FR2661965A1

FR2661965A1 - Method for manufacturing a toothed pulley, and toothed pulley obtained by the said method

Info

Publication number: FR2661965A1
Application number: FR9006196A
Authority: FR
Inventors: Carpentier Guy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1991-11-15
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: FR2661965B1

Abstract

The invention relates to a method for manufacturing a toothed pulley, as well as to the toothed pulley obtained according to the said method. According to the manufacturing method of the present invention, an axially pierced disc is formed starting from a cutout metal blank. Using flow in the blank (slug) state, the periphery of the disc is pushed back on either side of its surface in order to create a ring and this ring is marked with synchronisation bossing with the aid of a tool having a rounded profile (4). Then, using flow for finishing, the troughs and the bosses of the ring are pushed back in order to form the teeth of the toothing with the aid of a toothed tool. The blank (slug state) bossing serves to ensure synchronous positioning of the toothing of the finishing tool. The invention relates mainly to the metallic construction industry.

Description

L'invention est relative à un procédé de fabrication d'une poulie crantée ainsi que la poulie crantée obtenue par ledit procédé. Elle trouvera notamment son application dans la construction mécanique. The invention relates to a method of manufacturing a toothed pulley as well as the toothed pulley obtained by said method. It will find its application in particular in mechanical construction.

Actuellement, la poulie crantée rencontre un vif succès auprès des utilisateurs. Elle offre de grands avantages avec un rapport de transmission constant où sont écartés tous phénomènes de glissement généralement rencontrés avec les courroies plates ou trapézoïdales. Son rendement est excellent, c'est-à-dire qu'elle absorbe très peu d'énergie motrice et elle est également peu bruyante. C'est pourquoi elle tend de plus en plus souvent à se substituer au système de transmission à chaînes. Currently, the toothed pulley is very popular with users. It offers great advantages with a constant transmission ratio which eliminates all sliding phenomena generally encountered with flat or V-belts. Its performance is excellent, that is to say that it absorbs very little motor energy and it is also not very noisy. This is why it tends more and more often to replace the chain transmission system.

L'une de ses applications les plus caractéristiques se trouve être en matière d'automobiles la courroie de transmission qui assure l'entraînement de l'arbre à cames par le vilebrequin. One of its most characteristic applications is found in the automotive sector, the transmission belt which drives the camshaft by the crankshaft.

Il existe actuellement deux principaux procédés de fabrication de poulies crantées. La première technique consiste à réaliser la poulie en fonderie. Pour cela, on utilise un moule dans lequel le métal en fusion est coulé. La poulie doit être ensuite reprise en usinage pour parfaire quelques côtes dimensionnelles. On aboutit à un produit robuste mais coûteux. There are currently two main methods of making toothed pulleys. The first technique consists in making the pulley in a foundry. For this, a mold is used in which the molten metal is poured. The pulley must then be resumed in machining to perfect some dimensional ribs. The result is a robust but expensive product.

En effet, le moulage est une technique de fabrication coûteuse qui requiert en outre du matériel d'industrie lourde. Le moulage oblige à réaliser des poulies à parois épaisses qui présentent donc une inertie importante. Pour certaines applications, telles que l'automobile, il s'agit d'un défaut majeur et les constructeurs doivent se tourner vers d'autres techniques de fabrication. In fact, molding is an expensive manufacturing technique which also requires heavy industrial equipment. The molding makes it necessary to produce pulleys with thick walls which therefore have significant inertia. For some applications, such as the automobile, this is a major defect and manufacturers must turn to other manufacturing techniques.

Le second procédé de fabrication actuellement utilisé est l'emboutissage. Pour cela, il faut partir d'un flan de tôle découpé sous la forme d'un disque. Ensuite, à l'aide d'une presse puissante et d'un outillage approprié, on replie la périphérie du disque pour former un rebord circulaire. Ce rebord circulaire est ensuite déformé pour y marquer la denture correspondant au crantage de la courroie. Cette technique de fabrication s'utilise pour des productions en grande série. En effet, l'outillage est extrêmement coûteux et ne peut s'amortir que pour des productions très importantes. La poulie obtenue est légère et correspond à un produit économique. Il faut cependant noter qu il est nécessaire de disposer de presses très puissantes, surtout pour fabriquer des poulies de diamètre important.Par ailleurs, sur le plan technique, la poulie obtenue présente un porte à faux qui ne peut être facilement équilibré. Le repliage du rebord est totalement dissymétrique par rapport au plan de la poulie et par conséquent, la force de traction de la courroie crée un couple qui a tendance à voiler la poulie, ce qui limite les applications des poulies crantées obtenues par emboutissage. The second manufacturing process currently used is stamping. For that, it is necessary to start from a sheet metal blank cut in the form of a disc. Then, using a powerful press and appropriate tools, the periphery of the disc is folded back to form a circular rim. This circular rim is then deformed to mark the toothing corresponding to the notching of the belt. This manufacturing technique is used for mass production. Tooling is extremely expensive and can only be amortized for very large productions. The pulley obtained is light and corresponds to an economical product. It should however be noted that it is necessary to have very powerful presses, especially to manufacture pulleys of large diameter. In addition, on the technical level, the pulley obtained presents a cantilever which cannot be easily balanced. The folding of the rim is completely asymmetrical with respect to the plane of the pulley and consequently, the tensile force of the belt creates a torque which tends to veil the pulley, which limits the applications of the toothed pulleys obtained by stamping.

Ce problème peut être partiellement levé en construisant la poulie crantée par demi parties dissymétriques chacune mais qui, une fois assemblées, forment un tout équilibré. Malheureusement il faut procéder à une opération de reprise, toujours coûteuse et qui, dans le cas des poulies crantées, oblige à positionner très rigoureusement les pièces à assembler, d'où des difficultés de réalisation. This problem can be partially solved by building the toothed pulley by half dissymmetrical parts each but which, when assembled, form a balanced whole. Unfortunately, it is necessary to carry out a take-back operation, which is always expensive and which, in the case of toothed pulleys, requires very rigorous positioning of the parts to be assembled, hence difficulties in production.

Ce problème d'équilibrage des poulies a été résolu en ce qui concerne les poulies pour courroies plates grâce à une fabrication par fluage. Selon cette technique, on part d'un disque découpé dans un flan de tôle et dont on vient repousser la périphérie à l'aide d'un outillage qui présente toute une série de molettes. L'outil moleté très dur est appliqué avec une très forte pression sur le pourtour du disque en mouvement. This problem of balancing the pulleys has been resolved with regard to pulleys for flat belts by means of creep manufacturing. According to this technique, one starts from a disc cut from a sheet metal blank and the periphery of which is pushed back using a tool which has a whole series of knurls. The very hard knurled tool is applied with very strong pressure on the periphery of the moving disc.

On assiste progressivement à la formation d'un rebord qui s'applanit et devient saillant de part et d'autre du plan du disque. De la sorte, on aboutit à une poulie parfaitement équilibrée puisque le rebord périphérique est disposé symétriquement par rapport au plan du disque initial.We are gradually witnessing the formation of a rim which becomes active and becomes protruding on either side of the plane of the disc. In this way, we end up with a perfectly balanced pulley since the peripheral rim is arranged symmetrically with respect to the plane of the initial disc.

Cependant, pour pouvoir mettre cette technique en oeuvre, il faut nécessairement vouloir réaliser un produit qui présente un profil régulier. L'outillage doit exercer une pression constante durant son travail et l'homme du métier exclut une action saccadée comme cela serait nécessaire par exemple pour la fabrication d'un pignon.However, to be able to use this technique, you must necessarily want to make a product that has a regular profile. The tool must exert constant pressure during its work and the skilled person excludes a jerky action as would be necessary for example for the manufacture of a pinion.

Selon la technique du fluage, il faut nécessairement disposer d'un outillage en forme de molette dont le profil soit complémentaire à celui à marquer dans la pièce. According to the creep technique, it is necessary to have a tool in the form of a wheel whose profile is complementary to that to be marked in the part.

Ainsi, pour réaliser une denture, il faudrait également disposer d'un outil denté, c' est-à-dire que la pièce serait travaillée initialement par le sommet de la denture de l'outil, ce qui amènerait vraisemblablement des problèmes de synchronisation et qui est contraire à la technique du fluage où l'action de l'outil doit être progressive et continue.Thus, to make a toothing, it would also be necessary to have a toothed tool, that is to say that the part would be worked initially by the top of the toothing of the tool, which would probably cause problems of synchronization and which is contrary to the creep technique where the action of the tool must be progressive and continuous.

Le but principal de la présente invention est de présenter un procédé de fabrication d'une poulie crantée par fluage. Les avantages de cette technique sont un coût de revient très bas, grâce à une vitesse de travail élevée et des investissements en matériels moindres que par les techniques concurrentes de moulage et d'emboutissage. Par ailleurs, l'outillage nécessaire peut également servir à réaliser des poulies de différents diamètres, seul le pas du crantage doit être constant. The main object of the present invention is to present a method of manufacturing a pulley notched by creep. The advantages of this technique are a very low cost price, thanks to a high working speed and less material investments than by the competing molding and stamping techniques. Furthermore, the necessary tools can also be used to make pulleys of different diameters, only the notching pitch must be constant.

Les poulies obtenues sont plus légères que par le procédé de moulage en fonte et il n'est pas nécessaire de rectifier les pièces. The pulleys obtained are lighter than by the cast iron casting process and there is no need to rectify the parts.

Il n'y a pas de porte à faux du flan périphérique cranté et donc la poulie crantée est parfaitement équilibrée, contrairement à celle obtenue par emboutissage. Il faut également souligner par rapport à cette technique qu'il n'est pas nécessaire de prévoir de surépaisseurs du flan en tôle d'origine pour compenser le pliage de la périphérie. There is no overhang of the notched peripheral blank and therefore the notched pulley is perfectly balanced, unlike that obtained by stamping. It should also be emphasized with respect to this technique that it is not necessary to provide extra thicknesses of the original sheet metal blank to compensate for the folding of the periphery.

Un autre but de la présente invention est de présenter une poulie crantée obtenue par fluage, qui soit très robuste, bien équilibrée et économique. En particulier, elle est parfaitement adaptée à une application automobile pour entraîner la courroie de distribution. Another object of the present invention is to present a toothed pulley obtained by creep, which is very robust, well balanced and economical. In particular, it is perfectly suited to an automotive application for driving the timing belt.

D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. Other objects and advantages of the present invention will emerge during the description which follows which is however given only for information.

Le procédé de fabrication d'une poulie crantée à partir d'un flan métallique découpé pour former un disque, percé axialement, est caractérisé en ce que - par fluage en ébauche, on repousse la périphérie du disque de part et d'autre de sa surface pour créer une couronne bosselée, - par fluage en finition, on repousse les creux et les bosses de la couronne pour former les dents du crantage. The method of manufacturing a notched pulley from a metal blank cut out to form a disc, pierced axially, is characterized in that - by creep in the outline, the periphery of the disc is pushed on either side of its surface to create a bumpy crown, - by finishing creep, the hollow and the bumps of the crown are pushed back to form the teeth of the notch.

La poulie crantée obtenue selon le procédé de fabrication précédent, est caractérisée par le fait qu'elle comprend une couronne périphérique dentée obtenue par fluage. The toothed pulley obtained according to the preceding manufacturing process, is characterized in that it comprises a peripheral toothed crown obtained by creep.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe, parmi lesquels
- la figure 1 schématise le disque de tôle découpé pris pour la fabrication de la poulie crantée,
- la figure 2 représente une partie du profil de l'outil d'ébauche,
- la figure 3 représente une partie du profil de l'outil de finition,
- la figure 4 représente en vue de coupe radiale la poulie crantée obtenue selon le procédé de la présente invention.The invention will be better understood on reading the following description, accompanied by attached drawings, among which
- Figure 1 shows schematically the cut sheet metal disc taken for the manufacture of the toothed pulley,
FIG. 2 represents a part of the profile of the roughing tool,
FIG. 3 represents a part of the profile of the finishing tool,
- Figure 4 shows a radial sectional view of the toothed pulley obtained according to the method of the present invention.

La présente invention vise un procédé de fabrication d'une poulie crantée ainsi que la poulie crantée obtenue selon ledit procédé. Elle trouvera notamment son application dans l'industrie de la construction métallique. The present invention relates to a method of manufacturing a toothed pulley as well as the toothed pulley obtained according to said method. It will find its application in particular in the metal construction industry.

Actuellement, de nombreuses transmissions sont assurées à l'aide de courroies crantées. Celles-ci présentent de gros avantages par rapport aux chaines de transmission classiques, notamment au niveau du rendement énergétique, des émissions sonores et des facilités d'entretien. Currently, many transmissions are ensured using toothed belts. These have major advantages over conventional transmission chains, particularly in terms of energy efficiency, noise emissions and ease of maintenance.

La denture évite tout problème de glissement et par conséquent, le rapport de transmission est fixe. Parmi les nombreuses applications possibles, l'une des plus connues est la courroie de transmission des moteurs d'automobiles qui solidarise arbre à cames et vilebrequin. The teeth avoid any problem of slipping and consequently, the transmission ratio is fixed. Among the many possible applications, one of the best known is the drive belt of automobile engines which secures the camshaft and crankshaft.

Actuellement, la fabrication des poulies crantées est réalisée par l'Homme du métier selon la technique du moulage ou de l'emboutissage. Par moulage, on obtient un produit massif très résistant mais coûteux. Il faut en effet fabriquer des moules, disposer d'une fonderie et il est nécessaire d'effectuer un usinage en opération de reprise. Currently, the production of toothed pulleys is carried out by a person skilled in the art according to the technique of molding or stamping. By molding, a very resistant but expensive solid product is obtained. It is indeed necessary to manufacture molds, to have a foundry and it is necessary to carry out a machining in operation of recovery.

Avec l'emboutissage, on part d'un disque de tôle découpé qui est replié sur la périphérie pour former un rebord déporté qui est ensuite marqué pour former les dents du crantage. Cela nécessite un outillage coûteux et des presses puissantes. Pour les très grandes séries de fabrication, l'outillage peut être amorti mais la poulie crantée obtenue n'est pas de grande qualité car elle est déséquilibrée. Le rebord cranté est totalement déporté sur l'un des côtés du plan du disque et la traction de la courroie a tendance à voiler la poulie. With stamping, we start with a cut sheet metal disc which is folded over the periphery to form an offset rim which is then marked to form the teeth of the notch. This requires expensive tools and powerful presses. For very large production series, the tools can be amortized but the toothed pulley obtained is not of high quality because it is unbalanced. The notched edge is completely offset on one side of the plane of the disc and the traction of the belt tends to veil the pulley.

Pour les poulies d'entraînement de courroies plates, on connait le procédé de fabrication par fluage, qui consiste à repousser la périphérie d'un disque de tôle de part et d'autre de son plan. Ainsi, on aboutit à une poulie bien équilibrée et peu coûteuse. Cependant cette technique, selon l'Homme de l'Art, ne permet pas de créer un crantage puisqu'elle oblige à exercer une action de repoussage progressive et régulière. For the pulleys for driving flat belts, the creep manufacturing process is known, which consists in pushing the periphery of a sheet metal disc on either side of its plane. This results in a well balanced and inexpensive pulley. However, this technique, according to a person skilled in the art, does not make it possible to create a notching since it obliges to exercise a progressive and regular repelling action.

Selon le procédé de fabrication d'une poulie crantée de la présente invention, il faut tout d'abord découper dans un flan métallique un disque tel qu'illustré à la figure 1 sous le repère (1). Il est avantageux de procéder initialement à toutes les opérations de découpage, c'est pourquoi le disque est également percé dans son centre (2), ce qui correspond au passage de l'axe de support de la poulie à fabriquer. According to the method of manufacturing a toothed pulley of the present invention, it is first of all necessary to cut from a metal blank a disk as illustrated in FIG. 1 under the reference (1). It is advantageous to carry out all the cutting operations initially, this is why the disc is also drilled in its center (2), which corresponds to the passage of the support axis of the pulley to be manufactured.

Eventuellement, des lumières (3) sont également découpées dans le disque (I) pour assurer une ventilation ou alléger la poulie. Optionally, lights (3) are also cut from the disc (I) to provide ventilation or to lighten the pulley.

Selon la technique du fluage, connue de l'Homme de l'Art, il faudrait repousser la périphérie du disque (1) à l'aide d'un outil de profil régulier pour créer une couronne périphérique saillante de part et d'autre du plan du disque (1). Or, selon le procédé de fabrication de la présente invention, par fluage en ébauche on repousse la périphérie du disque (1) de part et d'autre de sa surface pour créer une couronne bosselée. A cet égard, on utilise un outil de profil également bosselé tel que schématisé à la figure 2 sous le repère (4). Il faut souligner qu'il est important d'employer un bosselage à forme arrondie afin que l'action de chaque bosselage soit progressive. Il se crée également un phénomène d'autosynchronisation qui coordonne le mouvement de rotation de l'outil (4) et du disque (1). According to the creep technique, known to those skilled in the art, the periphery of the disc (1) should be pushed back using a tool of regular profile to create a projecting peripheral crown on either side of the disc plan (1). However, according to the manufacturing method of the present invention, by creep in the draft, the periphery of the disc (1) is pushed back on either side of its surface to create a bumpy crown. In this regard, a profile tool is also used which is embossed as shown diagrammatically in FIG. 2 under the reference (4). It should be emphasized that it is important to use a rounded boss so that the action of each boss is progressive. There is also a phenomenon of self-synchronization which coordinates the rotational movement of the tool (4) and the disc (1).

En fin d'ébauche, on obtient un disque (1) dont la périphérie est en forme de couronne régulièrement répartie de part et d'autre du plan du disque (1) et dont la surface extérieure de la couronne est bosselée. At the end of the roughing, a disc (1) is obtained, the periphery of which is in the form of a crown regularly distributed on either side of the plane of the disc (1) and the outer surface of the crown of which is embossed.

Ensuite, également par fluage mais dans une phase de finition, on repousse les creux et les bosses de la couronne bosselée pour former réellement les dents du crantage de la poulie à fabriquer. Pour cela, on utilise un outil de finition dont le profil est illustré à la figure 3 sous le repère (5). Then, also by creep but in a finishing phase, the hollows and the bumps of the embossed crown are pushed back to actually form the teeth of the notch of the pulley to be manufactured. For this, we use a finishing tool whose profile is illustrated in Figure 3 under the reference (5).

Le profil extérieur de cet outil (5) correspond à la forme complémentaire du crantage à reproduire sur la poulie (1).The external profile of this tool (5) corresponds to the complementary shape of the notch to be reproduced on the pulley (1).

La forme bosselée obtenue à l'issue de l'ébauche de la couronne permet d'assurer la synchronisation du travail de l'outillage (5) de finition. La denture de celui-ci se positionne automatiquement par rapport aux creux et aux bosses de la couronne du disque (1). En ébauche, on crée donc un bosselage de synchronisation sur la périphérie de la couronne. The bumpy shape obtained at the end of the roughing of the crown ensures synchronization of the work of the finishing tool (5). The toothing of the latter is positioned automatically with respect to the hollows and bumps in the crown of the disc (1). In roughing, therefore, a synchronization boss is created on the periphery of the crown.

Ce travail d'ébauche pour créer un bosselage de synchronisation est capital. Toute tentative menée pour créer directement la denture à l'aide d'un outil cranté dont le profil correspond à celui de la figure 3 serait vouée à l'échec. This rough work to create a synchronization bump is essential. Any attempt to create the teeth directly using a serrated tool whose profile corresponds to that of Figure 3 would be doomed to failure.

A titre d'exemple, pour un flan d'acier d'une épaisseur de quatre millimètres, la vitesse de rotation préconisée est de 600 tours par minute et la pression utilisée sur un matériel de fluage traditionnel est de 250 bars. For example, for a steel blank with a thickness of four millimeters, the recommended speed of rotation is 600 revolutions per minute and the pressure used on traditional creeping equipment is 250 bars.

La figure 4 montre la poulie crantée en vue de coupe, obtenue selon le procédé de fabrication de la présente invention. Le flan de la poulie (1) comporte à sa périphérie une couronne crantée (6) obtenue par fluage. Figure 4 shows the toothed pulley for cutting, obtained according to the manufacturing method of the present invention. The blank of the pulley (1) has at its periphery a notched crown (6) obtained by creep.

Avantageusement, on emboutit le centre (7) du flan (1) de la poulie pour améliorer son moment d'inertie et sa rigidité. Pour améliorer la portée axiale de la poulie, on double son axe d'une rondelle (8) soudée dans laquelle est découpée la rainure de clavetage. Advantageously, the center (7) of the blank (1) of the pulley is stamped to improve its moment of inertia and its rigidity. To improve the axial reach of the pulley, its axis is doubled with a welded washer (8) from which the keyway is cut.

D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient également être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. Other implementations of the present invention, within the reach of ordinary skill in the art, could also be envisaged without departing from the scope thereof.

Claims

1. Method of manufacturing a notched pulley from a metal blank cut to form a disc (1) pierced axially (2), characterized in that - by creep in the rough, the periphery of the disc is pushed back (1) on either side of its surface to create a crown (6) and this crown (6) is marked with a synchronization embossing, - by creep in the finish, the hollows and bumps of the crown are pushed back (6) to form the teeth of the notch.

2. A method of manufacturing a toothed pulley according to claim 1, characterized in that, by creep, a ring (6) is roughed on the periphery of the disc (1) using a tool whose peripheral profile is dented.

3. A method of manufacturing a toothed pulley according to claim 2, characterized in that, by creep, a ring (6) is roughed on the periphery of the disc (1) using a tool the peripheral profile of which has a rounded boss.

4. A method of manufacturing a toothed pulley, according to claim 1, characterized in that, by creep, the hollows and the bumps of the crown (6) are pushed back using a tool, the peripheral profile is notched (5).

5. A method of manufacturing a toothed pulley, according to claim 1, c a r a c t é r i sé in that one stamps the center (7) of the disc (1) to improve its rigidity.

6. A method of manufacturing a toothed pulley, according to claim 5, c a r a c t é r i sé in that double the center (7) of the disc (1) of a welded washer (8) to improve the axial range.

7. A method of manufacturing a toothed pulley, according to claim 1, c a r a c t é r i s in that cut lights (3) in the disc (1).

8. Toothed pulley, obtained according to the method of claim 1, c a r a c t é r i s e in that it comprises a peripheral ring (6) notched obtained by creep.