Brevet FR2883206A1 — publié le 20060922

DESCRIPTION L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un raccord de joint pour assembler entre eux de sorte à transmettre le couple une pièce munie d'une denture frontale et un joint homocinétique muni d'une denture frontale correspondante, les dentures frontales pouvant être mises en prise ensemble à l'aide de moyens pour exercer une précontrainte axiale et présentant comme surfaces fonctionnelles des flancs adjacents les uns aux autres. De plus, l'invention concerne un tel raccord de joint. Pour assembler un joint à une autre pièce quelconque, par exemple un arbre, de sorte à transmettre le couple et à être réversible, on connaît des assemblages par brides qui nécessitent cependant dans certains cas d'utilisation un espace trop important. On sait également introduire un arbre cannelé dans un orifice du joint au contour correspondant pour réaliser un assemblage transmettant le couple. Ce raccord nécessite cependant un déplacement de montage en direction axiale relativement important. C'est pourquoi les documents DE 36 36 243 C2, DE 43 10 007 Cl et DE 43 10 008 C2 proposent des raccords de joint dans lesquels le moyeu extérieur d'un joint est muni d'une denture frontale qui peut être mise en prise avec une denture frontale correspondante prévue sur une autre pièce pour transmettre le couple. On connaît également des documents DE 197 51 855 Cl, DE 199 58 674 C2 et DE 101 27 458 C2 un arrangement d'assemblage dans lequel le moyeu extérieur d'un joint peut être relié à un élément de raccord au moyen d'une denture frontale. Ces dentures frontales peuvent être réalisées presque exclusivement par formage sans enlèvement de copeaux. Il semble cependant que la fabrication de ces dentures frontales puisse être améliorée aussi bien du point de vue des coûts de fabrication que du point de vue de la précision de la réalisation de la denture frontale. L'objectif de l'invention est donc de proposer un procédé selon l'état de la technique cité précédemment ainsi qu'un raccord de joint correspondant qui se caractérisent par une précision de réalisation élevée tout en ayant des coûts de production faibles. Cet objectif est atteint conformément à l'invention essentiellement du fait que les dentures frontales sont préformées en une ou plusieurs étapes de façonnage puis sont usinées aux dimensions finales par formage sans enlèvement de copeaux des surfaces fonctionnelles uniquement. Les dentures frontales peuvent pour cela par exemple être préformées au moyen d'un formage à chaud ou d'un formage à basse température puis être usinées aux dimensions finales par un estampage des surfaces fonctionnelles uniquement. Il est préférable que, au moins dans la dernière étape de façonnage sans enlèvement de copeaux, seules les surfaces fonctionnelles soient estampées par repoussement. En comparaison à un usinage avec enlèvement de copeaux de l'entière denture frontale, dans lequel une pression intrados s'exerce et nécessite par conséquent des forces de formage élevées, il est possible avec un usinage des seules surfaces fonctionnelles d'obtenir le formage nécessaire par repoussage avec comparativement un coût énergétique plus faible. En raison de l'estampage des surfaces fonctionnelles, celles-ci peuvent être usinées aux dimensions finales avec une précision reproductible très élevée. Conformément à mode de réalisation privilégié du procédé conforme à l'invention, les surfaces fonctionnelles s'agrandissent aux dimensions finales du fait de l'usinage sans enlèvement de copeaux. A cet effet, il peut être avantageux de concevoir la forme des dents durant le préformage de la denture frontale de telle sorte que durant l'usinage sans enlèvement de copeaux aux dimensions finales il se produise un libre fluage du matériau au niveau des surfaces des dents adjacentes aux surfaces fonctionnelles. Cela peut être atteint notamment en formant durant le préformage des dentures frontales un espace libre par exemple au niveau de la tête et/ou au niveau du pied de chaque dent pour recevoir le matériau repoussé durant l'usinage sans enlèvement de copeaux aux dimensions finales. Ainsi, aussi peu de matériau que possible doit être repoussé tandis que simultanément une pression intrados n'apparaît à aussi peu d'endroits que possible. Lorsque les dentures frontales et le cas échéant les éléments qui y sont adjacents sont traités thermiquement ou sont trempés par cémentation, les surfaces fonctionnelles des dentures frontales peuvent se tasser par exemple lors de l'application d'une précontrainte axiale et/ou lors de la transmission d'un couple. Etant donné que les dentures frontales sont surdéterminées statiquement, il est nécessaire et souhaitable que se produise un léger tassement des surfaces fonctionnelles durant le montage ou l'utilisation du raccord de joint. Il est pour cela avantageux que le noyau de la pièce soit comparativement mou pour faciliter le tassement tandis que les couches superficielles sont dures et résistantes. L'objectif à la base de l'invention est également atteint par un raccord de joint fabriqué selon le procédé décrit précédemment. Pour centrer l'un avec l'autre la pièce et le joint homocinétique, il faut que les dentures frontales présentent au moins un petit angle de bord d'attaque. Celui-ci est de préférence situé à proximité du blocage automatique. Afin que dans le raccord de joint conforme à l'invention il apparaisse aussi peu de forces axiales que possible au moment de la transmission du couple, l'angle de bord d'attaque de la denture frontale est choisi de préférence entre environ 1 et environ 15 , notamment entre environ 1,5 et environ 5 . A la place ou en complément de cet angle de bord d'attaque, des moyens d'engrènement sont prévus sur la pièce et sur le joint (homocinétique) pour un assemblage avec un écrou d'accouplement ou de sécurité de telle sorte que les dentures frontales sont fixées l'une dans l'autre par engrènement au moyen de l'écrou de sécurité sous l'effet d'une précontrainte axiale. Pour cela, le joint homocinétique peut être muni d'un moyeu intérieur à l'une des extrémités duquel est prévue une denture frontale. Le moyeu extérieur du joint homocinétique peut être assemblé de façon en-soi connue à un arbre tubulaire. Lorsque le moyeu intérieur est muni d'une section cylindrique à l'une des extrémités de laquelle est prévue la denture frontale, la surface extérieure de cette section cylindrique peut être munie de moyens pour fixer l'écrou de sécurité servant à appliquer une précontrainte axiale. De même, la pièce à raccorder au joint peut être munie également d'une section cylindrique à l'une des extrémités de laquelle est prévue la denture frontale, et dont la surface extérieure est munie de moyens pour fixer l'écrou de sécurité. L'écrou de sécurité peut être maintenu par exemple au moyen d'un circlip qui s'engage dans la gorge d'une des deux sections cylindriques et une gorge correspondante dans l'écrou de sécurité, et être vissé sur l'autre section cylindrique. De la sorte, il est possible d'appliquer une précontrainte axiale définie pour mettre en prise ensemble les deux dentures frontales. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, il est possible que la pièce et le 35 moyeu intérieur du joint homocinétique soient munis chacun d'un trou dont un au moins est muni d'un filetage intérieur de sorte qu'il soit possible au moyen d'un boulon fileté ou une vis qui assemble ensemble la pièce et le moyeu intérieur d'exercer une précontrainte axiale définie. Notamment lorsque le moyeu intérieur du joint homocinétique est assemblé à un arbre, il est avantageux que la vis/le boulon fileté soit conduit à travers un trou dans la pièce et vissé dans le moyeu intérieur, ou soit fixé par un écrou de sécurité. Le joint homocinétique est de préférence un joint de cardan de type Rzeppa, notamment un joint de cardan de type Rzeppa connu du document DE 102 09 933 Al. Afin de permettre un tassement des surfaces fonctionnelles, il est préférable de tremper par cémentation le moyeu intérieur du joint homocinétique tandis que la pièce à assembler au joint homocinétique ou tout du moins sa section munie de la denture frontale soit traitée thermiquement ou également trempée par cémentation. D'autres caractéristiques, avantages et modes d'utilisation de l'invention ressortent également de la description suivante d'exemples de réalisation et des dessins. Toutes les caractéristiques décrites et/ou représentées sur la figure constituent en soi ou en combinaison quelconque l'objet de l'invention, indépendamment de leur regroupement dans les différentes revendications ou de leur ordre. Les figures montrent schématiquement: Figure 1: une vue en coupe d'un raccord de joint selon un premier mode de réalisation de l'invention Figure 2: une vue en coupe d'un raccord de joint selon un second mode de réalisation de l'invention Figure 3: une vue en coupe d'un raccord de joint selon un troisième mode de réalisation de l'invention Figure 4: une dent d'un raccord de joint conforme à l'invention à différents stades de la fabrication. Les raccords de joint représentés aux figures 1 à 3 montrent chacun dans la partie supérieure de la figure un joint homocinétique (2) assemblé à une pièce (1), tandis que dans la partie inférieure la pièce (1) n'est pas encore assemblée au joint homocinétique (2). Les mêmes éléments portent la même référence dans les figures 1 à 3. Le joint homocinétique (2), tel qu'il est représenté dans les modes de réalisation est un joint de cardant de type Rzeppa, tel qu'on en connaît par exemple du document DE 102 09 933 Al. Le joint homocinétique (2) comprend un moyeu extérieur (3) avec des surfaces de roulement extérieures (3a) disposées sur la face intérieure du moyeu extérieur, un moyen intérieur (4) avec des surfaces de roulement intérieures (4a) disposées sur sa surface extérieure, une cage (5) disposée entre le moyeu intérieur (4) et le moyeu extérieur (3) et guidée dans le moyeu extérieur (3), ainsi que des billes (6) guidées dans les surfaces de roulement (3a et 4a). Le moyeu extérieur (3) est enserré dans une pièce réceptrice (7) en tôle en étant relié à celle-ci bloqué en rotation. La pièce réceptrice (7) est reliée à un arbre tubulaire (9) par exemple à l'aide d'un assemblage par soudure (8). La pièce (1) à assembler au joint homocinétique (2) peut être n'importe quelle autre pièce, par exemple un arbre, une jante de roue, un autre joint ou n'importe quel élément similaire. Le moyeu intérieur (4) du joint homocinétique (2) est muni d'une section cylindrique (10) en forme de manchon dans le mode de réalisation représenté qui s'étend en direction de la pièce (1) et présente une denture frontale (11) à son extrémité dirigée vers la pièce (1). De même, la pièce (1) est munie d'une section cylindrique (12) munie d'une denture frontale (13) sur son extrémité frontale dirigée vers le joint homocinétique (2). Les dentures frontales (11, 13) sont ajustées l'une à l'autre de telle sorte qu'elles peuvent s'engrener l'une dans l'autre pour transmettre un couple, comme le montre la partie supérieure des figures 1 à 3. La section cylindrique (12) de la pièce (1) peut être conçue en une seule pièce avec celle-ci, comme le montre la figure 3. Une autre solution possible consiste à concevoir la section cylindrique (12) comme un élément séparé, comme sur les figures 1 et 2, lequel peut être relié bloqué en rotation à la pièce (1). Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, la section cylindrique (12) est conçue sous la forme d'un manchon qui peut être raccordé bloqué en rotation au moyen d'une denture longitudinale prévue au moins en partie sur sa surface intérieure à une denture longitudinale correspondante prévue en partie sur la surface extérieure de la pièce (1). L'assemblage transmettant le couple entre la pièce (1) et le moyeu intérieur (4) du joint homocinétique (2) est réalisé en mettant en prise les deux dentures frontales (11, 13) en exerçant une précontrainte axiale. Pour cela, un écrou de sécurité (15) est prévu dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, lequel écrou est muni d'un filetage intérieur pouvant être vissé sur un filetage extérieur (16) situé sur la section cylindrique (12). Un anneau de sécurité (17) est maintenu dans une gorge située sur la section cylindrique (10) du moyeu intérieur (4), l'écrou de sécurité (15) s'appuyant sur cet anneau de sécurité au moyen d'une saillie (18) dirigée vers le joint homocinétique (2). Il est ainsi possible, en tirant de façon définie l'écrou de sécurité (15), de tirer la section cylindrique (12) de la pièce (1) vers la section cylindrique (10) du moyeu intérieur (4) de telle sorte que les deux dentures frontales (11, 13) s'engrènent l'une dans l'autre. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3 au contraire, la pièce (1) est munie d'un trou (19). En outre, un trou taraudé (20) est réalisé dans le moyeu intérieur (4) du joint homocinétique (2). Ainsi, la pièce (1) et le moyeu intérieur (4) peuvent être vissés ensemble au moyen d'un boulon fileté (21) de telle sorte que les dentures frontales (11, 13) s'engrènent l'une dans l'autre en transmettant le couple. La fabrication des dentures frontales (11, 13) est décrite en détail cidessous à l'aide de la figure 4. Les dentures frontales (11, 13) se composent de plusieurs dents dont l'une (22) est représentée schématiquement sur la figure (4). Les dents (22) des dentures frontales sont tout d'abord formées de sorte qu'elles aient par exemple le contour (23) indiqué à la figure 4 par des pointillés. Cette mise en forme préalable peut être réalisée sans enlèvement de copeaux par exemple au moyen d'un formage à chaud. Les dents (22) sont alors fabriquées sans enlèvement de copeaux aux dimensions finales de sorte qu'elles présentent le contour final (24) indiqué à la figure 4 par une ligne continue. Cette étape de traitement sans enlèvement de copeaux peut être réalisée par un ou plusieurs processus d'estampage, sachant que la pression de déplacement n'est exercée que sur les surfaces fonctionnelles (25) des dents, c'est-à-dire dans les zones du flanc de la dent qui sont adjacentes lors du fonctionnement aux flancs de dent de la denture frontale correspondante. Etant donné que seules les surfaces fonctionnelles (26) sont soumises au processus d'estampage, il ne règne aucune pression intrados durant le façonnage sans enlèvement de copeaux, de sorte que les surfaces fonctionnelles (25) peuvent être réalisées aux dimensions finales avec peu de force et une grande précision. Le contour (23) des dents préformées est choisi de telle sorte que durant le processus d'estampage, un libre fluage du matériau soit assuré sur les surfaces adjacentes aux surfaces fonctionnelles. A cet effet, il est possible de prévoir un espace libre (26) dans lequel le matériau repoussé par le formage peut fluer. L'espace libre (26) représenté à la figure 4 n'est indiqué qu'à titre d'exemple et il peut être avantageux, en fonction du contour final (24) de la dent (22), de prévoir également différents espaces libres et/ou un espace libre disposé à un autre endroit. Lorsque les dentures frontales (11, 13) sont traitées thermiquement et/ou trempées par cémentation, les surfaces fonctionnelles (25) présentent la dureté nécessaire pour la transmission du couple. Le noyau de la dent (22) est cependant suffisamment mou pour que les surfaces fonctionnelles (25) se tassent en raison de la précontrainte axiale qui est exercée par l'écrou de sécurité (15) ou le boulon fileté (21), ou en raison des forces engendrées par la transmission du couple. Ces tassements sont nécessaires en cas de dentures frontales surdéterminées statiquement lorsque si possible toutes les dents (22) doivent transmettre le couple de façon homogène. Revendications 1. Procédé pour la fabrication d'un raccord de joint pour assembler entre eux de sorte à transmettre le couple une pièce munie d'une denture frontale (13) et un joint homocinétique muni d'une denture frontale (11) correspondante, les dentures frontales pouvant être mises en prise ensemble à l'aide de moyens pour exercer une précontrainte axiale et présentant comme surfaces fonctionnelles des flancs adjacents les uns aux autres, caractérisé en ce que les dentures frontales (11, 13) sont préformées en une ou plusieurs étapes de façonnage puis sont usinées aux dimensions finales par formage sans enlèvement de copeaux des surfaces fonctionnelles uniquement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dentures frontales (11, 13) sont préformées par formage à chaud ou par formage à basse température puis 15 sont usinées aux dimensions finales par estampage des surfaces fonctionnelles uniquement. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, au moins dans la dernière étape de façonnage sans enlèvement de copeaux, seules les surfaces fonctionnelles sont estampées par repoussage. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les surfaces fonctionnelles s'agrandissent aux dimensions finales en raison de l'usinage sans enlèvement de copeaux. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la forme des dents est formée durant le préformage des dentures frontales (11, 13) de telle sorte que durant l'usinage sans enlèvement de copeaux aux dimensions finales il se produit un libre fluage du matériau au niveau des surfaces des dents adjacentes aux surfaces fonctionnelles. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que durant le préformage des dentures frontales (11, 13), un espace libre est formé au niveau de la tête et/ou au niveau du pied de chaque dent pour recevoir le matériau repoussé durant l'usinage sans enlèvement de copeaux aux dimensions finales. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les dentures frontales (11, 13) au moins sont traitées thermiquement et/ou trempées par cémentation de telle sorte que les surfaces fonctionnelles des dentures frontales peuvent se tasser lors de l'application d'une précontrainte axiale et/ou lors de la transmission d'un couple. 8. Raccord de joint réalisé à l'aide d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 9. Raccord de joint pour assemblage transmettant un couple entre une pièce munie d'une denture frontale (13) et un joint homocinétique muni d'une denture frontale (11) correspondante, les dentures frontales (11, 13) pouvant être mises en prise ensemble à l'aide de moyens pour appliquer une précontrainte axiale, et présentant comme surfaces fonctionnelles des flancs adjacents entre eux, caractérisé en ce que des moyens d'engrènement sont prévus sur la pièce et sur le joint pour un assemblage avec un écrou de sécurité de telle sorte que les dentures frontales sont fixées l'une dans l'autre par l'écrou de sécurité sous l'effet d'une précontrainte axiale. 10. Raccord de joint pour assemblage transmettant un couple entre une pièce munie d'une denture frontale (13) et un joint homocinétique muni d'une denture frontale (11) correspondante, les dentures frontales (11, 13) pouvant être mises en prise ensemble à l'aide de moyens pour appliquer un précontrainte axiale, et présentant comme surfaces fonctionnelles des flancs adjacents entre eux, caractérisé en ce que les surfaces fonctionnelles de la denture frontale présentent un angle de bord d'attaque à proximité du blocage automatique compris entre environ 1 et environ 15 , notamment entre environ 1,5 et environ 5 . 11. Raccord de joint selon la revendication 10, caractérisé en ce que le joint 30 homocinétique (2) est muni d'un moyeu intérieur à l'une des extrémités duquel est prévue une denture frontale (11). 12. Raccord de joint selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moyeu intérieur (4) est muni d'une section cylindrique à l'une des extrémités de laquelle est prévue 7. la denture frontale (11), et dont la surface extérieure est munie de moyens pour fixer un écrou de sécurité servant de moyen pour appliquer une précontrainte axiale. 13. Raccord de joint selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la pièce (1) est munie d'une section cylindrique à l'une des extrémités de laquelle est prévue la denture frontale (13), et dont la surface extérieure est munie de moyens pour fixer un écrou de sécurité servant de moyen pour exercer une précontrainte axiale. 14. Raccord de joint selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la pièce et le moyeu intérieur du joint homocinétique (2) sont munis chacun d'un trou dont un au moins est muni d'un filetage intérieur à travers lequel est vissé un boulon fileté assemblant la pièce et le moyeu intérieur servant de moyen pour exercer une précontrainte axiale. 15. Raccord de joint selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le joint homocinétique est un joint de cardan de type Rzeppa. 16. Raccord de joint selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que le moyeu intérieur est trempé par cémentation et/ou la section de la pièce (1) munie de la 20 denture frontale (13) est traitée thermiquement.