Brevet FR2661965A1 — publié le 19911115

L'invention est relative à un procédé de fabrication d'une poulie crantée ainsi que la poulie crantée obtenue par ledit procédé. Elle trouvera notamment son application dans la construction mécanique. Actuellement, la poulie crantée rencontre un vif succès auprès des utilisateurs. Elle offre de grands avantages avec un rapport de transmission constant où sont écartés tous phénomènes de glissement généralement rencontrés avec les courroies plates ou trapézoïdales. Son rendement est excellent, c'est-à-dire qu'elle absorbe très peu d'énergie motrice et elle est également peu bruyante. C'est pourquoi elle tend de plus en plus souvent à se substituer au système de transmission à chaînes. L'une de ses applications les plus caractéristiques se trouve être en matière d'automobiles la courroie de transmission qui assure l'entraînement de l'arbre à cames par le vilebrequin. Il existe actuellement deux principaux procédés de fabrication de poulies crantées. La première technique consiste à réaliser la poulie en fonderie. Pour cela, on utilise un moule dans lequel le métal en fusion est coulé. La poulie doit être ensuite reprise en usinage pour parfaire quelques côtes dimensionnelles. On aboutit à un produit robuste mais coûteux. En effet, le moulage est une technique de fabrication coûteuse qui requiert en outre du matériel d'industrie lourde. Le moulage oblige à réaliser des poulies à parois épaisses qui présentent donc une inertie importante. Pour certaines applications, telles que l'automobile, il s'agit d'un défaut majeur et les constructeurs doivent se tourner vers d'autres techniques de fabrication. Le second procédé de fabrication actuellement utilisé est l'emboutissage. Pour cela, il faut partir d'un flan de tôle découpé sous la forme d'un disque. Ensuite, à l'aide d'une presse puissante et d'un outillage approprié, on replie la périphérie du disque pour former un rebord circulaire. Ce rebord circulaire est ensuite déformé pour y marquer la denture correspondant au crantage de la courroie. Cette technique de fabrication s'utilise pour des productions en grande série. En effet, l'outillage est extrêmement coûteux et ne peut s'amortir que pour des productions très importantes. La poulie obtenue est légère et correspond à un produit économique. Il faut cependant noter qu il est nécessaire de disposer de presses très puissantes, surtout pour fabriquer des poulies de diamètre important.Par ailleurs, sur le plan technique, la poulie obtenue présente un porte à faux qui ne peut être facilement équilibré. Le repliage du rebord est totalement dissymétrique par rapport au plan de la poulie et par conséquent, la force de traction de la courroie crée un couple qui a tendance à voiler la poulie, ce qui limite les applications des poulies crantées obtenues par emboutissage. Ce problème peut être partiellement levé en construisant la poulie crantée par demi parties dissymétriques chacune mais qui, une fois assemblées, forment un tout équilibré. Malheureusement il faut procéder à une opération de reprise, toujours coûteuse et qui, dans le cas des poulies crantées, oblige à positionner très rigoureusement les pièces à assembler, d'où des difficultés de réalisation. Ce problème d'équilibrage des poulies a été résolu en ce qui concerne les poulies pour courroies plates grâce à une fabrication par fluage. Selon cette technique, on part d'un disque découpé dans un flan de tôle et dont on vient repousser la périphérie à l'aide d'un outillage qui présente toute une série de molettes. L'outil moleté très dur est appliqué avec une très forte pression sur le pourtour du disque en mouvement. On assiste progressivement à la formation d'un rebord qui s'applanit et devient saillant de part et d'autre du plan du disque. De la sorte, on aboutit à une poulie parfaitement équilibrée puisque le rebord périphérique est disposé symétriquement par rapport au plan du disque initial. Cependant, pour pouvoir mettre cette technique en oeuvre, il faut nécessairement vouloir réaliser un produit qui présente un profil régulier. L'outillage doit exercer une pression constante durant son travail et l'homme du métier exclut une action saccadée comme cela serait nécessaire par exemple pour la fabrication d'un pignon. Selon la technique du fluage, il faut nécessairement disposer d'un outillage en forme de molette dont le profil soit complémentaire à celui à marquer dans la pièce. Ainsi, pour réaliser une denture, il faudrait également disposer d'un outil denté, c' est-à-dire que la pièce serait travaillée initialement par le sommet de la denture de l'outil, ce qui amènerait vraisemblablement des problèmes de synchronisation et qui est contraire à la technique du fluage où l'action de l'outil doit être progressive et continue. Le but principal de la présente invention est de présenter un procédé de fabrication d'une poulie crantée par fluage. Les avantages de cette technique sont un coût de revient très bas, grâce à une vitesse de travail élevée et des investissements en matériels moindres que par les techniques concurrentes de moulage et d'emboutissage. Par ailleurs, l'outillage nécessaire peut également servir à réaliser des poulies de différents diamètres, seul le pas du crantage doit être constant. Les poulies obtenues sont plus légères que par le procédé de moulage en fonte et il n'est pas nécessaire de rectifier les pièces. Il n'y a pas de porte à faux du flan périphérique cranté et donc la poulie crantée est parfaitement équilibrée, contrairement à celle obtenue par emboutissage. Il faut également souligner par rapport à cette technique qu'il n'est pas nécessaire de prévoir de surépaisseurs du flan en tôle d'origine pour compenser le pliage de la périphérie. Un autre but de la présente invention est de présenter une poulie crantée obtenue par fluage, qui soit très robuste, bien équilibrée et économique. En particulier, elle est parfaitement adaptée à une application automobile pour entraîner la courroie de distribution. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. Le procédé de fabrication d'une poulie crantée à partir d'un flan métallique découpé pour former un disque, percé axialement, est caractérisé en ce que - par fluage en ébauche, on repousse la périphérie du disque de part et d'autre de sa surface pour créer une couronne bosselée, - par fluage en finition, on repousse les creux et les bosses de la couronne pour former les dents du crantage. La poulie crantée obtenue selon le procédé de fabrication précédent, est caractérisée par le fait qu'elle comprend une couronne périphérique dentée obtenue par fluage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe, parmi lesquels - la figure 1 schématise le disque de tôle découpé pris pour la fabrication de la poulie crantée, - la figure 2 représente une partie du profil de l'outil d'ébauche, - la figure 3 représente une partie du profil de l'outil de finition, - la figure 4 représente en vue de coupe radiale la poulie crantée obtenue selon le procédé de la présente invention. La présente invention vise un procédé de fabrication d'une poulie crantée ainsi que la poulie crantée obtenue selon ledit procédé. Elle trouvera notamment son application dans l'industrie de la construction métallique. Actuellement, de nombreuses transmissions sont assurées à l'aide de courroies crantées. Celles-ci présentent de gros avantages par rapport aux chaines de transmission classiques, notamment au niveau du rendement énergétique, des émissions sonores et des facilités d'entretien. La denture évite tout problème de glissement et par conséquent, le rapport de transmission est fixe. Parmi les nombreuses applications possibles, l'une des plus connues est la courroie de transmission des moteurs d'automobiles qui solidarise arbre à cames et vilebrequin. Actuellement, la fabrication des poulies crantées est réalisée par l'Homme du métier selon la technique du moulage ou de l'emboutissage. Par moulage, on obtient un produit massif très résistant mais coûteux. Il faut en effet fabriquer des moules, disposer d'une fonderie et il est nécessaire d'effectuer un usinage en opération de reprise. Avec l'emboutissage, on part d'un disque de tôle découpé qui est replié sur la périphérie pour former un rebord déporté qui est ensuite marqué pour former les dents du crantage. Cela nécessite un outillage coûteux et des presses puissantes. Pour les très grandes séries de fabrication, l'outillage peut être amorti mais la poulie crantée obtenue n'est pas de grande qualité car elle est déséquilibrée. Le rebord cranté est totalement déporté sur l'un des côtés du plan du disque et la traction de la courroie a tendance à voiler la poulie. Pour les poulies d'entraînement de courroies plates, on connait le procédé de fabrication par fluage, qui consiste à repousser la périphérie d'un disque de tôle de part et d'autre de son plan. Ainsi, on aboutit à une poulie bien équilibrée et peu coûteuse. Cependant cette technique, selon l'Homme de l'Art, ne permet pas de créer un crantage puisqu'elle oblige à exercer une action de repoussage progressive et régulière. Selon le procédé de fabrication d'une poulie crantée de la présente invention, il faut tout d'abord découper dans un flan métallique un disque tel qu'illustré à la figure 1 sous le repère (1). Il est avantageux de procéder initialement à toutes les opérations de découpage, c'est pourquoi le disque est également percé dans son centre (2), ce qui correspond au passage de l'axe de support de la poulie à fabriquer. Eventuellement, des lumières (3) sont également découpées dans le disque (I) pour assurer une ventilation ou alléger la poulie. Selon la technique du fluage, connue de l'Homme de l'Art, il faudrait repousser la périphérie du disque (1) à l'aide d'un outil de profil régulier pour créer une couronne périphérique saillante de part et d'autre du plan du disque (1). Or, selon le procédé de fabrication de la présente invention, par fluage en ébauche on repousse la périphérie du disque (1) de part et d'autre de sa surface pour créer une couronne bosselée. A cet égard, on utilise un outil de profil également bosselé tel que schématisé à la figure 2 sous le repère (4). Il faut souligner qu'il est important d'employer un bosselage à forme arrondie afin que l'action de chaque bosselage soit progressive. Il se crée également un phénomène d'autosynchronisation qui coordonne le mouvement de rotation de l'outil (4) et du disque (1). En fin d'ébauche, on obtient un disque (1) dont la périphérie est en forme de couronne régulièrement répartie de part et d'autre du plan du disque (1) et dont la surface extérieure de la couronne est bosselée. Ensuite, également par fluage mais dans une phase de finition, on repousse les creux et les bosses de la couronne bosselée pour former réellement les dents du crantage de la poulie à fabriquer. Pour cela, on utilise un outil de finition dont le profil est illustré à la figure 3 sous le repère (5). Le profil extérieur de cet outil (5) correspond à la forme complémentaire du crantage à reproduire sur la poulie (1). La forme bosselée obtenue à l'issue de l'ébauche de la couronne permet d'assurer la synchronisation du travail de l'outillage (5) de finition. La denture de celui-ci se positionne automatiquement par rapport aux creux et aux bosses de la couronne du disque (1). En ébauche, on crée donc un bosselage de synchronisation sur la périphérie de la couronne. Ce travail d'ébauche pour créer un bosselage de synchronisation est capital. Toute tentative menée pour créer directement la denture à l'aide d'un outil cranté dont le profil correspond à celui de la figure 3 serait vouée à l'échec. A titre d'exemple, pour un flan d'acier d'une épaisseur de quatre millimètres, la vitesse de rotation préconisée est de 600 tours par minute et la pression utilisée sur un matériel de fluage traditionnel est de 250 bars. La figure 4 montre la poulie crantée en vue de coupe, obtenue selon le procédé de fabrication de la présente invention. Le flan de la poulie (1) comporte à sa périphérie une couronne crantée (6) obtenue par fluage. Avantageusement, on emboutit le centre (7) du flan (1) de la poulie pour améliorer son moment d'inertie et sa rigidité. Pour améliorer la portée axiale de la poulie, on double son axe d'une rondelle (8) soudée dans laquelle est découpée la rainure de clavetage. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient également être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une poulie crantée à partir d'un flan métallique découpé pour former un disque (1) percé axialement (2), c a r a c t é r i s é en ce que - par fluage en ébauche, on repousse la périphérie du disque (1) de part et d'autre de sa surface pour créer une couronne (6) et on marque cette couronne (6) d'un bosselage de synchronisation, - par fluage en finition, on repousse les creux et les bosses de la couronne (6) pour former les dents du crantage. 2. Procédé de fabrication d'une poulie crantée, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que, par fluage, on ébauche une couronne (6) à la périphérie du disque (1) à l'aida d'un outil dont le profil périphérique est bosselé. 3. Procédé de fabrication d'une poulie crantée, selon la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que, par fluage, on ébauche une couronne (6) à la périphérie du disque (1) à l'aide d'un outil dont le profil périphérique présente un bosselage arrondi. 4. Procédé de fabrication d'une poulie crantée, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que, par fluage, on repousse les creux et les bosses de la couronne (6) à l'aida d'un outil dont le profil périphérique est cranté (5). 5. Procédé de fabrication d'une poulie crantée, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce qu'on emboutit le centre (7) du disque (1) pour améliorer sa rigidité. 6. Procédé de fabrication d'une poulie crantée, selon la revendication 5, c a r a c t é r i s é en ce qu'on double le centre (7) du disque (1) d'une rondelle soudée (8) pour améliorer la portée axiale. 7. Procédé de fabrication d'une poulie crantée, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce qu'on découpe des lumières (3) dans le disque (1). 8. Poulie crantée, obtenue selon le procédé de la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'elle comporte une couronne périphérique (6) crantée obtenue par fluage.