du métal sur la même profondeur tout le long du pourtour et de former ainsi une gorge ayant le même profil dans tous les plans radiaux. T,e refoulement du métal provoqué par le moletage a pour effet d'entraîner un allongement de l'ébauche qui est fonction de la quantité de métal refoulée, donc des dimensions de la gorge réalisée et notamment de sa profondeur. Suivant que l'on maintient l'ébauche dans le sens longitudinal par la tête, comme représenté sur les figures 2a à 2g, ou par la tige, on obtient un allongement de l'ébauche dû à l'allongement de la tige ou un allongement de l'ébauche dû à ce que la tête sphérique est repoussée de manière qu'elle s'éloigne de la tige, comme représenté sur les figures la à ld. Il est toujours possible de disposer les molettes à profil variable et/ou de donner au profil toute forme appropriée pour .que la gorge formant le dégagement sous tête obtenue atténue ou supprime la discontinuité existant le long du cercle de raccordement 4 de la tête sphérique et de la tige de l'ébauche et qui constitue une zone de moindre résistance. On peut ainsi créer un congé de raccordement qui améliore la résistance du pivot de rotule dans cette zone. L'expérience montre, par ailleurs, que, outre la simplification des opérations, le laminage à froid que contitue le moletage tel que ci-dessus décrit améliore considérablement le fibrage du métal, cette amélioration entraînant une amé- lioration de la résistance du pivot de rotule dans cette zone, cette amélioration se cumulant avec celle due à l'atténuation ou la suppression de la discontinuité le long du cercle de raccordement 4. Il est bien entendu que la présente invention n'a eté décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences techniques à ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention, tel que ci-après défini et revendiqué. REVENDICATIONS 1. Procédé de formage d'un pivot de rotule, caractérisé par le fait que, dans une première phase, on constitue une ébauche dudit pivot formée d'une tige cylindrique raccordée à une tête sphérique le long d'un cercle ayant pour axe celui de la tige et de même rayon qu'elle, que, dans une se conde phase, on crée un dégagement sous tête et qu'à cet effet on effectue en une seule opération un galetage et un moletage au moyen d'un ensemble de deux molettes identiques présentant un profil variable disposées sur une machine à rouler, disposées de manière que le plan de leurs axes de rotation contienne l'axe de l'ébauche placée sur ladite machine et aient leurs profils déductibles l'une de l'autre par une translation égale à la distance de leurs axes,ledsites molettes étant entraînées en rotation dans le même sens, les surfaces matérialisant leurs profils variables restant au cours de cette rotation constamment parallèles, ladite opération nique étant réalisée en faisant effectuer auxdites mole-ttes une rotation de 360Q entre le point de leur profil le plus éloigné de l'axe de l'ébauche et le point qui en est le plus rapproché. 2. Procédé de formage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on provoque l'arrêt des molettes à profil variable au terme d'un tour complet de 3600 au moyen d'un microcontact disposé sur chacune des molettes et fermant un circuit d'arrêt de la machine. 3. Pivot à rotule comportant un dégagement sous tête obtenu par le procédé de formage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2.