FR2502035A1

FR2502035A1 - MONOBLOC JOINT CRANK, IN PARTICULAR FOR UNIVERSAL JOINT DIT CARDAN

Info

Publication number: FR2502035A1
Application number: FR8204766A
Authority: FR
Inventors: William M Herpich; James W Rollins
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1982-03-19
Publication date: 1982-09-24
Also published as: SE8201053L; BR8201347A; AU8068982A; DE3209571A1; GB2095147A

Abstract

LE CROISILLON 26 MONOBLOC COMPORTE UN MOYEU 28 ET QUATRE TOURILLONS 30 S'ETENDANT A PARTIR DU MOYEU A 90 ET A ETE EXTRUDE DE MANIERE QUE LE FIL 40 DU METAL SOIT PARALLELE A LA SURFACE EXTERIEURE VENANT AU CONTACT DES ELEMENTS TOURNANTS 34 DES ROULEMENTS 32. CETTE PIECE A ETE EXTRUDEE A TRAVERS UNE MATRICE EN DEUX PARTIES SYMETRIQUES RECEVANT UNE EBAUCHE ET SELON L'AXE DU MOYEU.THE ONE-PIECE CROSS-BODY 26 HAS A HUB 28 AND FOUR TRUNKS 30 EXTENDING FROM THE HUB AT 90 AND HAS BEEN EXTRUDED SO THAT THE METAL WIRE 40 IS PARALLEL TO THE OUTER SURFACE COMING IN CONTACT WITH THE ROTATING ELEMENTS 34 OF THE BEARINGS 32. THIS PART HAS BEEN EXTRUDED THROUGH A DIE IN TWO SYMMETRICAL PARTS RECEIVING A BLADE AND ACCORDING TO THE HUB AXIS.

Description

250203 5250203 5

La présente invention concerne un croisillon monobloc d'articulations, notamment pour joint universel dit cardan, et qui est The present invention relates to a one-piece joint of articulations, in particular for universal joint known as cardan, and which is

formé par un procédé d'extrusion latérale à froid. formed by a cold side extrusion process.

Jusqu'à présent, divers genres de moyeux de joints uni- So far, various kinds of single joint hubs

versels et des tourillons, servant à relier mutuellement deux chapes formant fourches, ont été réalisés et présentaient chacun des propres inconvénients. Plusieurs structures étaient obtenues par forgeage ou moulage. Afin d'assurer leur robustesse maximale et une longue durée d'utilisation, le fil d'écoulement du métal dans le tourillon devait être longitudinal et parallèle à la ligne de contact entre les éléments de portée d'éléments tournants de roulement. Une telle structure du métal n'est pas facilement reproductible dans une pièce forgée ou coulée. Les moyeux et tourillons de ces joints universels ont été fabriqués pour éviter la nécessité d'usinage et rectification coûteux et assez peu précis dans des éléments forgés ou coulés. Ces pièces de joints universels étaient réalisées par l'assemblage de Versels and trunnions, serving to mutually connect two clevises forks, were made and each had their own drawbacks. Several structures were obtained by forging or molding. In order to ensure their maximum robustness and a long service life, the metal flow wire in the trunnion had to be longitudinal and parallel to the line of contact between the bearing members of rolling bearing members. Such a metal structure is not easily reproducible in a forged or cast piece. The hubs and journals of these universal joints have been manufactured to avoid the need for expensive and somewhat inaccurate machining and grinding in forgings or castings. These universal joint pieces were made by the assembly of

tourillons à un moyeu foré, ce qui éliminait la nécessité de recti- trunnions at a drilled hub, eliminating the need for

fication ou usinage du croisillon assemblé. Le fil de métal est également recherché dans les tourillons. Ces avantages ont été obtenus également par soudage de tourillons,usinés préalablement fication or machining of the assembled spider. The metal wire is also searched in the trunnions. These advantages were also obtained by welding trunnions, previously machined

et rectifiés,à un élément de moyeu. Les inconvénients de ces struc- and rectified, to a hub member. The disadvantages of these structures

tures sont la nécessité de traiter un lot de composants en maintenant des tolérances convenables, de sorte que leur assemblage demeure dans les tolérances nécessaires, avec l'impératif de maintenir are the need to treat a batch of components while maintaining adequate tolerances, so that their assembly remains within the necessary tolerances, with the imperative to maintain

l'intégralité mécanique de cet assemblage. the mechanical completeness of this assembly.

L'invention permet d'obtenir un croisillon pour relier les deux éléments en fourche d'un joint universel. Ce croisillon est monobloc, étant formé par extrusion latérale d'une ébauche. Ce procédé The invention makes it possible to obtain a spider for connecting the two elements in the fork of a universal joint. This brace is monobloc, being formed by lateral extrusion of a blank. This process

donne un fil du métal parallèle aux surfaces extérieures des touril- gives a metal wire parallel to the outer surfaces of

lons, adapté pour recevoir les éléments rotatifs d'un roulement. lons, adapted to receive the rotating elements of a bearing.

Ainsi, lorsque ces tourillons sont insérés dans les roulements, le fil d'écoulement du métal est parallèle à la ligne de contact entre lesdits éléments et les tourillons, ce qui multiplie par 10 la durée de vie des portées et donne une résistance maximale à la jonction moyeu-tourillons. L'invention a donc pour objet un croisillon, notamment pour cardan, qui est monobloc. Cette pièce est formée à froid pour assurer l'écoulement du métal, parallèlement à la surface de Thus, when these pins are inserted into the bearings, the metal flow wire is parallel to the line of contact between said elements and the trunnions, which multiplies by 10 the lifespan of the ranges and gives maximum resistance to the junction hub-pins. The invention therefore relates to a spider, especially for cardan, which is monobloc. This part is cold formed to ensure the flow of the metal, parallel to the surface of

tourillons portant les éléments.trunnions carrying the elements.

Ce croisillon peut être formé en plaçant une ébauche de métal dans le passage d'une matrice, dont les cavités correspondent à la forme nécessaire de pièce. Une pression est exercée sur l'ébauche pour extruder le métal dans les cavités et la pièce obtenue est This brace can be formed by placing a metal blank in the passage of a die, the cavities of which correspond to the necessary piece shape. Pressure is exerted on the blank to extrude the metal into the cavities and the piece obtained is

alors enlevée de la matrice.then removed from the matrix.

Les objets et avantages de l'invention seront mieux The objects and advantages of the invention will be better

compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre d'un understood with the help of the following detailed description of a

exemple préféré de réalisation, et du dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective du joint universel reliant les deux chapes ou fourches du joint universel comportant le nouveau croisillon; la figure 2 est une vue en élévation latérale d'un dispositif de matrice pour la réalisation du croisillon et ayant une partie arrachée; - la figure 3 est une vue en élévation latérale du dispositif de la figure 2, selon la ligne 3-3 de cette figure; - la figure 4 est une vue latérale et à échelle agrandie avec des parties arrachées du croisillon dont les tourillons sont insérés dans les roulements; et - la figure 5 est une vue en élévation de face, et en preferred embodiment, and the accompanying drawing, in which - Figure 1 is a perspective view of the universal joint connecting the two clevises or forks of the universal joint comprising the new spider; Figure 2 is a side elevational view of a die device for making the spider and having a cut away portion; FIG. 3 is a side elevational view of the device of FIG. 2 along the line 3-3 of this figure; - Figure 4 is a side view and on an enlarged scale with torn portions of the spider whose pins are inserted into the bearings; and - Figure 5 is a front elevational view, and

partie coupée, du croisillon de la figure 4. cut part of the crosspiece of FIG.

Sur ces figures, les mêmes pièces sont indiquées par de mêmes références. On voit, en particulier sur la figure 1, une fourchelO, à bras 12, 14 de chapes, liée à un arbre tournant 16 et qui est associée à l'autre fourche 18, à bras 20, 22, elle-même In these figures, the same parts are indicated by the same references. FIG. 1 shows, in particular, a fork, with arms 12, 14 of yokes, connected to a rotating shaft 16 and which is associated with the other fork 18, with arms 20, 22 itself.

liée à un arbre tournant par un croisillon 26. linked to a rotating shaft by a spider 26.

Sur l'ensemble des figures 1, 4 et 5, le croisillon 26 monobloc comprend un moyeu 28, de forme cylindrique générale, et In all of FIGS. 1, 4 and 5, the one-piece spider 26 comprises a hub 28, of general cylindrical shape, and

des tourillons 30 s'étendant radialement vers l'extérieur du moyeu. journals 30 extending radially outwardly of the hub.

Ces tourillons sont de préférence au nombre de 4, espacés de 90 . These pins are preferably 4 in number, spaced 90.

Un roulement 32 est placé sur l'extrémité de chacun d'eux, ces A bearing 32 is placed on the end of each of them, these

extrémités portant sur les éléments roulants 34 (figures 4 et 5). ends bearing on the rolling elements 34 (Figures 4 and 5).

Les roulements sont adaptés dans des alésages des chapes associées The bearings are adapted in bores of the associated screeds

aux arbres 16 et 24 (figure 1).to trees 16 and 24 (Figure 1).

Le croisillon monobloc 26 est formé à froid, avec le fil 40 d'écoulement du métal (figures 4 et 5), parallèle à la surface extérieure 42 de tourillon portant sur les éléments roulants 34, disposition qui assure au maximum la durée du roulement, l'orientation de fil assurant, à la jonction du moyeu-tourillons, The one-piece spider 26 is cold-formed, with the metal flow wire 40 (FIGS. 4 and 5), parallel to the outer trunnion surface 42 bearing on the rolling elements 34, a provision which maximizes the duration of the rolling, the thread orientation ensuring, at the junction of the journal hub,

la résistance maximale.the maximum resistance.

La finition précise des dimensions ainsi que l'orienta- The precise finish of the dimensions as well as the

tion de l'écoulement du métal peuvent Etre obtenues avec le dispositif des figures 2 et 3, dont l'outillage comporte un dispositif de matrice divisée en deux moitiés 50, 52 dont chacune comporte un alésage central tel que l'ensemble réalise l'alésage 54 de la matrice The flow of the metal can be obtained with the device of FIGS. 2 and 3, the tooling of which comprises a matrix device divided into two halves 50, 52 each of which comprises a central bore such that the assembly carries out the boring. 54 of the matrix

complète. Chaque moitié 50, 52 comporte quatre cavités semi-cylin- complete. Each half 50, 52 has four semi-cylindrical cavities

driques 53 (figure 3) réparties à 90 de manière que, a l'assemblage, 53 (Figure 3) distributed at 90 so that, at the assembly,

quatre cavités sensiblement cylindriques 56 soient obtenues. four substantially cylindrical cavities 56 are obtained.

Les cavités 53 assurent au croisillon fini un plan perpendiculaire à l'axe de l'ébauche 58 et situé sur les axes des tourillons 30. L'alésage 54 traverse les deux demi-matrices 50, 52 The cavities 53 provide the finished cross a plane perpendicular to the axis of the blank 58 and located on the axes of the journals 30. The bore 54 passes through the two half-matrices 50, 52

pour recevoir l'ébauche et les deux broches 60, 62 de refoulement. to receive the blank and the two discharge pins 60, 62.

Pour l'opération, les deux sections 50, 52 étant en contact et maintenues par des moyens convenables non représentés, l'ébauche 58 y est insérée; les refouloirs 60 et 62 sont repoussés sous faible pression pour amener l'ébauche au plan de l'axe central, en coïncidence avec les surfaces associées des sections 50, 52. Les For the operation, the two sections 50, 52 being in contact and maintained by suitable means not shown, the blank 58 is inserted therein; the collars 60 and 62 are pushed back under low pressure to bring the blank plane to the plane of the central axis, in coincidence with the associated surfaces of the sections 50, 52.

refouloirs sont alors repoussés uniformément avec une force suffi- rammers are then pushed back uniformly with sufficient force

sante pour extruder le métal latéralement dans les cavités cylin- to extrude the metal laterally into the cylindrical cavities

driques 56, puis, étant reculés et les sections 50, 52 séparées, driques 56, then, being remote and the sections 50, 52 separated,

le croisillon 26 est dégagé.the spider 26 is clear.

R E v E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de formage à froid d'un croisillon monobloc d'articulations, notamment pour joint universel, caractérisé par les opérations successives suivantes: placement d'une ébauche de métal dans l'alésage (54) d'une matrice (50) ayant des cavités de forme correspondant au croisillon (26), dont la forme est assurée dans la matrice, refoulement de l'ébauche dans les cavités pour obtenir à froid le croisillon, puis enlèvement de cette pièce hors de la matrice. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé de plus en ce que ladite matrice est en deux moitiés ayant chacune un alésage et quatre cavités (53) sensiblement cylindriques, réparties à 90 autour de l'alésage, les deux moitiés étant alignées pour former des cavités cylindriques, et un alésage d'ensemble des refouloirs (60, 62) agissant dans chaque moitié pour y repousser le métal dans les cavités. 3. Croisillon monobloc d'articulations, notamment pour joint universel, ayant un moyeu (28) et quatre tourillons (30) et RE V ENDICATI 0 NS 1. Process for the cold forming of a monobloc articulated joint, especially for a universal joint, characterized by the following successive operations: placing a metal blank in the bore (54) of a die (50) having shaped cavities corresponding to the cross (26), the shape of which is ensured in the die, pushing the blank into the cavities to cold get the cross, and then removing this piece out of the die. The method of claim 1, further characterized in that said die is in two halves each having a bore and four substantially cylindrical cavities (53), distributed at 90 around the bore, the two halves being aligned to form cylindrical cavities, and an overall bore of the rams (60, 62) acting in each half to push the metal back into the cavities. 3. Monobloc joint of joints, in particular for universal joint, having a hub (28) and four pins (30) and

formé selon le procédé des revendications précédentes et dont le fil formed according to the method of the preceding claims and whose thread

(40) d'écoulement du métal est parallèle à la surface extérieure des tourillons, laquelle est destinée à venir au contact des éléments (40) is parallel to the outer surface of the trunnions, which is intended to come into contact with the elements

tournants d'un roulement.turns of a bearing.

4. Croisillon selon la revendication 3, caractérisé de plus en ce que le moyeu (28) est de forme générale cylindrique, les quatre The brace of claim 3, further characterized in that the hub (28) is generally cylindrical in shape, the four

tourillons étant répartis à 90 autour du moyeu. trunnions being distributed at 90 around the hub.