Brevet FR2626950A1 — publié le 19890811

L11invention concerne un arbre à cames compre- nant un tube d'arbre creux et un tube intérieur logé dans le premier, qui forment ensemble une chambre de pas- sage de l'huile qui est en communication par des perça- ges radiaux du tube d'arbre avec -des portées de l'arbre et avec une arrivée d'huile lubrifiante. Un arbre creux de ce genre est déjà connu du fait du -DE-35 01 433 C 2, dans lequel il est prévu, en supplément des perçages pré- cités, d'autres perçages radiaux menant aux profils ac- tifs des cames. -Les arbres & cames de ce genre ont été développés pour résoudre le problème consistant -en ce que, dans les arbres à cames creux, on ne dispose pas d'une quantité de matière suffisante pour-former des per- çages de passage d'huile fins, et en ce que, d'un autre- c8té, on ne doit pas utiliser toute la section du tube d'arbre creux pour le passage de lIthuile lubrifiante par-. ce que, dans ce cas, il-se produirait des retards inad- missibles à l'acheminement de l'huile, en particulier au moment du démarrage du moteur, alors que les sections d'arrivée de l'huile sont vides-. -: En se basant sur cette considération, l'arbre à- cames de l'état de la technique mentionné plus haut est muni d'un élément rapportS, - constitué par un tube: cylin- drique ou bâton plein, fabriqué en matiîre plastique,. qui est formé en place pour constituer une -pièce de ma- - tière plastique moulée par injection-et qui est en-gagé dans des bouchons ou couvercles prévus. aux extrémités de l'arbre à cames creux. Dans le. cas d'éléments rapportés de grande longueur, il est nécessaire de prévoir des en- tretoises additionnelles. Le mode de fabrication des é1- ments de cette constitution est compliqué, et les élé- ments rapportés ne peuvent être fabriqués qu'avec des moules spéciaux pouvant être introduits dans le tube d'arbre creux, -qui sont coûteux et ne se justifient que: dans une fabrication en grande série. La présente invention se donne pour but de per-: fectionner un arbre du genre cité au début de telle ma- nitre qu'on puisse supprimer l'utilisation d'entretoises spéciales et de bouchons spéciaux aux extrémité's de l'ar- bre creux, même dans le cas d'un arbre & cames de grande longueur, et, dans une forme de réalisation avantageuse, on vise à rendre possible une réduction des sections du passage d'huile lubrifiante. La solution de ce problème consiste en ce que le tube intérieur est en contact d'appui avec le tube d'arbre.du moins par zones dans la direction longitudina- le. Selon cette forme d'exécution, les entretoises addi- tionnelles sont superflues puisque, même si l'on conser- ve une section de passage ouverte dans la direction axia- le pour l'huile lubrifiante, les régions du tube inté- rieur qui peuvent vibrer en vibrations de flexion libres sont raccourcies ou même éliminées. Par ailleurs, on dis- pose de la possibilité de donner aux régions d'appui con- tre le tube d'arbre une configuration telle que les cou- vercles additionnels puissent être supprimés et que le tube intérieur obture entièrement la section du tube d'arbre par lui-même. La configuration adoptée selon l'invention pour le tube intérieur offre les possibili- tés de variation les plus diverses. Dans une première configuration avantageuse, il est prévu des élargissements de section du tube inté- rieur qui forment l'appui sur le tube d'arbre, en parti- culier dans les zones d'extrémités. Toutefois, ceci ne signifie pas que les élargissements de section doivent être limités aux extrémités mais, au contraire, de tels élargissements de section de forme ronde peuvent être prévus également en plusieurs points de l'ensemble de la la longueur de l'arbre à cames lorsque plusieurs arri- vées d'huile lubrifiante permettent d'alimenter toutes les portées en huile lubrifiante. Entre les élargisse- ments de la section, le tube intérieur peut être écarté du tube d'arbre sur tout le tour, avec une section trans- 3 - versale également ronde. Ceci raccourcit les régions susceptibles de vi- brations. Une forme de réalisation avantageuse consiste & donner au tube intérieur sur toute sa longueur oudans. différentes zones de sa longueur, une section transversa- le non ronde, qui est par exemple en forme de trèfle? et qui est en appui contre le tube d'arbre en trols ou qua- tre points de la circonférence,. pour former des canaux longitudinaux axiaux individuels. Les canaux 1ongitudi- naux ouverts doivent alors être orientês de telle maniè- re qu'il puisse exister une communication libre avec les perçages d'arrivée radiaux. La forme de section non ron- de peut s'étendre de la façon précitée sur toute la lon- gueur ou encore elle peut intéresser uniquement des zo- nes partielles entre lesquelles le tube intérieur posse- de une section transversale entièrement ronde' Dans ces régions de section transversale ronde, il peut être pré- vu un écartement radial par rapport au tube d'arbre, au- quel cas il se forme un canal d'huile lubrifiante annu- laire ou, au contraire, la section transversale de i'ar-- bre peut se transformer en une section -ronde circulaire - qui correspond à la lumière du tube d'arbre et qui obtu-- re done le passage libre, en particulier aux extrémités de l'arbre. La -forme des sections non rondes peut être pro- duite d'une façon simple par la formation à la molette d'empreintes longitudinales distinctes lorsque, par exem- ple, on choisit comme matière de départ un tube en t8le d'acier. Toutefois, on peut aussi utiliser des profilés d'aluminium filés, ou bien dés pièces moulées par injec- tion en matière plastique. Le tube intérieur -ne doit pas nécessairement être directement en contact avec le tube d'arbre dans les régions d'appui mais, au contraire, "l'appui selon l'invention peut ïtre réalisé sur un manchon massif em- manché dans le tube d'arbre et quit & son tour, peut por- ter, par exemple, un pignon d'entratnement à l'extrémité du tube d'arbre. Cette variante applique elle aussi le principe de base de l'invention selon une forme préférée de réalisation de l'invention. Pour produire une précon- trainte dans les régions d'appui, en particulier dans les régions de l'appui du tube intérieur contre le tube d'arbre sur toute la circonf6rence, même dans le cas o l'on utilise des matières peu élastiques pour le tube in- térieur, on peut enfoncer à force dans le tube inté- rieur, une bille d'un diamètre supérieur au diamètre in- térieur de ce tube, et qui bloque le tube intérieur con- tre la paroi du tube d'arbre. On peut aussi se servir, pour la même application, d'un ressort hélicoldal qui présente de même, à l'état détendu, un diamètre supé- rieur au diamètre intérieur du tube intérieur, et qui est enfoncé à force dans ce tube. Il est possible d'adopter d'autres modes de blo- cage, y compris l'emmanchement du tube intérieur dans des rainures ou cannelures du tube d'arbre, avec liaison par sûreté de forme, auquel cas on peut utiliser des bou- chons ou couvercles, en particulier dans les régions d'extrémités de l'arbre à cames. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront'mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un "xemple de réalisation et en se référant au dessin annexe, qui représente un exemple pré- féré de réalisation de l'invention en coupe longitudina- le, avec trois coupes transversales prises dans diffé- rents plans. L'arbre à cames représenté est composé du tube d'arbre 1., qui possède un diamètre constant sur toute sa longueur-, d'éléments d'entratnement fixés sur ce tube, constitués par des cames 2, et d'un manchon 4, lequel est d'une seule pièce avec un élément d'entratnement constitué par un flasque 3, et qui est emmanché dans le tube d'arbre 1. De même que les cames 2 sont de préféren- ce calées sur le tube d'arbre I par une liaison opé.ran. par action de force, obtenue par dilatation hydrauliquer la liaison entre le manchon 4 et -le tube d'arbre 1 peut être réalisée de prdférence par dilatation hydraulique du manchon 4 par rapport au tube d'arbre 1. Le flasque 3 présente des perçages d'accouplement 5 répartis sur sa psriphérie, ainsi qu'une ouverture centrale, dans la- quelle est formé circonférentiellement un filetage in- térieur, ou un ensemble de gorges intérieures 7. Dans le tube d'arbre 1 sont pratiqués des perçages dtarrivée d'huile 8, ainsi que des perçages de lubrification 9 prévus dans la région des portées et it, dans la région du manchon intérieur, traversent en même temps ce man- chon. Selon l'invention, le tube d'arbre 1 referme un tube intérieur 10 qui en contact d'appui avec. le tube d'arbre 1 par zones, sous différentes formes. De.-la gau- che vers la droite, il est prévu trois zones de longueur 11, 12, 13 dans lesquelles le tube intérieur 10 possède une section transversale ronde et est en contact à joint étanche sur toute sa circonférence avec le tube d'arbre 1 ou avec le manchon 4 emmanché dans ce tube, Par ail- leurs, dans la zone 1i1, on a établi au moyen du manchon 14 emmanchd & force, une fixation par sûreté de-forme de la région 11 dans les rainures ciroonférentielles I7 du flasque 3. Dans la réglon de la zone à section ronde 12, on a renforce la précontrainte entre -le tube intérieur et le tube d'arbre 1, du moins sur une ligne circon- fdrentielle, au moyen d'une bille 15 enfoncée à force,. pour former un joint étanche, même face &la pression d'huile relativement élevée. Ainsi qu'on peut le voir sur la coupe III-III, dans la région dune autre zone 13 & section ronde, qui est directement.en appui contre la: paroi interne du tube d'arbre 1, un ressort héticoldal 16, qui est de diamètre supérieur à celui du tube d'ar- bre 10 à l'état détendu, assure la même fonction que la bille 15 dans la zone 12 mais sur toute sa longueur. Ici aussi on obtient un renforcement de l'étanchéité du joint qui retient la pression d'huile relativement éle- vée en l'empêchant de s'échapper -à l'extérieur. Ainsi qu'on peut le voir sur la coupe I-I, il est prévu, entre la zone 11, qui prend appui dans la lumière 6 du flasque et la zone 12 qui prend appui dans le manchon 4, une zo- ne 17 à section ronde, qui se trouve à un certain écarte- ment radial du manchon 4 et qui forme une chambre de pas- sage d'huile 18 de forme cylindrique annulaire. La pré- sence de cette région signifie que le tube intérieur ne doit pas nécessairement être en contact d'appui avec le tube d'arbre 1 sur toute la longueur mais que, au con- traire, des régions intermédiaires de la longueur axiale peuvent être exemptes d'appui. Ainsi que ceci est repré- senté sur la coupe II-II, on a ménagé entre les zones 11 et 13, dans lesquelles le tube intérieur 10 présente une section ronde, et qui sont en contact total avec le tube d'arbre 1, une zone 19 du tube intérieur 10 qui présente une section non ronde et qui, avec une forme périphéri- que à peu prés en trèfle, est en contact avec le tube d'arbre 1 dans quatre régions de la circonférence. Ici, on obtient quatre rainures d'huile axiales longitudina- les distinctes 20, au moins une de ces rainure devant être en communication libre avec les perçages d'arrivée d'huile et de lubrification 8, 9, Un ressort hélicoïdal 21 de diamètre approprié presse le tube intérieur 10, dé- formé circonférentiellement, contre le tube d'arbre 1 avec précontrainte. La zone 19 peut servir & illustrer le fait que le contact direct partiel entre le tube inté- rieur et le tube d'arbre ne doit pas nécessairement être réalisé avec une symétrie circonférentielle sur toute la circonférence mais que le principe de l'invention couvre aussi les déformations présentées sous la forme de rainu- res longitudinales sur le tube intérieur. Entre les di- verses zones de la longueur du tube intérieur, il peut être prévu une cloison transversale servant & la stabili- sation, qui peut être facilement réalis4e en particulier dans le cas o le tube intérieur est constitué par une pièce de matière plastique moulée par injection., Dans le, cas de la'fabrication du tube intérieur à partir d'un tu- be de tl1e, dans lequel les rainures longitudinales 20 peuvent simplement être formées à la molette et o les zones de section réduites peuvent être formées par ré- treinte, on préférerait un bouchon emmanchd en remplace- ment d'une cloison venue de'matiére. Bien entendu, diverses modifications pourront être apoortées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non- li- mitatiff, sans sortir du cadre de l'invention. R E v E N D I C A T I 0 N S 1 - Arbre à cames comprenant un tube d'arbre creux et un tube intérieur logé dans le premier, qui for- ment ensemble une chambre de passage de l'huile qui est en communication par des perçages radiaux du tube d'ar- bre avec des portées de l'arbre et avec au moins une ar- rivée d'huile lubrifiante, caractérisé en ce que le tu- be intérieur est en contact d'appui avec le tube d'arbre (1), au moins par zones dans la direction longitudina- le. 2 - Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que des élargissements de section du tube inté- rieur (10)-, en particulier dans les zones d'extrémités (13), établissent le contact avec le tube d'arbre (1). 3 -- Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que des réductions de section du tube intérieur (10), en particulier dans les zones d'extrémités (11, 12>, forment le contact avec le tube d'arbre (1) ou avec un manchon (4) logé dans cet arbre. 4 - Arbre selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 1e tube intérieur (10) possède une section ronde dans la région (11, 12, 13) de contact avec le tube d'arbre (1). - Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que des déformations de la section du tube intê- rieur (10), qui s'écarte de la forme ronde, en particu- lier sur les zones essentiellement centrales (10) de la longueur établissent le contact avec le tube d'arbre (1). 6 - Arbre selon la revendication 5, caractérisé en ce que des formes de section à peu près en trifle du tube intérieur (10) forment avec le tube d'arbre (1) des canaux longitudinaux (20) distincts qui communiquent avec les perçages radiaux (8, 9). 7 - Arbre selon une quelconque- des revendica- tions 1. 6, caractérisé en ce qu'un tube intérieur 10)-o de section non ronde se- transforme par zones (Il,- 17, 12, 13) en un tube de section transversale ronde. 8 - Arbre selon une quelconque des rvendica--:. tions. à 7, caractêrisd en ce qu'une bille emmanchée dans le tube intérieur t10), qui possède un diamètre su- périeur à celui de la section libre de la lumière du tu- be, et qui est en particulier une bille d'acier, produit un appui bloqué du tube intérieur (10) contre le tube d'arbre (1) dans la région du contact d'appui (11, 12, - 13,. 19). 9 - arbre selon une quelconque des revendica- tions I à 8,_ caractérisé en ce qu'un ressort hélicoldal possède un exc-s de cote par rapport à la section trans- - versale libre, produit un appui bloqué du tube intérieur {10) contre le tube d'arbre (1) dans la rdgion du con- tact d'appui - 10 - Arbre selon une quelconque des revendica- tions I à 9, caractérisé en ce qu'un couvercle ou bou-- chon (14) emmanché à force déforme le tube (10) pour éta-- blir une liaison opérant par sûreté de forme avec des évidements (7), par exemple, avec des rainures cîrconfè- rentielles, ménagées dans le tube d'arbre (1} ou dans un manchon (4) emmanché dans ce tube. 11-- Arbre selon une quelconque des revendica- tions I & 10, caractérisé en ce qu'un tube intérieur (10) de section non ronde est formé d'une seule pièce avec des bouchons ou couvercles qui, aux extrémités, fer- ment en bout la section du tube d'arbre (1). 12 - Arbre selon une quelconque des revendica- tions 1 & 11, caractérisé en ce que le tube' intérieur (10). est fait d'une matière pouvant subir une déforma- tion plastique, par exemple, de t8le d'acier. 13 - Arbre selon une quelconque des revendica- tions 1 à 11, caractérisé en ce que le tube intérieur - 0 (10) est fait d'une pièce moulée par injection, par exem- pie, en matière plastique. 14 - Arbre selon une quelconque des revendica- tions 1 & 13, caractérisé en ce que le tube intérieur (10) est constitue par un profilé filé à la presse, par exemple en aluminium, muni de bouchons rapportés.