Brevet FR2683756A1 — publié le 19930521

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE I Nm E R 11 ul ME DE JOINT UNIVERSEL A TRIPODE. L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce intérieure de joint universel à tripode, comportant des tourillons radiaux et à laquelle se raccorde un arbre tubulaire Il est usuel de fabriquer de telles pièces intérieures de joint universel à tripode, en tant que pièces forgées ou façonnées par déformation; elles comportent un corps annulaire à denture intérieure sur lequel se raccordent, d'un seul tenant, des tourillons radiaux destinés à recevoir les galets du tripode Dans la denture intérieure est emmanchée un arbre tubulaire à denture extérieure, qui y est bloqué axialement à l'aide de moyens de blocage Par ailleurs, il est connu de fabriquer des pièces de forme du même type, comportant un corps annulaire sur lequel sont formés d'un seul tenant, des tourillons radiaux, le corps annulaire étant lié, au niveau d'une de ses faces frontales, à un arbre tubulaire, par soudage Le soudage par friction est particulièrement bien adapté à cette liaison Le corps annulaire cité peut être fermé par un fond, sur le côté opposé à l'arbre tubulaire Ces deux modes de réalisation sont décrits dans le document EP O 115 232 Bl L'usinage mécanique des pièces intérieures de joint universel, est relativement compliqué dans les deux cas, parce que ces pièces comportent trois tourillons d'articulation d'axes différents entre-eux. Dans la solution citée en premier lieu, la pièce possède un point faible dans la zone de la liaison des tourillons au corps annulaire à denture intérieure, parce que l'épaisseur de paroi de celui-ci doit rester relativement faible, en raison de la grandeur du joint. En outre, la fabrication des dentures sur l'arbre tubulaire et dans le corps annulaire, est complexe et coûteuse. Dans le second mode de réalisation, il est nécessaire d'établir, pour le choix du matériau de la pièce intérieure du joint universel, un compromis entre la résistance à l'usure des tourillons et l'aptitude à la sollicitation mécanique, c'est à dire la résistance à la rupture, du corps annulaire. A partir de là, le but de l'invention consiste à fournir un procédé permettant de fabriquer des pièces intérieures de joint universel à tripode, auxquelles se raccorde un arbre tubulaire, de manière économique et d'une qualité améliorée. Ce but est atteint grâce à la solution suivante, selon laquelle une extrémité d'arbre tubulaire est façonnée par déformation, sans enlèvement de copeaux, en réalisant un renflement de l'épaisseur de paroi, et les tourillons radiaux sont reliés à l'extrémité d'arbre tubulaire, dans la zone de la partie renflée La partie renflée citée, permet d'obtenir, en comparaison avec la solution par emmanchement avec denture, une résistance sensiblement plus élevée dans la zone de pied des tourillons Par l'intégration en une seule pièce de l'arbre tubulaire et du corps annulaire de la pièce intérieure du joint universel, on élimine une liaison dans la zone de l'arbre tubulaire Les tourillons pouvant être fabriqués individuellement sous forme de corps de rotation, peuvent donc être usinés plus simplement Ils peuvent être réalisés en un matériau de très haute qualité, notamment d'une qualité plus élevée que pour l'arbre tubulaire. Pour réaliser le renflement de l'extrémité d'arbre tubulaire, on mettra en oeuvre le matriçage connu en soi, ou un procédé de refoulement classique, ou bien encore le forgeage, selon des techniques connues qui ne seront pas explicitées plus en détail dans le cas présent Tout au moins la zone de la partie renflée de l'extrémité d'arbre tubulaire, subit un traitement de durcissement, avant la liaison avec les tourillons Le procédé choisi permet donc de réaliser un traitement thermique séparé de l'arbre tubulaire d'une part, et des tourillons d'autre part, avant la liaison; ainsi, il est donc possible d'effectuer une optimisation selon la sollicitation mécanique en ce qui concerne l'arbre tubulaire, et une optimisation selon la résistance à l'usure en surface en ce qui concerne les tourillons En vue de préparer la liaison, dans la zone de la partie renflée de l'extrémité d'arbre tubulaire, sont réalisés des méplats répartis sur la périphérie, ici au nombre de trois, sur lesquels sont rapportés les tourillons, et qui constituent donc des surfaces tangentielles au corps d'arbre tubulaire; mais de préférence, et le cas échéant en combinaison avec ces méplats, on réalisera dans la zone de la partie renflée, des lamages ou des alésages radiaux, ici au nombre de trois, répartis sur la périphérie, et dans lesquels sont engagés les tourillons. Selon une première possibilité, les tourillons peuvent être rapportés par aboutement sur les surfaces citées et être liés par soudage par friction à l'extrémité d'arbre tubulaire Le cas échéant, il peut être avantageux de munir les tourillons d'embouts axiaux et de surfaces d'épaulement, de les engager dans les lamages ou les alésages cités, et de les lier dans la zone des surfaces d'épaulement, par soudage par friction Selon une configuration particulière, les extrémités intérieures des tourillons, situées à l'intérieur de l'extrémité d'arbre tubulaire, peuvent être soudées entre-elles par soudage par friction Dans ce cas, le traitement thermique de la surface peut se limiter à la zone des parties de tourillon situées à l'extérieur, tandis qu'un embout de tourillon de ténacité plus élevée et de la forme citée plus haut, réalise la liaison à la partie renflée de l'extrémité d'arbre tubulaire. Selon d'autres variantes, il est possible de réaliser les tourillons comme décrits en dernier lieu et de les engager dans des lamages et/ou des alésages, puis de les y fixer par brasage ou collage, ou bien de munir les tourillons, à savoir leur embout, et les alésages, de filetages appropriés pour réaliser une liaison par vissage. Des exemples de réalisation préférés de l'invention vont être explicités dans la description suivante, effectuée au regard des dessins annexés qui montrent: Fig 1 une extrémité d'arbre tubulaire conforme à l'invention, comportant la partie renflée; Fig 2 une section droite d'une extrémité d'arbre tubulaire préparée pour l'emmanchement de tourillons, ainsi qu'un tourillon individuel; Fig 3 une extrémité d'arbre tubulaire selon la figure 2, dans laquelle sont montés les tourillons; Fig 4 une extrémité d'arbre tubulaire similaire à la figure 3, en coupe longitudinale. Fig 5 une extrémité d'arbre tubulaire en section droite, y compris un tourillon individuel, selon une seconde configuration; Fig 6 une extrémité d'arbre tubulaire selon la figure 5, les tourillons étant montés; Fig 7 une extrémité d'arbre tubulaire selon la figure 6, en coupe longitudinale. Sur la figure 1 est montrée une extrémité d'arbre tubulaire 1 faisant apparaître une partie conique intérieure 2 pour augmenter l'épaisseur de paroi, une partie conique 3 pour réduire le diamètre et, à l'extrémité extérieure, une partie renflée 4 de forme extérieure partiellement sphérique Entre les parties 2, 3 se situe une courte partie cylindrique 5, et entre les parties 3 et 4, une partie cylindrique 6 plus longue. L'ouverture intérieure 7 du tube, se poursuit avec un diamètre réduit, jusque dans la zone de la partie renflée 4. La figure 2 laisse entrevoir une partie renflée 4 ' partiellement usinée, ainsi que l'ouverture intérieure 7; trois méplats 8 réduisent la section droite circulaire initiale, et trois alésages radiaux 9 partent de ces méplats et sont perpendiculaires à ceux- ci, les méplats et les alésages formant respectivement entre-eux des angles de 120 Par ailleurs, on voit un tourillon d'articulation 10 de section droite cylindrique, qui présente une partie agrandie formant embase il et, s'y raccordant, une partie formant embout d'emmanchement 12 Les pièces représentées sont adaptées à être liées entre-elles par soudage par friction, brasage ou collage. La figure 3 montre une pièce intérieure 13 de joint universel terminée; ici, trois des tourillons 10 sont emmanchés dans la partie renflée 4 ' jusqu'à rentrer en butée réciproque, les parties formant initialement embase reposant simultanément sur les méplats initiaux. Les tourillons 10 sont soudées par friction dans les zones hachurées en croix, d'une part entre-eux au niveau de leur partie formant embout d'emmanchement, et d'autre part sur la partie renflée 4 ', au niveau de leur partie formant initialement embase A la place de ces zones de soudage, il est également possible de prévoir des zones de brasage ou de collage, dans le cadre de procédés appropriés. Sur la figure 4, l'extrémité d'arbre tubulaire est représentée avec les mêmes détails que sur la figure 1, et comporte des tourillons radiaux 14 emmanchés dans la partie renflée 4 ', les tourillons 14 ne présentant pas, à l'inverse des tourillons des figures 2 et 3, de partie formant embase, et ne se touchant pas au niveau de leurs parties formant embout d'emmanchement Le contour du tourillon 14 emmanché, n'est pas représenté plus en détail, à l'intérieur de la partie renflée 4 '. La figure 5 montre en section droite, une partie renflée 4 '' comportant l'ouverture intérieure 7, et sur laquelle sont réalisés trois lamages 15 répartis sur la périphérie, à partir desquels partent des alésages radiaux 16 taraudés, qui s'étendent jusqu'à l'ouverture intérieure 7 Un tourillon 18 est représenté en tant que détail; il comporte une partie formant embase 19 s'engageant dans le lamage, et un embout fileté 20. La figure 6 représente, en section droite, une pièce intérieure de joint universel 17, terminée, dans la partie renflée 4 " de laquelle sont vissés jusqu'en butée, trois des tourillons d'articulation 18. La figure 7 laisse entrevoir une extrémité d'arbre tubulaire avec les détails déjà explicités au regard de la figure 1; dans la partie renflée 4 " de l'extrémité d'arbre tubulaire, sont vissés des tourillons 18 conformes aux figures 5 et 6. REVENDICATIONS. 1 Procédé de fabrication d'une pièce intérieure de joint universel à tripode, comportant des tourillons radiaux et à laquelle se raccorde un arbre tubulaire, caractérisé en ce qu'une extrémité d'arbre tubulaire ( 1) est façonnée par déformation, sans enlèvement de copeaux, en réalisant un renflement de l'épaisseur de paroi, et en ce que les tourillons radiaux ( 10, 14, 18) sont reliés à l'extrémité d'arbre tubulaire ( 1), dans la zone de la partie renflée ( 4). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le façonnage par déformation est effectué selon un procédé de matriçage. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le façonnage par déformation est effectué selon un procédé de forgeage. 4 Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on choisit pour les tourillons ( 10, 14, 18), un matériau de qualité plus élevée que pour l'arbre tubulaire. 5 Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que tout au moins la zone de la partie renflée ( 4) de l'extrémité d'arbre tubulaire subit un traitement de durcissement, avant la liaison avec les tourillons ( 10, 14, 18). 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que les tourillons ( 10, 14, 18) sont reliés à l'extrémité d'arbre tubulaire ( 1) par soudage par friction. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans la zone de la partie renflée ( 4) de l'extrémité d'arbre tubulaire, sont réalisés des méplats ( 8) répartis sur la périphérie et sur lesquels sont rapportés les tourillons. 8 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans la zone de la partie renflée ( 4) de l'extrémité d'arbre tubulaire, sont exécutés des lamages ou des alésages radiaux répartis sur la périphérie, dans lesquels sont engagés les tourillons ( 10, 14). 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les extrémités intérieures des tourillons ( 10, 14), situées à l'intérieur de l'extrémité d'arbre tubulaire ( 1), sont soudées entre- elles par soudage par friction. Procédé selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que les tourillons ( 10, 14, 18) sont liés à l'arbre tubulaire, par emmanchement dans des alésages et par brasage ou collage. 11 Procédé selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que les tourillons ( 18) sont pourvus d'embouts filetés ( 20) et sont vissés dans des alésages ( 16) taraudés de l'arbre tubulaire.