Brevet FR2490120A1 — publié le 19820319

Procédé de fabrication d'un coussinet sans enlèvement de matière La présente invention concerne un procédé de fabrication sans enlèvement de matière d'un coussinet, particulièrement destiné au logement d'un tourillon de joint de cardan, selon lequel sont formés dans une matrice un secteur cylindrique, un secteur de fond qui le ferme à une extrémité ainsi que, entre la surface latérale du secteur cylindrique et la surface extérieure du secteur de fond, un bord périphérique avec un rayon de courbure extrêmement petit. Un procédé est connu dans la technique antéri- eure selon lequel une ébauche est d'abord fabriquée avec un secteur de fond essentiellement plan, ce der- nier étant ensuite déformé à son bord extérieur dans la direction radiale. a. brevet de la République Fédérale d'Allemagne 1 575 502). Ce procédé connu présente l'inconvénient que, au bord du coussinet, particulière- ment à la jonction entre la surface latérale du secteur cylindrique et la surface extérieure du secteur de fond, la matière s'écoule de façon irrégulière, car en raison des petits écarts inévitables de guidage et de forme, les outils (poinçon d'emboutissage et contre-poinçon) ont tendance à se décaler mutuellement à la périphérie dans la matrice. Cet écoulement irrégulier de la matière est particulièrement critique lorsqu'il y a lieu de for- mer un bord périphérique vif à la jonction entre la sur- face latérale du secteur cylindrique et la surface ex- térieure du secteur de fond, nécessaire dans le cas d'un coussinet destiné au logement d'un tourillon dans un joint de cardan. Selon ce procédé connu, il se produit dans la région du bord périphérique des tensions inter- nes nuisibles, des fissures et des ondulations ("peau d'orange"), portant préjudice à la solidité du coussi- net. Ces défauts et ces irrégularités dans la matière du coussinet peuvent finalement conduire à une rupture de sa paroi, lorsque cette dernière est chargée axiale- 2490 120 ment, par exemple par la surface avant d'un tourillon de joint de cardan qui s'appuie axialement sur le sec- teur de fond du coussinet et qu'elle doit transmettre des forces de poussée et de flexion dans la région de la jonction entre la surface latérale du secteur cy- lindrique et la surface extérieure du secteur de fond. L'invention a donc pour objet de proposer un pro- cédé de fabrication sans enlèvement de matière d'un cous- sinet, du type mentionné ci-dessus et qui permet, malgré la formation d'un bord périphérique avec un rayon de courbure extrêmement réduit, de réaliser un coussinet avec une plus grande solidité et une plus grande préci- sion, et donc de manière économique. Ce procédé consiste essentiellement à former une ébauche avec un secteur cylindrique et un secteur de fond qui le ferme à une extrémité se prolongeant de façon continue, axialement vers l'intérieur jusqu'à un sommet central, et à embou- tir à plat, à partir de l'intérieur, au moins le sommet central, avec soutien et refoulement correspondant à la surface extérieure du secteur de fond dans la région du bord périphérique entre la surface latérale du sec- teur cylindrique et la surface extérieure du secteur de fond. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir 2D qu'à l'emboutissage à plat du secteur de fond, l'atta- que se fasse toujours au centre, à savoir sur le sommet central du secteur de fond. De cette manière, les for- ces de refoulement et de flexion s'exerçant dans le sec- teur de fond sont dirigées uniformément vers l'extérieur dans la direction du bord périphérique de l'ébauche. Il en résulte un écoulement uniforme de la matière dans la région du bord péripnérique entre la surface laté - rale du secteur cylindrique et la surface extérieure du secteur de fond, pour former un bord périphérique rela- tivement vif, exempt de fissure. Ce fluage uniforme de la matière n'est en outre pas perturbé lorsqu'il existe des petits décalages radiaux ou des petites inclinai- 2490 1 2.0 sons inévitables entre les outils poussés l'un vers l'autre, sur le sommet du secteur périphérique et dans la région du bord périphérique, par exemple par jeu dans le guidage du poinçon d'emboutissage ou du contre-poinçon, Le formage à froid du bord périphérique ne déve- loppe dans la matière que des tensions internes relative- ment réduites, de sorte que le refoulement ne produit qu'un fible mouvement relatif entre la matière de l'ébau- che et les surfaces de poussée des outils. Les forces de frottement et les forces d'actionnement résultantes sur les outils sont donc réduites, ce qui offre l'avantage d'une grande longévité (durabilité) de l'outillage. - Les tensions internes dans la région du bord périphérique sont encore réduites par le fait que l'écou- liment concentrique de la matière dans cette région se répartit de façon symétrique en rotation, égalementpour les grands coussinets. Il en résulte qu'aucune ovalisa- tion du coussinet ntapparait quand ce dernier est extrait de la matrice qui le soutient. Ainsi, le procédé selon l'invention de fabrication d'un coussinet apporte aussi une grande précision de forme. Selon une autre caractéristique de l'invention, à l'emboutissage à plat du sommet central de l'ébauche, une zone annulaire du secteur de fond est maintenue au voisinage du bord périphérique. Grâce à cette disposi- tion, au moment du planage du sommet central, la matière qui flue de la paroi du secteur de fond est soutenue concentriquement dans une zone annulaire d'un outil de maintien, et elle est guidée dans cette zone symétri- quement en rotation sur l'outil de maintien dans le vo- lume annulaire entre le bord périphérique de l'ébauche et l'outil, de manière à remplir uniformément et com- plètement ce volume. Selon une autre caractéristique encore de l'in- vention, à la formation de l'ébauche, un secteur de fond embouti axialement et coniquerient vers l'intérieur est réalisé, avec un sommet central conique. Cette dis- position permet de fabriquer l'ébauche avec un outil- lage économique, de forme géométrique simple. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion, le sommet central de l'ébauche est prévu avec un arrondi et le planage de ce sommet central est combiné avec un emboutissage final du secteur cylindrique de l'ébauche. Ces dispositions ajoutent encore à l'écono- mie du procédé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au oaours de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une coupe d'une ébauche for- mée, placée dans une matrice, avant l'emboutissage à plat du sommet central du secteur de fond. La Figure 2 est une coupe d'un coussinet dans la matrice après le planage du sommet central du sec- teurde fond de l'ébauche de la F igure 1, et la Figure 3 est une coupe d'une variante d'un coussinet dans la matrice après le planage du sommet central du secteur de fond de l'ébauche de la Figure 1. La Figure 1 représente donc une ébauche 1 dans une matrice 2 avec le poinçon d'emboutissage 3 et le contre-poinçon 4. L'ébauche 1 est tirée d'une matière première en bande, par exemple en tôle d'acier, formée d'une manière connue sans enlèvement de matière, de manière à comporter un secteur cylindrique 5 et un sec- teur de fond 6 qui le ferme sur un côté. Le secteur de fona 6 de l'ébauche 1 se prolonge de façon continume par conséquent sans criquesni gradins, axialement vers l'intérieur jusqu'à un sommet central 7 en saillie axiale vers l'intérieur dans le secteur cylindrique 5. Dans le cas présent, le secteur de fond 6 est conique, eambouti axialement vers l'intérieur. Le sommet central 7 du secteur de fond 6 est formé avec un arron- di 8. 24901l Le bord périphérique 9 qui se trouve entre la surface latérale du secteur cylindrique 5 et la surface extérieure du secteur de fond conique 6, est comparati- vement très arrondi. - Dans l'opération de fabrication suivante, le sommet central 7 du secteur de fond 6 de lébauche 1 est embouti à plat dans la matrice 2 par le poinçon d'embou- tissage 3 qui comporte une surface avant plane 10. Dans cette opération, la surface extérieure du secteur de fond 6 est soutenue dans la région du bord périphérique 9. Sur son bord extérieur, la surface avant du contre-poinçon 4 comporte une section plane 11 de forme annulaire, dans un plan radial, destinéeà former le bord périphérique 12, comme le montrent les Figures 2 et 3, avec un rayon beaucoup plus petit. La surface avant du contre-poinçon 4 comporte ensuite, radialement vers l'in- térieur, une partie en saillie centrale 13 de forme coni- que qui, au planage du sommet central 7 de l'ébauche 1 soutient une zone annulaire 17 du secteur de fond 6, au voisinage du bord périphérique 9, de sorte que pendant l'emboutissage à plat, la matière du sommet 7 est dépla- cée de l'intérieur de la zone 14 dans l'espace annulaire entre le bord périphérique arrondi 9 et la section plane 11, de manière à le remplir complètement. Sous l'effet du planage du sommet central 7 du secteur de fond 6, le bord périphérique 12 est donc formé avec un rayon de courbure beaucoup plus réduit, essentiellement par refoulement radial vers l'extérieur du secteur de fond 6. La Figure 2 représente le coussinet 15 fabri- qué sans enlèvement de matière, après l'emboutissage à plat du sommet central 7 du secteur de fond 6 de l'ébau- che 1. La surface extérieure du secteur de fond 6 s'est complètement adaptée à la section transversale du sec- teur plan 11 du contre-poinçon 4. Un bord périphérique 12 est ainsi formé avec un rayon extrêmement petit ( à bord vif) entre la surface latérale du secteur cylindri- que 5 et la surface extérieure du secteur de fond 16. Dans le cas illustré par la Figure 2, la sur- face avant plane 10 du poinçon d'emboutissage 3 a embou- ti à plat par 12intérieur le sommet central 7 de l'ébau- che 1, seulement dans la partie centrale de la surface intérieure du secteur de fond 16, de sorte qu'il sublsiste dans la région du bord périphérique 12, un espace liore annulaire 17 entre cette surface intérieure et la sur- face avant plane 1C du poinçon d'emboutissage 3; dans ce volume, plus ou moins de matière peut fluer en fonc- tion de l'élévation de pression et du volume variable du secteur de fond 1-6 embouti à plat. La Figure 3 représente un coussinet 18 qui, apres l'emboutissage à plat du sommet 7 de l'ébauche 1 représentée sur la Figure 1, comporte une surface inté- rieure 19 plane du secteur de fond 20, formée par le poin- çon 3 et se prolongeant jusqu'au secteur cylindrique 5. Au planage du sommet 7 du secteur de fond 20, l'espace intermédiaire central 21, existant initialement entre le secteur de fond 6 de l'ébauche 1, et le contre- poinçon 4 (Fig. 1) diminue, de sorte qu'après le planage, et comme le montre la Figure 3, il subsiste un espace in- termédiaire 22 relativement réduit. Au moment du planage, de la matière éventuellement excédentaire du secteur de fond 6 est refoulée dans cet espace intermédiaire 22. Le procédé selon l'invention de fabrication d'un coussinet sans enlèvement de matière, qui a été décrit ci-dessus, peut 8tre modifié sans sortir du cadre de l'invention. Il est avantageux d'associer le planage du som- met central du secteur de fond avec un emboutissage fi- nal du secteur cylindrique de l'ébauche, de manière que -la matière du secteur de fond de l'ébauche refoulée radialement vers l'extérieur soit repoussée dans l'espa- ce entre la matriceet le poinçon d'emboutissage, et soit étirée. in outre, à la formation de l'ébauche il n'est pas nécessaire de réaliser le secteur de fond avec un 2490 1 20 sommet central conique; au contraire, dans cette forma- tion, le secteur de fona de l'ébauche peut être embouti axialement vers l'intérieur de manière qu'il soit vouté de façon continue jusqu'à un sommet. La surface intéri- eure du secteur de fond vouté peut alors être convexe ou concave en fonction des qualités de refoulement et de fluage de la matière du coussinet. 2490120, REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication sans enlèvement de matière d'un cuussinet; notamment destiné au loge- ment d'un tourillon de joint de cardan, selon le- quel sont formés dans une matrice, un secteur cylindri- que, un secteur de fond qui le ferme à une extrémité ainsi que, entre la surface latérale du secteur cylin- drique et la surface extérieure du secteur de fond, un bord périphérique avec un rayon de courbure extrêmement petit, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essen- tiellement à former une ébauche avec un secteur cylin- drique et un secteurde fond qui le ferme à une extrémi- té, se prolongeant de façon continue, axialement vers l'intérieur, jusqu'à un sommet central, et à emboutir à plat, à partir de l'intérieur, au moins le sommet cen- tral du secteur de fond, avec soutien et refoulement correspondants à la surface extérieure-du secteur de fond dans la région du bord périphérique, entre la sur- face latérale du secteur cylindrique et la surface ex- térieure du secteur de fond. 2-- Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que, à l'emboutissage à plat du sommet cen- tral de l'ébauche, une zone annulaire du secteur de fond est maintenue au voisinage du bord périphérique. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, à la formation de l'ébauche, un secteur de fond embouti axialement et coniquement vers l'intérieur est réalisé avec un sommet central co- niqu e. 4 - Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que, à la formation de l'ébauche, le sommet central du secteur de fona est prévu avec un arrondi. - Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que l'emboutissage à plat du sommet central du secteur de fond est combiié avec un emboutissage final du secteur cylindrique de 1 'ébau cne.