Brevet FR2472107A1 — publié le 19810626

"Coussinet à parois minces réalisé par emboutissage." La présente invention concerne un coussinet à parois minces réalisé par emboutissage, notamment pour le logement de tourillons dans des joints de cardan, et composé d'un secteur cylindrique et d'un secteur de fond fermant ce der- nier à une extrémité, une arête périphérique, en particulier de faible rayon de courbure, étant ménagée en même temps entre la surface latérale du premier de ces secteurs et la surface extérieure du deuxième. On connait, par le brevet allemand n0 1 575 502, un cous- sinet de même type comportant au centre de son secteur de fond une dépression enfoncée axialement vers l'intérieur qui, en vue de la formation d'une arête périphérique aiguë entre la surface latérale du secteur cylindrique et la surface extérieure du secteur de fond, est en même temps élargie radialement vers l'extérieur. En raison de son cou- dage dans la zone de l'arête, la paroi de ce coussinet connu se trouve courbée et refoulée, si bien qu'il en résulte des gauchissements nuisibles et que, lors de l'emboutissage et de l'évasement dudit coussinet, le matériau flue de façon non uni- forme. Cela se marque, avant tout dans la zone de l'arête périphérique, par une compression non uniforme du matériau, en sorte qu'il apparait, dans cette région, des amorces de fissures susceptibles de provoquer, lors de l'utilisa- tion du coussinet connu dans des joints de cardan, des rup- tures permanentes néfastes. Aussi la durée de service de ce coussinet connu laisse-t-elle à désirer. L'invention a par conséquent pour objet un coussinet du genre annoncé qui, bien que présentant une arête périphéri- que de relativement faible rayon de courbure entre son sec- teur cylindrique et son secteur de fond, soit doué d'une grande résistance à la fatigue et réalisable en outre éco- nomiquement. Ce coussinetest caractérisé par le fait qu'une cavité limitée radialement vers l'intérieur est réalisée par enfon- cement axial dans la surface extérieure ou intérieure du secteur de fond, à proximité de l'arête périphérique. Il résulte de cette disposition selon l'invention que le cous- sinet est réalisable au moyen d'un poinçon d'emboutissage appliqué dans l'alésage et contre la surface intérieure de ladite douille. On imprime axialement, au moyen d'un contre- poinçon, ou poinçon d'emboutissage, de forme appropriée, la cavité ménagée, avec limitation vers l'intérieur, dans la surface extérieure ou intérieure du secteur de fond, ce qui ne nécessite que de relativement faibles forces de compression et donne à la paroi du coussinet une forme de pourtour ré- gulière sans gauchissement. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la surface intérieure du secteur de fond est munie d'une gorge se rattachant à la surface intérieure du secteur cylindri- que et ayant un rayon de courbure supérieur à celui de l'arête périphérique. Dans ces conditions, le matériau de la cavité, refoulé radialement vers l'extérieur par le contre-poinçon, ou le poinçon d'emboutissage, se trouve dé- vié et étiré uniformément et progressivement vers le secteur cylindrique. On parvient au même résultat si, suivant une autre carac- téristique possible de l'invention, la surface intérieure du secteur de fond rejoint la surface-intérieure du secteur cylindrique par une surface annulaire oblique. Le secteur également oblique prévu sur le poinçon d'emboutissage pour former cette surface annulaire oblique contribue à ce que le matériau refoulé soit comprimé vers l'intérieur de la cavité du contre-poinçon destinée à engendrer l'arête péri- phérique. Le coussinet est ainsi réalisable par le procédé écono- mique de l'emboutissage, sans gauchissement ni refoulement nuisible de la paroi. La texture du matériau est uniformé- ment comprimée dans la zone de l'arête et il en résulte l'avantage d'une grande résistance d'endurance du coussinet, lequel se prête à une longue durée d'utilisation même dans -35 des paliers destinés à des tourillons à forte charge de joints de cardan.Cette endurance est encore accrue par le fait qu'en cas de transmission de forces axiales, la cavité voisine de l'arête périphérique agit comme une ca- vité de décharge abolissant les concentrations de tension nuisibles dans la zone de l'arête périphérique du coussinet. Suivant d'autres particularités possibles de l'invention la surface intérieure ou extérieure du secteur de fond si- tuée à l'opposé de la cavité est réalisée plane; la cavité forme une rainure ou un gradin annulaires. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exem- ples non limitatifs et illustrés schématiquement par le des- sin annexé, sur lequel - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un coussinet dans sa matrice d'emboutissage; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du coussinet selon la figure 1 dans sa position d'insertion; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une première variante en position d'insertion; - - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une deuxième variante dans sa matrice longitudinale; - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une troisième variante en position d'insertion. La référence 1 désigne sur la figure 1 un coussinet à parois minces placé dans l'alésage de la matrice 2 et réa- lisé par le poinçon d'emboutissage 3 et le contre-poinçon 4, par emboutissage connu en soi, à partir d'un matériau en bande, par exemple une feuille d'acier pour emboutissage. Ce coussinet 1 se compose d'un secteur cylindrique 5 et d'un secteur de fond 6 fermant celui-ci à l'une de ses ex- trémités. Entre la surface latérale du secteur cylindrique et la surface extérieure du secteur de fond 6 est formée une arête périphérique 7 de faible rayon de courbure r. La surface intérieure 8 du secteur de fond est réalisée plane. Il existe une gorge de rayon de courbure R au ratta- chement de ladite surface intérieure 8 à la surface inté- rieure du secteur cylindrique 5. Le rayon de courbure R de cette gorge est nettement supérieur au rayon de courbure r de l'arête périphérique 7. La surface extérieure du secteur de fond 6 présente à proximité de l'arête périphérique 7 une rainure annulaire en tant que cavité 9 limitée radialement-vers l'intérieur et obtenue par emboutissage axial. Comme on le voit sur la fi- gure 1, cette cavité 9 est réalisée à la forme voulue, à l'intérieur de la matrice 2, par enfoncement axial de la saillie circulaire 10 du contrepoinçon 4 dans la surface extérieure du secteur de fond 6. Dans cette opération, le matériau du secteur de fond se trouve refoulé radialement de l'intérieur vers l'arête périphérique 7 de faible rayon de courbure r. En même temps, la saillie 10 comprime ledit matériau contre le secteur d'arête 11 du poinçon 3 en sorte qu'il se forme sur le coussinet 1 une gorge 2 de dimensions exactes avec rayon de courbure R, cependant que, dans la ré- gion de l'arête périphérique 7, la compression du matériau est uniforme. La figure 2 représente ce même coussinet en position d'in- sertion, c'est-à-dire dans l'alésage de la fourche 12 d'un joint de cardan non représenté. Ledit coussinet sert ainsi de logement au tourillon 13, représenté en trait mixte. Du côté de son secteur de fond 6, il est maintenu axialement dans l'alésage de la fourche 12 par un circlip 14 inséré dans une gorge annulaire dudit alésage. Entre la surface intérieure du secteur cylindrique 5 et le tourillon 13 sont insérés des éléments roulants 15 qui soutiennent ce dernier dans le coussinet 1 et sont guidés axialement dans celui-ci parle disque de démarrage 16. Il ressort de la figure 2 que l'arête périphérique 7 pré- sente un faible rayon de courbure r, si bien que le coussi- net 1 touche le circlip 14 sur son pourtour entre ladite arête 7 et la cavité 9, c'est-à-dire à proximité immédiate de l'alésage de la fourche 12. En cas de transmission de forces axiales comme il s'en présente dans les joints de cardan, celle-ci s'effectue du coussinet 1 à la fourche 12 à travers le circlip 14, lequel est sollicité essentielle- ment en cisaillement et non en flexion, si bien que la douille de roulement 1 est maintenue par lui rigidement et inflexiblement. Par ailleurs, le matériau du coussinet 1 possède dans la région de l'arête périphérique 7 une tex- ture uniformément comprimée qui confère audit coussinet une endurance élevée. La figure 3 représente, également logé dans l'alésage de la fourche 12 d'un joint de cardan, un autre coussinet 17 en première variante de celui des figures 1 et 2. De construc- tion semblable, il est maintenu axialement dans l'alésage de la fourche 2 par un circlip 14. Des éléments roulants cylindriques 15, qui sont ici directement guidés sur la surface intérieure plane 8 du secteur de fond 6, se déplacent sur la surface intérieure du secteur cylindrique 5. La cavité limitée radialement vers l'intérieur est ici formée dans la surface extérieure du secteur de fond 6 de la douille de roulement 17 par un gradin annulaire 18. Par suite de ce gradin 18, le matériau de la zone de passa- ge du secteur de fond 6 au secteur cylindrique 5 est formé à des mesures exactes et uniformément comprimé. Le contre- poinçon 19, en trait mixte sur la figure, donne sa forme à la surface extérieure du secteur de fond 6: à cet effet, il enfonce axialement le gradin 18 dans cette surface exté- rieure et il s'y forme, à proximité de l'arête périphérique 7, un tel gradin annulaire 18 de section bien conforme aux cotes prescrites, car le matériau est refoulé en direction de l'arête périphérique 7 pour donner un relativement faible rayon de courbure r. Il se forme en même temps, entre la surface intérieure 8 du secteur de fond. 6 et la surface intérieure du secteur cylindrique 5, une gorge dont le rayon de courbure R est supérieur à celui de l'arête périphérique 7. La figure 4 représente une autre variante de coussinet placée dans la matrice 2 et emboutie à partir d'une ban- de d'acier par le poinçon 3 et le contre-poinçon 4. Ce cous- sinet 20 se compose lui aussi d'un secteur cylindrique 5 et d'un secteur de fond 6 fermant celui-ci à une extrémité. Entre la surface latérale du secteur cylindrique 5 et la surface extérieure 21 du secteur de fond 6 est formée une arête périphérique 7 de faible rayon de courbure r. Une rainure annulaire 22 est réalisée à proximité de l'arête périphérique 7, en cavité limitée radialement vers l'intérieur, par enfoncement axial dans la surface intérieure du secteur de fond 6. Cette rainure 22 est creusée par une saillie circulaire 23 de la face frontale du poinçon d'em- boutissage 3, si bien que lematériau du secteur de fond est repoussé radialement vers l'extérieur en direction de l'a- rête périphérique 7, sur laquelle il forme le faible rayon de courbure r. En même temps, le poinçon d'emboutissage 3 creuse une gorge aux cotes exactes avec un rayon de courbure R plus grand. Ce rayon supérieur R fait que le matériau re- foulé radialement vers l'extérieur se trouve dévié peu à peu en direction du secteur cylindrique 5, en sorte que l'embou- tissage ne s'accompagne d'aucune fissuration nuisible. La surface extérieure 21 du secteur de fond 6, placée axialement à l'opposé de la surface intérieure de ce même secteur 6 munie de la rainure 22, est réalisée plane, si bien que, lors de l'emboutissage du coussinet 5, il ne s'exerce pas de forces de refoulement ou d'écrasement irrégulières pouvant gauchir le coussinet et le soumettre à des surcontrain- tes locales. Le coussinet 23 représenté, en position d'insertion, par la figure 5 est construit de la même façon que le coussinet selon la figure 2. Il possède une cavité 9 en forme de rai- nure sur la surface extérieure de son secteur de fond 6 oppo- sée axialement à la surface intérieure plane 8 de ce même secteur de fond 6. La surface intérieure 8 est également munie d'une gorge présentant un rayon de courbure R supérieur à celui r de l'arête périphérique 7 et se rattachant à la surface intérieure du secteur cylindrique 5. Mais ce dernier comporte dans son alésage un gradin 24 en sorte que l'épais- seur de sa paroi au voisinage de l'arête périphérique 7 est renforcée pour absorber des forces élevées. Sur cette paroi renforcée du secteur cylindrique 5 s'appuie le disque de démarrage 16, sur lequel les éléments cylindriques roulants démarrent latéralement et sont guidés axialement. Le tourillon 13, représenté en trait mixte, du joint de cardan est soutenu dans l'alésage de la fourche 12 par les éléments roulants 15 et le coussinet 23, lequel est maintenu axiale- ment dans l'alésage de la fourche 12, du côté de son secteur de fond 6,-par le circlip 14. La gorge de rayon de courbure R des exemples précédents peut être remplacée par une surface annulaire oblique, l'obli- quité du secteur du poinçon d'emboutissage formant cette sur- face étant alors choisie de façon propre à favoriser le re- foulement du matériau dans la cavité du contre-poinçon 4 don- nant naissance à l'arête périphérique 7. Au lieu d'une arête périphérique 7 de rayon r, on peut bien entendu aussi prévoir une arête périphérique aiguë ou tronquée par une surface annu- laire oblique. Le coussinet selon 1 'invention se distingue particulièrement par une endurance élevée et un mode fabrication économique. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Coussinet à parois minces réalisé par emboutissage, notamment pour le logement de tourillons dans des joints de cardan, et composé d'un secteur cylindrique et d'un secteur de fond fermant ce dernier à une extrémité, une arête péri- phérique, en particulier de faible rayon de ourb re,étant menagée en même temps entre la surface latérale du premier de ces deux secteurs et la surface extérieure du deuxième coussinet caractérisé par le fait qu'une cavité (9,18,22) limitée radialement vers l'intérieur est réalisée par enfoncement axial dans la surface extérieure ou intérieure du secteur de fond (6),à proximité de l'arête périphérique (7). 2.- Coussinet selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la surface intérieure (8) du secteur de fond (6) est munie d'une gorge se rattachant à la surface intérieure du secteur cylindrique (5) et dotée d'un rayon de courbure (R) supérieur à celui.(r) de l'arête périphéri- que (7). 3.- Coussinet selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la surface intérieure (8) du secteur de fond (6) rejoint la surface intérieure du secteur cylindrique (5) par une surface annulaire. 4.- Coussinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que la surface intérieure (8) ou extérieure (21) du secteur de fond (6) située à l'opposé de la cavité (9, 18, 22) est réalisée plane. 5.- Coussinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que la cavité forme une rainure annulaire (9, 22). 6.- Coussinet selon l'une quelconque des revendications i à 4 caractérisé par le fait que la cavité forme un gradin annulaire (18).