Brevet FR2543864A1 — publié le 19841012

L'invention concerne un procédé pour fabriquer des tourillons d'axes ou d'arbres, qui possèdent une section droite essentiellement elliptique ou bombée et sont disposés avec leur petit axe de la section elliptique parallèlement à une force radiale agissant sur le tourillon suivant une direction essentiel- lement constante, en particulier les tourillons de croisillons préformés sans enlèvement de copeaux et servant à la transmission de couples dans des arbres articulés ou des dispositifs analogues. Du brevet allemand DE 12 51 595 on peut tirer l'en- seignement, en ce qui concerne les joints homocinétiques télésco- piques ou coulissants, en particulier pour arbres articulés à liaison flottante, de réaliser les cannelures longitudinales, afin d'éviter des serrages des billes, outre par application des procédés de fabrication mécaniques habituels, tels que brochage> alésage, fraisage ou rectification à la meule, en utilisant aussi, ou seule- ment, la déformation qui se produit lors de la trempe des cannelures longitudinales, dans le but de pouvoir varier ainsi de la manière désirée la précontrainte des billes mobiles le long de la distance de coulissement. On connaît en outre (brevet allemand DE 14 25 952) des tourillons d'axes ou d'arbres pour un dispositif déplaçable le long d'une voie de rdhlement et destiné à supporter une charge qui ne tourne pratiquement pas par rapport au tourillon et agit suivant une ou plusieurs directions essentiellement constantes, en particulier pour galets de cames Le tourillon ou une bague intérieure de roulement disposée sur lui forme dans ce cas le chemin de roulement intérieur pour les éléments roulants, lesquels soutiennent directement la bague roulant sur la voie de roulement 1 a zone d'attaque des pressions ou forces produites dans le support de. la charge sur le tourillon présente, suivant cette proposition, un rayon de courbure localement agrandi, avec une transition continue par rapport à des zones situées a l'extérieur d'elle. D'après cette proposition, pour agrandir le rayon de courbure localement à la fabrication, on place dans l'alésage du tourillon, pendant l'usinage, une pièce auxiliaire qui produit un allongement élastique en direction d'un diamètre de la bague et que l'on retire de nouveau l'usinage terminé Il va de soi qu'un tel procédé de fabrication est compliqué et présente des impondérables quant au résultat recherché Il ne convient donc pas pour une fabrication en masse industrielle. Le brevet allemand DE 12 51 595 mentionne, outre des procédés de fabrication mécaniques classiques, tels que brochage, alésage, fraisage ou rectification, l'exploitation de la déformation qui se produit à la trempe des cannelures longitudinales, sans toutefois donner des règles pratiques pour ce faire, de sorte que ce procédé de fabrication ne peut pas être appliqué sans approfon- dissement tant sur le plan théorique que sur le plan pratique. Eu égard à ces procédés connus jusqu'à présent, l'in- vention vise à créer un procédé de fabrication simple, économique et toujours applicable de façon reproductible avec le même résultat dans la fabrication en masse industrielle, avec application du concept d'exploiter la déformation produite lors du durcissement dans le but d'obtenir l'ellipticité ou le bombé requis des tourillons, ou d'éléments analogues. Le procédé selon l'invention comporte à cet effet les phases suivantes: a) on soumet chaque tourillon d'un croisillon à un travail mécanique suffisant pour l'application envisagée, b) on soumet chaque tourillon travaillé mécaniquement à un durcissement superficiel d'une profondeur et procurant une dureté définies, de manière que, à la suite du durcissement, le tourillon présente une ellipticité ou un bombé à un ou plusieurs endroits prédéterminés et c) on décalamine et/ou on ébarbe chaque tourillon élliptique ou bombé ayant été travaillé mécaniquement et durci superficiellement. Selon un mode de mise en oeuvre adéquat dé ce concept de base de l'invention, le travail mécanique des tourillons consiste en un usinage effectué de façon en soi connueavec enlèvement de copeaux, par exemple par leur tournage rond sur un tour ou une machine semblable. Selon une autre caractéristique de l'invention, la dureté de la surface des tourillons après leur durcissement est d'environ 60 à 65 Rockwell C (= 710 à 810 Vickers 30) Enfin, le procédé proposé par l'invention est complété et perfectionné par la caractéristique, essentielle pour l'application du procédé, que le décalaminage s'effectue au moyen d'un processus de lavage en soi connu. Il est cependant possible aussi, à la place d'un tel processus de lavage, ou en plus de celui-ci, d'ébarber le croisillon de façon en soi connue. L'invention apporte toute une série d'avantages Par l'application appropriée de phases de fabrication en soi connues et leur association mutuelle adéquate dans le dérou- lement global du processus, on obtient un procédé simple mais très efficace pour la fabrication de tourillons d'axes ou d'arbres. Dans la mise en oeuvre de l'invention, il s'avère particulièrement avantageux que l'on peut se dispenser de l'opé- ration de rectification à la meule qui était jusqu'à présent obli- gatoire après le travail au tour et qui était coûteuse Les rainures sciemment acceptées produites lors du travail au tour à la surface du tourillon se révèlent avantageuses en ce sens qu'elles empêchent la mise en position oblique des éléments roulants, des aiguilles ou éléments analogues par exemple Les éléments roulants sont toujours maintenus sur le chemin de roulement du tourillon, sans qu'ils soient en mesure d'effectuer des mouvements dans le sens axial Ainsi, l'endommagement du fond de la douille ou de la cuvette à aiguilles, ou de la butée en direction du centre du croisillon, est également exclu à peu près complètement Les rainures transversales produites par l'usinage au tour assurent en outre une meilleure lubrification de la surface du tourillon, de même qu'une meilleure distribution de la charge le long des aiguilles, le tourillon soumis à un couple de rotation prenant une forme idéale par suite d'une déformation plastique microscopique des rainures, et les aiguilles sont mieux guidées par les rainures dans le sens axial. Encore un autre avantage de l'invention telle que décrite jusqu'ici est que la profondeur du durcissement superficiel peut être diminuée du fait qu'il n'y a plus d'enlèvement de matière ensuite, la rectification fine ou de parachèvement jusqu'à présent nécessaire étant supprimée La surface du tourillon acquiert de ce fait également la dureté requise parce que le "bleuissement" produit à la rectification et entraînant souvent une diminution de la dureté ne risque plus de se produire De plus, les tensions superficielles sont conservées, ce qui prolonge en fin de compte la durée de vie. La figure unique du dessin annexé représente le dérou- lement d'un processus de fabrication selon le procédé de l'invention par un schéma synoptique. Dans un poste 1, un tour par exemple, les tourillons préformés sans enlèvement de copeaux d'un croisillon de joint sont travaillés mécaniquement Cet usinage consiste essentiellement en un travail au tour relativement grossier des différents tourillons. Les rainures de tournage produites pendant ce travail peuvent être acceptées sans inconvénient. Après le tournage, les croisillons arrivent dans un poste 2, un dispositif de durcissement par exemple Dans celui-ci, les surfaces des tourillons usinées au tour sont;soumises à un durcissement par cémentation par exemple Il s'est avéré avantageux de prévoir une profondeur de durcissement d'environ 0,4 à 0,6 mm et une dureté d'environ 60 à 65 Rockwell C (= 710 à 810 Vickers 30). Dans un poste 3 suivant, un bain chimique par exemple, on élimine la calamine produite par l'opération de durcisssement, de sorte que les croisillons avec leurs tourillons travaillés comme il vient d'être décrit peuvent pratiquement être montés à leur sortie du bain A la place de l'élimination de la calamine par un bain chimique, ou en plus d'une telle élimination, il est possible aussi d'ébarber les croisillons mécaniquement, par exemple à l'aide d'un outil de tour. REVENDICATIONS 1 Procédé pour fabriquer des tourillons d'axes ou d'arbres, qui possèdent une section droite essentiellement ellip- tique ou bombée et sont disposés avec leur petit axe de la section elliptique parallèlement à une force radiale agissant sur le tourillon suivant une direction essentiellement constante, en particulier les tourillons de croisillons préformés sans enlèvement de copeaux et servant à la transmission de couples dans des arbres articulés ou des dispositifs analogues, caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes: a) on soumet chaque tourillon d'un croisillon à un travail mécanique ( 1) suffisant pour l'application envisagée, b) on soumet chaque tourillon travaillé mécaniquement à un durcissement superficiel ( 2) d'une profondeur et procurant une dureté définies, de manière quel,à la suite du durcissement, le tourillon présente une ellipticité ou un bombé à un ou plusieurs endroits prédéterminés et c) on décalamine ( 3) et/ou on ébarbe chaque tourillon elliptique ou bombé ayant été travaillé mécaniquement et durci superficiellement. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le travail mécanique de chaque tourillon consiste en un usinage en soi connu avec enlèvement de copeaux, par exemple par tournage rond sur un tour ou une machine analogue. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dureté de la surface des tourillons est d'environ 60 à Rockwell C (= 710 à 810 Vickers 30). 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le décalaminage s'effectue au moyen d'un processus de lavage en soi connu ou d'une manière analogue. 5 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébarbage s'effectue de façon en soi connueau moyen d'un outil de tour.