Brevet FR2890710A1 — publié le 20070316

La présente invention concerne un arbre creux qui est doté de profilages extérieurs prévus sur ses deux extrémités pour la transmission de couple, tels que des dentures longitudinales, des dentures de courroie trapézoïdale, des profils polygonaux ou similaires, les zones d'arbre intercalées présentant des diamètres plus faibles que les profilages. De tels arbres creux peuvent servir à l'entraînement d'ensembles, par exemple des pompes à huile, celui-ci avec la partie centrale étant plus étroit pour des raisons de place que les extrémités sur lesquelles les dentures sont 15 imprévues. Une proposition de fabrication de tels arbres dépasse le fait de fabriquer ces arbres d'une seule pièce par extrusion à froid. Dans le cas présent, l'un des profilages devrait être élargi après la fabrication de la zone d'arbre creux. De tels élargissements ne peuvent être fabriqués que dans des outils spéciaux très compliqués et exigent donc une proportion importante du travail complémentaire. De ce fait, des frais supplémentaires importants sont occasionnés. La présente invention avait pour objectif de créer un arbre creux du type mentionné au début qui se caractérise par une fabrication particulièrement simple, avantageuse et rapide ainsi que par une précision élevée et également de mettre à disposition des procédés pour sa fabrication avantageuse, rapide et précise. Selon l'invention, ce résultat est obtenu avec un arbre creux du type indiqué au début par le fait que cet arbre creux peut être assemblé ou est assemblé à partir de deux composants, dont l'un contient le tronçon d'arbre creux et qui contient un profil, et sur le côté, opposé au profil, de l'arbre un assemblage par emboîtement extérieur et transmettant le couple, et l'autre composant étant un composant en forme de manchon avec le second profil et un profil intérieur et transmettant le couple d'un assemblage par emboîtement. Dans le cas présent, il est avantageux que le façonnage de la partie en forme d'arbre creux, des profilages, et d'un profilé de l'assemblage par emboîtement d'un composant et/ou le façonnage de l'autre composant s'effectue par extrusion à froid à partir d'une ébauche massive. Il peut être utile dans le cas présent de prévoir un ajustement serré entre le profil intérieur et le profil extérieur de l'assemblage par emboîtement, de sorte que, après l'emboîtement du manchon pendant le transport, la manipulation et le montage, celui-ci ne peut pas tomber dans la partie en forme d'arbre. Lorsque les deux profilages prévus sur les extrémités d'arbre sont dotés de différents diamètres, il est opportun que le profilage plus petit soit prévu sur le composant en forme de manchon et le profilage plus grand soit fabriqué d'une seule pièce avec la partie en forme de tube. Pour la fabrication de la partie d'arbre creux avec un profilage conçu sur une de ses extrémités avec un diamètre plus grand que le diamètre d'arbre et transmettant le couple, 2890710 3 comme un profil d'arbre cannelé et un profil extérieur, transmettant le couple et prévu sur l'extrémité d'arbre opposée, d'un assemblage par emboîtement, il est avantageux de prévoir au moins certaines des étapes de procédé mentionnées ci-dessous: a) tronçonnage d'une ébauche de matériau à partir d'un matériau en barre, b) un premier embouti, la fabrication d'une zone creuse en forme d'écuelle s'effectuant avec une embase massive et la zone d'écuelle correspondant au moins approximativement au diamètre intérieur et au diamètre extérieur de la partie profilée, c) un second embouti, un prolongement de la zone creuse s'effectuant à partir de l'embase par extrusion à froid, d) perforation du fond de l'écuelle e) extrusion des tubes, le début de la 20 fabrication du corps d'arbre creux s'effectuant par extrusion à froid, f) une première réduction du diamètre et de l'épaisseur de paroi ainsi qu'un prolongement de la partie d'arbre creux selon l'étape e) et la formation d'une zone de col épaissie par rapport au diamètre extérieur de l'arbre creux à la suite de la zone prévue pour la formation du profilage par extrusion à froid, g) une seconde réduction au moins approximativement à partir de la zone en forme de bague annulaire et un prolongement de la partie d'arbre creux selon l'étape f) par extrusion à froid, h) pressage final par extrusion à froid de 35 la zone de profil sous la forme de la denture 2890710 4 extérieure par l'introduction d'un mandrin dans le contour intérieur de la zone de profil avec un diamètre identique, un poinçon en forme de bague et entourant le mandrin pénétrant dans la zone avant de la zone d'extrémité et refoulant alors du matériau dans la contre-denture d'une matrice posée autour de la zone prévue pour la formation de la denture, en cas de formation d'une saillie axiale, i) éventuellement en même temps que l'étape h), la production du profil extérieur de l'assemblage par emboîtement dans la zone, opposée à la zone de profil, de l'arbre creux par extrusion à froid, j) tournage de la saillie. Pour la fabrication de la douille avec un profilage extérieur et un profil intérieur d'un assemblage par emboîtement, au moins certaines des étapes de procédé mentionnées peuvent convenir de façon particulièrement avantageuse: a) tronçonnage d'une ébauche de matériau à partir d'un matériau en barre b) embouti et en même temps formation du profil intérieur de l'assemblage par emboîtement, de préférence à la cote de profil finale par extrusion à froid, c) perforation du fond, d) tournage du diamètre extérieur, e) fabrication du profil extérieur par extrusion à froid, un mandrin avec un profil correspondant au profil intérieur de l'assemblage par emboîtement étant introduit dans le même élément et un poinçon de forme annulaire, entourant le mandrin, pénétrant dans la zone avant opposée au fond perforé et du 2890710 5 matériau étant alors refoulé dans la contre-denture, posé auparavant autour de la zone prévue pour la formation du profil extérieur, d'une matrice, une saillie axiale étant formée, f) tournage de la hauteur de douille pour atteindre la cote finale, donc enlèvement de la saillie axiale. Pour la fabrication ultérieure d'un arbre creux, au moins trois des étapes mentionnées ci- dessous peuvent convenir de façon particulièrement avantageuse avant ou après l'emboîtement ou l'enfoncement de la douille sur l'arbre au moyen de l'assemblage par emboîtement. a) tournage de la zone à l'intérieur de la zone de profil réalisée d'une seule pièce avec le profil d'arbre comme siège de palier, b) fabrication d'une encoche dans la zone d'extrémité extérieure du profil, c) fabrication d'un chanfrein au début du contour intérieur dans la zone du profil, d) fabrication d'une découpe libre dans la zone d'extrémité du contour intérieur cylindrique dans la zone du profil. Dans le cas présent, il peut-être avantageux d'effectuer un traitement thermique ou un traitement superficiel entre certaines étapes du procédé, en particulier un recuit d'adoucissement, de sorte que le matériau, dont la structure a été consolidée par le formage à froid lors des étapes précédentes, sera ramolli à nouveau, par exemple lors de la fabrication du corps d'arbre creux avec le premier profil formé entre les étapes b) et c), d) et e), e) et f), f) et g) ainsi que g) et h) ; lors de la 2890710 6 fabrication du manchon entre les étapes d) et e). A l'aide des figures en 1 - 19, l'invention est expliquée de façon plus détaillée. Dans le cas présent, la figure 1 montre un arbre creux selon l'invention ou un arbre creux fabriqué selon un procédé inventif, Les figures 2 à 19 les différentes étapes du procédé pour la fabrication d'un arbre selon la 10 figure 1. L'arbre de pompe à huile 1 selon la figure 1 est conçu comme arbre creux et présente sur ses extrémités des profilages extérieurs sous la forme de profilages d'arbre ou de dentures longitudinales 2, 3. Entre les deux zones de profil 2, 3 se trouve une partie 4 de forme tubulaire, qui présente au moins sur des zones partielles un diamètre plus faible que les profilages 2, 3. Le profil 3 et la partie 4 tubulaire sont conçus d'une seule pièce ou en une seule partie dans le présent exemple de réalisation et sur l'extrémité, opposée au profil 3, de l'arbre, le manchon 7, qui porte le profil 2, est emboîté au moyen d'un assemblage par emboîtement 5, 6 transmettant le couple, qui sera décrit encore ci-dessous. L'assemblage par emboîtement 5 et 6 est conçu comme un ajustement serré. Aussi bien la partie 4 de forme tubulaire que la partie de profil 3 conçue ainsi d'une seule pièce de même que le manchon 7 sont fabriqués par formage à froid, comme ceci est expliqué ci-dessous, tout du moins en ce qui concerne ses zones fonctionnelles. 2890710 7 Dans le cas présent, la figure 2 montre une ébauche 8 séparée d'un matériau en barre par tronçonnage, ici le sciage. A partir de cette ébauche, la partie 9 selon la figure 3 est fabriquée dans une opération désignée par "embouti I" dans un procédé d'extrusion à froid. Dans une opération désignée par "embouti II", la partie en forme de douille et désignée par 10, selon la figure 4, est fabriquée par extrusion à froid. Dans une opération "perforation" le fond 11 (voir figure 4) du composant 10 en forme de douille est enlevé, de sorte qu'il se forme un composant 12 selon la figure 5, qui ne présente alors plus de fond. Dans une étape de procédé désignée par "extrusion des tubes", du matériau est refoulé essentiellement à partir de la zone 13 selon la figure 5 et la zone creuse 14 du composant 15 selon la figure 6 est fabriquée. Dans l'étape de travail désignée par "réduction I", la zone d'arbre creux 16 du composant 17 selon la figure 7 est fabriquée essentiellement à partir de la zone 14 selon la figure 6. Dans le cas présent, également une zone de col 18 est formée à la suite de la zone prévue pour la formation du profil 3. Dans une opération de travail consécutive, qui est désignée par "réduction II", la partie désignée ici par 16 est rétrécie par extrusion à froid au moins approximativement à partir de la zone 18 en forme de col selon la figure 7 et la 2890710 8 zone d'arbre creux 20 d'un composant 21 selon la figure 8 est générée. Dans l'étape de procédé désignée par "pressage final", on fabrique le composant 22 selon la figure 9 avec le profilage extérieur 3, qui est nettement plus visible sur la figure 10, laquelle montre un extrait X agrandi de la figure 9. Lors de la même opération, on peut former sur les extrémités, opposées à la denture 3, de la zone d'arbre creux 23 le profilage 5, c'est-à-dire une arête polygonale pour un assemblage par emboîtement transmettant le couple. Ce détail est représenté dans une échelle agrandie sur la figure 11, qui montre une coupe selon la ligne XI de la figure 9. Le profilage 3 est formé par le fait qu'une matrice dotée d'un contreprofilage est posée autour de la zone désignée par 19 sur la figure 8, un mandrin est également introduit dans le contour intérieur de la zone 19 et un poinçon de forme annulaire - représenté partiellement sur la figure 10 et désigné par 25 - se déplace vers la face frontale 26 (voir figure 8) , pénètre dans la zone 19 et refoule en cas de matériau dans la denture de la matrice, de sorte que la denture 3 est formée. Dans le cas présent, on forme également une saillie 27, comme ceci est visible en particulier sur la figure 10. La saillie 27 est tournée dans le processus "tourner longueur" sur la ligne 28 selon la figure 12, de sorte que l'arbre creux est formé alors avec sa zone 4 et la zone de denture 3 prévue d'une seule pièce dessus et le profil 6 extérieur d'un assemblage par emboîtement, comme représenté sur la figure 1. 2890710 9 La fabrication de la douille 7 avec le profil extérieur 2 et avec le profil extérieur 6 d'un assemblage par emboîtement est représentée sur les figures 13 à 19. Avec l'étape de travail désignée par "sciage", on forme une ébauche 30 selon la figure 13. Dans le processus de travail "embouti" représenté sur la figure 14, on fabrique un composant 31 en forme d'écuelle avec une zone 32 cylindrique et un fond 33. Lors de l'étape de procédé montrée sur la figure 14, également le profil 5 intérieur de l'assemblage par emboîtement transmettant le couple est fabriqué sous la forme d'une arête polygonale par l'étape de procédé d'extrusion à froid montrée sur la figure 14. Le profilage 5 est visible nettement sur la figure 15, qui montre une vue depuis la direction de la flèche XV-XV sur la figure 14. Dans le processus de travail représenté par "perforation" selon la figure 16, le fond 33 (figure 15) est partiellement enlevé. Dans l'étape de travail désignée par "tournage 1" selon la figure 17, le diamètre extérieur 34 du composant 7 en forme de manchon est façonné au tour. Dans l'étape de travail selon la figure 19, qui est désignée par "réduction de denture", le profil extérieur 2 profil est généré pratiquement de façon identique comme le profil 3 dans l'étape de procédé selon la figure 9. Egalement dans l'étape de procédé, dans laquelle le manchon 7 selon la figure 19 est doté du profil de denture 2, un mandrin correspondant au profil 5 est entré axialement dans le profilage 5 et un poinçon 35 en forme de bague bute contre la face frontale 36 (figure 18), du matériau provenant de la zone avant étant appuyé par extrusion à froid dans une matrice posée autour du diamètre extérieur 34 cylindrique, qui présente la forme opposée du profilage 2, dans ce contre-profilage, de sorte qu'une saillie 37 occasionnée alors est enlevée 19 dans un processus de travail "tournage 2" selon la figure 19. Avant ou également après l'assemblage des composants 4 et 7, la zone 38, qui peut servir par exemple de siège de palier, peut être formée par tournage, une encoche 39 peut être tournée dans la zone d'extrémité extérieure du profil 3, de la même façon qu'un chanfrein 40 et une rainure de dégagement 41 sur l'extrémité de la zone 38 cylindrique. 2890710 11 REVENDICATIONS 1. Arbre creux avec des profilages améliorés prévus sur ses deux extrémités pour la transmission de couple, comme des profils d'arbre cannelé, des zones d'arbre intercalées présentant des diamètres plus faibles qu'au moins un des profilages, caractérisé en ce que l'arbre creux peut être composé ou est composé de deux composants, dont l'un contient une partie d'arbre et le profil (2, 3), et sur le côté, opposé au profil de l'arbre un profil (2, 3) extérieur, transmettant le couple, d'un assemblage par emboîtement, et l'autre composant étant un composant de type douille avec le second profil et un profil intérieur, transmettant le couple, d'un assemblage à emboîtement (5, 6). 2. Arbre creux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le façonnage de la partie en forme d'arbre creux, du profilage et l'un des profils de l'assemblage par emboîtement (5, 6) et/ou le façonnage de l'autre composant s'effectue par extrusion à froid à partir d'une ébauche (8) massive. 3. Arbre creux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un ajustement serré est prévu entre le profil (2, 3) intérieur et le profil extérieur de l'assemblage par emboîtement (5, 6). 4. Arbre creux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, sur lequel les profilages prévus sur les extrémités de l'arbre présentent différents diamètres, caractérisé en ce que le 2890710 12 profilage avec un diamètre plus faible est prévu sur le composant (14, 17) de type douille. 5. Procédé pour la fabrication d'un arbre creux, en particulier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une partie d'arbre creux est dotée d'un profilage transmettant le couple, conçu sur l'une de ses extrémités avec un diamètre plus grand que le diamètre d'arbre, de même que d'un profil d'arbre cannelé et d'un profil extérieur transmettant le couple, prévu sur l'extrémité d'arbre opposée, d'un assemblage par emboîtement, pour la fabrication duquel on mentionne au moins des étapes individuelles, mentionnées ci-dessous. a) tronçonnage d'une ébauche de matériau à partir d'un matériau en barre, b) un premier embouti, la fabrication d'une zone creuse de type écuelle s'effectuant avec une embase massive par extrusion à froid et la zone d'écuelle correspondant au moins approximativement au diamètre intérieur et au diamètre extérieur (34) de la partie de profil, c) un second embouti, un prolongement de la zone creuse (14) à partir de l'embase s'effectuant par extrusion à froid, d) perforation du fond d'écuelle, e) extrusion des tubes, le début de la fabrication du corps d'arbre creux s'effectuant 30 par extrusion à froid, f) première réduction du diamètre et de l'épaisseur de paroi ainsi que prolongement de la partie d'arbre creux et formation d'une zone de col, épaissie par rapport au diamètre extérieur de l'arbre creux, à la suite de la zone prévue pour la formation du profilage par extrusion à froid, g) seconde réduction au moins approximativement à partir de la zone en forme de col et prolongement de la partie d'arbre creux par extrusion à froid, h) pressage final de la zone de profil sous la forme de la denture extérieure par introduction d'un mandrin dans le contour intérieur dans la zone de profil avec un diamètre identique, un poinçon annulaire, entourant le mandrin, pénétrant dans la zone avant de la zone d'extrémité et refoulant alors du matériau dans la contre-denture d'une matrice, qui est posée dans la zone prévue pour la formation de la denture, avec formation d'une saillie axiale par extrusion à froid, i) éventuellement en même temps que l'étape h) production du profil extérieur de l'assemblage à emboîtement dans la zone, opposée à la zone de profil, de l'arbre creux par extrusion à froid, j) tournage de la saillie. 6. Arbre creux selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un traitement thermique, en particulier un recuit d'adoucissement, s'effectue entre certaines étapes, de préférence entre les étapes b) et c) , d) et e), e) et f), f) et g), ainsi qu'entre g) et h). 7. Procédé pour la fabrication d'une douille avec un profilage extérieur et un profil intérieur d'un assemblage par emboîtement, en particulier pour un composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par au moins certaines des étapes suivantes. a) tronçonnage d'une ébauche de matériau à partir d'un matériau en barre, b) embouti, dans le cas présent en même temps formation du profil intérieur de l'assemblage par emboîtement, de préférence à la cote de profil finale par extrusion à froid, c) perforation du fond d) tournage du diamètre extérieur, e) fabrication du profil extérieur par extrusion à froid, un mandrin avec un profil correspondant au profil intérieur de l'assemblage par emboîtement (5, 6) étant introduit dans celui-ci et un poinçon de forme annulaire (2, 5), entourant le mandrin, pénétrant dans la zone avant opposée au fond perforé et refoulant alors du matériau dans la contre-denture d'une matrice, qui a été posée autour de la zone prévue pour la formation de la denture, alors formation d'une saillie axiale f) tournage de la hauteur de douille à la cote finale, alors enlèvement de la saillie axiale. 8. Procédé pour la fabrication d'un arbre creux, en particulier selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par au moins deux des étapes mentionnées ci-dessous avant ou après l'emboîtement ou l'enfoncement de la douille (7) sur l'arbre au moyen de l'assemblage par emboîtement (5, 6) . a) tournage d'une partie à l'intérieur du profil formé d'une seule pièce avec le profil d'arbre b) fabrication d'une rainure dans la zone d'extrémité extérieure du profil, c) fabrication d'un chanfrein au début du contour intérieur dans la zone du profil, d) fabrication d'une rainure de dégagement dans la zone d'extrémité du contour intérieur cylindrique dans la zone du profil. 9. Arbre creux selon la revendication, caractérisé en ce qu'un traitement thermique, en particulier un recuit d'adoucissement, intervient entre certaines étapes, de préférence entre les étapes d) et e).