Brevet FR2593228A1 — publié le 19870724

Cette invention concerne Les arbres à cames pour moteurs à piston alternatif. Plus particulièrement, l'invention concerne un arbre à cames nouveau et un procédé nouveau pour fabriquer un tel arbre à cames, procédé selon lequel des bagues de pilier ou bagues formant portée, des cames et de éléments semblables sont fabriqués sous forme de pièces séparées qui sont fixées ensuite sur l'arbre. Le brevet des EUA n 4 382 390, délivré le 10 mai 1983 à Friedrich Jordan et intitulé "Camshaft for Reciprocal Piston Engines", décrit un arbre à cames pour lequel des bagues de palier, des cames et des éléments semblables sont fabriqués sous forme de pièces séparées qui sont fixées ensuite sur un tube. Ce dernier est augmenté en diamètre par des moyens hydrauliques ou utilisant du caoutchouc pour faire correspondre la paroi externe du tube à la géométrie de la surface interne des cames et des bagues de palier. L'arbre à cames selon le brevet précité a cependant le gros incon- venient que, pendant la fabrication, la paroi et l'axe du tube à l'intérieur des cames sont complètement décalés par rapport à la paroi et à l'axe du reste du tube. De ce fait, les cames doivent être placées dans une matrice qui correspond à leur forme extérieure pour éviter que l'élargissement de l'arbre creux ne provoque une importante déformation des cames. L'arbre à cames et le procédé pour le fabriquer selon l'invention ne demandent pas le décalage complet de parties de la paroi du tube, jusquesurun axe qui diffère de l'axe du reste du tube. Pour cette raison, les forces nécessaires pour bloquer les cames et les bagues de palier sur le tube sont très inférieures aux forces à produire à cet effet en cas de mise en oeuvre du brevet précité et, habituellement, la matrice de forme spéciale à utiliser pour la fabrication de l'arbre à cames selon ce brevet est inutile. Succinctement, l'arbre à cames selon l'invention comporte un tube rotatif dont la surface externe porte des saillies s'étendant axialement et mutuellement espacées circonférentiellement. Les saillies sont formées par le refoulement vers l'extérieur de parties de la paroi du tube, dans le sens de l'éloignement de l'axe du tube. Des cames et des bagues de palier sont montées axialement à distance les unes des autres autour de ce tube. Chaque came et chaque bague de palier présentent des rainures s'étendant axialement et mutuel- lement espacées circonférentiellement sur sa surface interne. Les saillies du tube pénètrent dans les rainures des cames et des bagues de palier pour les fixer de façon permanente au tube. Le procédé selon l'invention pour fabriquer un tel arbre à cames consiste, succinctement, à former des rainures axiales mutuellement espacées dans le sens circonférentiel sur la surface interne de cames et de bagues de palier, à disposer les cames et les bagues sur un tube -otatif, en les espaçant axialement, et à refouler des parties de la paroi du tube en les écartant de l'axe du tube et en les faisant pénétrer dans les rainures des surfaces internes des cames et des bagues. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe longitudinale montrant des cames et des bagues de palier enfilées sur un tube et positionnées axialement à distance les unes des autres sur le tube; - la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et dans le sens des flèches; - la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 1 et dans le sens des flèches; - la figure 4 est une coupe longitudinale à plus grande échelle de l'arbre à cames, montrant les différentes pièces après le passage d'un outil à refouler à travers une partie du tube en vue du refoulement vers l'extérieur de parties longitudinales de la paroi du tube; - la figure 5 est une coupe transversale suivant la ligne -5 de la figure 4 et dans le sens des flèches; et - la figure 6 est un détail, en coupe transversale et à plus grande échelle, montrant la liaison obtenue par la pénétration d'une saillie du tube dans l'une des rainures d'une came. La fabrication d'un arbre à cames selon l'invention comprend, voir figure 1, la disposition de cames 10 et 12 et de bagues de palier 14 (seulement une bague est représentée) sur un tube 13 et leur positionnement axial et angulaire. Les cames et les bagues sont espacées axialement et elles sont maintenues aux positions axiales et angulaires désirées. La surface interne de chaque came et de chaque bague de palier possède un diamètre intérieur qui dépasse le diamètre exté- rieur du tube 3 dans une mesure suffisante pour que le jeu entre le tube et la came, de même que le jeu entre le tube et ta bague de palier, soit compris entre 0,025 et 0,25 mm. Donc, les cames et les bagues se laissent facilement glisser sur le tube. La surface interne de la came 10 présente des rainures axiales 22 qui sont circonférentiellement espacées les unes des autres; la surface interne de la came 12 présente de façon analogue des rainures 24, s'étendant également sur toute la longueur de la came, et la surface interne de la bague de palier 14 présente des rainures axiales 26 analogues. Pour fixer les cames et la bague à demeure sur le tube, des parties de la paroi du tube sont refoulées de l'intérieur vers l'extérieur et dans les rainures à l'intérieur des cames et de la bague. Ce refoulement est produit mécaniquement dans le mode de mise en oeuvre illustré sur les figures 4 à 6. La figure 4 représente un outil à refouler 36 qui a été passé à travers une partie de la longueur du tube 13. A la position représentée, l'outil 36 a traversé axialement la bague de palier 14 et la came 12. Bien entendu, pour finir l'arbre à cames, l'outil à refouler 36 doit également passer par l'intérieur de la came 10. Cet outil, également en forme de tube, présente à une extré- mité des protubérances 28 qui sont formées par des éléments rapportés en matériau dur, qui ont extérieurement une forme hémisphérique et sont encastrés dans l'outil à refouler en étant séparés mutuellement dans le sens de la circonférence de l'outil. Le diamètre effectif de l'outil plus les protubérances 28 est suffisamment plus grand que le diamètre intérieur du tube 13 pour que les protubérances, pendant l'avance axiale de l'outil, refoulent des parties du tube 13 et les fassent pénétrer dans Les rainures des cames et de La bague de palier pour fixer les cames et la bague de façon permanente au tube. Comme représenté sur la figure 5, les éléments hémis- phériques 28en matériau dur sont placés de telle manière qu'ils provoquent l'enfoncement du matériau plus doux du tube dans les rainures pendant leur passage, à l'intérieur du tube 13, devant la surface interne de la came ou de la bague. Le refoulement localisé de parties longitudinales du tube 13 s'accompagne également d'une augmentation générale du diamètre de ce tube. En raison de la petite différence du diamètre initial du tube 13 avec celui des surfaces internes des cames et de la bague, la surface externe du tube est ainsi pressée avec force contre l'intérieur des cames et de la bague. L'arbre à cames terminé comportera le tube rotatif 13 avec un certain nombre de saillies 30 (voir figure 6), en forme de nervures axiales et circonférentiellement espacées sur sa surface externe. IL est à noter que toutes les parties déplacées de la paroi du tube ont été éloignées de l'axe de celui-ci, de sorte qu'il n'y a pas de décalage global de tout un segment longitudinal de la paroi du tube. En d'autres termes, l'axe des cames et ceLui de la bague de palier continuent à coïncider avec l'axe du reste du tube 13, ce qui contraste nettement avec l'arbre à cames représenté dans le brevet des EUA 4 382 390 précité. A titre d'exemple, le tube 13 peut avoir un diamètre extérieur compris entre 25,4 et 31,75 mm (1" à 11/4"), avec une épaisseur de paroi allant de 3,17 à 3,81 mm, suivant l'utilisation prévue de l'arbre à cames. Par exemple, les arbres à cames pour automobiles et pour moteurs diesel seront généralement plus gros que les arbres à cames pour d'autres moteurs à piston alternatif. Le jeu entre le tube et les cames et le jeu entre le tube et les bagues de palier peut être compris entre 0,025 et 0,25 mm. Les rainures ménagées dans les cames et les bagues peuvent avoir une profondeur d'environ 0,5 mm et un rayon compris entre 3,17 et 6,35 mm par exemple. Le tube de l'outil à refouler 36 pourrait avoir un diamètre extérieur inférieur d'environ 0,5 mm au diamètre intérieur du tube 13 et le diamètre extérieur effectif de l'outil, protubé- rances 28 comprises, pourrait dépasser de 2 mm par exemple le diamètre intérieur du tube 13. Le tube 13 est fabriqué de préférence d'un acier se prêtant au refoulement et ayant une dureté Rockwell, échelle C, de 40 au maximum. Les cames sont fabriquées de préférence d'un acier trempant susceptible d'être porté à une dureté Rockwell, échelle C, de 58 au moins. Les matériaux en poudre forges de la série AISI 4660 ont également été utilisés avec succès pour les cames. Les bagues de palier sont de préférence en acier ou en fer compatibles avec les coussinets. Des bagues de la métallurgie des poudres et ayant une dureté apparente Rockwell, échelle B, de 90 ont également été utilisées. REVENDICATIONS 1. Arbre à cames pour moteurs à piston alternatif, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un tube rotatif (13) portant des saillies (30) s'étendant axialement et mutuellement espacées circonférentiellement sur sa surface externe, les saillies ayant été formées par refoulement de parties de la paroi du tube, dans le sens de l'éloignement de l'axe du tube, de cames (10, 12) et de bagues de palier (14) montées axialement à distance les unes des autres autour du tube, chaque came et chaque bague de palier présentant des rainures (22, 24, 26) s'étendant axialement et circon- férentiellement espacées dans sa surface interne,-les saillies (30) du tube pénétrant dans les rainures des cames et des bagues de palier pour la fixation à demeure des cames et des bagues sur le tube. 2. Procédé pour fabriquer un arbre à cames comprenant des cames et des bagues de palier sur un tube rotatif, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à former des rainures (22, 24, 26) s'étendant axialement et mutuellement espacées circonférenitellement dans la surface interne de chaque came et de chaque bague de palier, à disposer les cames (10, 12) et les bagues de palier (14) axialement à distance les unes des autres autour du tube rotatif (13) et à refouler des parties de la paroi du tube, en les éloignant de l'axe du tube et en les faisant pénétrer dans les rainures ménagées dans les surfaces internes des cames et des bagues. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le refoulement de parties de la paroi du tube est produit mécaniquement. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par l'utilisation d'un outil à refouler (36) portant des protubérances (28) en matériau dur, qui sont circonférentiellement espacées les unes des autres et sont capables de produire le refoulement de parties de la paroi du tube (13), en les éloignant de l'axe du tube, et par l'insertion de cet outil dans le tube (13).