Brevet FR2498954A1 — publié le 19820806

Procédé de réalisation sans copeaux d'une douille de palier avec partie de fond ou de rebord intérieur On conna:t par la demande de brevet allemand DE-OS 2 319 484 un procédé de réalisation sans copeaux d'une douille ou botte de palier avec partie de fond selon lequel on creuse* des rainures annulaires concentriques dans la partie cylindri- que ou de fond de la douille. On réalise la douille de palier correspondante par emboutissage profond à partir d'un disque de t8le plan, si bien qu'elle présente une épaisseur de paroi non diminuée à la jonction entre la partie de fond et la partie cylindrique. Dans nombre de cas, par exemple lorsqu'il s'agit de douilles de palier dans lesquelles des éléments roulants cylindriques sont guidés à leur extrémité sur la partie de fond ou de rebord intérieur, il faut réaliser à la jonction une gorge d'un rayon relativement faible. Le procédé connu occasionne souvent des difficultés lorsqu'il faut déployer des forces axiales relativement élevées sur le poinçon d9emboutis- sage et le contre-peinçon ou lorsqu'il s'agit de réaliser une gorie de relativement faible rayon. Ces forces axiales élevées provoquent en effet une forte usure du poinçon et du contre- poinçon. La réalisation de la douille de palier par le procédé connu peut aussi tre rendue coûteuse par l'usure élevée des outils lorsque l'on doit réaliser des douilles de palier à grande épaisseur de paroi. On connait aussi, par le modèle d'utilité allemand DE-GM 1973726, une douille de palier avec partie de rebord intérieur dans laquelle une rainure annulaire augmentant le diamètre de l'alésage est creusée avec un outil intérieur ou autre à la jonction, ou gorge, entre la partie de rebord inté- rieur et la partie cylindrique. Etant donné que l'épaisseur de paroi de la douille de palier est sensiblement diminuée par la rainure annulaire, cette jonction doit présenter une exactitude de forme extrêmement élevée afin d'éviter des concentrations non uniformes de tension sur son pourtour. Mais l'exactitude A' de forme requise n'est pas réalisable avec un outil intérieur ou autre, car d'inévitables faux-ronds, ou excentremento, de l'outil intérieur dans la matrice provoquent de relativement grandes variations d'épaisseur de paroi au fond de la rainure annulaire. La douille de palier étant fortement sollicitée en fonctionnement, par exemple par des charges axiales par à-coups, la résistance d'endurance de cette douille de palier connue est trop faible pour beaucoup de cas d'application. L'invention a pour objet un procédé de réalisation sans copeaux d'une douille de palier avec partie de fond ou de rebord intérieur, notamment pour des roulements, par lequel on puisse obtenir àBa jonction entre la partie de fond ou de rebord intérieur et la partie cylindrique une rainure annulaire de réduction d'épaisseur de paroi qui présente une exactitude de forme extrêmement élev6e et une trèD faible excentricité en sorte que ladite douille de palier soit dotée d'une grande résistance d'endurance. On veut aussi que la douille de palier soit réalisable économiquement. Ce procédé est caractérisé par la série d'opérations suivantes t découpage d'un disque de t8lo plan à partir d'un matériau en bande; creusement sans copeaux deune rainure annulaire concentrique dans une des deux facei planes du disque de tle, l'autre face plane du disque étant en meme temps appuyée sur une surface plane de soutien; - emboutissage profond du disque de tle en une douille de palier avec partie de fond dans une matrice par un poinçon attaquant concentriquement par sa face frontale la surface plane du disque de t8le entourée par la rainure annu- laire, le diamètre dudit poinçon sur sa face frontale étant égal ou supérieur au diamètre de l'arête radialement intérieure de la rainure annulaire et inférieur au diamètre de l'ar$te radialement extérieure de cette même rainure. De ce fait, il devient possible de former dans le disque de tla. plan, par exemple par simple opération d'emboutissage ou d'estampage, une rainure annulaire concentrique de profil extrfmement pré- cis. Le matériau constitutif, acier par exemples se trouve ainsi comprimé et durci dans le fond de la rainure annulaire. On peut en particulier régler exactement par la valeur de pénétration de l'outil d'emboutissage ou d'estampage creusant la rainure annulaire l'épaisseur de la paroi sous cette der- nière en sorte qu'il n'existe pas de variations nuisibles d'épaisseur au fond de ladite rainure annulaire. Si l'on emboutit ensuite dans une matrice le disque de tôle en une douille de palier avec partie de fond, on modifie uniformément la forme et la section de la rainure annulaire sur son pourtour, car le poinçon d'emboutissage attaque uniquement la surface plane du disque entourée par la.rainure annulaire. Les forces d'emboutissage créant dans la matrice-la partie cylindrique agissent de même uniformément sur le pourtour de la rainure annulaire. La douille de palier possède une rigidité suffisam- ment élevée même si elle est par exemple insérée sur le touril- lon d'un croisillon de joint de cardan et que sa partie de fond ou de rebord intérieur subisse en marche des charges par à- coups axiales transmises à celle-ci par la face frontale du tourillon et/ou par les surfaces frontales des éléments roulants cylindriques insérés dans ladite douille de palier. Cette der- nière est par ailleurs réalisable économiquement en un petit nombre d'opérations dans une presse à étages à grande produc- tion. On peut en même temps utiliser des outils d'estampage, de presse et d'emboutissage ou d'étirage simples:n'0ant à subirquede relativement faibles forces de travail même pour des douilles de palier b forte épaisseur de paroi, ils sont assurés d'une longue durée de vie. S'il faut s'attendre à un relativement grand voile après la trempe de la douille de palier emboutie, on peut par- faitement polir au diamètre la surface d'alésage de celle-ci. La supériorité de diamètre de la rainure annulaire à l'extré- mité côté fond ou rebord intérieur de cette surface d'alésage permet en effet de remplir de façon remarquable la condition du polissage avec crépitement de la molette à l'emplacement de la- dite rainure annulaire. De même la surface plane entourée par celle-ci dans la partie de fond ou de rebord intérieur de la douille de palier peut, si nécessaire, être parfaitement finie de polissage après la trempe de ladite douille. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on donne à la rainure annulaire une section en fragment de cercle lors de son formage sans copeaux, ce qui permet de réaliser par des moyens particulièrement simples l'outil de creusage sans copeaux de celle-ci et de le rectifier économiquement, par suite de sa forme simple, en cas d'usure ou de dégradation. On obtient en outre de la sorte, à la jonction entre la partie de fond ou de rebord intérieur et la partie cylindrique, une rainure annu- laire qui, par suite de sa forme de section arrondie, agit en rainure de détente et contribue ainsi à la suppression de dange- reuses contraintes d'entaille à cette jonction non seulement pen- dant le formage par étirage de la partie cylindrique de la douille, mais aussi pendant le fonctionnement en douille de palier. En donnant, selon une autre particularité possible de l'invention, à la rainure annulaire, lors de son formage sans co- peaux, une section ayant essentiellement la forme d'une demi- ellipse dont le grand axe est approximativement parallèle aux faces planes du disque de t8le, on obtient cet avantage que les forces d'étirage s'exerçant sur son pourtour lors de l'emboutissage profond du disque de t8le soient introduites progressivement dans la région hautement sollicitée qui se trouve au-dessous de la rai- nure annulaire en sorte que, lors de cet emboutissage, il ne se produise pas de fissures nuisibles dans le matériau de la douille de palier. Il est également possible, lors du formage sans copeaux de la rainure annulaire, de munir sur son côté radialement intérieur ladite rainure d'un biseau s'ouvrant vers l'extérieur-. Il en résulte pour celle-ci, après l'emboutissage profond du disque de t8le, une section de forme circulaire qui la rend particulièrement efficace en tant que rainure de détente supprimant les pointes de tension. La face frontale trop élevées. On se ménage un établissement simple et économique des outils de réalisation de la douille de palier si l'on procède, selon d'autres particularités possibles de l'invention, au formage sans copeaux de la rainure annulaire par estampage ou galetage et à l'emboutissage profond, avec étirage de la partie cylindrique de la douille au mya d'_u pdbma plan s sa bfoe tams1e. On peut enfin réaliser économiquement une douille de palier comportant une partie de rebord intérieur en découpant au poinçon la région centrale de la partie de fond après 1'- emboutissage profond. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription détaillée de trois modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel s la figure 1 représenteaprès l'estampage ou le gale- tage d'une rainure annulaire concentrique, un disque de t8le plan découpé dans un matériau en bande la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne A-i du disque de t8le plan selon la figure 1; la figure 3 représente le disque de tôle selon les figures 1 et 2 après son emboutissage profond en une douille de palier avec partie de fond dans une matrice; la figure 4 représente la douille de palier selon la' figure 3 lors du découpage d'une zone centrale de sa partie de fond destiné k la doter d'un rebord intérieur; les figures 5 et 6 représentent chacune, aprbs l'estampage ou le galetage. d'une rainure annulaire concentri- que, une autre version d'un disque de t8le plan découpé dans un matériau en bande; la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un roulement muni d'une douille de palier avec partie de fond et inséré dans une branche de fourche d'un joint de cardan. On voit sur les figures I et 2 un disque de tôle plan 1 découpé k la presse dans un mat-eriau en bande, par exemple une t8le d'acier, puis muni d'une rainure annulaire concentri- que 2 sur sa face plane 3 opposée à la face 4. Cette rainure annulaire 2, comportant dans cet exemple une section en forme semi-circulaire, est ereuée sans copeaux, de façon connue en soi, par estampage ou galetage dans la face plane 3 avec appui simultané de la face plane 4 oppos4e du disque de t8le 1 sur une surface plane de soutien non rzprésentée. Pour réaliser sans copeaux une douille de palier 6 munie d'une partie de fond 5, on emboutit, comme on le voit sur la figure 3, dans une matrice 7 le disque de tôle 1 selon les figures 1 et 2. On place b cet effet le poinçon 8 concentri- quement dans la matrice 7 en sorte que sa face frontale 9, ici plane, attaque concentriquement la face plane 3 du disque de tôle 1 entourée par la rainure annulaire 2. Le poinçon d'em- boutissage 8 comporte en outre une surface latérale cylindrique et son diambtre 10 sur sa face frontale 9 est supérieur ou égal k celui de l'arête radialement intérieure de la rainure annulaire 2 et inférieur b celui de l'arête radialement exté- rieure de cette même rainure 2. Lors de l'emboutissage dans la matrice 7, la face plane 4 du disque de tôl8e 1 est maintenue en appui sur le contre-poincon 11. Pour réaliser sans copeaux une douille de palier 13 munie cette fois d'une partie de rebord intérieur 12, on dé- coupe ensuite au poinçon une zone centrale 14 de la partie de fond 5. Cette opération a lieu au moyen du poinçon 15 dans la tI matrice 7 utilisée pour l'emboutissage de la douille de palier 6. La partie de fond 12 de la douille de palier 13 est mainte- nue pendant ce temps par la pièce d'insertion perforée 16. Le poinçon 15 suit le guidage de la douille de palier 13. L'em- boutissage de la douille de palier et le découpage de la zone centrale 14 s'effectuent économiquement dans une presse à étages. La figure 5 représente un autre disque de tôle 18 qui a été découpé à partir d'un matériau en bande et creusé sans copeaux de la rainure annulaire conAc pûr eoapage ou galetage. Cette rainure annulaire 19 porte, sur son côté radialement intérieur, un biseau 20 s'ouvrant axialement vers l'extérieur. Après l'emboutissage du disque de t8le 18, la rainure annulaire 19 prend une forme de section 21 essentiel- lement circulaire de rayon 22. La section de la douille de palier terminée d'emboutissage est représentée sur la figure 5 en trait mixte. On voit sur la figure 6 encore un autre disque 23 découpé dans une t8le d'acier. Ce disque présente lui aussi une rainure annulaire 24 galetée ou estampée concentriquement, mais présentant une section essentiellement semi-elliptique dont le grand axe 25 est sensiblement parallèle aux faces planes 3, 4 du disque de tOle 23. Lors de l'emboutissage de celui-ci, on obtient comme représenté en trait mixte, une douille de palier 26 munie d'une partie de fond. La section de la rainure annulaire 27 de cette douille de palier 26 s'étend en majeure partie dans l'alésage de la partie cylindrique de ladite douille 26. La douille de palier réalisée sans copeaux par le procédé selon l'invention, avec partie de fond ou de rebord intérieur, peut par exemple être utilisée, comme représenté sur la figure 7, pour un roulement à éléments roulants cylin- driques 28. Ces éléments roulent dans l'alésage de la partie cylindrique 29 de la douille de palier 31 munie d'une partie de fond 30. Le roulement est inséré dans l'alésage cylindrique de l'oeil 32 d'une fourche d'articulation d'un joint de cardan non représenté. Le roulement est appuyé sur le c8té extérieur de l'oeil de fourche 32, et fixé axialement dans l'alésage de ce dernier, par un anneau de retenue 34 enclenché dans un évidement 33 de l'alésage dudit oeil 32. L'axe 35 d'un croi- sillon connu en soi, mais non représenté, du joint de cardan est logé dans le roulement. Un joint d'étanchéité 36 glissant sur l'axe 35 est inséré dans l'alésage de la douille de palier 31 de l'autre c8té de l'oeil de fourche 32. À la jonction entre la partie de fond 30 et la partie cylindrique 29 est ménagée sans copeaux la rainure annulaire 37, qui diminue l'épaisseur de paroi de la douille de palier 31. Bien que des forces axiales élevées soient transmises en service à la partie de fond 30 par l'axe 35 et/ou les élé- ments roulants 28 et que la douille de palier 31 subisse en conséquence des contraintes matérielles, de flexion, élevées à l'emplacement affaibli par la rainure annulaire 37, ladite douille de palier 31 possède une résistance d'endurance suffi- sante du fait que son matériau s'est trouvé comprimé et durci au fond de la rainure annulaire 37 lors du galetage ou de l'estampage et qu'en outre la section de cette rainure annu- laire 37 présente sur son pourtour une extrêmement grande exactitude de forme. Le procédé de réalisation sans copeaux d'une douille de palier munie d'une partie de fond ou de rebord intérieur décrit ci-dessus peut être modifié dans le cadre de l'invention. Il n'est par exemple pas absolument nécessaire de réaliser la partie de fond ou de rebord intérieur de la douille de palier au moyen d'un poinçon d'emboutissage de forme plane sur sa surface frontale 7. On peut au contraire utiliser aussi pour l'emboutissage du disque de-tôle un poinçon dont la surface frontale soit incurvée axialement vers l'extérieur ou l'inté- rieur ou encore de forme tronconique. De m9me la surface latérale du poinçon d'emboutissage n'est pas nécessairement de forme cylindrique: elle peut aussi bien présenter une forme tronconique allant en se rétrécissant vers la partie de fond ou de rebord intérieur de la douille de palier en vue de la réalisation de chemins de glissement ou roulement tron- coniques dans l'alésage de la partie cylindrique de la douille. REVENDICAT IONS 1. Procédé de réalisation sans copeaux d'une douille de palier avec partie de fond ou de rebord intérieur, notam- ment pour des roulements, caractérisé par la série d'opérations suivante: - découpage d'un disque de t8le plan à partir d'un matériau en bande; creusement sans copeaux d'une rainure annulaire concentrique dans une des deux faces planes du disque de t8le, l'autre face plane du disque étant en même temps appuyée sur une surface plane de soutien; - emboutissage profond du disque de tôle en une douille de palier avec partie de fond dans une matrice par un poinçon attaquant concentriquement par sa face frontale la surface plane du disque de tôle entourée par la rainure annu- laire, le diamètre dudit poinçon sur sa face frontale étant égal ou supérieur au diamètre de l'arte radialement intérieure de la rainure annulaire et inférieur au diamètre de l'artte radialement extérieure de cette m8me rainure annulaire. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on donne k la rainure annulaire une section en fragment de cercle lors de son formage sans copeaux. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on donne à la rainure annulaire, lors de son formage sans copeaux, une section essentiellement en forme d'une demi-ellipse dont le grand axe est sensiblement parallèle aux faces planes du disque de t8le. - 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que, lors du formage sans copeaux de la rainure annulaire, on dote d'un biseau s'ouvrant vers l'extérieur ladite rainure annulaire sur son côté radiale- ment intérieur. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que l'on procède au formage sans copeaux de la rainure annulaire par estampage. il 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que l'on procède au formage sans copeaux de la rainure annulaire par galetage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'on procède à l'emboutis- sage profond au moyen d'un poinçon plan sur sa face frontale* 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que, pour réaliser une douille de palier comportant une partie de rebord intérieur, on dé- coupe au poinçon la région centrale de la partie de fond après l'emboutissage profond.