Brevet FR2856320A1 — publié le 20041224

L'invention a pour objet un outillage de forgeage comprenant une matrice et un poinçon, le poinçon étant destiné à pénétrer dans un entraîneur de transmission pour véhicule automobile en se déplaçant selon un axe 5 longitudinal de l'entraîneur de transmission, cet entraîneur de transmission étant positionné dans la matrice. L'invention s'applique de façon générale à la mise en forme par forgeage d'un chanfrein externe en bordure d'une pièce à forger. Un tel entraîneur de transmission comprend un arbre cannelé prolongé par un épaulement destiné à recevoir un roulement à bille, cet épaulement se prolongeant en une partie creuse encore appelée bol, de plus grand diamètre que l'épaulement. L'arbre, l'épaulement et le bol sont 15 coaxiaux en étant situés le long de l'axe longitudinal. Le bol comprend un fond qui est prolongé par une paroi circonférentielle définissant trois lobes décalés de cent-vingt degrés autour de l'axe. Une pièce complémentaire incluant trois galets à cent-vingt degrés 20 est destinée à être insérée dans ce bol pour former avec l'entraîneur de transmission un joint de transmission articulé. L'entraîneur de transmission et la pièce complémentaire sont entourées par un soufflet de protection en matériau plastique souple ou en caoutchouc. 25 Un tel joint est destiné à transmettre la puissance mécanique depuis un différentiel vers une roue avant du véhicule, tout en permettant un libre débattement des suspensions et de la direction de ces roues. La paroi circonférentielle du bol se termine par 30 une bordure qui est usinée par fraisage ou par tournage pour former une surface plane normale à l'axe longitudinal, servant de surface de référence pour d'autres usinages réalisés sur l'entraîneur de transmission. L'usinage de cette surface plane génère une 35 bavure qui dépasse en périphérie interne et en périphérie externe de la bordure dans le prolongement de la surface usinée. Un chanfrein issu de forgeage est prévu en périphérie interne de la bordure pour que la bavure interne se loge dans ce chanfrein. La bavure qui dépasse en périphérie externe tend à détériorer le soufflet qui entoure l'entraîneur de transmission, ce qui conduit à 5 une usure prématurée et à la ruine rapide de celui-ci. Le retrait de cette bavure nécessiterait une opération longue et des investissements importants en machine d'usinage ou de meulage, de sorte qu'il n'est pas envisageable. Une solution consiste à prévoir un chanfrein en périphérie externe de la bordure du bol pour recevoir cette bavure. Des essais ont montré que la bavure externe se loge dans ce chanfrein et ne dépasse plus de la surface externe de l'entraîneur de transmission, de sorte 15 qu'elle ne détériore pas le soufflet qui l'entoure. Cette solution nécessite cependant un outillage capable de réaliser un chanfrein en périphérie externe de la bordure du bol. Classiquement, l'outillage comprend un poinçon avec une embase complémentaire de la partie supérieure de 20 la matrice, cette embase pénétrant en partie supérieure de la matrice pour mettre en forme la bordure du bol. La modification de cette embase pour réaliser un chanfrein en périphérie externe de la bordure, conduirait à une forme biseautée destinée à s'insérer entre la matrice et 25 la bordure pour mettre en forme le chanfrein en périphérie externe. Une telle forme biseautée de faible épaisseur est cependant incompatible avec les efforts importants qui sont développés durant une opération de forgeage, de sorte qu'elle n'est pas envisageable. L'invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en proposant un outillage de forgeage capable de réaliser un chanfrein en périphérie externe de la bordure de l'entraîneur. A cet effet, l'invention a pour objet un outillage 35 de forgeage comprenant une matrice et un poinçon, le poinçon étant destiné à pénétrer dans un entraîneur de transmission pour véhicule automobile en se déplaçant selon un axe, cet entraîneur de transmission étant positionné dans la matrice, caractérisé en ce que cette matrice comprend une partie mobile selon l'axe, cette partie mobile entourant l'entraîneur de transmission, en 5 ce que le poinçon comprend une embase venant en appui contre la partie mobile de la matrice pour la déplacer à l'encontre d'au moins un ressort, et en ce que l'embase comprend au moins une gorge destinée à former un chanfrein externe en bordure de l'entraîneur de 10 transmission. La bordure de l'entraîneur de transmission est ainsi mise en forme par une gorge, ce qui permet de réaliser un chanfrein externe sans avoir à recourir à une opération supplémentaire de forgeage. Plusieurs ressorts régulièrement espacés autour de l'axe peuvent être montés 15 entre la partie fixe et la partie mobile de la matrice pour assurer une répartition homogène des efforts de l'embase sur la partie mobile de la matrice. Avantageusement, chaque gorge a un profil en V pour réaliser dans une même passe un chanfrein externe et un 20 chanfrein interne. Le chanfrein externe n'étant par indispensable au niveau des lobes, l'embase peut comprendre trois gorges décalées de cent-vingt degrés autour de l'axe, chaque gorge étant destinée à former un chanfrein externe sur une portion de bordure située entre 25 deux lobes. Dans un mode de réalisation préféré, l'outillage comprend un dévétisseur incluant par exemple trois doigts espacés de cent-vingt degrés autour de l'axe; chaque doigt vient en appui sur un lobe de la bordure pour 30 maintenir l'entraîneur de puissance en appui dans la matrice durant le retrait du poinçon. L'invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent un mode de réalisation à titre d'exemple non 35 limitatif. La figure 1 est une représentation en perspective d'un entraîneur pour transmission de véhicule automobile; La figure 2 est une vue en coupe de l'outillage 5 selon l'invention lorsque le poinçon pénètre dans l'entraîneur de transmission; La figure 3 est une vue agrandie d'une gorge de l'outillage selon l'invention; La figure 4 est une vue en coupe de l'outillage 10 selon l'invention lorsque le poinçon est en appui dans l'entraîneur de transmission. Figure 1, un entraîneur de transmission 1 pour véhicule automobile comprend un arbre 2 prolongé par un épaulement 3 de plus grand diamètre que l'arbre, cet 15 épaulement étant prolongé par une partie creuse 4 appelée bol de plus grand diamètre que l'épaulement. L'arbre 2, l'épaulement 3 et le bol 4 sont coaxiaux en étant situés le long d'un axe longitudinal référencé par AX. Le bol 4 comprend un fond qui joint l'épaulement 3, et une paroi 20 circonférentielle entourant l'axe AX qui prolonge ce fond. Cette paroi circonférentielle vue en coupe dans un plan normal à l'axe AX définit un contour fermé comprenant trois lobes décalés de cent-vingt degrés autour de l'axe AX. Ce contour fermé a une forme générale 25 pouvant s'inscrire dans un triangle, chaque lobe étant un arc de cercle convexe par rapport à l'axe AX et ayant pour centre l'axe AX, chaque portion joignant deux lobes étant formée par un autre arc de cercle sensiblement concave par rapport à l'axe AX et ayant son centre hors 30 du contour. La paroi circonférentielle a la forme générale d'une génératrice parallèle à l'axe AX déplacée le long de ce contour fermé à trois lobes. Chaque lobe du bol 4 définit ainsi une piste interne s'étendant parallèle à l'axe AX, destinée à recevoir un galet 35 pouvant se déplacer le long de cette piste. La paroi circonférentielle du bol 4 se termine par une bordure 5 qui définit également un contour fermé à trois lobes situé dans un plan normal à l'axe AX. Comme visible sur la figure 1, un chanfrein 7 s'étend sur toute la périphérie interne de la bordure 5, et de manière analogue, un autre chanfrein 8 est réalisé en périphérie 5 externe de la bordure 5, entre chaque lobe, de manière à loger une bavure non représentée issue de l'usinage de la surface 6. L'entraîneur de transmission 1 est obtenu par plusieurs opérations successives de forgeage, chaque 10 opération étant réalisée avec un outillage incluant typiquement un matrice et un poinçon. La matrice est par exemple montée sur un bâti de presse hydraulique, le poinçon étant déplacé par un vérin de cette presse. Figure 2, on a représenté l'outillage réalisant l'une des 15 dernières opérations de forgeage, cet outillage étant conçu notamment pour la mise en forme des chanfreins 7 et 8. Cet outillage comprend une matrice en deux parties repérée par les références 10 et 11, et un poinçon repéré par 12 et 13 apte à coulisser le long de l'axe AX. Sur 20 les figures, la matrice 10, 11 est en bas, et le poinçon est en position haute, de sorte qu'il pénètre dans l'entraîneur de transmission 1 en descendant dans la matrice. L'entraîneur de transmission 1 est placé dans la matrice 10, 11 pour y être maintenu en position en ayant 25 toute sa surface extérieure en appui contre la surface intérieure de cette matrice. La forme extérieure du poinçon comprend principalement une extrémité 12 s'étendant selon l'axe AX et une embase 13 formant une surface plane normale à 30 l'axe AX. L'extrémité 12 a la forme générale d'une barre dont la section correspond à la section intérieure du bol 4, pour pénétrer dans ce bol afin de le mettre en forme. L'embase 13 est destinée à la mise en forme de la bordure 5. Ce poinçon est constitué d'une tige 12a entourée par 35 une pièce usinée 12b qui est fixée sur un support 12c, ce support étant déplacé par le vérin de la presse. Selon l'invention, la matrice comprend une partie fixe 10 qui sert d'assise à l'entraîneur de transmission, et une partie mobile 11 qui entoure la paroi circonférentielle du bol 4 en pouvant coulisser selon 5 l'axe AX. La partie fixe 10 de la matrice reçoit principalement l'arbre 2 et l'épaulement 3 ainsi que le fond du bol 4. La partie mobile 11 de la matrice entoure une zone supérieure de la partie fixe 10 et la prolonge pour entourer la paroi circonférentielle du bol 4 en 10 ayant une longueur supérieure à cette paroi le long de l'axe AX. La partie mobile 11 et le poinçon 12, 13 sont indexés angulairement par rapport à l'axe AX. Les deux parties 10 et 11 de la matrice sont montées dans un alésage central d'un bâti 16, la partie fixe 10 étant 15 située en partie inférieure de ce bâti dont elle est solidaire. La partie mobile 11 coulisse dans cet alésage qui comprend une rainure 16' parallèle à l'axe AX, une clavette 17 fixée à la partie mobile par deux vis 18 coulisse dans cette rainure pour maintenir cette partie 20 mobile indexée angulairement. Le poinçon est également indexé autour de l'axe AX par un moyen non représenté. La partie mobile 11 de la matrice est en fait une pièce creuse ayant un contour interne correspondant au contour à trois lobes de l'entraîneur. L'embase 13 a un 25 contour sensiblement triangulaire, en étant décalée de soixante degrés autour de l'axe AX par rapport à la partie mobile 11. Lorsque le poinçon descend, la partie plane de l'embase 13 vient ainsi en appui contre une zone supérieure plane de la partie mobile 11 pour la faire 30 descendre, à l'encontre de ressorts 14 qui sont montés entre la partie mobile 11 et la partie fixe 10 de la matrice. L'embase 13 du poinçon comprend une gorge 15 destinée à la mise en forme de la bordure 5 et plus 35 particulièrement du chanfrein externe 8 qui est réalisé dans cette bordure. Cette gorge 15 est réalisée dans la surface plane normale à l'axe AX de l'embase 13 de manière à recevoir la bordure 5 du bol 4 lorsque le poinçon pénètre dans l'entraîneur de transmission. Elle est représentée de façon plus détaillée sur la figure 3 qui est une vue en section selon un plan comprenant l'axe 5 AX. Le recours à une matrice incluant une partie mobile coopérant avec la gorge 15 permet de réaliser dans une même passe le chanfrein externe 8, mais aussi l'intérieur du bol 4 grâce à l'extrémité 12 du poinçon. Plus particulièrement, la gorge 15 s'ouvre sur la 10 surface plane de l'embase 13, en définissant un bord externe et un bord interne, chacun de ces bords formant un angle droit avec la surface plane de l'embase 13. Le bord externe de la gorge 15 est situé dans le prolongement de la surface interne de la partie mobile 11 15 de la matrice. Lors de la descente du poinçon dans l'entraîneur de transmission, la surface plane de l'embase 13 située à l'extérieur de la gorge 15 vient en appui contre une zone supérieure plane de la partie mobile 11 de la matrice. L'embase 13 et la partie mobile 20 11 sont alors jointives, la bordure 5 de l'entraîneur pénètre alors à l'intérieur de la gorge 15 pour la mise en forme des chanfreins 7 et 8, ce qui est représenté sur la figure 4. La réalisation d'une gorge ayant un bord situé dans le prolongement de la partie mobile de la 25 matrice assure que cette partie mobile et l'embase sont jointives lors de la descente du poinçon, ce qui évite de générer une bavure sur la surface externe de l'entraîneur. Avantageusement, le fond de la gorge 15 a un profil 30 proche de la lettre V pour réaliser simultanément le chanfrein externe 8 et le chanfrein interne 7. L'outillage selon l'invention est ainsi adapté à la mise en forme dans une même passe du chanfrein externe du chanfrein interne, et du fond du bol 4. Comme visible figure 1, le chanfrein interne 7 s'étend sur toute la périphérie interne de la bordure 5, mais le chanfrein externe 8 n'est réalisé qu'entre les lobes. En effet, les lobes de l'entraîneur de transmission ont un contour externe qui est un arc de cercle centré sur l'axe AX, de sorte que la bavure peut être retirée par tournage sans difficulté particulière au 5 niveau de ces lobes. Il s'ensuit que l'embase 13 comprend en fait trois gorges 15, chaque gorge correspondant à une partie de la bordure 5 séparant deux lobes, ces trois gorges s'étendant autour de l'axe AX. Ces trois gorges sont décalées de cent- vingt degrés les unes par rapport 10 aux autres autour de l'axe AX, de sorte qu'une seule d'entre elles apparaît sur les vues en coupe des figures 2 à 4. Il n'est pas prévu de gorge dans l'embase 13 pour les parties correspondant aux lobes de la bordure 5, mais dans ces parties, un épaulement est réalisé à la jonction 15 entre l'extrémité 12 et l'embase 13 du poinçon pour la mise en forme du chanfrein interne 7 de la bordure 5. Vue selon la direction de l'axe AX, l'embase 13 a un contours sensiblement triangulaire, décalé de soixante degrés autour de l'axe AX par rapport aux lobes de l'entraîneur 20 de transmission 1. Chaque coté de ce contour triangulaire affleure le long d'un lobe, et chaque sommet de ce contours triangulaire correspond à une zone séparant deux lobes et dépasse vers l'extérieur de l'entraîneur de transmission 1. Chaque gorge 15 qui correspond à une zone 25 séparant deux lobes est réalisée sensiblement à mihauteur entre un sommet de ce contour et le côté opposé à ce contour, cette gorge ayant une direction générale qui est sensiblement parallèle au côté opposé à ce sommet. Lorsque le poinçon descend dans l'entraîneur de 30 transmission, l'embase 13 a sa surface plane jointivement en appui sur la partie mobile 11 dans trois zones correspondant aux sommets de son contour triangulaire. Le long de chaque côté de ce contour triangulaire, il subsiste un interstice de faible épaisseur entre l'embase 35 13 et la partie mobile 11 de la matrice. Chacun de ces trois interstices débouche sur un lobe de la bordure 5. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'outillage inclut un dévétisseur 20 muni d'un doigt 22 destiné s'insérer dans cet interstice pour venir en appui sur un lobe de la bordure 5. Ce doigt 5 maintient l'entraîneur de transmission en position dans la matrice 10, 11, pendant le retrait du poinçon. Ce dévétisseur entoure l'embase 13 du poinçon le long de laquelle il coulisse, et qui guide le dévétisseur dans son mouvement. Un canal 20' normal à l'axe AX est prévu 10 dans le dévétisseur 20 pour l'introduction de lubrifiant dans la zone de contact entre l'embase 13 et le dévétisseur 20. Ce dévétisseur est déplacé par une tige 21 coulissant dans le support du poinçon 12c parallèlement à l'axe AX, cette tige étant immobilisée 15 dans le dévétisseur 20 par une clavette 21'. Le doigt 22 s'étend parallèlement à l'axe AX, et est disposé en vis à vis d'un lobe de la bordure 5, c'est à dire entre deux gorges 15. Après descente du poinçon 12, le dévétisseur est actionné par la barre pour 20 descendre, de sorte que l'extrémité du doigt 22 vient en appui contre un lobe de la bordure 5, de manière à plaquer l'entraîneur de transmission 1 contre la partie fixe 10 de la matrice. Le poinçon peut ensuite être commandé pour être retiré sans risque de voir 25 l'entraîneur de transmission sortir de la matrice avec le poinçon. Après retrait du poinçon, un éjecteur 23 coulissant selon l'axe AX est prévu pour extraire l'entraîneur de transmission 1 de la matrice. Cet éjecteur qui a la forme générale d'une barre coulisse 30 dans la partie fixe 10 de la matrice, en étant situé dans le prolongement de l'arbre 2, et il peut remonter pour pousser l'entraîneur de transmission 1 hors de la matrice. Le recours à ce dévétisseur permet d'éviter une sortie intempestive de l'entraîneur durant la remontée du 35 poinçon, pour que cette sortie ait lieu seulement lorsque l'éjecteur 13 est actionné. Avantageusement, le dévétisseur comprend trois doigts 22 s'étendant parallèlement à l'axe AX et qui sont répartis à cent-vingt degrés autour de l'axe AX. Chaque doigt 22 est ainsi en vis à vis de l'un des lobes de la 5 bordure 5. Les efforts du dévétisseur sur l'entraîneur de transmission 1 sont ainsi équilibrés pour avoir une résultante colinéaire à l'axe AX, ce qui évite un blocage de l'entraîneur de transmission dans la matrice par arcboutement. De manière analogue, plusieurs ressorts 14 uniformément répartis autour d'axe AX peuvent être prévus entre la partie mobile 11 de la matrice et sa partie fixe 10. Les efforts subis par la partie mobile 11 lorsqu'elle est déplacée par le poinçon sont ainsi équilibrés pour 15 avoir une résultante colinéaire à l'axe AX. Le risque d'arc-boutement de la partie mobile 11 dans le bâti 16 est ainsi réduit, ce qui contribue à augmenter la durée de vie de l'outillage selon l'invention. Avantageusement, trois ressorts peuvent être disposés à cent-vingt degrés 20 autour de l'axe AX de manière à tirer parti de la géométrie sensiblement triangulaire de l'outillage. REVENDICATIONS 1. Outillage de forgeage comprenant une matrice (10, 11) et un poinçon (12), le poinçon (12, 13) étant 5 destiné à pénétrer dans un entraîneur de transmission (1) pour véhicule automobile en se déplaçant selon un axe longitudinal (AX) de l'entraîneur de transmission (1), cet entraîneur de transmission (1) étant positionné dans la matrice (10, 11), caractérisé en ce que cette matrice 10 (10, 11) comprend une partie mobile (11) selon l'axe (AX), cette partie mobile (11) entourant l'entraîneur de transmission (1), en ce que le poinçon (12, 13) comprend une embase (13) venant en appui contre la partie mobile (11) de la matrice pour la déplacer à l'encontre d'au 15 moins un ressort (14), et en ce que l'embase (13) comprend au moins une gorge (15) destinée à former un chanfrein externe (8) en bordure (5) de l'entraîneur de transmission (1). 2. Outillage selon la revendication 1, dans lequel 20 au moins une gorge (15) présente un profil sensiblement en V pour réaliser dans une même passe un chanfrein interne (7) et un chanfrein externe (8) en bordure (5) de l'entraîneur de transmission (1). 3. Outillage selon la revendication 1 ou 2, adapté 25 à la mise en forme d'un entraîneur de transmission (1) dont la bordure (5) définit un contour fermé à trois lobes décalés de cent-vingt degrés autour de l'axe (AX), et dans lequel l'embase (13) comprend trois gorges (15) s'étendant circonférenciellement autour de l'axe (AX), 30 ces trois gorges étant décalées de cent-vingt degrés l'une par rapport à l'autre, pour mettre en forme la bordure (5) de l'entraîneur de transmission (1) entre chaque lobe. 4. Outillage selon la revendication 3, comprenant 35 un dévétisseur (20) incluant au moins un doigt (22) apte à pénétrer dans la matrice (10, 11) le long de l'embase (13) pour venir en appui sur la bordure (5) au niveau d'un lobe pour maintenir l'entraîneur de transmission (1) dans la matrice (10, 11) lorsque le poinçon (12, 13) est retire. 5. Outillage selon la revendication 4, comprenant 5 trois doigts espacés de cent-vingt degrés autour de l'axe (AX), chaque doigt étant positionné pour venir en appui sur l'un des trois lobes. 6. Outillage selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant plusieurs ressorts (14) régulièrement répartis 10 autour de l'axe (AX) pour maintenir la partie mobile (11) de la matrice en position haute afin d'assurer une répartition homogène des efforts lorsque cette partie mobile (10) de la matrice est déplacée par le poinçon (12, 13).