Brevet FR2034582A1 — publié le 19701211

L'invention: concerne la réa^ Il est également"connu de réaliser des arbres à came de commande par la déformation à chaud, 10 en les forgeant préalablement par matriçage. Lorsqu'on compte le travail ultérieur de meulagë et dé durçissage,ce procédé de fabrication est à peine avantageux,du moins pour ce qui est des pièces relativement longues qui doivent encore être rectifiées avant le meulage. Or cette rectification demande beaucoup de 15 temps.. On a déjà coulé des arbres à came de commandemai s on n'obtient pas la dureté de surface nécessaire dans les applications aux machines tournant rapidement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un 20 procédé selon lequel on réalise l'arbre à l'intérieur d'une forme creuse correspondant à la forme de l'arbre,à partir d'un tube, par élargissement à l'aide d'une pression intérieure. Pour line réalisation économique,on utilise avant tout des procédés par pression, à vitesse très élevée, et notamment des procédés de 25 mise en forme par moyens électro-magnétiques à l'aide de décharges à haute intensité. Dans ce qui suit,on décrira uniquement le dernxer procédé mentionné,quoi que d'autres procédés de pression à haute vitesse, comme par exemple la mise en forme par eixplosion ou par un procédé avec un arc électrique de grande puissance, 30 sous l'eau, comme moyen de transfert, offre des avantages ' eïi grande partie analogues , . L'utilisation du procédé de mise en forme électro-magnétique est limitée à des pièces ayant des parois relativement minces. C'est pourquoi on se demande si 35 par exemple des arbres à came de commande, soumis à des charges élevées, et destinés à des moteurs Diesel tournant rapidement, peuvent se fabriquer avec la résistance et la rigidité nécessai-res.De plus on est en présence d'une autre difficulté si l'on part d'un tube de même diamètre que les arbres de commande clas-40 siques, car il faut loger à l'intérieur du tube une bobine ayant 70 04487 2 2034582 un diamètre suffisamment important, et qui soit susceptible par une décharge à haute intensité de transmettre l'énergie nécessaire à la déformation. Pour remédier à cet incon-5 venient,il est avantageux que les arbres à cames de commande présentent un diamètre de base beaucoup plus important que celui - • ' ■ l - " , :. • des arbres massifs classiques, de façon à réaliser a l'aide du procédé indiqué un arbre à cames de commande sous forme de corps creux. De cette façon, on permet non seulement d'utiliser une * ' 10 bobine ayant des dimensions suffisamment importantesîmais encore de réduire les dimensions extérieures relatives de la déformation» pour une hauteur de came radiale donnée de façon correspondante. Il s'est, de plus avéré qu'avec un agrandissement notable du diamètre de noyau, on obtient des formes de cames, avantageuses 15 pour le fonctionnement de la machine. En effet ■, pour une même hauteur et pour une même périphérie des camesiles arrondis des surfaces de commande sont- réduits d'autant pour de grands diamètres de baser de sorte que le pressage de Hertz»entre les cames et les poussoirs ou les galets de poussoirs, soit réduit. Cela 20 est très important pour la transmission de grandes forces de masses dans des machines à combustion interne tournant rapidement » Suivant une autre caractéristique du procédé selon l'invention, pour la fabrication d'ar-25 hres à cames de commande, on procède à la déformation du tube suivant des segments décalés axialement, ces opérations s'effectuant successivement. De cette façon}la décharge à haute intensité est chaque fois concentrée sur un segment limité5de sorte que l'on peut transmettre une énergie de déformation suffisante» .30 même pour de grandes épaisseurs de parois. La déformation par segments peut être effectuée de façon que les diverses cames de commande, et le cas échéant les tourillons, de diamètre plus grand, puissent être déformés successivement, à partir du tube. XI est éga-35 lement possible de déformerfen une seule fois et à l'aide de bobines suffisamment longueSj des segments comprenant plusieurs cames de commande. Dans le cas d'un arbre destiné à une machine à combustion interne à plusieurs cylindres, on peut par exemple deformer à chaque fois les cames de commande correspondant à un. 40 cylindre de travail3y compris le cas échéant le tourillon. 70 04487 3 2034582 La forme creuse pour la réalisation de l'arbre à cames de commande peut avoir la forme d'un matriçage forgé classique. Cela signifie que la forme creuse peut être réalisée en deux parties, avec une jonction dans un plan 5 axial de l'arbre. Dans ce cas, on peut décaler la jonction, au niveau des galets de commande, hors du plan axial, pour la déformation, en fonction de la direction angulaire. La forme creuse peut occuper toute la longueur de l'arbre à réaliser. L'invention propose de plus 10 que la forme creuse n'entoure que les cames de commeinde et le cas échéant lés tourillons correspondant à chacun des cylindres de travail. Après le formage d'un seul tel segment de l'arbre, on ouvre la ferrure, on déplace de façon correspondante le tube, et on le tourne autour de son axe., suivant un angle correspon-15 dant à la commande que l'on veut réaliser, puis on effectue la mise en forme du segment suivant. Alors que les faces frontales des cames de commande et des tourillons d'arbres massifs classiques, définissent des plans en équerre par rapport à l'axe de 20 l'arbre, qui se transforment suivant une arête assez prononcée, dans la périphérie de base et dans les surfaces de commande des cames, par contre, pour les arbres de commande réalisés par déformation, par l'élargissement d'un tube, il convient que les cames et le cas échéant les tourillons, dont le diamètre a éga-25 lement été agrandi, aient des flancs latéraux inclinés, en partant du diamètre du tube, suivant un arrondi et/ou un angle. De plus on propose la réalisation de passages arrondis entre les f surfaces périphériques et les flancs latéraux des cames et des tourillons. Ces deux mesures ont pour but d'éviter une déchirure 30 de la matière dans les zones et dans les passages. Les propriétés de la matière peuvent rendre nécessaire une déformation à chaud de la pièce à usiner, et/ou l'application du procédé, ainsi qu'une meilleure tenue des mesures, peuvent- s'obtenir par le fait que le tube ou 35 la section de tube, que l'on veut chaque fois déformer, soient chauffés par courant alternatif, par induction à l'aide de la même bobine que celle servant à la déformation magnétique, directement avant la déformation. Entre ces opérations, on commute la bobine pour l'installation de la décharge à intensité élevée sur 40 l'installation de chauffage. Cette opération s'effectue par exem- 70 04487 k 2034582 plë automatiquement à l'aide d'un relais temporisé,qui est réglé sur le temps de chauffage nécessaire ou à l'aide d'une installation travaillant en fonction de la température atteinte. Pour le chauffage par induction ,on peut par exemple réaliser la 5 bobine de façon connue avec un tube qui est traversé par un agent réfrigérant. Le procédé sera décrit ci-après en référence aux dessins,dans lesquels les figures 1 et 2 représentent chaque fois une coupe axiale du résultat de deux 10 opérations successives pour la mise en forme d'un arbre à cames pour un moteur Diesel à deux cylindres, à l'aide d'un procédé de mise en forme électro-magnétique. La mise en forme représente une troisième étape du procédé, la figure 3 représentant une vue 15 en coupe de la forme creuse. - La figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne A-B de la figure 3» Le tube 1 dans lequel on veut former l'arbre à cames de commande est disposé avec un fai- 20 ble jeu radial dans une forme creuse 2, 3 réalisée par estampage. L'intervalle de subdivision 4 de la forme creuse est subdivisé, sur la plus grande partie de la longueur, des deux côtés d'un plan axial de l'arbre. Dans la mesure où la mise en forme de la pièce à usiner terminée l'exige, on peut décaler l'intervalle 21 de subdivision unilatéralement du plan de l'axe,par exemple au point 5» La forme creuse comporte,aux deux extrémités et au milieu,chaque fois un élargissement cylindrique (>, 7, S pour la formation de trois tourillons. Entre 30 ceux-ci,se trouvent respectivement deux pièces de forme 9, 10 pcmr la réalisation des cames 9', 10' pour la commande des soupapes d'admission et d'échappement,ainsi qu'une troisième pièce de forme 11 pour une came 11' pour la commande de la pompe d'injection de carburant. 3^ La bobine 13 pour la déchar ge à intensité élevée est rapportée sur un arbre 14 qui comporte les conduites d'alimentation en courant. Cette bobine est susceptible d'être déplacée dans la direction de l'axe, par rapport à la pièce à usiner,grâce à un chariot non représenté, pour per-40 mettre la mise en forme par segment grâce à des décharges à in- 70 04487 5 2034582 tensité élevée. La figure 1 montre la bobine 13 dans sa première position, dans laquelle elle a permis la mise en forme du tourillon 6' à partir de l'extrémité du tube 1 5 représenté en tirétés. Dans la figure 2, on a mis en forme les cames 9', 10' pour les soupapes, de l'un des cylindres de travail, par une seule opération. La figure 3-représente une troisième position de la bobine,dans laquelle on a mis en forme la came 11',pour la pompe d'injection et le tourillon moyen 8«,égale-10 ment par une seule opération. Les autres étapes qui sont réalisées par un déplacement respectif de la bobine ne sont pas représentées dans les dessins. Après que la mise en forme de l'arbre ait été réalisée, on extrait complètement la bobine, on ouvre la forme et on en extrait la pièce. 15 Au cours d'autres opérations on peut fermer l'arbre à cette extrémité par des bouchons, qui sont introduits dans les tourillons creux et peuvent par exemple être soudés à ceux-ci. Finalement on durcit les tourillons et les cames de commande de façon connue,et on les meule à la forme 20 définitive. La forme extérieure d'un arbre à cames de commande,réalisée selon le procédé de l'invention, se distingue des arbres connus, pleins, d'une part,par Tin diamètre de base considérablement plus grand et,d'autre part,par 25 les passages transitoires du diamètre de base aux cames de commande et aux tourillons. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes 30 et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 70 04487 6 2034582 REVENDICATIONS 1°) Procédé de fabrication d'un arbre muni de courbes.de soulèvementj et notamment d'un arbre à cames de commande pour des moteurs à combustion interne, 5 . procédé caractérisé en ce qu ' oit. réalise l'arbre à l'intérieur * ? • d'une forme creusé correspondant à la. forme de. 1'arbre}à partir d'un tube, par élargissement à 1 laide d'une pression intérieure. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'én' utilise un procédé par pres-10 sion, à vitesse très élevée., et notamment un procédé de mise en forme par moyens électromagnétiques à' l'aide de décharges à intensité élevée. 3°) Procédé selon les revendications 1 ou 2 prises isolément, caractérisé en ce qu'on pro-15 cède à la déformation du tube suivant des segments axiaux, décalés, traités successivement. 4°) Procédé selon l'une quelconque des revendications de 1 à 3 prises séparément, caractérisé en ce que les cames,et le cas échéant les tourillons à 20 diamètre agrandi, présentent des surfaces latérales,partant du diamètre du tube par des arrondis et/ou des formes avec un certain angle. 5°) Procédé selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4 prises séparément, carac-25 térisé en ce que les cames et le cas échéant les tourillons à diamètre agrandi présentent entre les surfaces périphériques et les flans latéraux des passages transitoires arrondis. 6°) Procédé selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5 prises séparément, carac-30 térisé en ce qu.e le tube,(ou la section de tube respectivement déformée, est chauffée par induction de courant alternatif à l'aide de la même bobine que celle utilisée pour la déformation magnétique, et cela immédiatement avant la déformation. ' 7°) Procédé selon la reven- 3.5. dicat'ion 6. caractérisé en ce que la bobine est enroulée sur un tube qui est traversé par un agent réfrigérant. 8°) Arbre à courbe de soulèvement , et notamment arbre à came de .commandepour machine à combustion interne,réalisé selon le procédé des 'revendications de 40 1 à 7 prises séparément.