Brevet FR2606475A1 — publié le 19880513

1i 2606475 FOURCHE POUR ARTICULATION A CARDAN La présente invention concerne une fourche perfectionnée qui, bien que pouvant avoir, bien sûr, d'autres applications, a été tout spécialement étudiée pour être intégrée à des articulations universelles, de type cardan ou similaire, et, plus particulièrement, pour être intégrée aux articulations de ce type qui font par- tie de la colonne de direction des véhicules automobiles. Comme cela est connu, les articulations du type indiqué ci-dessus comprennent deux fourches égales ou analogues, qui sont solidaires et liées de façon rigi- de aux extrémités des deux tubes ou barres qui doivent former l'articulation et qui sont reliées entre elles au moyen d'un croisillon qui forme deux paires de pentures alignées selon des axes orthogonaux, disposés de manière à s'ajuster aux coussinets correspondants encastrés dans les orifices opposés et alignés prévus à cet effet sur les deux branches de chacune desdites fourches. Ces fourches constituent, comme on le voit, un élément fondamental de l'articulation, car c'est au moyen de celles-ci que se transmettent les efforts de rotation entre les deux travées ou segments sur lesquels la colonne se trouve divisée et parce qu'elles doivent aussi présenter un appui suffisant aux coussinets sur lesquels s'ajustent les pentures du croisillon. Ces four- ches étaient traditionnellement faites en fonte ou bien étaient forgées mais depuis peu, afin d'alléger leur poids et de baisser leur prix de revient, elles sont cons-- truites à partir d'un tube ou bien réalisées en deux pièc.es embouties symétriques, qui sont solidaires entre elles par soudure. Cependant, aucune de ces deux solutions ne saurait être définitive, la plus courante de celles-ci nécessitant de conférer une courbure accusée aux branches de la four- 2 2606475 che, afin d'augmenter sa rigidité et d'offrir un appui suffisant aux coussinets, ce qui rend le montage difficile et réduit les angles maxima que l'articulation peut permet- tre. La présente invention a précisément pour objet une fourche pour articulation du type cardan qui ne pré- sente plus les inconvénients des fourches connues, tout en permettant d'alléger le poids de l'ensemble de la colon- ne et de réduire de façon très appréciable les coûts de fabrication, sans diminuer en aucune façon, bien au contrai- re, les performances techniques de l'articulation. A cet effet et selon une caractéristique es- sentielle de l'invention, la fourche est constituée d'un corps d'une seule pièce, obtenu par estampage à partir d'une plaque de métal de qualité appropriée. Ainsi, l'en- semble de la fourche peut être obtenu en une seule opéra- tion d'estampage comme une matrice progressive et ne doit plus être soumise qu'à une opération finale de rectifica- tion des orifices ou logements qui sont destinés à rece- voir les coussinets grâce auxquels le croisillon pourra jouer librement; on pourra peut-être même supprimer cet- te dernière opération si l'on arrive à réaliser un estam- page suffisamment précis. Les coûts de fabrication de la fourche en sont donc réduits à un minimum et il sera même possible, grâce aux caractéristiques auxquelles il est fait référence plus loin, de constituer l'ensemble de la pièce à partir d'une plaque de métal d'une épaisseur rela- tivement réduite, ce qui contribue aussi à réduire les coûts et permet d'obtenir une diminution sensible du poids. Le corps mono-pièce précité, obtenu par estam- page, forme un col cylindrique doté de moyens lui permet- tant d'être plus facilement rendu solidaire de l'extrémité du tube et de la barre correspondante et d'une voûte de génératrice arquée coaxiale avec ledit col, qui constitue la base de renforçage qui assure la rigidité des branches 3 2606475 ou ailes de la fourche, qui sont sensiblement planes et parallèles, présentant près de leurs extrémités libres les ouvertures circulaires alignées qui sont disposées de façon à recevoir les coussinets correspondants. Sui- vant une autre caractéristique importante de l'inven- tion, des rebords ou cols intérieurs sont ménagés autour de chacune de ces ouvertures circulaires, ce qui, en plus de permettre à l'ensemble d'avoir le degré de rigidité qui lui est nécessaire, donne une grande surface d'appui aux coussinets, en déterminant un correct alignement de ceux-ci malgré l'épaisseur réduite de la plaque de métal à partir de laquelle est obtenu ledit ensemble. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on notera que ces cols ou rebords s'obtiennent par déplacement du maté- riau, en le faisant fluer lors d'une phase du processus d'estampage. Suivant une importante caractéristique de l'in- vention, chacune des ailes ou branches de la fourche pré- sente une nervure rectiligne longitudinale et centrale, de section en U, de grande dimension, qui s'étend de la pro- ximité de l'ouverture destinée au coussinet à la proxi- mité du col au travers duquel s'effectue le raccord de la fourche à l'arbre. Cette nervure joue un rôle très impor- tant car elle garantit la rigidité de la fourche face aux efforts de torsion auxquels elle sera soumise pendant le fonctionnement normal de l'articulation. A seule fin de mieux expliquer et démontrer tout ce qui est exposé cidessus, sont annexés des dessins qui -sous forme de schéma, et bien sûr, sans aucun carac- tère limitatif - donnent un exemple concret de réalisation pratique de l'invention. Sur ces dessins: les figures 1 et 2 sont des vues en perspec- tive, s'opposant l'une à l'autre, de l'ensemble d'une four- che pour des articulations de cardan réalisée conformé- ment à l'invention. Les figures 3 et 4 sont deux vues, orthogo- nales entre elles, de la même fourche que celle repré- sentée sur les figures précédentes. Les figures 5 et 6 sont des coupes réalisées selon les lignes V-V et VIVI, respectivement, de la figure 4. Et, enfin, la figure 7 est un détail à une échelle légèrement plus grande, de la partie entourée d'un cercle à la figure 5. Comme on peut le voir sur ces dessins, la fourche faisant l'objet de l'invention qui, comme on l'a indiqué précédemment, s'obtiendra essentiellement par estampage à partir d'une qualité appropriée de pla- que de métal, forme un col cylindrique 1, doté de moyens de raccord à l'extrémité de l'arbre correspondant; ces moyens souhaitables, bien qu'ils ne soient pas indispen- sables, comprennent un logement régulier 2, apte à permet- tre ledit raccord pour un assemblage par pression; une partie 3 ayant la forme approximative d'un corps de révo- lution suivant u ne génératrice arquée, comprend en quel- que sorte une voûte,coaxiale avec ledit col, et qui joue un rôle mécanique important, pour assurer une rigidité à l'ensemble: et deux ailes ou branches symétriques 4-4', sensiblement planes et parallèles, qui prolongent sans solution de continuité cette voûte. On a prévu, et cela est essentiel, aux extrémités de chacune de ces ailes ou branches des ouvertures circulaires 5-5', égales et alignées, destinées à recevoir les coussinets sur lesquels s'ajustent les axes ou tourillons alignés du croisillon correspondant; autour de chacune de ces ouvertures est ménagé un col ou rebord interne 6-6', dont la surface externe peut avantageusement présenter une certaine coni- cité. Ces rebords, en plus d'avoir une fonction de ren- forcement, qui contribue à rendre indéformable l'ensemble, 2606475 font que la dimension axiale de l'ouverture est sensi- blement supérieure à l'épaisseur de. la plaque de métal à partir de laquelle l'ensemble est obtenu, de manière à offrir une surface d'appui suffisamment ample au coussi- net correspondant, même en utilisant une plaque d'une épaisseur relativement réduite. C'est pour cela qu'il convient néanmoins de doter lesdites ouvertures d'un re- bord extérieur 7-7', dont les dimensions sont générale- ment nettement plus modestes. Grâce à une autre caractéristique, mais net- tement avantageuse, de l'invention, lesdits rebords seront obtenus par déplacement du matériau, en le faisant fluer au cours d'une phase du processus d'estampage. Ceci pour- rait néanmoins aussi être obtenu pendant le processus d'estampage des ailes ou branches de la fourche dépourvue d'ouvertures, ou dotées d'ouvertures d'un diamètre infé- rieur au diamètre définitif et on pratiquerait alors ensui- te ces ouvertures par perçage, par une technique très bien connue, qui permet d'obtenir ces rebords au cours même de l'opération de perçage. Quoi qu'il en soit, lesdites ouver- tures devront être soumises à une opération finale de rec- tification, à moins que l'on obtienne (chose tout à fait possible, bien qu'extrêmement difficile techniquement par- lant) la précision suffisante lors de l'opération d'es- tampage. Enfin, et c'est une autre caractéristique très importante de l'invention, on prévoit sur chacune des deux branches de la fourche et lors du processus d'estampage lui-même, une nervure longitudinale 8-8', de section en U, de grandes dimensions, qui part des ouvertures 5-5' pour aller jusqu'au col 1. Lorsqu'on les réalise sous la forme qui nous parait la plus souhaitable, ces nervures présentent une coupe horizontale pro- gressivement décroissante depuis la zone centrale vers les extrémités. La fonction de ces nervures a été suffisamment 6 2606475 analysée mais il convient néanmoins de signaler que dans la pratique, bien que cela ne soit pas sans inconvénient, on pourrait les remplacer par d'autres éléments équiva- lents tels que, par exemple, par deux ou plusieurs nervu- res parallèles ou divergentes, dotées d'une moindre sec- tion, disposées longitudinalement sur les branches de la fourche et qui seraient également obtenus pendant le pro- cessus d'estampage. Il apparait de ce qui précède que l'invention n'est absolument pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais que, à l'intérieur de ce qui constitue ses caractères essentiels, elle admet de nombreuses varian- tes, dont quelques unes ont déjà été précisées et qui de- vront toutes bénéficier de la protection attachée à la présente invention. -7- REVENDICATIONS 1. Fourche pour articulations à cardan, carac- térisée en ce qu'elle est constituée d'un corps mono-pièce, essentiellement obtenu par estampage à partir d'une qua- lité appropriée de plaque de métal, qui forme un col cylin- drique (1) doté de moyens de raccord (2) à l'extrémité de l'arbre correspondant et d'une voûte (3) de génératrice arquée, coaxiale avec ledit col, d'o partent en positions diamétralement opposées, deux ailes ou branches symétri- ques (4,4'), sensiblement planes et parallèles, qui prolon- gent sans solution de continuité ladite voûte, munies à chacune de leurs extrémités libres d'ouvertures circulai- res (5,5') alignées et entourées d'au moins un rebord interne (6,6'), lesdites ailes ou branches comportant cha- cune au moins une nervure rectiligne et longitudinale (8,8') de section en U, de grandes dimensions, qui commencent à proximité de chacune desdites ouvertures et s'arrêtent à proximité dudit col. 2. Fourche, selon la revendication 1, caracté- risée en ce que le rebord (6-6') qui entoure chacune des ouvertures (5-5') est obtenu par déplacement du matériel, en le faisant fluer au cours d'une phase du processus d'es- tampage, de manière à former un col tout autour de ladite ouverture, en faisant en sorte que la dimension axiale de celle-ci soit légèrement supérieure à l'épaisseur de la plaque de métal à partir de laquelle l'ensemble a été obtenu. 3. Fourche, selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la surface extérieure du rebord (6,6') qui entoure l'ouverture correspondante (5,5') pré- sente une certaine conicité. 4. Fourche selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la nervure longitudinale et centrale 8 - (8,8'), de section en U, prévue sur chacune des branches de la fourche, présente une coupe de forme arquée, pro- gressivement décroissante en partant de la zone centrale pour aller vers les extrémités.