Brevet FR2578463A1 — publié le 19860912

i PROCEDE POUR LA FABRICATION D'UN ARBRE A CAMES COMPOSITE La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un arbre à cames composite, dans lequel on rapporte sur un fût d'ar- bre des éléments de portée et/ou des éléments de came et on les relie par conjugaison de force et/ou de forme avec le fût d'arbre ainsi qu'un ar- bre à cames composite fabriqué selon le procédé. Il est connu de fabriquer des arbres à cames de différentes façons. Par exemple on coule d'une seule pièce les arbres à cames ou bien l'on fabrique séparément la partie camés et la partie arbre puis on les réunit par soudure ou vissage. Pour obtenir des économies de poids, on perce les arbres à cames. Ce procédé s'emploie aujourd'hui de façon générale mais il est coûteux et demande du temps. Il est par ailleurs connu que, pour les conditions tribologi- - ques données de l'utilisation d'un arbre à cames, ce sont les cames en fonte trempée qui présentent la résistance à l'usure la plus éle- vée. Le document DE-OS 29 22 509 a fait connaître un procédé dans lequel on fabrique séparément les pièces formant portée du tube sup- port et les pièces formant cames puis on les relie l'une à l'autre. de par conjugaison de force et/ou de forme. Cette liaison se fait princi- palement par brasure ou par rétreint. Il faut ici usiner les contours pour les positions des portées et pour les cames dans les tronçons tubu- laires. En dehors du fait que ces mesures sont liées à une importante dépense de travail, on ne voit pas clairement à partir de la proposi- tion de quelle façon doit se faire la brasure. Le but de la présente invention est de proposer un procédé- pour la fabrication d'arbres à cames composites qui apporte une opti- misation du point de vue de l'usure et du poids. On doit obtenir une économie sensible de poids pour la plus haute résistance à l'usure, tout en faisant disparaître des opérations coûteuses en temps et en travail. Selon l'invention, on atteint ce but par le moyen que les élé- ments de portée et/ou les éléments de came sont fabriqués dans un pro- cédé de coulée, la forme, imposée par la liaison, des profils inté- rieurs étant au moins partiellement conique. D'autres caractéristiques conformes à l'invention s'énoncent comme suit: On relie les éléments de portée et/ou les éléments de came au fût d'arbre par brasure, soudure tendre ou collage. - les profils intérieurs des éléments de portée et/ou de came ont une forme cylindrique. - la direetion du flux du produit de liaison va de la plus grande largeur de fente à la plus petite largeur de fente entre l'élé- ment de portée et/ou de came et le fût d'arbre. - les éléments de portée et/ou de came sont frettés avant bra- sure sur le fût d'arbre. - - on désoxyde et dégraphite le profil intérieur des éléments de came. - les éléments de portée et d'entraînement sont.préusinés. - le profil intérieur des éléments de came présente un évidement qui sert de dépSt de produit de soudure ou de colle. - les éléments de came présentent des passages pour graissage venus de fonderie. - le fût d'arbre est constitué d'un arbre creux. - l'arbre creux est profilé pour obtenir une liaison de par la forme avec les éléments de portée et/ou de came. - l'arbre creux est constitué d'un tube étiré à froid ayant éventuellement subi ensuite un recuit de normalisation. - l'arbre creux est en plastique, par exemple en plastique armé de fibres de verre ou en plastique armé de fibres d'aramide. - les éléments de came sont constitués de fonte résistant à l'usure d'une dureté entre 30 et 75 Rockwell. -les éléments de came sont constitués de fonte résistant à l'usure d'une dureté entre 45 et 55 Rockwell. - les éléments de came présentent dans la zone de leur course des évidements frontaux. - on relie les éléments de portée et/ou de came au fat de l'ar- bre au moyen d'un rayon laser et d'un produit de brasure solide-ou pul- vérulent. On va expliquer en détail l'invention ci-dessous à l'aide d'un exemple d'exécution représenté sur les dessins. La figure 1 représente une coupe longitudinale de l'arbre à cames fabriqué selon l'invention. La figure 2 represente une vue de dessus d'une came et La figure 2a représente une coupe longitudinale d'une came. L'arbre à cames 1 fabriqué selon l'invention présente des cames 2 et des portées 3 qui sont préfabriquées à partir d'un alliage métallique présentant des caractéristiques définies de résistance mé- canique et de résistance à l'usure. Le choix d'un matériau approprié pour les parties formant cames et les parties formant portées se fait en fonction des conditions du système tribologique concernant ces par- ties, en particulier pour avoir une bonne résistance à l'usure. On choisit pour les cames la fonte trempée d'une duretée entre 45 et 60 Rockwell. On rapporte les pièces formant portée 3 et les cames 2 sur un tit d'arbre préfabriqué constitué d'un tube 4. Au point de vue matériau on peut combiner à volonté les cames 2, les portées 3 et le tube 4 pour satisfaire de façon optimale les exUigences respectives. C'est ainsi que le tube 4 peut par exemple être constitué d'acier ou d'un plastique comme un plastique armé de fibres de verre ou de fibres d'aramide. Les cames 2 sont fabriquées dans un procédé de coulée. Vien- nent ici en question différentes méthodes de fabrication, par exemple le procédé de coulée en coquille, de coulée en sable ou de coulée de précision. Pour garantir une fabrication économique, les cames sont fabriquées par le procédé de coulée en grappe. Le profil intérieur des cames à une forme spéciale et présente une conicité. Ceci est d'un avantage particulier du point de vue du processus suivant de brasure. La conicité fait régner des conditions capillaires entre la came et l'arbre. Il en résulte que le produit de brasure est aspiré dans la fente.par la pression capillaire. Ceci offre la garantie que la fente est entièrement remplie de produit de brasure, ce qui donne une liaison parfaite entre la came et l'arbre. On peut de plus prévoir un évidement 3a le long du contour intérieur de la came. Cet évidement 3a sert de ce que l'on appelle un dépôt de brasure. Dans ce dépôt on peut placer un fil pour brasure avant d'en- filer la came sur le tube 4. Par chauffage par induction ensuite, la brasure fond et la liaison se fait entre la came 2 et le tube 4. On peut obtenir le blocage de la came sur l'arbre creux avant la brasure au moyen d'un point de soudure 5 défini avec précision de façon à ne pas apporter de modification de structure dans les cames de fonte trempée. La liaison peut également se faire par collage et/ou par ré- treint. Dans la zone de la course des cames sont prévus des évidements frontaux qui d'une part participent à l'économie de poids et d'autre part facilitent la manutention, en ce sens que l'on peut plus facile- ment saisir les différentes cames et les positionner exactement pour l'opération de jointure. On assemble l'arbre à'cames composite par exemple de la façon suivante: Dans le dépSt de produit de brasure existant dans le profil intérieur de la came on dispose un fil pour brasure fondant à basse température et on rapporte la came, au profil intérieur non usiné, sur le tube 4 dans la position appropriée. Lorsque toutes les cames sont positionnées, en maintenant fixe par exemple le tube 4, on dé- place de came en came une bobine d'induction qui fait fondre le fil pour brasure. La pression capillaire, variable, apparaissant du fait de la conicité du profil intérieur de la came, qui s'exerce sur le produit pour brasure devenu liquide assure une brasure parfaite de la fente annulaire 3a. Dans ce procédé, les conours intérieurs de l'alésage de la came peuvent rester non usinés. L'emploi d'un tube 4 comme fût d'arbre donne également une meilleur possibilité de graissage en ce sens que les différentes cames présentent des passages de graissage sec. Avec le procédé proposé, d'une part on obtient une réduction sensible de poids, tout en ayant simultanément des résistances élevées en torsion et en flexion, on prévoit une possibilité de graissage de l'arbre à cames, la dépense opérationnelle restant faible en comparai- son de procédés analogues. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication d'un arbre à cames composite (1), dans lequel on rapporte sur un fût d'arbre des éléments de por- tée (3) et/ou des éléments de came (2) et on les relie par conjugaison de force et/ou de forme avec le fût d'arbre, caractérisé en ce que les 41l- ments de portée (3) et/ou les éléments de came (2) sont fabriqués dans un procédé de coulée, la forme, imposée par la liaison, des profils intérieurs.étant au moins partiellement conique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on relie les éléments de portée (3) et/ou les éléments de came (2) au fût d'arbre par brasure, soudure tendre ou collage. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profils intérieurs des éléments de portée et/ou de came ont une forme cylindrique. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direction du flux du produit de liaison va de la plus grande largeur de fente à la plus petite largeur de fente entre l'élément de portée et/ou de came et le fut d'arbre. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de portée et/ou de came sont frétés avant brasure sur le fût d'arbre. 6. Procédé selon les-reveridications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on désoxyde et dégraphite le profil intérieur des éléments de came. 7. Prodédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de portée et d'entraînement sont préusinés. 8. Arbre à cames composite selon les revendications 1 - 7, caractérisé en ce que le profil intérieur des éléments de came pré- sente un évidement (3) qui sert de dépôt de produit de soudure ou de colle. 9. Arbre à cames composite selon la revendication 8, caracté- risé en ce que les éléments de came.présentent des passages pour graissage (7) venus de fonderie. 10. Arbre à cames composite selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le--fût d'arbre est constitué d'un arbre creux. 11. Arbre à cames composite selon la revendication 10, caracté- risé en ce que l'arbre creux est profilé pour obtenir une liaison de par la forme avec les éléments de portée et/ou de came. 12. Arbre à cames composite selon la revendication 10, caracté- risé en ce que l'arbre creux est constitué d'un tube étiré à froid ayant éventuellement subi ensuite un recuit de normalisation. 13. Arbre à cames composite selon la revendication 10, carac- térisé en ce que l'arbre creux est en plastique, par exemple en plas- tique armé de fibres de verre ou en plastique armé de fibres d'ara- mide. 14. Arbre à cames composite selon la revendication 10, caracté- risé en ce que les éléments de came sont constitués de fonte résis- tant à l'usure d'une dureté entre 30 et 75 Rockwell. 15. Arbre à cames composite selon la revendication 10, caracté- risé en ce que les éléments de came sont constitués de fonte résis- tant à l'usure d'une dureté entre 45 et 55 Rockwell. 16. Arbre à cames composite selon la revendication 10, caracté- risé en ce que les éléments de came présentent dans la zone de leur course des évidements frontaux (6). 17. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on relie les éléments de portée et/ou de came au fût de l'arbre au moyen d'un rayon laser et d'un produit de brasure solide ou pulvéru- lent.