Brevet FR2502035A1 — publié le 19820924

La présente invention concerne un croisillon monobloc d'articulations, notamment pour joint universel dit cardan, et qui est formé par un procédé d'extrusion latérale à froid. Jusqu'à présent, divers genres de moyeux de joints uni- versels et des tourillons, servant à relier mutuellement deux chapes formant fourches, ont été réalisés et présentaient chacun des propres inconvénients. Plusieurs structures étaient obtenues par forgeage ou moulage. Afin d'assurer leur robustesse maximale et une longue durée d'utilisation, le fil d'écoulement du métal dans le tourillon devait être longitudinal et parallèle à la ligne de contact entre les éléments de portée d'éléments tournants de roulement. Une telle structure du métal n'est pas facilement reproductible dans une pièce forgée ou coulée. Les moyeux et tourillons de ces joints universels ont été fabriqués pour éviter la nécessité d'usinage et rectification coûteux et assez peu précis dans des éléments forgés ou coulés. Ces pièces de joints universels étaient réalisées par l'assemblage de tourillons à un moyeu foré, ce qui éliminait la nécessité de recti- fication ou usinage du croisillon assemblé. Le fil de métal est également recherché dans les tourillons. Ces avantages ont été obtenus également par soudage de tourillons,usinés préalablement et rectifiés,à un élément de moyeu. Les inconvénients de ces struc- tures sont la nécessité de traiter un lot de composants en maintenant des tolérances convenables, de sorte que leur assemblage demeure dans les tolérances nécessaires, avec l'impératif de maintenir l'intégralité mécanique de cet assemblage. L'invention permet d'obtenir un croisillon pour relier les deux éléments en fourche d'un joint universel. Ce croisillon est monobloc, étant formé par extrusion latérale d'une ébauche. Ce procédé donne un fil du métal parallèle aux surfaces extérieures des touril- lons, adapté pour recevoir les éléments rotatifs d'un roulement. Ainsi, lorsque ces tourillons sont insérés dans les roulements, le fil d'écoulement du métal est parallèle à la ligne de contact entre lesdits éléments et les tourillons, ce qui multiplie par 10 la durée de vie des portées et donne une résistance maximale à la jonction moyeu-tourillons. L'invention a donc pour objet un croisillon, notamment pour cardan, qui est monobloc. Cette pièce est formée à froid pour assurer l'écoulement du métal, parallèlement à la surface de tourillons portant les éléments. Ce croisillon peut être formé en plaçant une ébauche de métal dans le passage d'une matrice, dont les cavités correspondent à la forme nécessaire de pièce. Une pression est exercée sur l'ébauche pour extruder le métal dans les cavités et la pièce obtenue est alors enlevée de la matrice. Les objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation, et du dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective du joint universel reliant les deux chapes ou fourches du joint universel comportant le nouveau croisillon; la figure 2 est une vue en élévation latérale d'un dispositif de matrice pour la réalisation du croisillon et ayant une partie arrachée; - la figure 3 est une vue en élévation latérale du dispositif de la figure 2, selon la ligne 3-3 de cette figure; - la figure 4 est une vue latérale et à échelle agrandie avec des parties arrachées du croisillon dont les tourillons sont insérés dans les roulements; et - la figure 5 est une vue en élévation de face, et en partie coupée, du croisillon de la figure 4. Sur ces figures, les mêmes pièces sont indiquées par de mêmes références. On voit, en particulier sur la figure 1, une fourchelO, à bras 12, 14 de chapes, liée à un arbre tournant 16 et qui est associée à l'autre fourche 18, à bras 20, 22, elle-même liée à un arbre tournant par un croisillon 26. Sur l'ensemble des figures 1, 4 et 5, le croisillon 26 monobloc comprend un moyeu 28, de forme cylindrique générale, et des tourillons 30 s'étendant radialement vers l'extérieur du moyeu. Ces tourillons sont de préférence au nombre de 4, espacés de 90 . Un roulement 32 est placé sur l'extrémité de chacun d'eux, ces extrémités portant sur les éléments roulants 34 (figures 4 et 5). Les roulements sont adaptés dans des alésages des chapes associées aux arbres 16 et 24 (figure 1). Le croisillon monobloc 26 est formé à froid, avec le fil 40 d'écoulement du métal (figures 4 et 5), parallèle à la surface extérieure 42 de tourillon portant sur les éléments roulants 34, disposition qui assure au maximum la durée du roulement, l'orientation de fil assurant, à la jonction du moyeu-tourillons, la résistance maximale. La finition précise des dimensions ainsi que l'orienta- tion de l'écoulement du métal peuvent Etre obtenues avec le dispositif des figures 2 et 3, dont l'outillage comporte un dispositif de matrice divisée en deux moitiés 50, 52 dont chacune comporte un alésage central tel que l'ensemble réalise l'alésage 54 de la matrice complète. Chaque moitié 50, 52 comporte quatre cavités semi-cylin- driques 53 (figure 3) réparties à 90 de manière que, a l'assemblage, quatre cavités sensiblement cylindriques 56 soient obtenues. Les cavités 53 assurent au croisillon fini un plan perpendiculaire à l'axe de l'ébauche 58 et situé sur les axes des tourillons 30. L'alésage 54 traverse les deux demi-matrices 50, 52 pour recevoir l'ébauche et les deux broches 60, 62 de refoulement. Pour l'opération, les deux sections 50, 52 étant en contact et maintenues par des moyens convenables non représentés, l'ébauche 58 y est insérée; les refouloirs 60 et 62 sont repoussés sous faible pression pour amener l'ébauche au plan de l'axe central, en coïncidence avec les surfaces associées des sections 50, 52. Les refouloirs sont alors repoussés uniformément avec une force suffi- sante pour extruder le métal latéralement dans les cavités cylin- driques 56, puis, étant reculés et les sections 50, 52 séparées, le croisillon 26 est dégagé. R E v E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de formage à froid d'un croisillon monobloc d'articulations, notamment pour joint universel, caractérisé par les opérations successives suivantes: placement d'une ébauche de métal dans l'alésage (54) d'une matrice (50) ayant des cavités de forme correspondant au croisillon (26), dont la forme est assurée dans la matrice, refoulement de l'ébauche dans les cavités pour obtenir à froid le croisillon, puis enlèvement de cette pièce hors de la matrice. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé de plus en ce que ladite matrice est en deux moitiés ayant chacune un alésage et quatre cavités (53) sensiblement cylindriques, réparties à 90 autour de l'alésage, les deux moitiés étant alignées pour former des cavités cylindriques, et un alésage d'ensemble des refouloirs (60, 62) agissant dans chaque moitié pour y repousser le métal dans les cavités. 3. Croisillon monobloc d'articulations, notamment pour joint universel, ayant un moyeu (28) et quatre tourillons (30) et formé selon le procédé des revendications précédentes et dont le fil (40) d'écoulement du métal est parallèle à la surface extérieure des tourillons, laquelle est destinée à venir au contact des éléments tournants d'un roulement. 4. Croisillon selon la revendication 3, caractérisé de plus en ce que le moyeu (28) est de forme générale cylindrique, les quatre tourillons étant répartis à 90 autour du moyeu.