Brevet FR2824498A1 — publié le 20021115

Description L'invention a pour objet un procédé pour façonner au moins une partie d'au moins une dent d'une denture, par déformation plastique de matériau de la dent, ainsi qu'une denture fabriquée selon ce procédé. s Arrière plan de l' invention Sur les dentures dans lesquelles la section de la dent, sur des dents individuelles ou sur toutes les dents, est réduite dans certaines zones, ces réductions de section sont réalisées par enlèvement de co peaux, ou sans enlèvement par déformation. De telles réductions de la o section par enlèvement de copeaux sont réalisées sur la denture terminée pour le reste, par exemple par fraisage. Pour opérer par déformation, on utilise des procédés tels que roulage avant/arrière ou estam page/compression. Après des usinages de ce genre, il y a des po ches/rainures partant du cercle de tête de la denture et pénétrant radialement dans la dent, ou des gorges sur les dents du côté des flancs. Ces réductions partielles de la hauteur ou de l'épaisseur de la dent qui se produisent sur la largeur de la dent sont souvent appelées contre dépouilles. I1 est connu par exemple que les flancs des dents d'une den ture interne portée par des manchons de commutation d'une unité de commutation synchronisée sont à contre-dépouille. Les contre-dépouilles réduisent l'épaisseur de la dent sur ou plusieurs parties limitées de la lar geur de la dent. Ici les contre-dépouilles servent d'arrét s'opposant à un dégagement axial involontaire des dentures engagées par coulissement axial l'une dans l'autre, du manchon coulissant et de la denture d'accouplement appartenant au pignon d'un rapport de vitesses. Les manchons de commutation peuvent en général coulis ser sur des supports de manchon le long de l'axe central de l'unité de commutation. Ils sont en prise par des dents longitudinales par rapport à l'axe central de l'unité de commutation et dirigées vers l'intérieur, avec so une denture du support du manchon de commutation, dont les dents sont dirigées vers l'extérieur. Les dents de ces dentures portées par les man chons de commutation et/ou les supports de manchons présentant sou vent aussi des rainures pénétrant radialement de l'extérieur dans les dents. Ces rainures occupent la largeur de la dent, sur une partie limitée. Elles réduisent la hauteur de la dent dans dette ou ces parties limitées. Dans ces rainures vient se bloquer par exemple un élément d'arrét qui maintient le manchon de commutation sur le support de ce manchon, dans une position neutre non connectée et qui aussi, le cas échéant, em pêche le manchon de coulisser prématurément. Les rainures décrites ou d'autres contre-dépouilles réduisent la section de la dent sur une ou plu sieurs parties limitées de sa largeur. Ainsi il se trouve même sur les dents des zones o à la fois la hauteur et l'épaisseur de la dent sont le long s d'une même section, réduites comparativement à la section de base de la dent. Réduire par enlèvement de copeaux, la section de base des dents d'une denture façonnée pour le reste est une opération laborieuse et coûteuse. C'est pourquoi des contre-dépouilles sont souvent réalisées sans o enlèvement de copeaux. La matière des dents est déformoe plastiquement et refoulée physiquement pour créer l'espace libre destiné à former par exemple une rainure. Le matériau flue alors le long des bords sur les flancs des dents pour atteindre les entredents ou est refoulé à partir des flancs vers la tête de la dent. Il se forme alors une sorte de remblai cons titué par le matériau refoulé. La fabrication d'une denture ainsi constituce est rendue coûteuse par l'élimination par enlèvement de copeaux, et re prise de ces remblais. Dans peu de cas, on peut conserver un tel remblai sur la dent concernée, pour créer un autre élément fonctionnel. Un de ces cas est décrit dans le document DE 199 32 300 A1. La denture d'un manchon de commutation présente sur quelques dents de sa denture, des évide ments, obtenus par refoulement plastique du matériau, avec réduction de la hauteur de la dent dans cette partie de la dent. Le matériau refoulé se dresse alors opportunément dans les entredents bordant la dent. Quand le 2s manchon coulissant glisse sur son support, le remblai constitue un arrêt s'opposant à l'introduction dans l'entredent d'une dent dirigée vers l'extérieur que porte le support du manchon. Ainsi, volontairement le manchon ne peut être monté sur le support de manchon que dans une position correspondant à une orientation ou une direction donnée. En pratique l'application décrite ci-dessus se présente plus rarement que celle o le refoulement du matériau doit être évité pour un bon fonctionnement de commutation. Résumé de l' invention L'objectif de l'invention est par conséquent de créer un pro 3s cédé pour façonner une partie d'une dent d'une denture, par déformation plastique du matériau constituant la dent, en évitant l' apparition d'un remblai gênant. Un autre objectif de l'invention est en appliquant le pro cédé selon l'invention, d'obtenir une denture simple et économique à fa- briquer. Cet objectif est atteint, selon les caractéristiques de la re- vendication 1, en mettant en _uvre un procédé comportant les étapes sui s vantes: 1. réalisation d'au moins un trou dans la denture, 2. façonnage de la partie par déformation plastique du matériau, 3. refoulement dans le trou du matériau s'écoulant de la partie sous l'action de façonnage. o Le trou est par exemple réalisé dans la denture par estam page, les dents prises individuellement présentant essentiellement leur section de base. La déformaffon plastique du matériau par l'outil de fa çonnage crée le ou les contre-dépouilles, par exemple des flancs de dents inclinés ou des encoches de verrouillage pour le blocage d'éléments s d'arrêt, mais aussi des déformations plastiques sans contre-dépouille sur les dents. Ces dernières déformations apparaissent par exemple quand on calibre le contour de base des dents et quand on forme des versants sur les dentures en toit. Les outils de façonnage sont des poinçons ou des matrices. Le matériau ainsi refoulé, ou encore du matériau refoulé par o l'effet de calibrage, de la forme totale de la dent par exemple, ne se trouve pas de manière génante sur les contours de la dent finie, car le matériau a été refoulé dans le trou. Le volume libre d'un ou plusieurs trous situés dans la zone de fluage de matériau qui se déforme plastiquement offre un espace dans lequel le matériau qui flue peut se dégager. Ainsi le matériau qui flue est dévié conformément à l'objectif, dans le ou les trous par le contour du poinçon et/ou d'une matrice ou par l'interaction de ces deux outils de façonnage. Le matériau également du fait de son assez faible ré sistance à la déformation s'affaisse dans les trous, car la structure de la denture est affaiblie dans la zone des trous. Le matériau refoulé provenant de l'espace libéré pour créer les rainures ou les contre-dépouilles, ne se présente pas sous la forme d'un remblai génant. Une reprise par enlève ment de copeaux, ou autre, disparat donc. Un avantage supplémentaire apporté par les trous est la diminution de la résistance à une déformation plastique qu'oppose la structure relativement massive d'une denture 3s quand cette structure est percée de trous. La structure du matériau peut, par la présence de zones réalisces intentionnellement, étre " ramollie " afin de faciliter le façonnage en réduisant les forces nécessaires pour cela. Les trous sont réalisés dans la denture de préférence par estampage avant ou après façonnage des dents selon leur forme de base, ou ils sont intégrés au processus de façonnage. Le nombre des trous par partie et/ou par dent, ainsi que leurs formes peuvent être adaptés à vo lonté aux contraintes. Ainsi on peut utiliser des trous à section circulaire aussi bien que des trous allongés. L'invention est prévue de préférence pour opérer un façon nage sur des dents d'une denture réalisée sur une bague, sur un élément annulaire ou sur un corps creux ou une partie annulaire de ce corps. La o denture est externe ou interne ou encore elle est frontale sur un corps en forme de disque. Une variante de denture portant au moins une dent usi née selon l'invention est réalisée sur une bague qui, dans son état initial, est une bande de tole équipée d'un profilé formant denture. Les extrémités recourbées l'une vers l'autre de la bande de tole portant le profilé dentelé dessinant un cercle, sont fixées l'une à l'autre. La contredépouille dans une ou plusieurs dents est réalisée en appliquant le procédé soit sur la bande de t61e étendue à plat ou dans la denture sous sa forme annulaire. Une configuration du procédé selon l'invention prévoit, pour façonner une partie à hauteur de dent réduite, que le matériau, lors du o façonnage, flue librement vers au moins un flanc de la dent. Ensuite, le matériau est refoulé par au moins un outil de façonnage, dans au moins un trou disposé vers le flanc d'une dent. Cet outil recouvre alors au moins la partie et, sur celle-ci, à la forme de la réplique négative de la dent finie à section réduite. Comme outils de façonnage, on utilise de préférence des :5 poinçons ou des matrices, ou les deux en interaction. Un évidement, qui par sa profondeur réduit la hauteur de la dent dans une partie de celle-ci, est obtenu par exemple au moyen d'un poinçon, dans une première étape du procédé. Le poinçon arrive sur la tête de la dent et refoule le matériau qui occupe la zone de la partie. Le poinçon réalise ainsi un évidemment présentant une profondeur régulière ou variant le long de la partie. L'évidement est pratiqué dans la dent de manière que du côté du flanc de l'espace libéré sur la dent, il ne subsiste aucun matériau. Le matériau re foulé lors du façonnage de la partie se trouve, après cette étape du procé dé, libre sous la forme d'un remblai dans l'entredent bordant la dent. Au cours de l'étape suivante du procédé, à savoir le refoulement de la matière dans le trou, la dent ou toutes les dents concernées de la denture sont comprimées par exemple dans une matrice et soumises à la charge exer cée par un poinçon. Le contour intérieur de la matrice ou le contour du s poinçon reproduit, en négatif, le contour de la dent finie, au moins dans la zone de la partie déformée. La matrice après le refoulement du remblai dans le trou, est totalement remplie dans cette zone façonnée, par le maté riau de la dent finie. Selon un développement des étapes du procédé décrites précédemment, on réalise dans la denture, des deux côtés de chaque dent concernée, au moins un trou. Le matériau, lors du façonnage de la partie, flue en se divisant librement, vers les deux flancs pour former là un rem blai. La matrice ou le poinçon refoule ensuite le matériau dans les trous. o Une autre configuration en rapport avec les configurations citées précé demment prévoit que le matériau lors du façonnage est refoulé vers les flancs à part une fraction subsistant sur la dent. Cette fraction est ensuite refoulée avec le remblai par une matrice ou un poinçon, dans au moins un des trous. La profondeur de l'évidement ou de l'encoche n'est donc pas s totalement atteinte au début, quand on utilise par exemple un poinçon pour former l'évidement. I1 subsiste sur la dent suffisamment de matériau pour qu'à la profondeur de l'évidement, il manque de 0,1 à 0,6 mm mais de préférence 0,2 mm. Cette fraction de matériau qui subsiste après le premier façonnage de la partie est refoulée à la deuxtème étape du procé dé, dans le ou les trous, avec le remblai. Une autre configuration de l'invention prévoit, pour former une partie avec une hauteur réduite de la dent qu'un outil de façonnage lors du formage de la partie recouvre la dent au moins dans cette partie et que le contour intérieur de l'outil de façonnage le long de la partie à la s forme de la réplique négative de la dent dans sa section de base, c'est- à dire sans réduction de cette section. I1 est prévu de plus que la partie est façonnée par au moins un autre outil de façonnage qui, lorsqu'il opère, refoule le matériau dans un trou partant du cercle de tête de la denture et s'étendant radialement vers l'intérieur, dans la dent. La matrice, au moins o dans la partie o la section de base de la dent doit être réduite, a la forme de la réplique négative de la dent dans sa section de base. La matrice est donc totalement remplie par la section de base de la dent. A ce moment là, la dent n'est pas encore achevée, car elle ne présente pas la ou les parties à section réduite. Un poinçon introduit dans la matrice assure le façon ss nage de la partie. En même temps, le matériau qui, pour se libérer, flue sous l'action conJointe du poinçon et de la matrice, est refoulé dans les trous. Après cette opération d'usinage, la matrice n'est plus totalement remplie par le matériau constituant la dent finie. La fraction du matériau qui a été refoulée pour former la partie s'est dérobée dans le trou. La dent présente maintenant, sur la partie usinée, la section réduite. De préfé rence, le trou ou les trous sont situés dans la dent ou sur la partie. Le matériau qui flue n'a ainsi qu'un court chemin à parcourir pour remplir le s trou. Le ou les trous à nouveau partent de préférence du cercle de tête et pénètrent en continu dans la profondeur de la dent, en direction de son pied. L'inventi on prévoit au s si un pro duit ré alis é en ap pliqu ant l e procédé selon l'invention. Ce produit porte une denture présentant les ca o ractéristiques suivantes: - la denture comprend au moins une dent dont la section est. au moins sur une partie limitée, réduite par façonnage, - la partie est façonnée par déformation plastique du matériau de la dent, l'épaisseur de la dent et/ou de préférence la hauteur de cette dent étant réduite sur cette partie par glissement de la matière de la dent au niveau de la partie, - la denture présente au moins un trou dans la zone de fluage du maté riau, - le trou est rempli par le matériau au moins en partie, au moins quel ques parties de la paroi du trou s'étant affaissées vers l'intérieur et la section libre du trou étant ainsi réduite ou bouchée par le matériau refoulé. I1 est également prévu des configurations avantageuses, dans lesquelles le trou se trouve dans au moins un entredent raccordé au 2s flanc de la dent, ou dans la dent elle-même. Dans ce dernier cas, le trou est situé de préférence sur la partie usinée, et alors à nouveau de préfé rence ce trou pénètre dans la dent sur au moins toute la hauteur réduite de cette dent. Enfin il est prévu que la denture est réalisée sur le man chon de commutation d'une unité de commutation synchronisée d'une boîte de vitesses. Une telle denture présentant les caractéristiques de l'invention peut toutefois être réalisée également sur un support de man chon de commutation. Courte description des dessins s5 L'invention est décrite en détail ci-après, sous la forme de plusieurs exemples de réalisation. - la figure 1 représente un exemple de réalisation d'une partie d'une denture usinée en utilisant le procédé selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne II-II de la figure 1, la figure 3 représente la coupe de la denture, selon la ligne III-III de la figure 1, s - la figure 4 représente, agrandi, le détail Z de la figure 3, - la figure 5 représente la partie de la denture avec ses dents présentant la section de base de la figure 1, avant usinage utilisant le procédé se lon l'invention, - la figure 6 représente la coupe de la denture, selon la ligne VI-VI de la o figure 5, - la figure 7 représente la partie de denture de la figure 1, avec une dent présentant une partie façonnée, - la figure 8 représente la coupe de la denture, selon la ligne VIII-VIII de la figure 7, s - la figure 9 représente la section de la partie de denture de la figure 1, après refoulement de la matière dans des trous, - la figure 10 représente un autre exemple de réalisation d'une partie d'une denture usinée selon le procédé objet de l'invention, - la figure 11 représente en coupe longitudinale de la denture, selon la o ligne XI-XI de la figure 10, - la figure 12 représente coupée selon la ligne XII-XII de la figure 10, une dent de la denture à l'état fini après usinage, - la figure 13 représente la section de la dent de la figure 12, avant son usinage selon le procédé objet de l'invention, s - la figure 14 représente la section de la dent de la fgure 12, pendant son usinage utilisant le procédé selon l'invention. Les figures 1 à 3 représentent une partie d'une denture 1 fabriquée en utilisant le procédé objet de l'invention. Cette denture com porte des dents 2 et 3 qui présentent chacune, à leurs extrémités longitu dinales 2a et 3a des versants 4 d'une denture en toit. Les dents 3, dont une seul est figurée, sont dotées chacune d'une encoche de verrou 5 pour l'engagement d'un élément de verrouillage, non figuré, d'une unité de syn chronisation. Comme le montre la figure 3, la denture 1 est réalisée sur un manchon coulissant de l'unité de synchronisation. Sur l'enveloppe ex 3s terne de la denture 1 de forme annulaire, se trouvent des bagues 6 qui, avec l'enveloppe externe de la denture 1 délimitent une rainure annulaire 7 dans laquelle est engagée une fourchette de commutation non figurée. L'encoche de verrou 5 est réalisée, par un usinage appli quant le procédé selon l'invention, sur une partie 8 couvrant la largeur de la dent. Pour cela, la partie 8 est usinée par déformation. L'encoche de verrou 5 est formée par le déplacement plastique du matériau 13 (figure 4) à partir de la partie 8 de la dent 3. Comparée à la section de base 9 des dents 2 et 3, la section 10 de la dent 3 est réduite. La profondeur 12 de l'encoche de verrou 5, en partant du cercle de tête 11 (figure 3) varie dans cet exemple sur la longueur de la partie 8. Le matériau 13 est refoulé de manière partagée à travers o des trous oblongs 14 réalisés de part et d'autre de la dent 3 par estam page. Ces trous 14 partent du fond des entredents 15 et 16, en traversant la paroi de la denture 1 vers l'extérieur. La figure 4 est une représentation agrandie sans respect des dimensions, du détail Z d'un des trous oblongs 14 de la figure 3. Les parois de ce trou sont affaissées sous l'effet de la masse du matériau 13 repoussée plastiquement dans le trou 14, qui se trouve presque totale ment rempli et obturé par le matériau 13. Aux figures 5 et 6 est représentée la denture 1 après la première étape, perçage, de son usinage réalisé en appliquant le procédé selon l'invention. La dent 3 présente, comme les dents 2, la section de base 9, sans réduction. De part et d'autre de la dent 3, les trous oblongs 14 sont réalisés au fond des entredents 15, 16. Le volume libre mis à dis position par les trous oblongs 14 est supérieur au plus grand volume pos sible du matériau 13 refoulé pour former l'encoche de verrou 5 (selon la figure 4). Les figures 7 et 8 montrent la denture 1 après l'étape, for mage de la partie, de son usinage selon le procédé. Au cours de cette étape, un poinçon non représenté est appliqué sur la tête de la dent 3 qui se trouve sur le cercle de tête 11 et le matériau est poussé par le poinçon. Lors de la déformation plastique qui en résulte de la tête de dent sur la partie 8, une partie du matériau à refouler flue des deux côtés, de manière partagée, le long des flancs de la dent 3 et y demeure en formant un rem blai 17. Une fraction 18 du matériau à refouler pour former l'encoche de verrou 5 subsiste, non déformée, sur la dent 3. A la figure 9 est représentée la position finale d'un autre poinçon 19 après achèvement de l'étape du procédé qui est le refoulement du matériau dans les trous. Le poinçon 19 est la réplique négative de la dent et des zones qui la bordent. Le matériau 13 composé des fractions constituant les remblais et de la fraction 18, a été refoulé dans les trous 14 et les obture en partie, comme représenté à titre d'exemple à la figure 4. La dent 3 porte l'encoche de verrou 5, achevée. Les figures 10 et 11 montrent un autre exemple de réalisa s tion d'une partie de denture. Cette denture 20 comprend des dents 21 et 22 avec leurs flancs en contre-dépouille et leurs extrémités taillées en pente. Les dents 22, dont une seule est figurée, présentent chacune au plus un creux d'arrêt 23, réalisé dans une partie 24 couvrant la largeur de la dent. Avec le creux d'arrêt 23, la section de la dent 22 se trouve réduite o dans la partie 24, comme le montrent les figures 11 et 12. Le creux d'arrêt 23 a été obtenu par les étapes d'usinage du procédé selon l'invention. Dans une première étape, perçage, un trou 25 a été percé dans la dent 22. Comme le montre la figure 13, le trou est ef fectué en pénétrant dans la dent 22 à partir de la tête de cette dent, de s sorte que la dent présente encore sur toute sa largeur, sa section de base. A l'étape suivante du procédé, formage de la partie, on ap plique une matrice 26 autour de la dent 22 et un poinçon 27 sur la tête de cette dent 22. Le poinçon 27 forme sur la partie 24 le creux d'arrêt 23 (fi gure 14). Le matériau 28 refoulé plastiquement pour cela s'échappe dans o le trou 25 ce qui fait s'affaisser en partie vers l'intérieur les parois de ce trou. Le matériau 28 remplit au moins partiellement le trou 25. Les étapes du procédé, formage de la partie et refoulement du matériau, se succè dent, dans cet exemple, sans transition en formant une seule étape d'usinage. Comme le montre la figure 11, la section du creux d'arrêt 23 s varie le long de la partie 24. On voit de plus que la denture 20 est réalisée sur un manchon coulissant d'une unité de synchronisation. Sur la surface externe de la denture 20 de forme annulaire, se trouvent des bagues 29 qui, avec la surface externe de la denture 20, délimitent une rainure an nulaire 30 pour la prise d'une fourchette de commutation non figurée. LISTE DES REFERENCES 1 Denture 2 Dent 2a Extrémité s 3 Dent 3a Extrémité 4 Versant de toit Encoche de verrou 6 Bague lo 7 Encoche de verrou 8 Partie 9 Section de base Section 11 Cercle de tête Is 12 Profondeur 1 3 Matériau 14 Trou oblong 1 5 Entredent 16 Entredent 17 Remblai 18 Fraction 1 9 Poinçon Denture 2 1 Dent 2s 22 Dent 23 Creux d'arrét 24 Partie Trou 26 Matrice 27 Poinçon 28 Matériau 29 Bague Rainure annulaire REVEND I CATI ONS 1 ) Procédé pour façonner au moins une partie (8, 24) d'au moins une dent (3, 22) d'une denture (1, 20) par déformation plastique du matériau de la dent (3, 22) avec réduction de la section de la dent (3, 22) dans la partie (8, 24), caractérisé par les étapes suivantes: - réalisation dans la denture (1, 20) d'au moins un trou (14, 25) dont le volume correspond au moins au volume du matériau à refouler en pro venance de la dent (3, 22) et qui peut être atteint par le matériau re o foulé (13, 28), le trou (14, 25) pouvant étre atteint par le matériau refoulé lors du façonnage, façonnage de la partie (8, 24), - refoulement du matériau (13, 28) dans le trou (14, 25). 2 ) Procédé selon la revendication 1, pour façonner une partie (8) avec une hauteur de dent réduite, caractérisé en ce que le matériau, lors du façonnage de la partie (8) se déplace librement vers au moins un flanc de la dent (3) pour ensuite étre refoulé par au moins un outil de façonnage dans au moins un trou (14) situé vers le flanc de la dent, l'outil recouvrant au moins la partie (8) et ayant la forme sur la par tie (8) de la réplique négative de la dent (8) achevoe avec sa section ré duite. 2s 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que vers chaque flanc de dent (3), dans l'entredent (15, 16) est percé au moins un trou (14), et le matériau (13) est déplacé librement en partie sur les deux flancs et refoulé finalement en partie par l'outil de façonnage dans les trous (14). 4 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lors du façonnage le matériau à l'exception d'une fraction (18) qui reste ss sur la dent (3) est déplacé de manière partagée sur les flancs et la fraction (18) est finalement repoussée par l'outil de formage dans au moins un des trous (14). ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fraction (18) est constituée par 0,1 à 0,6 mm de la hauteur de la dent. s 6 ) Procédé selon la revendication 1, pour façonner une partie (24) avec une hauteur de dent réduite caractérisé en ce qu' au moins un outil de façonnage, lors du façonnage de la partie (24) recou vre la dent (24) de l'exténeur sur au moins cette partie (24) et le contour o interne de l'outil de façonnage sur la partie (24) a la forme de la réplique négative de la section de base de la dent (22) sans la section réduite, le façonnage de la partie (8) étant réalisé par au moins un outil (27) qui re foule le matériau dans un trou (25) partant du cercle de tete de la denture (20) et pénétrant radialement à l'intérieur de la dent (22). 7 ) Denture (1, 20) avec au moins une dent (3, 22) qui présente sur au moins une partie (8, 24) une section réduite fabriquce selon le procédé de la revendication 1, caractérisée en ce que o la denture (1, 20) présente au moins un trou (14, 25) et ce trou est rempli au moins en partie par le matériau refoulé (13, 28). 8 ) Denture selon la revendication 7, caractérisée en ce qu' s elle possède au moins un entredent (15, 16) se raccordant au flanc de la dent et dans lequel se trouve le trou (14). 9 ) Denture selon la revendication 7, caractérisée en ce que so le trou (25) est dans la dent (22). ) Denture selon la revendication 7, caractérisée en ce que le trou (25) se trouve dans la dent, sur la partie (24). 11 ) Denture selon la revendication 7, pour une dent (22) ayant une hau teur réduite sur la partie (24), caractérisée en ce que le trou (25) sur la partie (24), pénètre dans la dent (22) sur toute la hau teur réduite de celle-ci. 12 ) Denture selon la revendication 7, caractérisée en ce que la denture (20) est réalisée sur un manchon de commutation d'une unité de commutation synchronisée d'une boîte de vitesses.