Brevet FR2863187A1 — publié le 20050610

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE POULIE D'ENTRAINEMENT ET POULIE REALISEE SELON CE PROCEDE La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication d'une poulie comportant des flasques d'extrémité réunis à un moyeu cylindrique central, de telles poulies étant utilisées de façon usuelle dans de nombreuses industries pour réalise l'entraînement d'une courroie qui s'appuie sur le moyeu et est guidée entre ces flasques. L'invention concerne également les poulies réalisées 10 conformément à ce procédé. Dans l'industrie automobile notamment, l'usage de poulies de ce genre est banal, en particulier pour assurer l'entraînement de la courroie de transmission d'un véhicule, commandant l'arbre de sortie d'un ensemble alternateur de production d'énergie électrique ou encore pour entraîner le ventilateur de refroidissement du moteur. Dans ces poulies, le moyeu comporte avantageusement des crans parallèles situés dans des plans passant par l'axe de rotation de la poulie, régulièrement espacés sur la périphérie de ce moyeu et propres à coopérer avec des cannelures en relief qui s'y engagent, portées par la face interne de la courroie qui roule sur le moyeu d'entraînement afin d'éviter tout glissement de l'un par rapport à l'autre et transmettre ainsi sans modifications le mouvement reçu. Les flasques d'extrémité de la poulie qui s'étendent perpendiculairement à l'axe du moyeu cylindrique, sont généralement réalisés selon un processus qui consiste en premier lieu à fritter ensemble, par compactage sous haute pression et à température élevée, d'une poudre ou d'un mélange homogène de poudres métalliques dans un moule où sont formés ensemble, d'une part le moyeu cylindrique, éventuellement cannelé comme 2863187 2 dit ci-dessus et d'autre part un des deux flasques, cette opération réalisant ainsi par frittage une pièce unique de grande rigidité et de résistance mécanique élevée. Le second flasque, parallèle au premier, est ensuite réalisé 5 en tôle métallique, puis soudé sur l'extrémité correspondante du moyeu. Or, cette opération de soudage du second flasque sur le moyeu pour obtenir un ensemble rigide et résistant avec un parallélisme parfait des deux flasques, est complexe et délicate à réaliser. Elle exige en outre une double intervention sur la poulie avec des outillages très différents, ce qui conduit à un accroissement significatif du prix de revient du produit fini et limite la rentabilité de la production de ces poulies. La présente invention est relative à un procédé de fabrication qui évite ces inconvénients en ne faisant appel qu'à une seule opération de frittage pour la réalisation simultanée des diverses parties de la poulie, permettant de former non seulement le moyeu mais en même temps les deux flasques réunis à celui-ci, en une seule opération de compactage d'une poudre appropriée et de mise en température de celle-ci, puis de refroidissement, opération en elle-même bien connue dans la technique de la métallurgie des poudres. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir un produit fini de poids moins élevé qu'avec la solution classique où un des flasques est rapporté par soudure, qui présente une meilleure résistance à la corrosion et une absence de zones fondues pouvant constituer au cours de l'utilisation de la poulie d'éventuels points de faiblesse localisés. A cet effet, le procédé considéré, pour la réalisation d'une poulie comportant un moyeu cylindrique creux, de révolution autour d'un axe, avec éventuellement des cannelures dans sa surface extérieure, et deux flasques d'extrémité faisant partie 2863187 3 intégrante du moyeu et disposés dans deux plans parallèles s'étendant aux extrémités de celui-ci, perpendiculairement à son axe, se caractérise en ce qu'il consiste à réaliser chacun des deux flasques sous la forme de secteurs angulaires, de préférence identiques, disposés dans le plan du flasque avec une répartition spatiale déterminée de manière à ce que chaque secteur angulaire, s'étendant sur la périphérie du moyeu soit séparé des secteurs suivants par un espace vide, les secteurs angulaires étant en nombre égal à celui des espaces vides, les secteurs angulaires d'un des deux flasques étant respectivement décalés vis-à-vis des secteurs angulaires de l'autre flasque de sorte qu'un secteur quelconque d'un flasque soit, selon la direction de l'axe du moyeu, exactement en regard d'un espace vide de l'autre flasque, et à fritter ensemble en une seule opération le moyeu et les deux flasques ainsi conformés. La présence des espaces vides formés entre les secteurs angulaires décalés dans un premier flasque, permet le passage d'une première matrice de compression comportant autant de poinçons que d'espaces vides entre les secteurs angulaires de ce premier flasque, ces poinçons étant propres à venir former les secteurs angulaires décalés du second flasque, comprimés entre ces poinçons et une première enclume d'appui fixe, simultanément avec la formation des secteurs angulaires décalés du premier flasque au moyen d'une seconde matrice de compression dont les poinçons agissent en sens inverse de ceux de la première, pour former simultanément ces secteurs angulaires contre une seconde enclume d'appui, parallèle à la première. De préférence, l'enclume d'appui coopérant avec la première matrice de compression réalisant la formation des secteurs angulaires du second flasque fait partie intégrante de la seconde matrice de compression, de sorte que la formation des deux flasques soit réalisée de façon simultanée par leur compression 2863187 4 concomitante entre les poinçons des deux matrices. Selon une autre caractéristique du procédé considéré, la réalisation du moyeu cylindrique est obtenue, de façon simultanée avec celle des deux flasques, au moyen de deux poinçons complémentaires, portés chacun par l'une des deux matrices respectivement et agissant mutuellement l'un contre l'autre selon la direction de l'axe du moyeu lors du déplacement de ces matrices, l'un des poinçons complémentaires, cylindrique et creux, s'appliquant contre l'épaulement d'extrémité du moyeu à l'intérieur des secteurs angulaires décalés du premier flasque et le second poinçon complémentaire étant plein et propre à pénétrer à l'intérieur du premier poinçon complémentaire, pour former le passage interne du moyeu. Selon une autre caractéristique, les secteurs décalés de 15 chaque flasque présentent une ouverture angulaire égale à celle des espaces libres qui séparent ces secteurs. Dans un mode de réalisation préféré, chaque flasque comporte trois secteurs angulaires décalés, séparés mutuellement par trois espaces libres. Selon encore une autre caractéristique, un au moins des flasques comporte sur la périphérie extérieure de ses secteurs décalés, une pièce cylindrique, rapportée et fixée sur le flasque, coaxiale au moyeu et jouant le rôle de cible de calage et de réglage de position pour une courroie coopérant avec la poulie et en appui sur le moyeu entre ses deux flasques parallèles. Avantageusement, la cible est fixée sur le flasque par des points d'aimantation répartis sur la périphérie de celui-ci. D'autres caractéristiques du procédé pour la fabrication d'une poulie d'entraînement conforme à l'invention, ainsi que de la poulie elle-même obtenue par ce procédé, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre donné ci-après à titre indicatif et non limitatif, en référence aux 2863187 5 dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une vue de dessus d'une poulie conforme à l'invention. - La Figure 2 est une vue en perspective de la poulie 5 illustrée sur la Figure 1. - La Figure 3 est une vue de dessus et en coupe transversale d'un outillage pour la fabrication de la poulie considérée, conformément au procédé de l'invention. - La Figure 4 est une vue en coupe verticale et en 10 élévation de l'outillage selon la Figure 3. Sur les Figures 1 et 2, la référence 1 désigne une poulie obtenue par la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comportant essentiellement un moyeu central 2, cylindrique, présentant un alésage axial 3 et muni dans sa surface extérieure de cannelures longitudinales 4, régulièrement disposées sur sa périphérie. Cette poulie est notamment destinée à coopérer avec une courroie 5, schématiquement figurée en traits mixtes sur la Figure 1, cette courroie 5 comportant utilement, dans sa surface qui porte contre le moyeu 2, des crans 6, propres à venir s'engager dans les cannelures longitudinales 4 du moyeu pour éviter tout glissement relatif de la courroie sur ce dernier lors de son entraînement par la poulie. Conformément à l'invention, la poulie 1 comporte deux flasques transversaux, solidaires des extrémités du moyeu 2, chacun de ces flasques étant réalisés sous la forme de secteurs angulaires identiques, disposés dans le plan du flasque avec une répartition dans l'espace telle que chaque secteur soit séparé des deux qui le suivent sur la périphérie de la poulie par un espace vide. Ainsi, la poulie 1 comporte un premier flasque 7, formé de trois secteurs angulaires, respectivement désignés sous les 2863187 6 références 7a, 7b et 7c, ces secteurs étant régulièrement répartis sur la périphérie du moyeu 2 à l'extrémité correspondante de celui-ci, en étant séparés par des espaces vides 8 dépourvus de matière et à travers lesquels, comme illustré sur les Figures 1 et 2, on peut directement voir les cannelures longitudinales 4 du moyeu 2 s'étendant au-delà du plan du flasque 7. De préférence et comme illustré sur les dessins, l'ouverture des secteurs angulaires du flasque 7 est la même pour chacun de ces secteurs 7a, 7b, 7c et également pour les espaces vides 8 qui séparent ces secteurs, avec une répartition régulière sur la périphérie du moyeu. Dans l'exemple représenté, où le flasque 7 comporte trois secteurs angulaires, ceux-ci sont ainsi séparés de l'un à l'autres par trois espaces libres 8, chacun des secteurs et des espaces vides présentant une ouverture angulaire égale à 60 . Le second flasque 9 de la poulie 1, disposé dans un plan parallèle à celui du premier flasque 7 à l'autre extrémité du moyeu 2, comporte de façon identique trois secteurs angulaires, respectivement 9a, 9b et 9c, séparés de l'un à l'autre par des espaces vides 8 de même ouverture, donc ici égale à 60 , les secteurs angulaires de chacun des deux flasques 7 et 9 étant respectivement disposés dans les plans de ceux-ci en regard des espaces vides 8 du flasque opposé selon une disposition alternée d'un flasque à l'autre, comme clairement illustré sur les Figures 1 et 2. Sur ces dernières, la référence 10 désigne l'axe de révolution du moyeu cylindrique 2 de la poulie 1 autour duquel se produit l'entraînement de celle-ci par un arbre ou autre moyen (non représenté). La structure particulière ainsi envisagée, avec le moyeu cylindrique 2 muni de ses flasques 7 et 9 à secteurs angulaires décalés de l'un à l'autre de la manière décrite, présente l'avantage 2863187 7 de pouvoir réaliser la poulie en une seule opération de frittage d'une poudre métallique appropriée, au moyen d'un outillage adapté et dont les Figures 3 et 4 illustrent la réalisation. Sur ces Figures, l'outillage proposé, désigné dans son ensemble sous la référence 11, comporte une plaque d'assise inférieure 12a, formant une première enclume d'appui fixe et de laquelle est solidaire une première matrice 13, laquelle présente trois poinçons, respectivement 13a, 13b et 13c, qui s'étendent perpendiculairement à la plaque 12 et qui sont répartis sur la périphérie de la matrice 13 pour permettre la formation des trois secteurs angulaires 7a, 7b et 7c du premier flasque 7, en coopération avec une seconde matrice 14, mobile, disposée au-dessus de la première et qui comporte à son tour trois poinçons 14a, 14b, 14c, décalés angulairement vis-à-vis des poinçons de la matrice 13, de manière à assurer simultanément la formation des trois secteurs angulaires 9a, 9b et 9c du second flasque 9 par rapprochement mutuel de ces deux matrices autour du moyeu 2 de la poulie. La seconde matrice 14 comporte entre ses poinçons 14a, 14b, 14c, une surface inférieure 12b qui forme une seconde enclume d'appui, destinée à coopérer avec les poinçons 13a, 13b, 13c de la première matrice lors du rapprochement mutuel des deux poinçons pour les secteurs angulaires décalés des deux flasques. Avantageusement, la seconde matrice 14 comporte un poinçon complémentaire 15, disposé axialement dans cette matrice et propre à coopérer avec un autre poinçon complémentaire 16 associé à la première matrice 13. Le poinçon axial 15 est creux et comporte une face interne 17 formant butée pour l'extrémité pleine 18 du poinçon 16, de manière à ce que, par coopération de ces deux poinçons complémentaires, lorsque les matrices 13 et 14 sont rapprochées 2863187 8 l'une de l'autre, soit simultanément formé le passage axial 3 du moyeu 2 en même temps que les flasques 7 et 9. Les poinçons décalés des deux matrices 13 et 14 comportent avantageusement, dans leur côté disposé en regard du moyeu, des parties en saillie, respectivement 4a et 4b, pour la formation des cannelures 4 dans la surface externe du moyeu 2. Le poinçon complémentaire 15 peut également comporter une collerette d'extrémité 19 pour former dans le moyeu 2 un épaulement 20, le poinçon 18 comportant un chanfrein 21 pour la réalisation dans ce moyeu, du côté opposé, d'un évasement 22 de même profil, ces dispositions ayant par elles-mêmes un caractère secondaire et non impératif. Les deux matrices 13 et 14 ainsi agencées, avec leurs trois poinçons régulièrement décalés et alternés d'une matrice à l'autre autour de l'axe 10 du moyeu 2, constituent ainsi un moule en deux parties, dont le rapprochement mutuel sous très haute pression et à température appropriée permet d'assurer le frittage d'une poudre ou d'un mélange de poudres afin d'obtenir, selon un processus en lui-même connu, la poulie considérée, dont les deux flasques sont ainsi réalisés simultanément, contrairement à la technologie classique où seul un des flasques peut être obtenu par frittage avec le moyeu, l'autre flasque devant être ensuite soudé sur ce dernier de la manière déjà exposée. Avec le procédé de l'invention, les deux flasques sont obtenus par une seule et unique opération de frittage en même temps que le moyeu, l'un des flasques pouvant ensuite, si l'utilisation ultérieure de la poulie le nécessite, être muni d'une pièce cylindrique 23, rapportée et fixée sur le flasque pour former une cible extérieure propre à permettre le réglage de position et le calage de la poulie 1 et de la courroie 5 qu'elle entraîne, cette pièce pouvant être simplement solidarisée du flasque par le moyen de points d'aimantation créés sur les secteurs angulaires de ce 2863187 9 flasque. Chacun des deux flasques peut le cas échéant être muni d'une telle cible. On réalise ainsi une poulie à flasques décalés par un processus de fabrication simple, la suppression de l'opération additionnelle consistant à souder le second flasque présentant les avantages précités en termes de gain de masse, pour un coût de fabrication moins élevé et une meilleure résistance de la poulie fabriquée vis-à-vis de la corrosion. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à 10 l'exemple plus spécialement décrit et représenté ci-dessus; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. 2863187 10 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la réalisation d'une poulie (1) comportant un moyeu cylindrique (2) creux, de révolution autour d'un axe (10), avec éventuellement des cannelures (4) dans sa surface extérieure, et deux flasques d'extrémité (7,9) faisant partie intégrante du moyeu et disposés dans deux plans parallèles s'étendant aux extrémités de celui-ci, perpendiculairement à son axe, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser chacun des deux flasques (7,9) sous la forme de secteurs angulaires (7a, 7b, 7c - 9a, 9b, 9c), de préférence identiques, disposés dans le plan du flasque avec une répartition spatiale déterminée de manière à ce que chaque secteur angulaire, s'étendant sur la périphérie du moyeu soit séparé des secteurs suivants par un espace vide (8), les secteurs angulaires étant en nombre égal à celui des espaces vides, les secteurs angulaires (7a, 7b, 7c) d'un des deux flasques (7) étant respectivement décalés vis- à-vis des secteurs angulaires (9a, 9b, 9c) de l'autre flasque (9) de sorte qu'un secteur quelconque d'un flasque soit, selon la direction de l'axe du moyeu, exactement en regard d'un espace vide de l'autre flasque, et à fritter ensemble en une seule opération le moyeu et les deux flasques ainsi conformés. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise la présence des espaces vides (8) formés entre les secteurs angulaires décalés (7a, 7b, 7c) dans le premier flasque (7), pour le passage d'une première matrice de compression (13) comportant autant de poinçons (13a, 13b, 13c) que d'espaces vides entre les secteurs angulaires de ce premier flasque, ces poinçons étant propres à venir former les secteurs angulaires décalés (9a, 9b, 9c) du second flasque (9), comprimés entre les poinçons et une première enclume d'appui fixe (12a), simultanément avec la formation des secteurs angulaires décalés du premier flasque (7) au moyen d'une seconde matrice de compression (14) dont les 2863187 11 poinçons (14a, 14b, 14c) agissent en sens inverse de ceux de la première, pour former simultanément ces secteurs angulaires (7a, 7b, 7c) contre une seconde enclume d'appui (12b), parallèle à la première. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enclume d'appui coopérant avec la première matrice de compression réalisant la formation des secteurs angulaires du second flasque, fait partie intégrante de la seconde matrice de compression. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réalisation du moyeu cylindrique (2) est obtenue, de façon simultanée avec celle des deux flasques (7,9), au moyen de deux poinçons complémentaires (15, 16), portés chacun par l'une des deux matrices (13, 14) respectivement et agissant mutuellement l'un contre l'autre selon la direction de l'axe du moyeu lors du déplacement de ces matrices, l'un des poinçons complémentaires (15), cylindrique et creux, s'appliquant contre un épaulement d'extrémité (20) du moyeu à l'intérieur des secteurs angulaires décalés (7a, 7b, 7c) du premier flasque (7) et le second poinçon complémentaire (16) étant plein et propre à pénétrer à l'intérieur du premier poinçon complémentaire (15). - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les secteurs décalés de chaque flasque (7,9) présentent une ouverture angulaire égale à celle des espaces libres 25 (8) qui séparent ces secteurs. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque flasque (7,9) comporte trois secteurs angulaires décalés, séparés mutuellement par trois espaces libres (8). 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on fait comporter à au moins un des flasques (7,9), sur la périphérie extérieure de ses secteurs décalés, une pièce cylindrique (23), rapportée et fixée sur le flasque, coaxiale au 12 2863187 moyeu (2) et jouant le rôle de cible de calage et de réglage de position pour une courroie (5) coopérant avec la poulie et en appui sur le moyeu entre ses deux flasques parallèles. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce cylindrique (23) formant cible est fixée sur le flasque par des points d'aimantation répartis sur la périphérie de celui-ci. 9 - Poulie d'entraînement à flasques constitués de secteurs angulaires décalés, réalisée par frittage selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.