Brevet FR2654025A1 — publié le 19910510

La présente invention concerne un procédé et un outillage pour la fabrication de pignons dentés, dont les dentures peuvent être aussi bien droites, coniques qu'hélicoidales, intérieures ou extérieures, et plus particulièrement des pignons dont chaque denture est pourvue de deux flancs légèrement inclinés l'un vers l'autre, formant des contre-dépouilles, et d'une entrée de denture formée par deux faces taillées en biseau qui se coupent sur le plan médiateur axial de chaque denture. On comprend qu'un tel pignon ne puisse être fabriqué sur une presse classique travaillant par filage car les contredépouilles et les entrées de dentures s'opposeraient à son retrait de la matrice après sa fabrication. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et concerne un procédé de forgeage à froid d'un pignon denté dont chaque denture est pourvue de flancs en contre-dépouille et d'une entrée de denture en biseau, ledit procédé consistant - à placer un lopin de métal ayant le même volume que le pignon à réaliser dans une presse à forger, entre d'une part un poinçon pourvu de cavités de forme complémentaire de celle des dents du pignon et d'autre part un contrepoinçon, ledit contre-poinçon étant monté coulissant à l'encontre d'une pression hydraulique à l'intérieur d'une matrice elle-même montée coulissante dans un corps de presse fixe et pourvue de saignées de formes complémentaires de celles des entrées de dentures, - à verrouiller la presse en amenant le poinçon contre la matrice, ce qui entraîne le coulissement du lopin et du contre-poinçon jusqu'à ce que ce dernier vienne en appui contre une butée fixe, - à effectuer le forgeage en continuant à faire descendre le poinçon et la matrice, pendant que le contrepoinçon et le lopin sont retenus en position par ladite butée fixe, de sorte que la matière du lopin est refoulée dans lesdites cavités, - à séparer le poinçon de la matrice et à éjecter le pignon terminé hors de la matrice. Etant donné que les contre-dépouilles sont réalisées par le poinçon, celui-ci peut être séparé sans difficulté de la matrice. L'invention concerne également un outillage pour la mise en oeuvre du procédé susmentionné, ledit outillage comprenant un poinçon présentant des cavités de forme complémentaire de celle des dents de pignon, un contrepoinçon monté coulissant à l'encontre d'une pression hydraulique dans une matrice pourvue sur sa surface libre de saignées de formes complémentaires de celles des entrées de dentures, une butée contre laquelle le contrepoinçon est susceptible de venir en appui lorsque le poinçon est actionné, la course du poinçon se décomposant en une première course au bout de laquelle le poinçon vient au contact de la matrice, verrouillant ainsi le lopin dans une chambre où se fera le forgeage, une seconde course où l'ensemble de la matrice et du contre-poinçon sont entraînés et au bout de laquelle ce dernier vient en appui contre ladite butée, et enfin une troisième course où le poinçon et la matrice seuls sont entraSnés, ce qui provoque le forgeage du lopin et le refoulement du métal dans les cavités. L'invention sera décrite à présent en détail en regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente une vue en coupe partielle d'un pignon à denture droite extérieure La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 Les figures 3a et 3b sont des vues schématiques en coupe axiale d'une presse pour la réalisation du pignon de la figure 1, respectivement avant et après le forgeage du lopin Les figures 4a, 4b et 4c montrent en plus détaillé une presse pour la réalisation d'un pignon conique, dans trois phases successives, respectivement avant le verrouillage, après le verrouillage et après le forgeage, et, La figure 5 est une vue en coupe schématique d'une variante de réalisation d'une presse pour la réalisation d'un pignon à denture intérieure. Comme le montrent les figures I et 2, le pignon 10 que l'on se propose de fabriquer comprend une pluralité de dentures droites extérieures 12 dont chacune présente deux flancs 14,16 inclinés en contre-dépouille symétriquement par rapport à l'axe radial x-x de la denture, et une entrée de denture formée par deux faces 18,20 en biseau. La presse représentée sur les figures 3a, 3b comprend une matrice 22 montée coulissante verticalement dans un corps de matrice non représenté. La matrice est munie d'un contre-poinçon 26 monté coulissant entre une position supérieure et une position inférieure où il vient en appui contre une butée fixe non représentée. La matrice présente sur sa surface libre des saignées 27 de forme complémentaire de celle des entrées de dentures 18,20. De même, le contre-poinçon est pourvu sur son extrémité libre de saillies et de creux à reproduire sur la face inférieure du pignon. Sur le contre-poinçon est disposé un lopin de métal 10' de même volume que le pignon 10 que l'on veut fabriquer. La presse comporte en outre un corps de poinçon 34 actionné par un système hydraulique et dans lequel est monté coulissant axialement un poinçon 36 de forme appropriée. Le corps de poinçon présente des cavités 38 dans lesquelles le métal du lopin sera refoulé lors du forgeage. Les parois latérales de ces cavités ont des formes complémentaires des contre-dépouilles 14,16 du pignon à fabriquer. La figure 3a montre la presse juste avant le forgeage. Le contre-poinçon 26 est en appui contre la butée non visible sur la figure, et le corps de poinçon 34 est en contact avec la matrice 22, verrouillant ainsi le lopin de toutes parts. Le poinçon 36 continuant de descendre, il forge le lopin dont la matière vient remplir exactement les cavités 38. Le fonctionnement de la presse sera décrit en détail en regard des figures 4a, 4b et 4c qui représente une presse pour la fabrication d'un pignon conique. On décrira d'abord cette presse avant d'en expliquer le fonctionnement. Cette presse comprend une matrice 22 montée coulissante dans un coussin d'emboutissage 24 à l'encontre de la pression fournie par un système hydraulique. La matrice porte un contre-poinçon 25 qui présente un alésage axial dans lequel est monté un contre-poinçon 26. Celui-ci se termine à son extrémité supérieure par une portion terminale sur laquelle peut être enfilé un lopin en métal 10' de même volume que le pignon 10 que l'on veut réaliser. Le contre-poinçon prend appui par son extrémité inférieure sur des tiges d'éjection 28 qui sont susceptibles d'être déplacées vers le haut par la pression fournie par ledit système hydraulique pour éjecter le pignon terminé hors de la matrice.Sur la matrice est fixée un pion 30 qui présente une face inclinée 32 faisant saillie par rapport à la surface libre dudit support et venant à l'affleurement de la paroi latérale du contre-poinçon 26, La presse comporte en outre un corps de poinçon 34 actionné par un second système hydraulique et qui est muni d'un poinçon 36 sur lequel sont formées des cavités 38 de forme correspondante à celle des dentures à former. Au repos, le corps de poinçon 34 se trouve dans sa position haute montrée à la figure 4a, où le poinçon 36 est en contact avec le lopin 10', le corps de poinçon 34 étant encore séparé de la matrice 22. Le corps de poinçon et le poinçon 36 sont alors entraînés vers le bas par leur système hydraulique. Tout d'abord, le corps de poinçon entre en contact intime avec la matrice, verrouillant de toutes parts le lopin 10'. Dans ce mouvement, il repousse le contre-poinçon 26 ainsi que les pièces tubulaires 39 sur lesquelles repose celuici jusqu'à les amener en appui contre une surface de butée fixe 40, pendant que le corps de poinçon 36 fait descendre la matrice. La presse se trouve alors dans la position illustrée par la figure 4b. Le poinçon continue son mouvement de descente. Le lopin ne pouvant plus être entrainé dans ce mouvement puisqu'il est en butée, le métal flue dans les cavités 38. L'état final de la presse est montrée à la figure 4c. Après recul du corps de poinçon, le pignon est éjecté de la matrice par les tiges d'éjection 28, Il va de soi que l'on pourrait réaliser des pignons à dentures intérieures avec une presse fonctionnant selon le même principe. La figure 5 montre schématiquement un exemple de réalisation d'une telle presse. Lorsque le poinçon 36 descend, le métal du lopin 10' est refoulé dans les cavités 38 qui ont une forme complémentaire de celle des dentures. Le même principe peut être utilisé pour effectuer des dentures hélicoldales, mais dans ce cas, le poinçon (si la denture est forgée dans le poinçon) ou la matrice (si la denture est forgée dans la matrice) est montée sur des roulements à rouleaux afin de faciliter l'éjection du pignon lors du recul du corps de poinçon. REVENDICATIONS 1- Procédé de forgeage à froid d'un pignon denté dont chaque denture est pourvue de flancs (14,16) en contredépouille et d'une entrée de denture (18,20) en biseau, caractérisé en ce qu'il consiste - à placer un lopin de métal (10') ayant le même volume que le pignon à réaliser dans une presse à forger, entre d'une part un poinçon (36) pourvu de cavités (38) de forme complémentaire de celle des dents du pignon et d'autre part, un contre-poinçon (26), ledit contre-poinçon étant monté coulissant à l'encontre d'une pression hydraulique à l'intérieur d'une matrice (22) elle-même montée coulissante dans un corps de presse fixe et pourvue de saignées (27) de forme complémentaire de celles des entrées de dentures, - à verrouiller la presse en amenant le poinçon (36) contre la matrice (22), ce qui entraine le coulissement du lopin et du contre-poinçon jusqu'à ce que ce dernier vienne en appui contre une butée fixe (40), - à effectuer le forgeage en continuant à faire descendre le poinçon et la matrice, pendant que le contrepoinçon et le lopin sont retenus en position par ladite butée fixe, de sorte que la matière du lopin est refoulée dans lesdites cavités (38), - à séparer le poinçon de la matrice et à éjecter le pignon terminé hors de la matrice. 2- Outillage à forger pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un poinçon (36) présentant des cavités (38) de forme complémentaire de celle des dents du pignon, un contre-poinçon (26) monté coulissant à ltencontre d'une pression hydraulique dans une matrice (22) pourvue sur sa surface libre de saignées (27) de forme complémentaire de celle des entrées de dentures, une butée (40) contre laquelle le contre-poinçon est susceptible de venir en appui lorsque le poinçon est actionné, la course du poinçon se décomposant en une première course au bout de laquelle le poinçon vient au contact de la matrice (22), verrouillant ainsi le lopin (10') dans une chambre où se fera le forgeage, une seconde course où l'ensemble de la matrice et du contre-poinçon sont entraînées et au bout de laquelle ce dernier vient en appui contre ladite butée, et enfin une troisième course où le poinçon et la matrice seuls sont entraînées, ce qui provoque le forgeage du lopin et le refoulement du métal dans les cavités (38).