Brevet FR2689947A1 — publié le 19931015

i L'invention concerne un procédé de fabrication d'une cage pour un joint articulé homocinétique, cette cage étant destinée (en tant que partie de joint articulé), à guider des billes servant à transmettre un couple de rotation entre une partie extérieure et une partie intérieure, et présentant des fenêtres réparties périphériquement, situées dans un plan, avec des surfaces de fenêtre écartées le long de l'axe longitudinal, lesquelles sont destinées au guidage des mouvements radiaux et circonférentiels des billes débordant vers l'intérieur et vers l'extérieur, le plan contenant les centres des fenêtres coupant orthogonalement l'axe longitudinal au centre de coudage du joint, ladite cage présentant en outre une surface de guidage pour le guidage contre une surface de guidage de l'une des parties du joint articulé, procédé dans lequel on forme d'abord une ébauche et les fenêtres sont découpées par poinçonnage après d'autres étapes. Un tel procédé pour fabriquer une cage pour joint homocinétique est connu par EP O 128 870 Bt La description de ce document indique qu'il y a, après le formage de l'ébauche, un travail de tournage de la forme extérieure et intérieure de la cage avant le découpage des fenêtres Le découpage des fenêtres s'effectue par découpage de précision à la presse, de sorte qu'il n'y a pas d'usinage complémentaire La nécessité d'un usinage par enlèvement de copeaux constitue un inconvénient: afin de permettre un usinage par tournage, on ne peut prévoir aucun relief sur la forme extérieure ou intérieure. Par DE 38 30 579 Ai, on connaît en outre un procédé de réalisation d'une cage en deux moitiés Celles-ci sont mises à une forme de coquille partiellement sphérique, par façonnage sans enlèvement de copeaux, à partir de tôle de forme annulaire avec des reliefs débordant radialement, et sont assemblées l'une à l'autre par soudage au laser On exécute ensuite un usinage complémentaire des surfaces de guidage par une opération d'abrasion. Par US 10 40 274, on connaît un procédé de fabrication d'une cage pour roulements à billes, selon lequel en partant d'une bande de tôle, on forme d'abord un godet avec un bord Ce godet présente une surface intérieure et une surface extérieure lisses Ensuite, on enlève le fond du godet par poinçonnage Après le lissage d'un bord subsistant dans la région du fond après le poinçonnage, on découpe au poinçon des évidements de forme ovale qui sont ouverts en direction d'une surface frontale du cylindre, de sorte que l'on obtient un genre de couronne Par retroussement des pointes de la couronne, on réalise un formage définitif des fenêtres de la cage. Les fenêtres de la cage enferment étroitement les billes, de sorte qu'elles sont maintenues par la cage Il n'est pas prévu de surfaces pour le guidage avec possibilité de mouvement radial et périphérique des billes dans les fenêtres. Par US 14 77 164, on connaît un procédé de fabrication d'une cage pour roulements à rouleaux Là encore, en partant d'une tôle, on forme d'abord un godet avec bord Ensuite, une partie du fond est enlevée par poinçonnage Au cours d'une étape suivante, des ajours du genre trou de clé sont aménagés par poinçonnage dans la périphérie extérieure Leurs pattes à rabattre les unes sur les autres sont pliées vers l'extérieur et reçoivent un contour qui est destiné au maintien des rouleaux. L'invention a pour but de parvenir à un procédé de réalisation, sans enlèvement de copeaux, d'une cage pour un joint articulé homocinétique dont les centres des fenêtres seront agencés dans un plan qui coupera l'axe longitudinal de la cage au centre de coudage du joint, les surfaces des fenêtres devant être agencées exactement par rapport au centre de la surface de guidage de la cage, et devant déborder radialement au-delà du contour intérieur ou, selon le cas, extérieur de la cage. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'au cours d'une première étape, en partant d'un flan rond en tôle, on forme par emboutissage un godet avec bord en formant simultanément des reliefs qui sont répartis périphériquement, sur le pourtour intérieur et/ou extérieur du godet, en correspondance avec les fenêtres à réaliser, ces reliefs étant dirigés vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal, ou encore vers l'extérieur dans une direction s'éloignant dudit axe longitudinal, et s'étendant, en partant de l'ouverture du godet, sur plus que la largeur des fenêtres; par le fait qu'au cours d'une deuxième étape, on enlève par poinçonnage, simultanément ou successivement, le fond du godet et le bord de celui-ci, en laissant subsister des parties pour la formation des reliefs sur le pourtour extérieur; par le fait qu'au cours d'une troisième étape, les parties en relief, découpées dans le bord, dirigées vers l'extérieur, sont mises simultanément ou successivement à leur condition finale, par estampage, et par le fait que les fenêtres sont découpées par poinçonnage au cours d'une quatrième étape. C'est un avantage que de pouvoir réaliser sans enlèvement de copeaux une cage avec des surfaces de fenêtre agrandies vers l'intérieur et l'extérieur, lesdites surfaces de fenêtre représentant une contredépouille en se rapportant à l'état terminé de la cage. Un autre avantage est dû à ce que les surfaces de guidage n'ont pas besoin d'usinage complémentaire par enlèvement de copeaux. Des cages dans lesquelles il y a des reliefs formant des saillies du genre nez, afin de prolonger les surfaces de fenêtre au- delà de la surface extérieure, radialement vers l'extérieur, et au- delà de la surface intérieure, radialement vers l'intérieur, ne peuvent être fabriquées par usinage par enlèvement de copeaux qu'au prix d'un travail important du fait de leur contour irrégulier. Cela se traduit par des coûts particulièrement élevés pour fabriquer une telle cage De par sa fonction technique, une telle forme de cage est avantageuse car elle entraîne une amélioration du guidage des billes sur une grande plage d'angles de coudage du joint de transmission. Une application particulièrement avantageuse existe dans les joints d'articulation tels que ceux décrits par exemple dans DE 39 04 655 Cl Dans ceux-ci, la cage, considérée d'un côté, est réalisée sans contredépouille pour ce qui est du tracé des surfaces de guidage. Dans une forme de réalisation de l'invention, il est prévu que lors du découpage par poinçonnage des fenêtres, on enlève simultanément, aux reliefs du bord dirigés vers l'extérieur, voisins de l'ouverture du godet, de la matière afin de former les surfaces de fenêtre. On est ainsi assuré que la totalité de l'étendue radiale de la surface de fenêtre ne présentera pas de discontinuité de profil. Dans le cas o il est nécessaire de respecter des tolérances particulièrement étroites pour ce qui est de la position des centres des fenêtres par rapport au centre de la surface de guidage, il est prévu qu'au cours d'une cinquième étape les fenêtres sont orientées vers le centre de la surface de guidage et mises à dimension finale par estampage complémentaire. De préférence, un découpage fin est prévu pour le poinçonnage. Si nécessaire, la cage peut en outre que l'on exécute un usinage complémentaire de la cage, par enlèvement de copeaux dans la région de la zone de découpe du fond Toutefois, dans le cas de cet usinage complémentaire, aucune des surfaces servant au guidage de la cage et des billes n'est usinée. Comme matière, on peut envisager un acier emboutissable ayant une grande résistance à coeur. L'invention a également pour objet un joint avec cage ainsi produite. D'autres, caractéristiques, avantages et détails de l'invention apparaîtront dans la description suivante, présentée de manière plus détaillée, d'un exemple de réalisation non limitatif. Sur le dessin, les figures représentent: la figure 1, en coupe longitudinale, un joint articulé homocinétique avec une cage réalisée selon le procédé de l'invention; la figure 2, en coupe longitudinale, un godet réalisé par emboutissage d'un flan rond; la figure 3, une vue en élévation latérale du godet avec fond poinçonné et bord détouré au poinçon; la figure 4, une coupe selon IV-IV de la figure 3; la figure 5, une coupe selon V-V de la figure 3; la figure 6, une représention correspondant à celle de la figure 4, toutefois après formage par estampage des reliefs dirigés vers l'extérieur dans la région du bord du godet; la figure 7 une coupe comparable à celle selon la figure 5, après l'estampage de mise en forme en forme du bord du godet; la figure 8, une coupe, comparable aux figures 4 et 5, après le poinçonnage des fenêtres; et la figure 9, une vue en plan de la cage dans la région d'une fenêtre, conformément à l'état représenté sur la figure 8. Le joint articulé homocinétique dont les contours sont représentés schématiquement en coupe longitudinale selon la figure 1 est constitué, pour l'essentiel par la partie extérieure 1, par la partie intérieure 2 reçue dans la cavité 3 de la partie extérieure 1 et par la cage 4 disposée entre la partie intérieure 2 et la partie extérieure 1 Dans la paroi intérieure de la partie extérieure 1 sont aménagées des pistes de roulement extérieures 5 dans des plans méridiens par rapport à l'axe longitudinal 7 En vis-à-vis de ces pistes sont aménagées des pistes de roulement intérieures 6 dans la surface extérieure de la partie intérieure 2 La cage 4 présente, en correspondance avec les pistes de roulement extérieures 5 et intérieures 6 en vis-à-vis, des fenêtres 8 réparties périphériquement Dans ces fenêtres 8 sont disposées des billes 9 qui y passent radialement Elles débordent chacune dans les pistes de roulement extérieures 5 et dans les pistes de roulement intérieures 6, aux fins de transmission du couple de rotation Les fenêtres 8 présentent, décalées le long de l'axe longitudinal 7, des surfaces 10, 11, entre lesquelles les billes 9 sont guidées Les milieux des fenêtres 8 de la cage se trouvent sur un plan 12 qui, lorsque le joint est en position allongée, coupe l'axe longitudinal 7 au centre de pivotement ou centre de coudage O Ce centre de coudage O est en même temps le centre de la surface extérieure sphérique 13 de la partie intérieure 2 et par conséquent de la surface de guidage 14, ayant la forme d'une surface partielle de sphère creuse, de la cage 4, cette surface de guidage 14 guidant ladite cage sur la surface extérieure 13 de la partie intérieure 2 Le module constitué par la cage 4 et la partie intérieure 2 est centrée par rapport à la partie extérieure 1, par l'intermédiaire des billes 9. Pour le positionnement axial de la partie intérieure 2, celle-ci trouve un appui contre une surface sphérique creuse d'un élément d'appui 15. On peut en outre voir que la surface de guidage 14 est disposée libre grâce à l'élargissement du contour intérieur de la cage 4 La cage 4 est donc configurée sans contredépouille en partant du côté 16 de l'ouverture Exception à cette absence de contredépouille: les surfaces de fenêtre 10 voisines du côté de l'ouverture 16, lesquelles sont façonnées en tant que constituants de saillants 19 débordant vers l'extérieur au-delà de la surface extérieure 18, et de saillants 17 débordant vers l'intérieur. Le contour intérieur 20 qui se raccorde géométriquement à la surface de guidage 14 s'étend sans aucune contredépouille en partant du côté d'ouverture 16. La fabrication de la cage 4 est expliquée de manière plus détaillée en se reportant aux figures 2 à 9. Tout d'abord, à partir d'un flan, on produit par emboutissage le godet visible sur la figure 2 Lors de sa fabrication, le godet est muni d'un bord 21 et d'une surface extérieure 18 qui, en partant du côté ouverture 16 du godet, se raccorde au bord 21 et s'étend d'abord rectilinéairement sur une première étendue, avec un contour intérieur 20 qui se raccorde géométriquement à la surface de guidage 14 en forme de portion de sphère creuse Dans cette région, la surface extérieure 18 suit une allure correspondante La surface de guidage 14 présente un point central qui est centré sur le centre de courbure O, sur l'axe longitudinal 7 Le plan 12 contenant les milieux des fenêtres doit aussi passer par ce centre O Les fenêtres 8 et les surfaces 10, 11 qui les limitent, doivent donc être orientées par rapport à ce centre O La forme sensiblement cylindrique du contour intérieur 20 se termine derrière le plan 12 ("derrière" en considérant le côté d'ouverture 16) Le godet représenté sur la figure 2 présente un fond 22 Il présente en outre déjà les reliefs 17 formant saillie radialement vers l'intérieur, depuis le contour intérieur 20, en direction de l'axe longitudinal 7. Ces reliefs 17 sont visibles sur la figure 3 Ils s'étendent depuis le côté d'ouverture 16 jusqu'au-delà du plan 12, à la manière d'une "âme" ou partie intermédiaire pleine Ils sont répartis périphériquement et sont limités en direction circonférentielle La grandeur en direction circonférentielle est déterminée par le cheminement des billes du joint en direction circonférentielle lors de la mise du joint en position angulaire. Sur la figure 2, les parties pleines intermédiaires ne sont reconnaissables que par le fait que la paroi du godet diffère, dans la région desdites parties intermédiaires pleines 23, de la région restante C'est ainsi que l'on peut reconnaître sur la figure 2, dans la moitié supérieure, la section épaissie par rapport à celle de la paroi dans la moitié inférieure. Lors de l'emboutissage, le flan rond pour former le godet est serré solidement dans la région du bord 21, dans un outil de formage Dans une variante de configuration, il est prévu d'aménager sur la surface extérieure 18 des reliefs supplémentaires 19 a s'ajoutant à la surface de fenêtre 11, lesquels, en partant du bord 21, s'étendent en direction de la surface de guidage 14 et se terminent derrière une transition en gradin 23 entre le contour intérieur 20 et la surface de guidage 14. Après l'emboutissage du godet selon la figure 2, on poinçonne le fond 22 et, en même temps ou à la suite, on détoure le bord 21 de manière qu'il y ait dans la région de ce bord 21 un relief 19 dirigé à chaque fois vers l'extérieur Dans le cas de la forme de réalisation avec un autre relief 19 a, ou encore dans le cas d'un autre prolongement de la surface de fenêtre 11 vers le haut, au-delà du contour extérieur 18, le relief complémentaire 19 a s'y raccorde en tant que partie pleine intermédiaire Le poinçonnage du fond 22 crée la zone de coupure 25. Pour la région intermédiaire entre deux paires de reliefs 17, 19 se succédant en direction circonférentielle, le tracé du contour intérieur 20 conduit à une section droite réduite L'allure de ce tracé dans cette région intermédiaire est reconnaissable sur la figure 5. Au cours d'une troisième étape, on effectue, simultanément ou successivement, un estampage de la surface de guidage 14 pour la mettre à la condition finale, et du contour de la cage dans la région du côté d'ouverture 16 Dans le cas o un prolongement de la surface de fenêtre 10 tournée vers le côté d'ouverture 16 ne doit être prévu que radialement vers l'extérieur, sous la forme d'un relief 19, toutefois pas dans la région de la surface 11 de la fenêtre, on exécute aussi un estampage du relief 19 pour le mettre à son contour définitif De préférence, on produit un déplacement de la matière de manière que, même lors du poinçonnage suivant de la fenêtre 8 pour parvenir à la condition de fabrication visible sur les figures 8 et 9, on obtienne en même temps un usinage des surfaces de fenêtre 10 dans la région du relief 19 Par découpage fin, on obtient une réalisation définitive des surfaces de fenêtre 10 et 11. Les reliefs 17 et 19 dans la région du côté d'ouverture 16 se trouvent ainsi formés Par contre, la partie de matière qui, entre les deux surfaces de fenêtre 10 et 11, avait encore une forme de partie intermédiaire pleine au cours des étapes de fabrication précédentes, a désormais disparu Dans le cas o, dans la région de la surface extérieure 18, un relief 19 a en forme de partie intermédiaire pleine aurait été présent en complément de la partie de relief 19 formée par le bord, il se produirait aussi une élimination de la matière d'abord accumulée extérieurement Il subsiste alors le relief 19 a sur le côté du plan 12 à l'opposé du côté d'ouverture 16. Pour réaliser de façon précise l'intervalle entre les deux surfaces de fenêtre 10 et 11, d'une part, et le plan 12 contenant les centres des fenêtres par rapport au centre de cintrage O et par conséquent par rapport au centre de la surface de guidage 14, on réalise un estampage complémentaire par application de pression dans un outil en partant du côté ouverture 16 Pour ce faire, on introduit dans la fenêtre 8 un outil ayant la dimension définitive de la largeur de fenêtre et l'on adapte cette largeur, l'on réalise un déplacement du plan 12 afin de mettre celui-ci en coïncidence avec le centre O en tant que point central pour la surface de guidage 14. Enfin, dans la région de la zone de cisaillement ou coupure 24, c'est-àdire la zone de coupure du fond 22 du godet, on peut réaliser un usinage complémentaire par enlèvement de copeaux par tournage, afin d'obtenir le contour visible sur la figure 8. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être- décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS: 1 Procédé de fabrication d'une cage ( 4) pour un joint articulé homocinétique, cette cage étant destinée (en tant que partie de joint articulé), à guider des billes ( 9) servant à transmettre un couple de rotation entre une partie extérieure ( 1) et une partie intérieure ( 2), et présentant des fenêtres ( 8) réparties périphériquement, situées dans un plan, avec des surfaces de fenêtre ( 10, 11) écartées le long de l'axe longitudinal ( 7), lesquelles sont destinées au guidage des mouvements radiaux et circonférentiels des billes ( 9) débordant vers l'intérieur et vers l'extérieur, le plan contenant les centres des fenêtres coupant orthogonalement l'axe longitudinal au centre (O) de coudage du joint, ladite cage ( 4) présentant en outre une surface de guidage ( 14) pour le guidage contre une surface de guidage de l'une des parties du joint articulé, procédé dans lequel on forme d'abord une ébauche et les fenêtres ( 8) sont découpées par poinçonnage après d'autres étapes, caractérisé par le fait qu'au cours d'une première étape, en partant d'un flan rond en tôle, on forme par emboutissage un godet avec bord ( 21) en formant simultanément des reliefs ( 19, 19 a) qui sont répartis périphériquement, sur le pourtour intérieur ( 20) et/ou extérieur du godet, en correspondance avec les fenêtres ( 8) à réaliser, ces reliefs étant dirigés vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal ( 7), ou encore vers l'extérieur dans une direction s'éloignant dudit axe longitudinal, et s'étendant, en partant de l'ouverture du godet, sur plus que la largeur des fenêtres ( 8); par le fait qu'au cours d'une deuxième étape, on enlève par poinçonnage, simultanément ou successivement, le fond ( 22) du godet et le bord ( 21) de celui-ci, en laissant subsister des parties pour la formation des reliefs ( 19, 19 a) sur le pourtour extérieur; par le fait qu'au cours d'une troisième étape, les parties en relief, découpées dans le bord, dirigées vers l'extérieur, sont mises simultanément ou successivement à leur condition finale, par estampage, et par le fait que les fenêtres ( 8) sont découpées par poinçonnage au cours d'une quatrième étape. il 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lors du découpage par poinçonnage des fenêtres ( 8), on enlève simultanément, aux reliefs du bord dirigés vers l'extérieur, voisins de l'ouverture du godet, de la matière afin de former les surfaces ( 10, 11) de fenêtre. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'au cours d'une cinquième étape les fenêtres ( 8) sont orientées vers le centre (O) de la surface de guidage et mises à dimension finale par estampage complémentaire. 4 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on prévoit, pour le découpage par poinçonnage, un découpage de précision. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on exécute un usinage complémentaire de la cage, par enlèvement de copeaux dans la région de la zone de découpe du fond ( 22). 6 Joint articulé homocinétique comportant une cage à billes fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.