FR2647039A1 - Arbre forge a froid, et appareil et procede pour sa fabrication - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un arbre forgé à froid. Elle se rapporte à un arbre qui a un corps 11 dont une extrémité a une partie conformée 12 constituant un pignon qui est réalisé dans une première étape de forgeage à froid. Dans une étape ultérieure, réalisée dans une autre paire de matrices, un flasque intermédiaire 13 est réalisé, avec au moins une partie 14 de dimension variant progressivement, permettant une répartition des contraintes. De cette manière, même si l'arbre est déformé après une opération de traitement thermique, il peut être redressé sans concentration de contraintes dans une partie quelconque de l'arbre. Application à la fabrication des arbres des démarreurs pour moteur à combustion interne.

Description

i La présente invention concerne un arbre forgé à froid, comportant, à une

première extrémité, une partie conformée constituant un pignon, un crénelage ou analogue, par exemple du type utilisé dans un arbre d'induit d'un démarreur de moteur à combustion interne ou analogue, et

elle concerne aussi un procédé et un appareil de fabrica-

tion d'un tel arbre.

Un arbre d'induit 2 destiné à être utilisé dans un démarreur 1 de moteur à combustion interne comporte de façon générale et comme représenté par exemple sur la figure 16, à une première extrémité, un pignon 2 destiné au raccordement à un vilebrequin du moteur par l'intermédiaire

d'un embrayage unidirectionnel ou roue libre.

Dans le cas de cet arbre d'induit 2, la formation de la configuration externe et la formation du pignon 3 ont en

général été réalisées par usinage par enlèvement de métal.

Cependant, on a aussi essayé de former un tel arbre par forgeage à froid, pour des raisons de simplicité de fabrication. Le forgeage à froid utilisé jusqu'à présent est

réalisé de la manière représentée sur les figures 17 et 18.

Un organe Wl en forme de barre, tel que représenté sur la -figure 17, est d'abord préparé et constitue la matière première. Cette barre Wl est d'abord pressée par extrusion vers l'avant, avec une matrice de forgeage qui forme une ébauche d'arbre W2 ayant une partie 4a de petit

diamètre et une partie 4b de grand diamètre comme repré-

senté sur la figure 18. Ensuite, à l'aide d'une autre matrice, la partie 4a de petit diamètre est à nouveau déformée afin qu'elle constitue la partie 4a de petit

diamètre ayant une dimension externe uniforme, comme repré-

senté sur la figure 19. Simultanément, une extrémité de la partie 4b de grand diamètre est déformée légèrement afin qu'elle constitue un flasque 4c, et le pignon 3 est formé sur une longueur prédéterminée depuis l'autre extrémité de la partie 4b de grand diamètre, vers la partie 4c de

flasque. L'arbre d'induit 2 est ainsi obtenu.

Dans l'arbre classique d'induit2 décrit précédem-

ment, l'inconvénient suivant se manifeste cependant.

Plus précisément, lors de la mise en forme de

l'arbre d'induit par forgeage à froid comme décrit précé-

demment, une courbure peut parfois apparaître dans l'arbre 2 pendant le traitement thermique qui suit la mise en forme. Cette courbure doit être corrigée après mise en forme. Cependant, lors de la correction de la courbure, comme l'arbre change beaucoup de forme au niveau du raccord continu formé entre la partie 4a de petit diamètre et la partie 4c de flasque, la contrainte due à une force de correction se concentre au niveau de ce raccord continu et présente un inconvénient car l'arbre ou organe formé peut

se rompre.

En outre, lorsque le démarreur 1 commence à fonc-

tionner, l'arbre 2 subit une force de réaction provenant du vilebrequin si bien que l'arbre subit une torsion. Une force de torsion et des vibrations de torsion provoquent aussi à ce moment une concentration des contraintes au niveau du raccord continu constitué entre la partie de petit diamètre 4a et la partie de flasque 4c, comme dans le cas décrit précédemment. Ainsi, la résistance mécanique de

l'arbre d'induit 2 risque d'être réduite.

L'invention concerne un arbre forgé à froid, ayant une partie conformée à une première extrémité, l'arbre ne

présentant pas les inconvénients précités.

L'invention concerne aussi un procédé de fabrication

d'un arbre forgé à froid selon l'invention.

L'invention concerne un appareil destiné à la mise en oeuvre de ce procédé lors de la fabrication de l'arbre

forgé à froid selon l'invention.

Dans un aspect, l'invention concerne un arbre forgé

à froid ayant, à une première extrémité, une partie confor-

mée, l'arbre comprenant une partie formant un flasque

réalisée au milieu de l'arbre dans la direction longitudi-

nale de celui-ci, et une partie de dimension variant pro-

gressivement, formée au pied de la partie de flasque, du côté opposé à la partie conformée, la partie de dimension variant progressivement ayant un diamètre qui diminue progressivement. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un arbre forgé à froid ayant une partie conformée à une première extrémité, le procédé comprenant les étapes suivantes:

(i) la formation d'une partie conformée par extru-

sion, A une première extrémité d'une barre qui n'a pas encore été traitée, (ii) après l'étape (i), l'extrusion d'une partie de

la barre du côté opposé à la partie conformée, par extru-

sion, avec mise a la dimension de la partie conformée, et (iii) après l'étape (ii), la formation d'une partie de flasque au milieu de la barre par refoulement, et la formation d'une partie de dimension variant progressivement Jusqu'A une base de la partie de flasque, la partie de dimension variant progressivement ayant un diamètre qui

diminue progressivement.

Dans un troisième aspect, l'invention concerne un appareil de fabrication d'un arbre forgé à froid, ayant une partie conformée réalisée à une première extrémité de l'arbre, l'appareil comprenant au moins un premier Jeu de matrices et un second jeu de matrices, chaque jeu de matrices ayant deux matrices, un dispositif de transport destiné à transférer un arbre entre les jeux de matrices, le premier jeu de matrices étant réalisé de manière que, dans une première matrice, un trou de mise à la dimension débouche vers l'autre matrice du premier jeu et délimite une configuration externe d'un arbre forgé A froid, des dents formées A une extrémité interne du trou de mise à la dimension étant destinées A former une partie conformée, et le second jeu de matrices étant muni, dans une première matrice, de dents dans lesquelles une première extrémité de

l'arbre forgé à froid est introduite afin que la configura-

tion de la partie conformée réalisée sur l'arbre forgé soit terminée, l'autre matrice du second jeu ayant un trou de mise à la dimension qui débouche vers la première matrice du second Jeu et qui a une partie de formation de la partie dont la dimension varie progressivement, ayant un diamètre qui diminue progressivement d'une extrémité formant une ouverture du trou de mise à la dimension du second jeu vers l'intérieur. Dans l'arbre forgé à froid ayant la partie conformée

à une première extrémité, dans un premier aspect de l'in-

vention, un raccord continu entre la partie de flasque et une partie adjacente est formé afin qu'il constitue la

partie de dimension variant progressivement. En consé-

quence, le changement de configuration du raccord continu est progressif si bien que, même lorsqu'une torsion est produite dans l'arbre au cours de la correction de la courbure ou lors de la transmission d'énergie, la contrainte est répartie régulièrement et la résistance

mécanique de l'arbre est accrue.

En outre, grâce au procédé du second aspect de l'invention, le forgeage à froid de l'arbre ayant une partie conformée à une première extrémité peut être réalisé

efficacement et facilement au cours d'une série d'étapes.

Ainsi, l'arbre forgé à froid peut être fabriqué efficacement. En outre, à l'aide de l'appareil selon le troisième aspect de l'invention, le procédé peut être mis en oeuvre régulièrement pour la fabrication de l'arbre forgé à froid ayant une partie conformée à une première extrémité. La partie conformée de l'arbre est formée en particulier avec le premier jeu de matrices puis est à nouveau traité par refoulement dans le second jeu de matrices afin que la

configuration soit finie. La partie conformée ainsi réa-

lisée a une configuration très précise.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: les figures i et 2 représentent 1-'arbre forgé à froid dans un mode de réalisation de l'invention, la figure 1 étant une élévation frontale de l'arbre et la figure 2 une coupe longitudinale agrandie d'une partie de flasque et des parties de l'arbre qui lui sont proches; les figures 3 à 6 représentent un premier mode de réalisation d'appareil selon l'invention, la figure 3 étant une coupe longitudinale de l'appareil, la figure 4 une coupe longitudinale agrandie d'une partie du second jeu de matrices de l'appareil, la figure 5 une vue schématique en plan du système de transport de l'appareil, et la figure 6 une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5; la figure 7a est une vue en élévation frontale d'une barre destinée à former un arbre forgé à froid, lorsqu'elle n'a pas encore été traitée; la figure 7b est une vue en élévation frontale représentant l'arbre forgé à froid après qu'il a été forgé par le premier jeu de matrices de l'appareil selon l'invention; les figures 8 et 9 représentent l'arbre forgé à froid dans un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 8 étant une vue en élévation frontale de l'arbre et la figure 9 une coupe longitudinale agrandie d'une partie de flasque et des parties de l'arbre qui lui sont voisines; les figures 10 à 13 représentent un autre mode de réalisation d'appareil selon l'invention, la figure 10 étant une coupe longitudinale de l'appareil, la figure 11 une coupe longitudinale agrandie d'une partie du troisième

jeu de matrices de l'appareil, la figure 12 une vue schéma-

tique en plan du système de transport de l'appareil, et la figure 13 une coupe suivant la ligne XIII-XIII de la figure 12; la figure 14a est une vue en élévation frontale d'une barre destinée à former un arbre forgé à froid dans un autre mode de réalisation de l'invention, avant le traitement de l'arbre; la figure 14b est une vue en élévation frontale représentant l'arbre forgé à froid après qu'il a été forgé par le premier jeu de matrices de l'appareil de ce mode de réalisation de l'invention; la figure 15 est une vue en élévation frontale représentant l'arbre forgé à froid après qu'il a été forgé par le second Jeu de matrices de l'appareil de cet autre mode de réalisation de l'invention; et les figures 16 à 19 sont des vues relatives à un arbre forgé à froid de type classique, la figure 16 étant une vue en élévation frontale, avec des parties arrachées, d'un démarreur comprenant l'arbre forgé à froid, et les

figures 17 à 19 étant des vues en élévation frontale illus-

trant des étapes respectives du forgeage classique à froid

de l'arbre.

On considère d'abord l'arbre forgé à froid en réfé-

rence aux figures 1 et 2.

Sur la figure 1, la référence 10 désigne l'arbre forgé à froid dans ce mode de réalisation. L'arbre a un corps 11 qui, à une première extrémité, comporte une partie conformée constituant un pignon 12. En outre, une partie 13

de flasque est formée dans la partie médiane du corps 11.

Au pied de la partie 13 de flasque, du côté opposé au

pignon 12, une partie 14 de dimension variant progressi-

vement a un diamètre qui diminue progressivement comme représenté sur la figure 2. Une partie 15 de petit diamètre est formée du côté de l'autre extrémité du corps. Le corps de l'arbre a des dimensions telles que la longueur comprise entre la partie 13 de flasque et l'extrémité de la partie de petit diamètre est grande par rapport à la longueur comprise entre la partie 13 de flasque et l'extrémité qui comporte le pignon 12. La partie 14 de dimension variant progressivement se trouve du côté de la partie 15 de petit

diamètre du corps.

L'arbre 10 est monté sur le démarreur décrit précé-

demment par introduction de la partie 15 de petit diamètre

dans des roulements placés dans un bottier du démarreur.

Dans l'arbre forgé à froid 10 de ce mode de

réalisation, la partie 14 de dimension variant progressi-

vement a une section qui varie doucement sur le corps 11 du

côté 15 de petit diamètre vers la partie 13 de flasque.

Ainsi, si l'arbre fléchit pendant un traitement thermique et s'il est nécessaire de corriger sa courbure, même lors-

qu'une force externe est appliquée à l'arbre perpendicu-

lairement à sa direction axiale, la contrainte produite dans un raccord continu formé entre la partie 13 de flasque et la partie 11 de corps est répartie régulièrement si bien

qu'une concentration de contraintes est évitée.

En conséquence, la réduction de résistance mécanique de l'arbre due à la correction est empêchée et il devient facile d'assurer la réalisation d'un arbre de bonne qualité. En outre, dans le cas des forces et des vibrations de torsion, lorsque l'arbre est monté dans le démarreur ou analogue et est utilisé pour la transmission d'énergie, la concentration des contraintes est évitée, comme décrit précédemment, si bien que la résistance mécanique est

accrue.

On décrit maintenant l'appareil de fabrication de l'arbre forgé à froid, dans un mode de réalisation, en

référence aux figures 3 à 7 et à la figure 1.

La référence 20 de la figure 3 désigne l'appareil de fabrication d'arbres forgés à froid, dans un premier mode de réalisation. L'appareil comprend au moins un premier jeu 21 de matrices, au moins un second jeu 22 de matrices qui

sont appariées aux matrices du premier jeu 21, et un sys-

tème 23 de transport destiné à transférer l'arbre 10 forgé à froid entre le premier et le second jeu 21 et 22. Chacun des premier et second jeux a deux matrices. Dans chaque jeu de matrices, les matrices sont placées l'une en face de

l'autre, et une première matrice est destinée à être écar-

tée de l'autre ou rapprochée de celle-ci.

Le premier jeu 21 de matrices a, dans une première matrice 21a, un trou 24 de mise à la dimension et des dents 25. Le trou 24 de mise à la dimension est réalisé afin qu'il débouche vers l'autre matrice du premier jeu et délimite une configuration externe de l'arbre forgé à froid 10. Des dents 25 sont formées sur une partie d'extrémité interne du trou 24 de mise à la dimension afin que le pignon 12 soit formé. L'autre matrice 21b du premier jeu a la configuration d'un poinçon destiné A pénétrer dans le

trou de mise à la dimension de la matrice 21a.

Le second jeu 22 de matrices a des dents 26 formées dans une première matrice 22b, et un trou 27 de mise à la dimension formé dans l'autre matrice 22a du Jeu. Les dents 26 sont formées de manière qu'une première extrémité de l'arbre forgé à froid 10 soit introduite à l'intérieur, et le pignon 12 formé sur cet arbre 10 subit une finition de sa configuration. Le trou 27 de mise à la dimension est réalisé afin qu'il débouche vers la matrice 22b, et il a une partie 27a de mise en forme dont le diamètre diminue progressivement d'une extrémité d'ouverture du trou de mise

A la dimension vers l'intérieur.

Plus précisément, comme représenté sur la figure 3, le trou 24 de mise à la dimension formé dans la première matrice 21a du premier jeu 21 est formé de manière que le diamètre diminue par paliers, vers l'intérieur ou vers le bas sur la figure 3. Une broche 28 d'extraction est placée sous le trou 24-de mise à la dimension et est destinée à coulisser dans celui- ci afin qu'elle chasse un arbre forgé du trou 24 après que l'arbre a été mis en forme par le

trou de mise à la dimension.

Des branches analogues 29 et 30 d'extraction sont associées aux matrices 22a et 22b du second Jeu 22 et sont destinées à coulisser dans les matrices respectives 22a et 22b. Le trou 27 de mise à la dimension du second jeu 22 a en outre une dimension telle que son diamètre est supérieur de façon générale à celui du trou 24 de mise à la dimension du premier jeu 21. Le trou 27 a une configuration à gradins

si bien que la partie inférieure a un diamètre réduit.

Le système 23 de transport tel que représenté sur la figure 5 comporte des pinces 31 et 32 qui occupent des positions correspondant aux jeux de matrices 21 et 22. Le système de transport est destiné à se déplacer comme un tout en translation dans la direction dans laquelle les jeux 21 et 22 de matrices sont disposés. Les pinces 31 et 32 ont une construction telle qu'elles retiennent des arbres forges à froid correspondants 10 lorsque les matrices 21a et 21b et les matrices 22a et 22b des jeux respectifs sont écartées l'une de l'autre et lorsque les

arbres forgés à froid 10 sont poussés hors des jeux respec-

tifs de matrices 21 et 22.

En outre, dans la pince 31 destinée au premier jeu 21, un mécanisme 33 d'inversion est destiné à faire tourner la pince 31 de 180 lors du déplacement vers l'avant et

vers l'arrière du système 23 de transport.

Le mécanisme 33 d'inversion tel que représenté sur la figure 6 est constitué par un pignon 34, un pignon menant 35 et un organe 36 de manoeuvre. Le pignon 34 est

monté à demeure sur une tige de manoeuvre de la pince 31.

Le pignon menant 35 est monté afin qu'il puisse tourner sur la pince 31 et qu'il se déplace avec celle-ci, et il est toujours en prise avec le pignon 34. L'organe 36 de manoeuvre est fixé à la pince 31 et est raccordé au pignon menant 35. Grâce à cette disposition, lorsque la pince 31 est déplacée, le pignon menant 35 et le pignon 34 sont entraînés en rotation par l'organe de manoeuvre 36 afin que

la pince 31 soit retournée.

D'autre part, les jeux 21 et 22 de matrices sont séparés par un certain intervalle, et une distance de déplacement par le système de transport 23 en une seule

fois est réglée afin qu'elle corresponde à cet intervalle.

En outre, pendant le déplacement du système 23 de transport sur cette distance, la pince 31 tourne de 180' sous

l'action du mécanisme d'inversion 33 de manière que l'en-

semble associé soit changé et passe du premier jeu 21 au

second jeu 22 de matrices.

On décrit maintenant le fonctionnement de l'appareil de fabrication 20 ayant cette construction, dans ce mode de réalisation, ainsi que le procédé de fabrication dans un

premier mode de réalisation.

D'abord, un matériau en forme de colonne constituant une barre, qui n'a pas encore été traitée et telle que représentée sur la figure 7a, est introduit dans le trou 24

de mise à la dimension du premier jeu 21 de matrices jus-

qu'à un emplacement qui se trouve juste à proximité des dents 26. Après l'introduction, les matrices 21b et 22b des jeux 21 et 22, qui sont placées à la partie supérieure de la figure 3, sont déplacées vers les matrices 21a et 22a qui se trouvent à la partie inférieure de la figure 3 afin que le matériau de la barre soit chassé dans le trou 24 de mise à la dimension de la matrice 21a. Le matériau de la barre placée dans le trou 24 de mise à la dimension subit ainsi une mise en forme par le premier Jeu 21, lors d'une

extrusion vers l'avant.

Dans cette opération réalisée par le premier jeu 21 de matrices, l'arbre 10 forgé à froid est mis dans un état de demi-traitement. L'arbre est réalisé avec le pignon 12 à une première extrémité, et son diamètre augmente par paliers vers l'autre extrémité comme représenté sur la

figure 7b.

Lorsque l'opération précédente a été terminée, les matrices supérieures 21b, 22b et les matrices inférieures 21a, 22a sont séparées l'une de l'autre. Simultanément, l'arbre 10 formé dans le premier jeu 21 est éjecté de ce jeu 21 par la broche d'extraction 28 qui pénètre dans le

trou 24 de la matrice 21a, et il est saisi par la pince 31.

Comme décrit précédemment, l'arbre forgé à froid 10 a une configuration à gradins réalisée par des gradins formés à la périphérie interne du trou 24 de mise à la dimension du premier jeu 21. Lorsque l'arbre est poussé par la broche 28, la force de contact de l'arbre et du jeu 21

ou la résistance de frottement est réduite après un dépla-

cement relatif réduit, si bien que l'éjection est facilitée. Lors du déplacement du système de transport 23 qui suit l'éjection précédente, l'arbre 10 passe du premier jeu

21, en étant retourné de 180 , vers un emplacement prédé-

terminé en face de la matrice inférieure 22a du second jeu 22. Ensuite, la pince 31 relache l'arbre et l'arbre 10 est introduit dans le trou 27 de mise à la dimension de la matrice inférieure 22a, vers la partie de petit diamètre,

l'arbre restant sous sa forme retournée.

En même temps que l'arbre 10 est introduit dans le trou 27 de mise à la dimension, une nouvelle barre est transmise au premier jeu 21 de matrices par le système 23

de transport.

Le trou 27 de mise à la dimension a une partie 27a

destinée à former la partie de dimension variant progressi-

vement, du côté de l'ouverture du trou. Lorsque l'arbre 10 est introduit dans le trou 27, il est donc guidé le long de la surface inclinée de la partie 27a de mise en forme de la

partie de dimension variant progressivement, et est intro-

duit régulièrement et en toute sécurité.

Ensuite, les matrices supérieures 21b et 22b sont à nouveau descendues vers les matrices inférieures 21a et 22a afin que le forgeage à froid soit réalisé à la fois par le

premier jeu 21 et le second jeu 22 de matrices.

Dans le second jeu 22, lorsque la matrice supérieure 22b descend, le pignon 12 formé dans l'arbre 10 par le premier Jeu 21 subit d'abord une compression par les dents 26 de la matrice supérieure 22b et subit donc une finition de sa configuration. En outre, la matrice inférieure 22a agit sur l'extrémité de l'arbre qui est opposée au pignon 12 et forme la partie 15 de petit diamètre. Lorsque l'extrémité inférieure de la partie 15 de petit diamètre vient en butée contre la broche d'extraction 29 et cesse de descendre, le refoulement commence. Au cours de cette opération, la partie 13 de flasque est formée en position médiane du corps 11 de l'arbre 10, à proximité du pignon

12. Simultanément, la partie 12 de dimension variant pro-

gressivement se forme au pied de la partie 13 de flasque du côté opposé au pignon 12, sous l'action de la partie 27a de mise en forme de la matrice inférieure 22a. L'arbre forgé à froid 10 représenté sur la figure 1 est ainsi obtenu avec

sa configuration finale.

La dimension de la partie de flasque 13 varie avec la position à laquelle l'extrémité de la partie 15 de petit diamètre de l'arbre 10 vient en butée contre la broche 29 d'extraction. Il est aussi possible de ne pas former de

partie de flasque.

L'arbre forgé à froid 10 ainsi réalisé est saisi par

la pince 32 avant d'être éjecté.

Dans le procédé et avec l'appareil 20 de fabrication de l'arbre forgé à froid 10, dans ces modes de réalisation de l'invention, le forgeage à froid de l'arbre 10 ayant le

pignon 12 & une première extrémité peut être réalisé effi-

cacement et facilement au cours d'une série d'étapes. En particulier, le pignon de l'arbre est formé en une seule fois par le premier jeu 21 puis est remis en forme par refoulement dans le second jeu 22 de manière que sa forme subisse une finition. En conséquence, la dimension du

pignon est très précise.

On se réfère maintenant aux figures 8 et 9 pour la

description de l'arbre forge à froid dans un autre mode de

réalisation d'arbre.

Sur la figure 8, la référence 110 désigne l'arbre forgé à froid de ce mode de réalisation. L'arbre a une partie conformée à une première extrémité, constituant un pignon 111, et une partie de flasque 112 formée au milieu de l'arbre en direction longitudinale. Au pied de la partie 13 de flasque, du côté opposé au pignon 113, une partie centrale de dimension variant progressivement est formée et a un diamètre qui diminue progressivement comme représenté sur la figure 9. En outre, une partie rectiligne 114, clairement représentée sur la figure 9, est réalisée sur l'arbre afin qu'elle prolonge la partie 113 de dimension variant progressivement, et une partie moletée 115 est

formée afin qu'elle prolonge la partie rectiligne 114.

En outre, dans ce mode de réalisation, une partie 116 de petit diamètre est formée sur l'arbre afin qu'elle prolonge la partie moletée 115. La partie 116 de petit diamètre est destinée à pénétrer dans des roulements qui sont montés sur un boîtier d'un démarreur lorsque l'arbre

forgé à froid 110 est monté dans le démarreur.

En outre, une partie rectiligne 117 est formée sur l'arbre entre la partie 112 de flasque et le pignon 111. La partie rectiligne 117 joue le rôle d'un support pour les

roulements lors de l'installation du démarreur. -

La dimension de l'arbre est telle que la longueur comprise entre la partie 112 de flasque et l'extrémité de l'arbre, à l'endroit o la partie moletée 115 est formée, est grande par rapport à la longueur comprise entre la partie 112 de flasque et l'extrémité à laquelle est formé

le pignon 112. La partie 113 de dimension variant progres-

sivement est placée du côté de la partie moletée 115.

Dans l'arbre 110 ainsi formé, dans ce mode de réali-

sation, la partie 113 de dimension variant progressivement permet une variation progressive de la section de la partie rectiligne 114 à la partie de flasque 112. Ainsi, si l'arbre fléchit lors du traitement thermique et si la courbure doit être corrigée, même lorsqu'une force externe est appliquée à l'arbre perpendiculairement à la direction axiale, la contrainte produite dans un raccord continu

formé entre la partie de flasque 112 et la partie recti-

ligne 114 est répartie régulièrement et ne se concentre pas. En conséquence, la réduction de résistance mécanique de l'arbre due à la correction est empêchée, et il devient

facile d'assurer la formation d'un arbre de bonne qualité.

En outre, dans le cas d'une force et de vibrations de torsion, au moment o l'arbre 110 est monté dans le démarreur ou analogue et est utilisé pour la transmission d'énergie, la concentration des contraintes est évitée, pour la raison indiquée précédemment, et la résistance

mécanique est accrue.

D'autre part, lors du forgeage de l'arbre, des écarts du centre axial peuvent apparaître entre les parties d'arbre placées de part et d'autre de la partie 112 de flasque, du fait des conditions de mise en forme, etc. Un tel écart de centre axial ou excentricité provoque une irrégularité de rotation de l'arbre forgé 110 et il est

donc nécessaire de mesurer le degré d'excentricité.

L'arbre forgé 110 a sa partie rectiligne 114 qui est

formée de manière qu'elle prolonge la partie 113 de dimen-

sion variant progressivement vers le flasque 112. Lors de la mesure de l'excentricité de l'arbre 110, la partie

rectiligne 114 peut être utilisée comme surface de réfé-

rence pour la mesure. En conséquence, le contrôle de qua-

lité de l'arbre peut être effectué facilement.

On décrit maintenant, en référence aux figures 10 à

13 et & la figure 1, un autre mode de réalisation d'appa-

reil de fabrication d'arbres forgés à froid.

La référence 120 de la figure 10 désigne l'appareil

de fabrication d'arbres forgés à froid selon l'invention.

L'appareil comporte au moins un premier jeu 121 de matrices, au moins unsecond jeu 122 de matrices, au moins un troisième jeu 123 de matrices et un système 124 de transport destiné à transférer l'arbre forgé 110 entre les jeux 121, 122 et 123 de matrices. Chacun des trois jeux a deux matrices. Dans chaque Jeu de matrices, les matrices sont placées l'une en face de l'autre, et une première matrice est destinée à se rapprocher de l'autre et à s'en écarter. Le premier jeu 121 de matrices comporte une première matrice 121a ayant un trou 125 de mise à la dimension et des dents 126. Le trou 124 est destiné à déboucher vers

l'autre matrice 121b du premier jeu et délimite la configu-

ration externe de l'arbre 110 forgé à froid. Les dents 126 sont formées dans une partie d'extrémité interne du trou 125 afin que le pignon 111 soit réalisé. L'autre matrice 121b a la forme d'un poinçon destiné à pénétrer dans le

trou 125 de mise à la dimension de la matrice 121a.

Le second jeu 122 a des dents 127 formées dans une

première matrice 122b, et un trou 128 de mise à la dimen-

sion formé dans l'autre matrice 122a de ce jeu. Les dents 127 sont formées de manière qu'une première extrémité de l'arbre 110 pénètre à l'intérieur et le pignon 111 formé

dans cet arbre 110 subit une finition de sa configuration.

Le trou 128 est réalisé afin qu'il débouche vers l'autre matrice 122b, et il a une partie 128a destinée à former la partie de dimension variant progressivement et dont le

diamètre diminue progressivement d'une extrémité d'ouver-

ture du trou de mise à la dimension vers l'intérieur.

Le troisième jeu 123 de matrices a un trou 129 qui est formé dans une première matrice 123b de ce Jeu et qui débouche vers l'autre matrice 123a de ce jeu. Le trou de mise à la dimension a une partie 129a dont la dimension varie progressivement, une partie rectiligne 129b qui prolonge la partie 129a, et des dents 129c destinées à former un moletage et qui prolongent la partie rectiligne

129b comme représenté sur la figure 11. La partie de dimen-

sion variant progressivement a un diamètre qui diminue progressivement depuis l'extrémité d'ouverture du trou de

mise à la dimension vers l'extrémité interne.

On décrit maintenant plus en détail les jeux de matrices; comme l'indiquent la figure 10, le trou 125 de mise à la dimension formé dans la matrice 121a du premier

jeu 121 est formé afin que le diamètre soit réduit progres-

sivement, vers l'intérieur ou vers le bas sur la figure 10.

Une broche 130 d'extraction est placée sous le trou 125 de mise à la dimension et est destinée à y pénétrer et à y coulisser afin qu'elle repousse l'arbre forgé à froid 110 hors du trou 125 de mise à la dimension après que l'arbre a

été mis en forme par ce trou de mise à la dimension.

Les broches analogues 131, 132 et 133 d'extraction sont associées aux matrices 122a, 122b du second jeu 122 et à la matrice 123b du troisième jeu 123, et sont destinées à pénétrer par coulissement dans les matrices respectives

122a, 122b et 123b.

En outre, le trou 128 de mise à la dimension du second jeu 122 a une dimension telle que son diamètre est supérieur à celui du trou 125 de mise à la dimension du premier jeu 121. Le trou 128 a une forme à gradins si bien que sa partie inférieure a un diamètre réduit. Le système 124 de transport représenté sur la figure

12 comporte des pinces 134, 135 et 136 qui occupent respec-

tivement des positions qui correspondent aux jeux de matrices 121, 122 et 123. Le système de transport est destiné à se déplacer comme un tout en translation dans la direction d'alignement des jeux de matrices 121, 122 et 123. Les pinces 134, 135 et 136 ont une construction telle qu'elles saisissent des arbres correspondants 110 lorsque les matrices 121a, 121b, les matrices 122a, 122b et les matrices 123a, 123b des jeux respectifs se séparent l'une de l'autre et lorsque les arbres 110 sont chassés des jeux

respectifs de matrices 121, 122 et 123.

En outre, -dans la matrice 134 du premier jeu 121, un mécanisme 137 d'inversion est destiné & faire tourner la pince 134 de 1800 lors du déplacement vers l'avant et vers

l'arrière du système de transport 124.

Ce mécanisme 137 d'inversion ou de retournement a exactement la même structure que le système de transport 23 décrit en référence à la figure 6. Plus précisément, comme l'indique la figure 13, le mécanisme 137 a aussi un pignon 138, un pignon menant 139 et un organe de manoeuvre 140. Le pignon 138 est monté à demeure sur une première tige afin qu'il commande la pince 134 comme dans le cas du mécanisme du système 23. Le pignon menant 139 est monté sur la pince 134 afin qu'il puisse tourner et qu'il se déplace avec la

pince, et il est toujours en prise avec le pignon 138.

L'organe de manoeuvre 140 est fixé à la pince 134 et est raccordé au pignon menant 139. Le mécanisme travaille de manière que, lorsque la pince 134 se déplace, le pignon menant 139 et le pignon 138 tournent par entraînement de l'organe de manoeuvre 140 afin que la pince 134 soit

retournée complètement.

D'autre part, les jeux de matrices 121, 122 et 123 sont places à intervalles réguliers, et la distance de déplacement en une seule fois du système de transport 124 est réglée afin qu'elle corresponde A un tel intervalle. En outre, lors du déplacement du système de transport 124 sur cette distance, la pince 134 tourne de 180 sous l'action du mécanisme 137 de retournement et le jeu associé est

changé et passe du premier Jeu 121 au second jeu 122.

On décrit maintenant le fonctionnement de l'appareil 120 de fabrication dans ce mode de réalisation. En outre, on décrit aussi le procédé de fabrication dans un autre

mode de réalisation.

D'abord, un matériau de forme analogue à une colonne

ou une barre, destiné à former l'arbre forgé à froid repré-

senté sur la figure 14a, est introduit dans le trou 125 de mise à la dimension du premier jeu 121 afin que l'extrémité

de la barre atteigne les bords supérieurs des dents 126.

Après introduction du matériau, les matrices 121b, 122a et 123a des Jeux respectifs 121, 122 et 123, placées du côté supérieur comme représenté sur la figure 10, sont déplacées vers les matrices 121a, 122b et 123b qui se trouvent du côté inférieur comme indiqué sur la figure 10. Le premier jeu 121 chasse donc la barre dans la matrice 121a, à l'aide du poinçon de la matrice 121b, et le matériau de la barre

est extrudé vers l'avant.

L'arbre forgé à froid 110 dans l'état demi-traité est mis en forme au cours de l'opération exécutée dans la

première matrice 121. L'arbre forme à une première extré-

mité un pignon 111 et son diamètre augmente par paliers

vers l'autre extrémité.

Lorsque les matrices supérieures 121b, 122a et 123a

et les matrices inférieures 121a, 121b et 123b sont écar-

tées mutuellement après la fin de l'opération précédente, l'arbre 110 ainsi formé est chassé du premier jeu 121 par

la broche d'extraction 130, et est saisi par la pince 134.

A ce moment, la force de contact de l'arbre et du jeu de matrices 121 ou résistance de frottement est réduite après un déplacement relatif relativement peu important, et l'éjection est ainsi facilitée. Ceci est dû au fait que l'arbre 110 est réalisé avec des gradins correspondant aux gradins qui sont formés à la périphérie interne du trou 125 de mise en forme du premier jeu 121 de matrices, comme

décrit précédemment.

Lors du déplacement du système de transport 124 réalisé après l'éjection, l'arbre 110 s'écarte du premier jeu 121, tout en subissant une rotation de 180-, vers une position prédéterminée dans laquelle il est en face de la matrice inférieure 122b du second jeu 122. L'arbre 110 est alors libéré par la pince 134 et pénètre dans le trou 128 de mise en forme de la matrice inférieure 122b, vers sa

partie de petit diamètre, tout en restant retourné.

En même temps que l'arbre 110 est introduit dans le trou 128, une nouvelle barre est transmise au premier jeu

121 de matrices.

Le trou 128 de mise à la dimension a sa partie 128a

de mise en forme de la partie de dimension variant progres-

sivement qui est du côté d'ouverture du trou. Lorsque l'arbre 110 est introduit dans le trou 128, il est donc guidé le long de la partie 128a et l'introduction est régulière. Les matrices supérieures 121b, 122a et 123a sont alors à nouveau abaissées vers les matrices inférieures 121a, 122b et 123b, si bien que le forgeage à froid des arbres 110 est réalisé à la fois par le premier jeu 121 et

le second jeu 122 de matrices.

Dans le second jeu 122 de matrices, lorsque la matrice supérieure 122a descend, le pignon 111 formé sur

* l'arbre 110 par le premier jeu 121 subit d'abord une défor-

mation par les dents 127 de la matrice supérieure 122a, si bien que sa configuration subit une finition. En outre, la matrice inférieure 122b déforme l'extrémité de l'arbre qui est opposée au pignon 111 et forme la partie 116 de petit diamètre. La partie 13 de flasque est alors formée par refoulement dans la partie médiane de l'arbre 110, à proximité du pignon 111. Simultanément, la partie 113 de dimension variant progressivement est formée par la partie 128a de la matrice inférieure 122b, à proximité de la

partie 112 de flasque, du côté opposé au pignon 111. Pen-

dent le refoulement, le matériau se dilate à l'intérieur des dents 127 de la matrice supérieure 122a et du trou 128 de mise & la dimension de la matrice inférieure 122b et subit une finition avec précision. La figure 15 représente

la configuration de l'arbre forgé à froid 110 à ce stade.

Après la fin de l'opération précitée, l'arbre 110 du premier Jeu 121 de matrices est transféré par le système 124 de transport vers le second jeu de matrices 122 tout en étant retourné. D'autre part, l'arbre 110 se trouvant dans

le second jeu 122 de matrices est transféré vers le troi-

sième jeu 123 pour l'opération suivante.

Dans le troisième jeu 123 de matrices, l'arbre forgé à froid 110 est introduit dans le trou 128 de mise à la dimension par la pince 135. La partie 129a de dimension

variant progressivement est formée à l'extrémité d'ouver-

ture du trou 129 de mise à la dimension si bien que l'arbre

pénètre régulièrement.

Lorsque la matrice supérieure 123a du troisième Jeu

est descendue, elle vient en butée contre la face supé-

rieure de la partie 112 de flasque et repousse l'arbre 110 dans la matrice inférieure 123b. Dans cette opération, la partie moletée 115 est formée sur l'arbre forgé à froid 110 entre la partie 116 de petit diamètre et la partie de flasque 112. En outre, la partie rectiligne 114 est formée entre la partie moletée 115 et la partie 113 de dimension variant progressivement, par la partie rectiligne 129b du trou 129. L'arbre forgé à froid 110 est ainsi obtenu avec

la configuration finale représentée sur les figures 8 et 9.

Lors de la mise en forme par le troisième jeu 123 de matrices, lorsque l'arbre 110 est chassé dans les dents 129c du trou 129, la périphérie externe de l'arbre 110 est guidée par la partie rectiligne 129b du trou 129 si bien que l'arbre est positionné avec précision par rapport au trou 129. Ainsi, l'opération de moletage est réalisée progressivement et forme la partie moletée 115 avec une

bonne précision.

L'arbre forgé à froid 110 ainsi formé est saisi par la pince 136 pour être éjecté.

Dans ce procédé et lors de l'utilisation de l'appa-

reil 120 de fabrication de l'arbre 110, dans les modes de réalisation précédents, le forgeage à froid de l'arbre à

partir d'un matériau sous forme d'une barre, à la configu-

ration finale, est réalisé au cours d'une série d'opéra-

tions. En outre, lorsque la partie 112 de flasque est formée avant la formation de la partie moletée 115, la partie 112 de flasque constitue une base élargie pouvant coopérer avec le jeu 123 de matrices et contribuant à un

forgeage fiable.

Les modes de réalisation précédents n'ont été

décrits qu'à titre illustratif et peuvent être modifiés.

Par exemple, la partie conformée qui doit être réalisée à l'extrémité de l'arbre n'est pas forcément un pignon et peut être constituée par un crénelage, un moletage, une configuration inclinée ou analogue. La partie conformée peut avoir n'importe quelle configuration du moment que sa

dimension est inférieure au diamètre externe de l'arbre.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux arbres, aux procédés et aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Arbre forgé à froid, ayant une partie conformée à une première extrémité, caractérisé en ce qu'il comprend une partie (13) de flasque formée dans une partie médiane de l'arbre dans sa direction longitudinale, et une partie (14) de dimension variant progressivement, formée au pied de la partie de flasque du côté opposé à celui de la partie conformée, la partie de dimension variant progressivement

ayant un diamètre qui diminue progressivement.

2. Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une partie rectiligne (114) qui prolonge la partie de dimension variant progressivement (113), et une partie moletée (115) qui prolonge la partie rectiligne.

3. Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de dimension variant progressivement (113) a

une configuration qui assure un raccord continu progressi-

vement incliné entre la partie de flasque (112) et une

partie adjacente (114) de l'arbre.

4. Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (11) de l'arbre, de part et d'autre de la partie de flasque (12), a un diamètre qui diminue par paliers, de la partie de flasque vers une extrémité de l'arbre.

5. Procédé de fabrication d'un arbre forgé à froid, ayant une partie conformée à une première extrémité, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (i) la formation d'une partie conformée (12) à une première extrémité d'un matériau formant une barre, par extrusion, (ii) après l'étape (i), l'extrusion d'une partie de la barre du côté opposé à la partie conformée (12), par extrusion, pendant que la partie conformée est mise à la dimension, et (iii) après l'étape (ii), la formation d'une partie de flasque (13) dans la partie médiane de la barre par refoulement, et la formation d'une partie de dimension variant progressivement (14) qui prolonge le pied de la

partie de flasque, la partie de dimension variant progres-

sivement ayant un diamètre qui diminue progressivement.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la formation de la partie de flasque (13) et de la

partie de dimension variant progressivement (14) est réa-

lisée alors que la partie conformée (12) est retenue.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la formation de la partie de dimension variant progressivement (14) est réalisée par déformation par extrusion du côté de la partie de flasque qui est opposée

au côté de la partie conformée.

8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de formation d'un

moletage (115) dans une partie de la barre qui est adja-

cente à une partie rectiligne (114) comprise entre la partie moletée (115) et la partie de dimension variant progressivement (113), par extrusion avec application d'une

force de poussée à la partie de flasque.

9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie de dimension variant progressivement (113) est réalisée avec une configuration qui assure la formation d'un raccord continu progressivement incliné entre la

partie de flasque (112) et une partie adjacente de l'arbre.

10. Appareil de fabrication d'un arbre forgé à froid, ayant une partie conformée (12) réalisée à une première extrémité de l'arbre, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: au moins un premier jeu (21) de matrices et un second jeu (22) de matrices, chaque jeu comprenant deux matrices, un dispositif (23) de transport destiné à transférer un arbre entre les jeux de matrices, le premier jeu (21) de matrices ayant une première matrice qui comporte un trou de mise à la dimension qui débouche vers l'autre matrice du premier jeu et qui délimite la configuration externe d'un arbre forgé a froid, et ayant des dents formées à une extrémité interne du trou de mise en forme afin que la partie conformée soit réalisée, et le second jeu (22) de matrices ayant une première

matrice qui a des dents et dans laquelle pénètre une pre-

mière extrémité de l'arbre forgé à froid afin que la confi-

guration de la partie conformée réalisée sur l'arbre subisse une finition, l'autre matrice du second jeu ayant

un trou de mise A la dimension qui débouche vers la pre-

mière matrice du second jeu, le trou de mise à la dimension ayant une partie destinée à former une partie de dimension

variant progressivement dont le diamètre diminue progressi-

vement d'une extrémité d'ouverture du trou de mise à la

dimension de la seconde matrice vers l'intérieur.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un troisième jeu (123) de matrices destiné A former une partie rectiligne et une

partie moletée sur l'arbre forgé à froid.

12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le troisième jeu (123) de matrices comporte, dans une première matrice, un trou de mise à la dimension qui débouche vers l'autre matrice du troisième jeu, le trou de mise à la dimension du troisième jeu ayant une partie de dimension variant progressivement dont le diamètre diminue progressivement depuis une extrémité d'ouverture de la partie de dimension variant progressivement du troisième Jeu vers l'intérieur, une partie rectiligne qui prolonge la partie de dimension variant progressivement du troisième

jeu, et des dents destinées à former un moletage qui pro-

longe la partie rectiligne du troisième jeu.

13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le trou de mise A la dimension de chacun des premier, second et troisième jeux (121, 122, 123) de matrices a une configuration dont le diamètre diminue par paliers d'une extrémité d'ouverture vers l'intérieur du

trou de mise à la dimension.