Brevet FR2564918A1 — publié le 19851129

L'invention concerne un procédé pour fabriquer un joint sphérique comprenant une bague extérieure avec une ouverture ayant la forme d'une partie de sphère et une rotule avec un alésage traversant cylindrique, qui est montée rotative dans l'ouverture de la bague. On connaît un joint sphérique, par le modèle d'utilité allemand DE-GM 82 21 938, dont la rotule, après sa mise en place dans la bague extérieure, est emprisonnée dans la bague par la déformation de celle-ci. Les joints sphériques décrits dans ce document comportent une bague extérieure faite d'un morceau de tube. Ce morceau de tube est déformé des deux côtés sur la rotule et refoulé en même temps sous forme d'un bourrelet dans une gorge annulaire prévue sur le côté intérieur d'un anneau d'appui. La bague extérieure du joint est ainsi bloquée par rapport à l'anneau d'appui à l'égard de charges radiales. Cette construction a l'inconvénient que la bague extérieure, d'une épaisseur de paroi relativement faible, est inca- pable d'encaisser d'importants efforts axiaux exercés sur la rotule. Un autre inconvénient est que la bague extérieure doit avoir une faible résistance parce qu'elle doit être déformable. On connaît en outre toute une série de solutions o La bague extérieure du joint est réalisée en deux parties, lesquelles sont assemblées axialement. Toutes ces formes de réalisation ont l'inconvénient que la résistance de la bague extérieure du joint est fixée par celle des moyens d'assemblage. De plus, il est difficile de garantir l'alignement axial des deux moitiés de la bague. L'invention vise à créer un procédé pour la fabrica- tion d'un joint sphérique capable d'encaisser des charges permanentes élevées en direction axiale et en direction radiale et qui présente une grande surface d'appui entre la rotule et la bague extérieure, procédé qui doit permettre en outre une fabrication très économique de l'ensemble du joint. A cet effet,selon l'invention, on part d'une bague extérieure dont l'ouverture est en forme de partie de sphère sur seulement une moitié axiale, d'un côté du plan médian de la bague, l'autre moitié axiale de l'ouverture étant cylindrique, la face de la bague située du côté de cette moitié cylindrique présentant un bourrelet coaxial à l'ouverture et de plus grand diamètre qu'elle, on introduit dans l'ouverture, par sa moitié cylindrique, une rotule en acier allié ayant au moins dans sa zone superficielle une plus forte teneur en carbone que la bague, on presse ensuite le bourrelet radialement vers l'intérieur contre la rotule, à froid et au moyen d'un outil de pressage, puis on soumet la bague avec la rotule emprisonnée à l'intérieur à un traitement thermique commun. L'avantage particulier de ce procédé réside dans le fait que le joint complètement assemblé, constitué de parties faites de différentes nuances d'acier, est soumis à un traitement thermique global. Contre toute attente, la rotule est ainsi trempée suffisamment, même dans la zone recouverte lors du traitement thermique par la bague extérieure. On réalise ainsi des économies considérables en temps et en énergie. Un autre avantage procuré par le procédé selon l'invention est que, au départ, la partie extérieure du joint présente une faible résistance de base, ce qui facilite la déformation à froid du bourrelet, et que, par suite du traitement thermique, il s'établit une structure homogène avec une résistance accrue dans la bague extérieure du joint. Encore un autre avantage du procédé est que le coince- ment de la rotule dans la bague extérieure, par suite de l'emprison- nement de la rotule par pressage ou sertissage, est supprimé parte traitement thermique consécutif, de sorte que la rotule peut ensuite tourner librement dans la bague. Le procédé décrit dans ce qui précède peut être appliqué de manière avantageuse à la fabrication d'une barre de guidage ou d'une chandelle de levage qui est pourvue à au moins une extrémité d'un joint sphérique et est destinée à un attelage à trois points pour relier un appareil agricole à un tracteur. Dans une telle application, on utilise une bague extérieure en acier au bore, ou un autre acier de la même classe de résistance, sur laquelle on a formé un embout à souder. Après L'opération de pressage ou de sertissage à froid pour emprisonner la rotule dans la bague exté- rieure, on soude la bague à la barre de guidage ou à la chandelle de levage, faite également du matériau employé pour la bague, on soumet toute la pièce à un chauffage et une trempe dans une atmos- phère de gaz protecteur et, à la suite d'un processus de revenu consécutif, on ajuste la rotule, faite d'un acier pour roulements à billes, à une dureté Rockwell d'au moins 50 et la barre de guidage ou la chandelle de levage à une résistance de 1000-1600 N/mm2 On réalise ainsi l'avantage surprenant que, en appliquant le même traitement thermique à différentes nuances d'acier, on obtient, pour la rotule notamment, la dureté utile nécessaire pour limiter l'usure et, simultanément, l'augmentation de la résistance de la bague extérieure du joint, ainsi que de la barre de guidage ou de la chandelle de levage reliée à elle, de manière qu'elles résistent aux sollicitations auxquelles elles sont exposées pendant l'utilisation. Dans cette application, le procédé procure également l'avantage que le traitement thermique supprime ou égalise en même temps les contraintes et les différences de résistance qui s'éta- blissent dans la région des joints soudés. Toute la pièce, avec le joint soudé à une extrémité, ou les joints soudés aux extrémités, y compris le bourrelet rabattu et le joint de soudure, présente par conséquent la même structure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, ainsi que des dessins annexes, sur Lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale de la bague extérieure d'un joint sphérique selon l'invention, avant la mise en place de la rotule; - la figure 2 est une vue de côté d'une telle bague et d'une rotule mise en place et sertie à l'intérieur; - la figure 3 est une vue de côté d'une barre de guidage inférieure avec des bagues extérieures de joint soudées aux extrémités, avant la mise en place des rotules; et - la figure 4 est une vue semblable après la mise en place et le sertissage des rotules. La figure 1 représente la bague extérieure I d'un joint sphérique, dont l'ouverture 2, destinée à recevoir une rotule 5, présente dans sa moitié gauche 2a une forme en partie de sphère et dans sa moitié droite 2b une forme cylindrique. Sur le côté droit, sur le dessin, l'ouverture 2 est entourée d'un bourrelet 4. La bague extérieure I présente en outre un embout à souder 3 qui permet de fixer la bague à une autre pièce. La rotule 5 est introduite par le côté représenté à droite dans l'ouverture 2 de la bague extérieure 1 ainsi préparée. Le bourrelet 4 est ensuite pressé contre la rotule 5 à l'aide d'un outil adéquat, par exemple au moyen d'un outil de matriçage présen- tant un cône intérieur. La rotule est maintenant emprisonnée axia- lement et sans jeu dans la bague extérieure 1 du joint. Les deux pièces ainsi assemblées sont ensuite soumises à un traitement thermique commun. Au cours de celui-ci, la rotule, faite d'un matériau à plus forte teneur en carbone, est dotée d'une dureté suffisante compte tenu des conditions d'usure auxquelles elle sera soumise pendant l'utilisation; en même temps, la résistance de la bague extérieure I dujoint avec son embout à souder 3 est accrue. L'atmosphère de gaz protecteur sous laquelle s'effectue ce traitement empêche la décarburation de la zone superficielle et l'oxydation. La figure 3 représente une barre de guidage infé- rieure 6 dont chacune des deux extrémités porte une bague extérieure 1 d'un joint sphérique. La bague est reliée à la barre 6 par un joint soudé 8. La référence 7 désigne des trous pour le montage d'autres éléments. Les rotules 5 sont mises en place dans les ouvertures 2 des bagues extérieures 1, avant ou après le soudage, et le bourrelet 4 - prévu sur chacune des bagues I sur le côté par lequel la rotule 5 a été introduite est fermé, c'est-à-dire pressé radialement vers l'intérieur, de sorte qu'on obtient une barre de guidage inférieure complète avec un joint à rotule à chacun des deux bouts, comme représenté sur la figure 4. Conformément au procédé de l'invention, cette barre complète est soumise à un traitement thermique au cours duquel les rotules sont portées à une dureté Rockwell 66. Le chauffage de la barre pour la trempe s'effectue de nouveau dans une atmosphère de gaz protecteur qui est ajustée pour empêcher la décarburation et l'oxy- dation de la zone superficielle des pièces à tremper. A la suite de la trempe, toute la barre est éventuel- lement soumise à un revenu, de manière que la surface de la rotule présente ensuite une dureté utile d'au moins 50 Rockwell et que la barre présente une résistance de 1000 à 1600 N/mm, ce qui est une valeur favorable pour son emploi. Liste de références 1 Bague extérieure du joint 2 Ouverture 2a Zone en partie de sphère de l'ouverture 2b Zone cylindrique de l'ouverture 3 Embout à souder 4 Bourrelet Rotule 6 Barre de guidage inférieure 7 Trou 8 Joint de soudure R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé pour fabriquer un joint sphérique comprenant une bague extérieure avec une ouverture ayant La forme d'une partie de sphère et une rotule avec un alésage traversant cylindrique, qui est montée rotative dans l'ouverture de la bague, caractérisé en ce que l'on part d'une bague extérieure (1) dont l'ouverture (2) est en forme de partie de sphère sur seulement une moitié axiale (2a), d'un côté du plan médian de la bague (1), l'autre moitié axiale (2b) de l'ouverture étant cylindrique, la face de la bague située du côté de cette moitié cylindrique (2b) présentant un bourrelet (4) coaxial à l'ouverture (2) et de plus grand diamètre qu'elle, on introduit dans l'ouverture, par sa moitié cylindrique (2b), une rotule (5) en acier allié ayant au moins dans sa zone superficielle une plus forte teneur en carbone que la bague (1), on presse ensuite le bourrelet (4) radialement vers l'intérieur contre la rotule (5), à froid et au moyen d'un outil de pressage, puis on soumet la bague (1) avec la rotule (5) emprisonnée à l'intérieur à un traitement thermique commun. 2. Application du procédé selon la revendication 1 à la fabrication d'une barre de guidage ou d'une chandelle de levage pourvue à au moins une extrémité d'un joint sphérique et destinée à un attelage à trois points pour relier un appareil agricole à un tracteur, o l'on utilise une bague extérieure (1) en acier au bore, ou un autre acier de la même classe de résistance, sur laquelle on a formé un embout à souder; après l'opération de pressage à froid pour emprisonner la rotule (5) dans la bague, on soude la bague à la barre de guidage (6) ou à la chandelle de levage, faite également du matériau employé pour la bague extérieure (1), on soumet toute la pièce à un chauffage et une trempe dans une atmosphère de gaz protecteur et, à la suite d'un processus de revenu consécutif, on ajuste la rotule (5), faite d'un acier pour roulements à billes, à une dureté Rockwell d'au moins 50 et la barre de guidage (6) ou la chandelle de levage à une résistance de 1000-1600 N/mm2.