Brevet FR2572978A1 — publié le 19860516

Appareil de rodage de surfaces cylindriques creuses. La présente invention concerne un appareil de rodage de surfaces cylindriques creuses, du type comportant au moins un ensemble de pierres abrasives fixées dans des porte-pierres eux-mêmes assujettis avec jeu dans des dispositifs de guidage équirépartis s'étendant selon des génératrices à la périphérie d'un mandrin cylindrique expansible et rotatif, celui-ci étant du type dans lequel des poussoirs à déplacement radial adaptés à solliciter les porte-pierres radialement vers l'extérieur en les faisant coulisser dans leur dispositif de guidage peuvent être eux-mêmes actionnés par une came tronconique ou analogue portée par une tige de commande propre à être mue axialement dans ledit mandrin. Les surfaces cylindriques creuses en question peuvent être notamment des alésages de moteurs à combustion interne ou des chemises garnissant de tels alésages. D'une façon générale, le terme "cylindre" qui sera utilisé dans ce qui suit désignera en principe aussi bien les chemises rapportées dans un bloc cylindre de moteur que les cylindres eux-mêmes, lorsque ceux-ci ne sont pas chemisés. On sait que la tendance actuelle est de roder de plus en plus finement les cylindres des moteurs, de sorte à rendre la plus courte possible, sinon pratiquement inexistante, la période de rodage des moteurs de véhicules. C'est pourquoi on utilise, pour le surfaçage final des surfaces internes de cylindres, des pierres abrasives de finition à grain relativement fin. Ces pierres effectuent un surfaçage dit "en plateau", à savoir qu'entre deux passes successives de surface les microrainures élaborées sur le métal par les pierres se croisent en formant un quadrillage de losanges, ceux-ci étant destinés essentiellement à assurer l'étanchéité des futures chambres de combustion, tandis que les microrainures qui les délimitent assurent une bonne lubrification en permettant le passage d'huile entre les segments et la surface du cylindre. Pour effectuer ce surfaçage en plateaux, le mandrin est animé d'un mouvement de rotation continu et d'un mouvement simultané de descente dans le cylindre, puis de remontée sur toute la longueur du cylindre. Lorsqu'il est dans le cylindre, le mandrin est expansé, c'est-à-dire que, par l'intermédiaire des cames, les poussoirs agissent sur les porte- pierres pour les solliciter ensemble radialement vers l'extérieur. Il est courant que le surfaçage de finition qui vient d'être décrit soit précédé d'une opération de rodage primaire lors de laquelle sont mises en oeuvre des pierres à grain plus gros, et qui permet de définir exactement la géométrie de l'alésage ou de la chemise, cette géométrie n'étant plus substantiellement modifiée par le rodage de finition. Cette opération de rodage primaire se déroule globalement de la même façon que l'opération de rodage de finition qui la suit ; elle pourrait se faire grâce à un mandrin d'un autre type, c'est-à-dire entièrement équipé de pierres à gros grain, mais, de préférence, on utilise un seul et même mandrin pour mener à bien et successivement les deux opérations. Un tel mandrin possède alors deux jeux de pierres différentes, qui sont mis en oeuvre l'un après l'autre :un jeu de pierres à gros grain et un jeu de pierres à grain fin. En général, les pierres sont alternées et sont en nombre impair dans chaque jeu, pour éviter, de façon bien connue, les phénomènes de résonance en cours de rotation du mandrin, et les ondulations qui par suite pourraient apparaître sur la surface à roder.Bien entendu, dans ce cas, chaque jeu de pierres est commandé par un jeu de poussoirs et par des cames-actionnées indépendamment, un des jeux de pierres étant rentré tandis que l'autre est sorti, exception faite de la période de transition entre les deux opérations de surfaçage, période pendant laquelle, pour assurer une continuité optimale, les deux jeux de pierres sont sortis et sont simultanément en action sur la surface à roder. Il est à ajouter que la commande des différents jeux de pierres et de leurs organes d'actionnement respectifs, de même que la commande de la rotation du mandrin, de ses mouvements de descente dans le cylindre et de ses mouvements de remontée, peuvent être contrôlées automatiquement, par un programme. Ce rappel de l'état de la technique étant fait, le but de la présente invention est d'apporter des perfectionnements aux rodoirs du type en question, et ceci notamment pour ce qui concerne les opérations de rodage de finition. Ce but est en particulier de faire en sorte que les pierres à grain fin puissent agir de façon plus efficace qu'auparavant, en s'adaptant mieux à la surface à roder. Pour ce faire, un appareil de rodage du type décrit au début sera, conformément à la présente invention, essentiellement caractérisé en ce que ledit mandrin comporte pour chacun des porte-pierres des pierres à grain fin un seul poussoir, qui est disposé de sorte à agir au moins approximativement au milieu du portepierre concerné, lequel possède ainsi une certaine liberté de basculement dans son dispositif de guidage, autour de l'extrémité d'actionnement dudit poussoir. Grâce à cette disposition, les pierres à grain fin pourront s'orienter librement, dans une certaine mesure, par rapport à l'axe du mandrin, et suivre ainsi exactement la géométrie de la surface cylindrique à roder, ce qui leur donne une efficacité nettement accrue. La disposition essentielle de l'invention, telle qu'elle vient d'être définie, peut être mise en oeuvre sur des appareils de rodage destinés uniquement à effectuer un rodage de finition, auquel cas bien entendu c'est la totalité des porte-pierres qui seront actionnés chacun par un seul poussoir. Par contre, dans le cas des appareils de rodage qui, comme cela a déjà été indiqué, sont destinés à assurer successivement un rodage primaire, puis un rodage de finition, il sera a prévoir que seuls les portepierres contenant les pierres à grain fin seront actionnés chacun par un seul poussoir, tandis que l'ensemble des autres porte-pierres, à savoir ceux contenant les pierres à grain relativement gros, pourront être actionnés chacun par deux poussoirs, de façon classique. Ainsi, la présente invention pourra également concerner un appareil du type mentionné plus haut, comportant un ensemble de pierres abrasives de rodage primaire à grain relativement gros, et un ensemble de pierres abrasives de finition à grain relativement fin, aptes à être mises en oeuvre après les précédentes, cet appareil étant dans ce cas caractérisé en ce que, de façon connue en soi, et s'agissant de l'ensemble des pierres abrasives de rodage primaire, le mandrin comporte pour chacun des porte-pierres correspondants au moins deux poussoirs, lesquels sont disposés de sorte à agir en deux emplacements espacés du porte-pierre concerné, ces deux poussoirs pouvant être actionnés simultanément et respectivement par deux cames tronconiques ou analogues portées par une autre tige de commande, également propre à être mue axialement dans ledit mandrin. Dans un tel appareil, les pierres à grain fin agissant après les pierres de rodage primaire pourront, grâce à leur faculté de basculement, s'appliquer beaucoup plus exactement à la surface précédemment rodée, ce rodage s'effectuant quant à lui de façon classique, les porte-pierres des pierres de rodage primaire étant actionnés par deux poussoirs. Un mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence aux figures du dessin annexe dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un appareil de rodage conforme à la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle selon la ligne Il-Il de la figure 1 - la figure 3 est une vue schématique partielle à échelle agrandie montrant l'actionnement d'un portepierre de pierre à grain fin par un seul poussoir ; et - la figure 4 est une vue en coupe axiale schématique et encore partielle dont la moitié de gauche montre l'actionnement des porte-pierres des pierres de rodage primaire par deux poussoirs, et la moitié de droite l'actionnement des porte-pierres de pierres à grain fin (surfaçage en plateau) par un seul poussoir. L'appareil de rodage représenté sur les figures est élaboré sous la forme d'un mandrin rotatif expansible référencé globalement en 1 et est destiné, par exemple, à roder en grandes séries des cylindres de blocs moteurs, chemisés ou non. Ce mandrin est constitué essentiellement sous la forme d'un corps cylindrique creux 2 fermé, du côté de sa liaison avec les moyens moteurs (non représentés), par une douille de connexion 3 à gorge 4, maintenue par des vis, et qui permet à ces moyens moteurs de la machine à roder d'entraîner ledit mandrin 1 à la fois en rotation et en translation, selon son axe 5. Les cycles des mouvements auxquels le mandrin est soumis peuvent être de tout type connu approprié, tant pour ce qui est du rodage primaire que pour ce qui est du rodage de finition, et n'ont pas besoin d'être décrits. A son autre extrémité, le corps cylindrique creux 2 est obturé par un chapeau 6 également maintenu par des vis et qui peut en outre, en cas de besoin, servir de moyen de guidage du mandrin expansible dans le cylindre à roder. Dans le logement cylindrique axial 7 du corps 2 est montée coulissante une première tige de commande creuse 8, portant deux cames tronconiques 9 et 10. Ces cames s'étendent à partir de portées cylindriques, respectivement 9a et 10a qui permettent le guidage axial de l'ensemble tige-cames dans le logement cylindrique 7. Un ressort de rappel hélicoïdal 11 est comprimé entre le fond d'un alésage axial 12 du chapeau 6 et le fond d'un alésage axial 13 de la came tronconique 9, ce qui permet le rappel élastique des cames 9 et 10 en position inactive. Dans la première tige de commande creuse 8 est montée coulissante une seconde tige de commande 14. Par l'intermédiaire d'une clavette 15 passant dans une lumière allongée 15a de la tige creuse 8, cette seconde tige de commande 14 peut actionner une troisième came tronconique 16, montée coulissante sur la partie 8a de tige 8, intermédiaire entre les cames 9 et 10, et pourvue elle également d'une portée cylindrique 16a de guidage dans le logement 7. Le mandrin 1 est destiné à porter --dans l'exemple de réalisation présentement décrit-- cinq pierres de rodage primaire à grain relativement gros, référencées en 17, et cinq pierres de rodage de finition, alternées avec les précédentes et référencées en 18. Trois de ces pierres seulement ont été représentées à la figure 2, tandis que sur la figure 1, et du fait de l'imparité du nombre des pierres, les deux pierres diamétralement opposées sont une pierre à grain relativement gros 17 et une pierre à grain fin 18. Les emplacements des autres pierres, équiréparties à la périphérie du mandrin 1, sont indiqués par les axes 19 sur la figure 2. Les pierres de rodage primaire 17 et de rodage de finition ou "en plateaux" 18 sont calées dans des porte-pierres, respectivement 20 et 21. Ces porte-pierres sont constitués par des pièces métalliques en forme de parallélépipèdes allongés dont le fond est traversé par une fente longitudinale 22, ce qui leur donne une certaine élasticité transversale. Ceci permet d'y enserrer, grâce à des vis 23 à tête hexagonale 24, des semelles en U 25 dans lesquelles les pierres 17 et 18 sont collées. L'ensemble des porte-pierres 20 et 21 sont maintenus radialement sur le corps cylindrique creux 2 du mandrin par deux bracelets élastiques 26 engagés dans des gorges 27 prévues aux extrémités des porte-pierres Quant au maintien des porte-pierres en direction périphérique, il est assuré par un certain nombre de paires de butées (non visibles sur le dessin) entre lesquelles les porte-pierres sont engagés avec un léger jeu et qui constituent ce que l'on a appelé plus haut "les dispositifs de guidage équirépartis". La commande de la sortie des porte-pierres 20 de rodage primaire en direction radiale s'effectue, à partir des cames mentionnées plus haut 9 et 10, par l'intermédiaire de deux poussoirs, respectivement 28 et 29. Chaque poussoir est guidé dans un trou radial du corps cylindrique 2 et présente à l'intérieur de ce corps une extrémité biseautée propre à glisser sur la surface conique de la came correspondante. A l'extrémité opposée, le poussoir présente une portée sphérique venant en butée sur le dos du portepierre considéré. Cette constitution des poussoirs est bien visible sur la figure 1. Sur la figure 2, on observe que les fentes mentionnées plus haut 22 sont légèrement décalées (vers l'arrière par rapport au sens de rotation du mandrin), de sorte qu'un espace uni plus grand est laissé sur le dos du porte-pierre d'un côté de ladite fente. Cela évite que la portée sphérique du poussoir n'agisse sur celui-ci au n-iveau des bords de la fente 22, ce qui pourrait rayer ou endommager cette portée sphérique. Ce décalage a en meme temps pour objet d'éviter que les fentes 22 n'affaiblissent de façon notable les portepierres, eu égard aux forces importantes qui s'exercent sur eux transversalement à la direction générale des pierres, du fait du frottement de-celles-ci contre la surface cylindrique à roder. Grâce aux dispositions qui viennent d'être décrites, on voit que, lorsque la tige de commande 8 est actionnée en direction axiale, par exemple par un vérin (non représenté), les deux cames coniques 9 et 107 en se déplaçant vers le bas à l'intérieur du logement cylindrique 7, actionneront simultanément et dans la même mesure les deux poussoirs 28 et 29 associés à chaque porte-pierre de rodage primaire 20 Le déplacement radial simultané vers l'extérieur des différents poussoirs 28 et 29 provoquera ainsi un déplacement vers l'extérieur des pierres de rodage primaire 17 d'une manière telle que ces pierres conserveront rigoureusement la même direction.Les cinq pierres en question, par conséquent, définiront parfaitement la géométrie rigoureusement cylindrique de l'alésage dezcylindre ou de la chemise à roder. Lorsque le vérin relâchera son action, la tige de commande 8 et les deux cames correspondantes 9 et 10 remonteront dans le log;ement cylindrique 7, sous l'effet du ressort de rappel t-t, et, par une action inverse, les poussoirs 28 et 2 ----- pourront revenir dans leur position initiale rentree grâce au rappel élastique des bracelets 26, ce que permettra aux différentes pierres 17 de ces set leur contact sur la surface à roder.Lors de ce mouvement came retrait également, les poussoirs 28 et 29 restant encre parfaitement synchronisés, les pierres 17 cosrvrQnt rigoureusement leur direction parallèle à ladite surface. Par contre, et conformément à l'invention, les porte-pierres 21 de rodage de finition devront pouvoir basculer légèrement sur une portée sphérique 30a du poussoir 30 (voir figure 3). A cet effet, chaque porte-pierre de finition 21 n'est actionné radialement que par un seul poussoir, lequel a été référencé en 30, traverse un trou radial du corps cylindrique 2 et est actionné par la came conique 16, elle-même commandée par la seconde tige de commande 14. Bien entendu, c'est sur le sommet de la portée sphérique 30a du poussoir 30 que l'on désire que le portepierre 21 puisse effectuer de légers mouvements de basculement (donc de débattement angulaire), tout en restant bien entendu maintenu en direction périphérique par son dispositif de guidage latéral et en direction radiale par les bracelets 26, un bracelet pouvant bien entendu subir une expansion plus forte que l'autre, en fonction du profil à roder. Les mouvements de sortie et de rentrée des différentes pierres fines 18 sous l'action dé la tige de commande 14, de la came conique 16 et des différents poussoirs 30 s'effectueront d'une manière tout à fait analogue à ce qui a été expliqué relativement à la commande des pierres de rodage primaire, de sorte qu'il n'est pas besoin de les décrire à nouveau. Toutefois, grâce au faible degré de liberté en rotation qui est conféré aux différents porte-pierres 21, les pierres fines 18 pourront s'adapter parfaitement à la surface prérodée, ce qui permettra mieux qu'avec les rodoirs de l'art antérieur d'obtenir un rodage fin plus complet et pouvant atteindre notamment des surfaces concaves s'étendant entre deux parties légèrement en saillie de la surface prérodée, étant entendu cependant que ces irrégularités possibles de la surface cylindrique après le prérodage ou rodage primaire sont micro-s0piques. Il est à noter que cette légère rotation des différents porte-pierres 21 sous l'action des portées sphériques 30a des poussoirs 30, pourra s'effectuer élastiqnement, du fait de la force de rappel élastique, s opposant au basculement, qui sera constamment exercée par les bracelets de maintien 26. Il est à noter également que ces bracelets élastiques 26 pourraient être remplacés par des moyens de rappel élastique individuels, par exemple des laines, qui pourraient agir en bout et individuellement sur chaque porte- pierre. REVENDICATIONS 1. Appareil de rodage de surfaces cylindriques creuses, du type comportant au moins un ensemble de pierres abrasives fixées dans des porte-pierres eux mêmes assujettis avec jeu-dans des dispositifs de guidage équirépartis s'étendant selon des génératrices à la périphérie d'un mandrin cylindrique (1) expansible et rotatif, celui-ci étant du type dans lequel des poussoirs à déplacement radial adaptés à solliciter les porte-pierres radialement vers l'extérieur, à l'encontre de moyens de rappel élastique, en les faisant coulisser dans leur dispositif de guidage peuvent être eux-mêmes actionnés par une came tronconique (16) ou analogue portée par une tige de commande (14) propre à être mue axialement dans ledit mandrin, caractérisé en ce que, s'agissant d'un ensemble de pierres abrasives de finition (18) à grain relativement fin, ledit mandrin (1) comporte pour chacun des porte-pierres (21) correspondants un seul poussoir (30), qui est disposé-de sorte à agir au moins approximativement au milieu du portepierre (21) concerné, lequel possède ainsi une certaine liberté de basculement dans son dispositif de guidage, autour de l'extrémité d'actionnement (3-)dudit poussoir (30). 2. Appareil selon la revendication 1, du type comportant un ensemble de pierres abrasives de rodage primaire à grain relativement gros, et un ensemble de pierres abrasives de finition à grain relativement fin, aptes à être mises en oeuvre après les précédentes, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, et s'agissant de l'ensemble des pierres abrasives de rodage primaire (17), le mandrin (1) comporte pour chacun des porte-pierres (20) correspondants au moins deux poussoirs (28,29), lesquels sont disposés de sorte à agir en deux emplacements espacés du porte-pierre (20)concerné, ces deux poussoirs (28,29) pouvant être actionnés simultanément et respectivement par deux cames tronconiques (9,10) ou analogues portées par une autre tige de commande (8), également propre à être mue axialement dans ledit mandrin (1). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit mandrin (1) comporte comme élément essentiel un corps cylindrique creux (2) dans le logement (7) duquel sont guidées lesdites tiges de commande (8,14), par l'intermédiaire de portées cylindriques (9a,10a,16a) de leurs cames tronconiques respectives 4. Appareil selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite autre tige de commande (8 > est creuse, la tige de commande (14) de la cametronco- nique (16) d'actionnement des porte-pierres (21) de finition y étant montée coulissante, et en ce que la liaison entre ladite tige (14) et la came tronconique (16) est assurée par une clavette (15) traversant une lumière allongée (15a) de ladite autre tige de commande (8). 5. Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits porte- pierres (20,21) sont maintenus radialement sur ledit corps cylindrique creux (2) par deux bracelets élastiques (26) engagés dans des gorges (27) prévues aux extrémités desdits portepierres.