Brevet FR2706335A1 — publié le 19941223

"Procédé de fabrication de pièces métalliques telles que des ébauches de poulie et des poulies et pièces métalliques réalisées au moyen de ce procédé L'invention concerne un procédé de fabrication de pièces métalliques telles que des ébauches de poulie et des poulies, et les pièces réalisées au moyen de ce procédé. Les poulies utilisées dans l'industrie et dans le domaine automobile sont à l'heure actuelle réalisées principalement par emboutissage ou en fonderie et/ou usinage ou galetage à la molette. Par ailleurs, la fabrication en fonderie n'est pas possible pour tous les métaux et nécessite une suite d'opérations peu commodes à réaliser et qui ne peuvent guère être effectuées en poste fixe. Dans les autres procédés utilisés, on part d'une plaque métallique généralement de forme carrée que l'on découpe circulairement de telle sorte que l'on réalise un disque plat, ce qui provoque une perte de matière dans les angles. La suite du processus peut comporter plusieurs variantes. Par exemple, on peut emboutir et étirer le disque, et on aboutit à une pièce de faible épaisseur en forme de coupelle, ce qui est parfois peu pratique, à laquelle on soude un moyeu, ce qui est relativement onéreux ; on peut également fendre la périphérie du disque et la compresser pour réaliser une jante saillante de part et d'autre de la toile (partie s'étendant entre le moyeu et la jante) de la poulie, puis usiner une ou plusieurs gorges dans cette jante, mais les poulies obtenues présentent une résistance insuffisamment élevée pour les applications à conditions mécaniques sévères ; on peut aussi faire fluer le métal de la périphérie du disque de part et d'autre du plan de celui-ci et ainsi former une jante en saillie de part et d'autre de la toile, et ensuite former les gorges dans cette jante. Le fait que ces procédés impliquent une découpe préalable dans une plaque métallique initialement carrée provoque une perte de matière de l'ordre de 30W. De plus, tous ces procédés, malgré qu'ils soient relativement longs et onéreux, ne permettent pas de réaliser une poulie présentant une toile dont l'épaisseur n'est pas constante, à moins de réaliser ultérieurement cette variation d'épaisseur par une opération d'usinage ou de forgeage. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de fabriquer des pièces métalliques telles que des ébauches de poulie et des poulies présentant une jante cylindrique ou ondulée avec ou sans rebord(s), également répartie de part et d'autre de la toile, ou déportée, ou encore s'étendant d'un seul côté. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication de pièces métalliques telles que des ébauches de poulie et des poulies, caractérisé en ce que l'on place un lopin métallique, présentant deux faces opposées et un pourtour latéral, sur un élément d'outil de sorte qu'au moins une première face du lopin soit en regard d'au moins une paroi de fond de cet élément présentant la forme complémentaire de celle désirée pour au moins une première face de ladite pièce métallique, on rapproche cet élément et au moins un autre élément d'outil situé vis-à-vis de la deuxième face du lopin et présentant en regard de ce lopin la forme complémentaire de celle désirée pour au moins une deuxième face de ladite pièce métallique, en déplaçant au moins l'un desdits éléments, et on anime au moins l'un d'eux d'un mouvement d'oscillation en comprimant successivement diverses zones au moins des faces du lopin entre au moins deux des éléments d'outils et on fait fluer de la matière du lopin au-delà du pourtour primitif de celui-ci jusqu'à ce qu'au moins lesdites première et deuxième faces épousent avec les dimensions désirées les formes correspondantes des éléments d'outil, puis on éloigne l'un de l'autre les éléments d'outil et enfin on retire la pièce. Grâce à cela, il est possible de réaliser d'un seul coup de presse, donc de manière moins onéreuse que dans le passé par suite de l'absence de "chutes" dans le matériau et du fait que la pièce n'est pas déplacée de son poste de fabrication depuis le début des opérations jusqu'à l'obtention de l'ébauche de poulie, des poulies pouvant posséder si nécessaire une épaisseur qui n'est pas constante en direction radiale. L'invention concerne également les ébauches de poulie et poulies métalliques obtenues par ce procédé, notamment, comme on l'a vu, à jante cylindrique ou ondulée avec ou sans rebord(s), également répartie de part et d'autre de la toile de la poulie ou déportée, ou encore s'étendant d'un seul côté. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation illustré par les dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 est une coupe schématique d'un exemple d'outillage pour la mise en oeuvre du procédé selon ltinvention en vue d'obtenir une poulie à jante sans rebord, - la figure 2 est une coupe schématique d'un exemple d'outillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention en vue d'obtenir une poulie à jante présentant ici deux rebords, - les figures 3a, 3b, 3c à 6a, 6b, 6c montrent schématiquement quelques types de formes de poulies pouvant être obtenus par ce procédé. Le procédé selon l'invention consiste de manière générale à réaliser des pièces telles que des ébauches de poulie ou des poulies en partant d'un lopin sectionné dans un "rond" métallique, en faisant fluer de la matière du lopin au-delà du pourtour du rond initial. A cet effet, on exerce successivement sur différentes zones des faces du lopin des forces de compression, à froid ou à chaud, au moyen d'une presse dite "orbitale" munie d'un outil en plusieurs éléments dont au moins l'un est animé à cet effet d'un mouvement d'oscillation tandis qu'il est en appui contre le lopin. Les outils pour la mise en oeuvre de l'invention représentés schématiquement sur les figures 1 et 2 sont similaires et les mêmes organes sont désignés par les mêmes repères numériques, la différence portant sur le fait que celui de la figure 1 est destiné à façonner une pièce présentant une jante sans rebord tandis que celui de la figure 2 est adapté à façonner une pièce présentant une jante à rebord(s), ici à deux rebords. Dans les deux cas, un premier élément 1 formant réceptacle pour le lopin est fixé par l'intermédiaire d'un support approprié sur la table de la presse ; ce réceptacle est en deux parties, respectivement une couronne Il présentant une forme complémentaire de celle désirée au moins pour une face de la poulie dans la région de la jante, de la toile et éventuellement d'une partie du moyeu, et un doigt éjecteur 12 central présentant une forme complémentaire de celle désirée pour la même face dans la région d'au moins une partie du moyeu. Quoique cela ne soit pas obligatoire, ce réceptacle est ici maintenu immobile pendant le façonnage de la pièce. Dans le cas de la figure 1, la couronne 11 est nettement creuse et son fond 111 présente la forme complémentaire de celle désirée pour la pièce finie, tandis que la paroi interne latérale 112 qui relie le dessus de la couronne au fond s'étend cylindriquement avec une section droite circulaire , la jante étant prévue de cette forme et sans rebord. Dans le cas de la figure 2, comme il est prévu que la jante soit munie de deux rebords, la couronne 1l présente comme seul relief la forme complémentaire de celle désirée pour la face correspondante de la pièce finie, et la partie 113 de sa surface s'étendant hors du contour prévu pour le lopin est plane pour des raisons qui seront exposées dans la suite. Dans les deux cas, un deuxième élément 2 constituant une tête de façonnage et solidarisé par l'intermédiaire d'un dispositif approprié sur le coulisseau de la presse est disposé vis-à-vis du fond 111 de la couronne 1 ; cet élément est également en deux parties, respectivement une couronne 21 présentant une forme complémentaire de celle désirée pour au moins une face (plus précisément la face opposée à la précédente) de la poulie dans la région de la jante, de la toile et éventuellement dtune partie du moyeu, et un doigt 22 central présentant une forme complémentaire de celle désirée pour cette même face dans le reste de la région du moyeu. Dans le cas de la figure 1, le réceptacle I et la tête 2 suffisent donc pour conférer sa forme définitive à la pièce, tandis que dans le cas de la figure 2, d'autres éléments sont nécessaires notamment pour façonner le pourtour latéral de la jante. C'est pourquoi, dans le cas de la figure 2, sont prévus des éléments disposés en anneaux 3, 4 l'un dans l'autre autour de l'emplacement prévu pour le lopin, entre le réceptacle 1 et la tête 2. L'anneau intérieur 3, qui est en plusieurs parties rétractables pour permettre le retrait de la pièce après formage, a une paroi intérieure 31 présentant la forme complémentaire de celle désirée pour le pourtour latéral de la jante, et une paroi extérieure 32 inclinée conférant à cet anneau une section croissant depuis la région de la tête 2 à celle du réceptacle 1. L'anneau extérieur 4 a une paroi intérieure 41 inclinée déterminant un espace central présentant une section croissant également depuis la région de la tête 2 à celle du réceptacle 1. Ici, l'anneau intérieur 3 repose donc sur le réceptacle 1, plus précisément sur sa surface plane 113 hors du contour prévu pour le lopin, et l'anneau extérieur 4 repose sur et autour de l'anneau intérieur 3 par l'intermédiaire des parois inclinées 41, 32 des deux anneaux ; ainsi, des mouvements oscillatoires de l'anneau extérieur 4 peuvent entraîner le glissement de l'anneau intérieur 3 sur cette surface plane. Le lopin à partir duquel on réalise la pièce 5 montrée sur les dessins est découpé de manière à présenter deux faces de préférence approximativement planes et parallèles et un pourtour latéral approximativement circulaire si l'on désire réaliser des pièces circulaires telles que des ébauches de poulie ou des poulies. On dispose ce lopin sur le réceptacle 1 de telle sorte que l'une de ses faces soit en regard du fond 111 de la couronne et que son pourtour latéral soit en regard de la paroi interne latérale 112 dans le cas de la figure 1 et en regard de la paroi intérieure 31 de l'anneau 3 dans le cas de la figure 2. La tête 2 étant vis-à-vis de la face opposée du lopin, on rapproche le réceptacle 1 et la tête 2, et plus précisément ici on descend la tête 2 vers le réceptacle 1 tandis que celui-ci est maintenu immobile, et on soumet le réceptacle 1 et la tête 2 à une oscillation relative ; ici, comme le réceptacle reste immobile, c'est la tête que l'on anime d'un mouvement d'oscillation programmé dans la machine. Lors du mouvement d'oscillation de la tête 2, on comprime successivement diverses zones des faces du lopin entre le réceptacle 1 et la tête 2 et on fait fluer de la matière du lopin au-delà du pourtour primitif de celuici, dans le cas de la figure 1 jusqu'à ce que les première et deuxième faces ainsi que le pourtour épousent avec les dimensions désirées les formes correspondantes du réceptacle et de la tête ; dans le cas de la figure 2, lors du mouvement d'oscillation de la tête 2, non seulement on comprime successivement diverses zones des faces du lopin, mais également on fait osciller l'anneau extérieur 4, qui, par l'effet de coin dû aux parois inclinées des deux anneaux 3, 4 provoque le glissement de l'anneau intérieur 3 dans des directions dépendant du mouvement d'oscillation choisi, et ainsi la compression successive de zones du pourtour du lopin, et un fluage de matière vers les zones désirées du lopin pour y créer le(s) rebord(s) des jantes. Lorsque les faces et éventuellement le pourtour épousent avec les dimensions désirées les formes correspondantes des éléments d'outil, on interrompt la compression et on éloigne les éléments les uns des autres. Enfin, on retire la pièce 5 grâce à un mouvement de translation vers la tête 2, du doigt éjecteur 12, et l'opération peut recommencer avec un autre lopin. Les ébauches de poulies et poulies présentant des formes de révolution à section droite circulaire, ici, les divers éléments d'outils 1, 2, 3, 4 présentent des formes circulaires s'étendant autour d'un axe central respectif, les axes des éléments étant initialement en prolongement (montage coaxial) ; la mise en oscillation de la tête 2 consiste donc à basculer l'axe central de celle-ci par rapport à sa position initiale, ce qui détruit la coaxialité du montage ; ce sont les positions successives données à l'axe de la tête 2 qui sont programmées dans la presse, et dans les cas représentés sur les dessins, l'axe de la tête 2 coupe celui du réceptacle 1 au centre de la surface supérieure du moyeu en cours de façonnage. Le guidage de l'oscillation correcte de la tête 2 est réalisé par exemple par le fait que le dispositif de liaison de la tête 2 au coulisseau de la presse est muni d'une articulation à rotule en calotte de sphère centrée au milieu. de la base de la tête de façonnage 2. Ce procédé et cet appareillage permettent de réaliser des pièces à partir des métaux ductiles à froid ou à chaud, car on peut aussi bien, si nécessaire, chauffer le lopin en vue de son façonnage, que le façonner à froid. Ainsi, on peut réaliser des pièces en alliage de fer, ou d'aluminium ou similaire (aciers, alliages légers, etc.). Les formes et les dimensions des éléments d'outil et ainsi des pièces que l'on peut réaliser sont fonction du matériau que l'on désire façonner, et ainsi il est utile de prévoir le maximum de formes arrondies notamment sur la face de la pièce qui est en contact avec la tête de façonnage. La pièce obtenue peut ensuite être reprise en vue d'opérations d'usinage, ou de repoussage ou roulage au moyen de molettes par exemple, pour y réaliser des dents ou des gorges notamment. Les pièces 5 réalisées le plus facilement grâce au procédé selon l'invention sont des ébauches de poulie ou des poulies dont la jante 51 présente une forme extérieure cylindrique de révolution à section droite circulaire sans rebord (figures 3a, 4a, 5a, 6a) et peut être également répartie par rapport à la toile 52, ou inégalement répartie, ou entièrement située d'un côté de la toile ; il est également aisé de réaliser des pièces dont la jante présente un profil extérieur ondulé (figures 3b, 4b, 5b, 6b) ou un profil à un ou plusieurs rebord(s) 511 (figures 3c, 4c, 5c, 6c) pour chacune des positions relatives de la jante et de la toile mentionnées plus haut. Pour toutes ces pièces, on peut aisément obtenir une épaisseur de matière qui ne soit pas constante, et une toile 52 linéaire ou coudée entre la jante 51 et le moyeu 53 de telle sorte que le moyeu s'étende au moins partiellement hors du volume délimité périphériquement par la jante. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessus décrits et représentés, et on pourra en prévoir d'autres modes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de pièces (5) métalliques telles que des ébauches de poulie et des poulies, caractérisé en ce que l'on place un lopin métallique, présentant deux faces opposées et un pourtour latéral, sur un élément d'outil (1) de sorte qu'au moins une première face du lopin soit en regard d'au moins une paroi de fond (11) de cet élément (1) présentant la forme complémentaire de celle désirée pour au moins une première face de ladite pièce métallique, on rapproche cet élément (1) et au moins un autre élément d'outil (2) situé vis-à-vis de la deuxième face du lopin et présentant en regard de ce lopin la forme complémentaire de celle désirée pour au moins une deuxième face de ladite pièce (5) métallique, en déplaçant au moins l'un desdits éléments (1, 2), et on anime au moins l'un d'eux d'un mouvement d r oscillation en comprimant successivement diverses zones au moins des faces du lopin entre au moins deux des éléments d'outils (1, 2) et on fait fluer de la matière du lopin au-delà du pourtour primitif de celuici jusqu'à ce qu'au moins lesdites première et deuxième faces épousent avec les dimensions désirées les formes correspondantes des éléments d'outil (1, 2) , puis on éloigne l'un de l'autre les éléments d'outil (1, 2, 3) et enfin on retire la pièce (5). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on anime un élément d'outil (2) dtun mouvement dans lequel on le fait osciller par rapport à un autre élément d'outil (1). 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on anime au moins un élément d'outil (2) d'un mouvement dans lequel on le fait osciller par rapport à un autre élément d'outil (1), et l'on anime au moins un élément d'outil supplémentaire (3) d'un mouvement glissant. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on chauffe le lopin métallique de telle sorte que l'on effectue un fluage à chaud. 5 - Pièce métallique fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une jante (51) de forme générale cylindrique. 6 - Pièce métallique fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une jante (51) présentant une forme de révolution à génératrice ondulée. 7 - Pièce métallique fabriquée parle procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une jante (51) munie d'au moins un rebord (511). 8 - Pièce métallique fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une toile (52) de part et d'autre de laquelle la jante (51) est également répartie. 9 - Pièce métallique fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une toile (52) de part et d'autre de laquelle une jante (51) est inégalement répartie. 10 - Pièce métallique fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une toile (52) d'un seul côté de laquelle s'étend une jante (51). 11 - Pièce métallique fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une toile (52) présentant au moins un coude. 12 - Pièce métallique fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une toile (82) présentant des variations d'épaisseur. 13 - Pièce métallique fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une jante (51) et un moyeu (53) s'étendant au moins partiellement hors du volume délimité périphériquement par la jante (51).