Brevet FR2715090A1 — publié le 19950721

La présente invention concerne de façon générale le brochage et, plus précisément, des broches destinées au brochage d'alésages de paliers alignés de vilebrequin dans un bloc-moteur, ainsi qu'un procédé correspondant de brochage. Lors du brochage d'une série d'alésages alignés de paliers, tels que les alésages des paliers de vilebrequin dans un bloc-moteur, on doit prendre des précautions pour s'assurer que les alésages sont bien usinés convenablement, c'est-à-dire qu'ils sont circulaires et alignés. Ce problème est particulièrement délicat lorsque les paliers sont formés de matériaux différents ayant des caractéristiques différentes d'usinage. Par exemple, les paliers de vilebre- quin d'un bloc-moteur d'aluminium moulé peuvent comporter des capuchons de palier de fonte ductile afin que la moitié de chaque palier soit formée d'aluminium et l'autre moitié de fonte. La partie d'aluminium de chaque palier est plus tendre et plus collante et risque d'être arrachée alors que les capuchons de palier de fonte ductile sont abrasifs et ont une plus grande constante de force de coupe. Ceci provoque un décentrage de la broche qui est poussée vers le matériau d'aluminium plus tendre. En conséquence, la broche peut usiner des alésages qui ne sont pas alignés ou qui ont une forme ovale et non circulaire. En outre, les forces créées par l'opération de brochage peuvent provoquer un fléchissement des capuchons de palier lors du brochage, avec un défaut de circularité des alésages terminés. Selon l'invention et comme décrit dans un mode de réalisation, plusieurs guides de broche sont alignés sur les alésages qui doivent être brochés. Lorsque la broche passe dans les alésages, le trajet de la broche est réglé par les guides. Les guides sont de préférence placés dans les espaces compris entre les alésages. Plus précisément, les alésages sont brochés en deux étapes. Dans la première étape, une broche ayant des gorges longitudinales espacées circonférentiellement qui recoupent les dents de coupe et les divisent en segments courbes de coupe est utilisée. Les guides de la broche possèdent plusieurs nervures ayant le même espacement circonférentiel que les gorges autour d'un axe coincidant avec les axes alignés des alésages. Lorsque la broche avance dans les alésages, les nervures se logent dans les gorges par glissement afin que la broche soit guidée et que les segments des dents de coupe brochent les secteurs des alésages espacés circonférentiellement mais laissent les nervures non brochées entre ces secteurs. Ensuite, dans une seconde étape, une seconde broche assure le brochage des nervures qui restent à la suite de la première étape. De préférence, la seconde broche a des dents de pilotage destinées à guider les secteurs espacés circonférentiellement, brochés pendant la première étape. Ces dents de pilotage ont des dégagements pour le passage des nervures. Les dents de coupe sont utilisées avec des dimensions telles qu'elles dégagent les secteurs brochés dans la première étape et brochent les nervures restant après la première étape. L'invention a donc pour objet la réalisation de broches, ainsi q'un procédé de brochage, ayant les caractéristiques précitées. L'invention a aussi pour objet la réalisation de broches qui sont robustes et durables. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation d'une broche réalisée selon l'invention, utilisée dans la première étape du procédé de l'invention; la figure 1A est une partie agrandie de la figure 1, incluse dans le cercle 1A; la figure 2 est une vue en élévation latérale de la broche de la figure 1, tirée dans des alésages alignés de paliers de vilebrequin d'un bloc-moteur pour le brochage des alésages successivement dans la première étape du procédé de l'invention, et elle représente aussi les guides de la broche entre les alésages des paliers, destinés à guider le déplacement de la broche; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2; la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 2; la figure 6 est une vue en élévation d'une autre broche réalisée selon l'invention, utilisée dans la seconde étape du procédé de l'invention; la figure 6A est une partie agrandie de la figure 6, incluse dans le cercle 6A; la figure 7 est une vue en élévation latérale de la broche de la figure 6 lorsqu'elle est tirée dans les alésages alignés des paliers; la figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7; la figure 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la figure 7; et les figures 10A à 10D représentent l'un des alésages de paliers dans diverses conditions, la figure 10A représentant l'alésage avant le brochage, la figure 10B après le brochage par la broche de la figure 1, dans la première étape, la figure 10C après le brochage initial réalisé par la broche de la figure 6 dans la seconde étape, et la figure 10D après le brochage final réalisé par la broche de la figure 6, dans la seconde étape. On se réfère maintenant plus précisément aux dessins et notamment aux figures 1 à 5; la broche 11 est utilisée pour le brochage des alésages des paliers du vilebrequin d'un bloc-moteur 12. Le bloc-moteur 12 comprend dans ce cas une pièce moulée 14 d'aluminium ayant plusieurs organes 15, 16, 18, 19, 20 et 22 destinés à des paliers et espacés, ayant chacun une cavité en demi-cercle 24 formant la moitié d'un alésage 25 de palier. Un capuchon 28 de palier formé de fonte ductile et ayant une cavité hémicylindrique 27 formant l'autre moitié de l'alésage du palier est fixé à chaque organe conformé par des organes 26 de fixation. Les alésages sont cylindriques, axialement espacés et alignés, et chacun est formé pour moitié d'aluminium et pour moitié de fonte ductile. La broche 11 est une broche de dégrossissage et elle comprend une barre pleine allongée 40 de tirage en une seule pièce ayant une tête 42 de tirage à une première extrémité, destinée à être raccordée à un dispositif moteur tel qu'un vérin hydraulique (non représenté) destiné à tirer la broche dans les alésages des paliers. La broche 11 a un tronçon cylindrique avant 50 de pilotage et un tronçon cylindrique arrière 52 de pilotage. Une section 54 de brochage et une section 56 de brunissage sont disposées entre les sections avant et arrière de pilotage. La section de brochage a plusieurs dents axiale- ment espacées et circulaires 58 de coupe disposées circon- férentiellement et séparées par des canaux circonférentiels 60. Le tronçon 56 de brunissage est placé entre le tronçon 54 de brochage et le tronçon arrière 52 de pilotage et comporte plusieurs dents circulaires et axialement espacées 62 de brunissage qui sont placées circonférentiellement et ont des crêtes arrondies destinées à tasser ou comprimer le matériau formant les alésages après qu'ils ont été coupés par les dents de coupe 58. Le tronçon de brunissage n'est pas toujours utilisé dans une coupe de dégrossissage et peut être supprimé dans certains cas. Le diamètre des dents de coupe et des dents de brunissage est en général supérieur à celui des tronçons 50 et 52 de pilotage et supérieur au diamètre initial des alésages, si bien que les dents taillent les alésages et les tronçons de pilotage dégagent les alésages. La broche 11 comporte plusieurs gorges longitudinales régulièrement espacées en direction circonférentielle 66, au nombre de quatre dans cet exemple, disposées dans le tronçon avant 50 de pilotage, les tronçons 54 et 56 de brochage et de brunissage et le tronçon arrière 52 de pilotage. Les gorges 66 sont continues et sont disposées sur les dents de coupe et de brunissage et les divisent en quatre sections courbes 69. Des guides 70 de broche sont placés dans les espaces compris entre les alésages 25 des paliers et peuvent aussi être placés au-delà des extrémités de la ligne d'alésages de paliers. Les guides de broche dans cet exemple sont identiques et ils ont une ouverture centrale 72 qui est circulaire, mis à part quatre nervures de guidage 74 qui sont régulièrement espacées et dépassent radialement vers l'intérieur de l'ouverture. Ces nervures ont la même disposition relative circonférentielle que les gorges 66 de la broche 11. Les axes centraux des ouvertures 72 des guides de la broche sont alignés sur les axes alignés des alésages du bloc ayant les paliers. Le diamètre des ouvertures 72 de guidage est supérieur au diamètre maximal de la broche afin que la broche soit dégagée lors de son passage par les ouvertures (voir figure 4). Les crêtes ou surfaces radialement internes des nervures 74 ont le même diamètre que les fonds des gorges 66 formées dans la broche. Pendant le fonctionnement et dans la première étape du procédé, la broche 11 est tirée par les ouvertures alignées 72 des guides 70 et les alésages 25 des paliers. Les crêtes des nervures 74 des ouvertures 72 de guidage coopèrent avec les fonds des gorges 66 dans la broche afin que celle-ci soit guidée. Les tronçons 50 et 52 de pilotage et les dents 58 et 62 de la broche 11 dégagent les ouvertures 72 dans les espaces compris entre les nervures et ne sont pas à leur contact. Lorsque la broche passe dans les alésages 25, les segments 69 des dents de coupe 58 qui se trouvent dans les espaces compris entre les gorges 66 découpent les alésages en laissant ceux-ci avec des nervures non usinées 76. Les segments des dents 62 de brunissage compris entre les gorges 66 tassent ou compriment les secteurs d'alésage qui ont été coupés, en laissant intactes les nervures 76. La figure 10A représente l'un des alésages de paliers avant son brochage. La figure 10B représente ce même alésage après le brochage effectué par la broche 11. On se réfère maintenant aux figures 6 à 10D pour la description d'une seconde broche ou broche 80 de finition qui est utilisée dans une seconde étape. La broche 80 a un tronçon avant 82 de pilotage et un tronçon arrière 84 de pilotage et trois tronçons de coupe 86, 88 et 90 placés entre les tronçons avant et arrière de pilotage. Le tronçon avant 82 de pilotage est cylindrique, mis à part quatre gorges longitudinales 92 qui sont régulièrement espacées en direction circonférentielle. L'espacement circonférentiel des gorges 92 est le même que celui des gorges 66 de la broche 11. Ce tronçon avant 82 de pilotage a des dimensions permettant un ajustement glissant intime et donc le guidage dans les parties ou secteurs des alésages 25 des paliers usinés dans la première étape. Les gorges 92 ont des dimensions telles qu'elles laissent les nervures 76 dans les alésages dans la première étape. Le premier tronçon de coupe 86 a plusieurs dents circulaires de coupe 94 qui sont axialement espacées et disposées circonférentiellement, avec des dents circulaires et circonférentielles 96 de pilotage dans les espaces compris entre les dents de coupe. Les dents 96 de pilotage ont le même diamètre que dans le tronçon avant de pilotage de la broche afin qu'elles assurent le guidage dans les alésages découpés dans la première étape. Les dents 96 de pilotage ont des encoches 98 qui sont alignées axialement sur les gorges 92 du tronçon avant 82 de pilotage et des dimensions telles que les nervures 76 sont dégagées. Les dents de coupe 94 sont continues en direction circonférentielle, c'est-à-dire qu'elles n'ont pas d'encoches, et elles ont un diamètre inférieur à celui des dents 96 de pilotage mais supérieur à celui des fonds des encoches 98 si bien qu'elles ne découpent pas les secteurs courbes des alésages déjà brochés par la broche 11, mais découpent la plus grande partie sinon la totalité des nervures 76 laissées dans la première étape (voir la figure C sur laquelle les nervures partiellement coupées sont désignées par la référence 77). Le second tronçon de coupe 88 a plusieurs dents circulaires 89 de coupe axialement espacées et disposées circonférentiellement, continues en direction circonféren- tielle, c'est-à-dire sans encoche. Elles ont un diamètre suffisant pour couper toute la circonférence des alésages , y compris les secteurs courbes qui ont été coupés dans la première étape de brochage par la broche 11 et les nervures 76 au moins partiellement coupées par les dents 94 du premier tronçon 86 de coupe de la broche 80 (voir figure lOD). - Le troisième tronçon de coupe 90 est dans ce cas un tronçon de brunissage et il a plusieurs dents circulaires 100 de brunissage qui sont espacées axialement et disposées circonférentiellement, qui sont continues en direction circonférentielle et qui ont des dimensions telles qu'elles assurent le tassement ou la compression du matériau de l'alésage qui a été broché. Dans la seconde étape du fonctionnement, les guides utilisés dans la première étape sont supprimés ou, dans une variante, le bloc de palier est déplacé à un endroit différent qui ne comporte pas de guide. La broche 80 est tirée dans les alésages 25 de paliers et les broches successivement. Le tronçon avant 82 de pilotage et les dents 96 de pilotage du premier tronçon 86 de coupe sont ajustés par rapport aux secteurs courbes des alésages qui ont été brochés dans la première étape par la broche 11. Les dents de coupe 94 du premier tronçon 86 découpent la plus grande partie ou la totalité des nervures 76 restant après la première étape de brochage (voir figure 10C). Ensuite, un dernier usinage de finition est réalisé par les dents 89 dans le second tronçon 88 de coupe sur 360 , et les dents 100 de brunissage assurent ensuite le tassement ou la compression du matériau broché dans les alésages (voir figure 10D). Le tronçon arrière 84 de guidage a des dimensions telles qu'il permet un ajustement intime dans les alésages totalement brochés. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Appareil de brochage d'une série d'alésages alignés axialement, caractérisé en ce qu'il comprend une broche allongée (11), un dispositif destiné à faire avancer longitudinalement la broche (11) dans les alésages successivement afin que les alésages soient brochés, et un dispositif de guidage de la broche (11) lorsqu'elle avance, le dispositif de guidage comprenant plusieurs nervures (74) disposées afin qu'elles soient espacées circonféren- tiellement autour d'un axe coïncidant avec les axes alignés des alésages, la broche (11) ayant des gorges longitudinales qui logent les nervures (74) par coulissement lorsque la broche (11) avance. 2. Appareil de brochage d'une série d'alésages alignés axialement, caractérisé en ce qu'il comprend une broche allongée (11), plusieurs guides (70) de broche alignés sur les alésages, chaque guide (70) de broche ayant un dispositif de guidage de la broche (11), et un dispositif destiné à faire avancer longitudinalement la broche (11) dans les alésages et les dispositifs de guidage de broche successivement, afin que les dispositifs de guidage de broche guident la broche (11) dans son déplacement et que la broche (11) assure le brochage des alésages, les dispositifs de guidage comprenant, pour chaque guide (70) de broche, plusieurs nervures (74) espacées circonférentiellement autour d'un axe coïncidant avec les axes alignés des alésages, la broche (11) ayant des gorges longitudinales qui logent de manière coulissante les nervures (74) lorsque la broche avance. 3. Appareil de coupe d'une série d'alésages alignés axialement et espacés, dans lequel, dans une première étape, des secteurs courbes d'alésages sont retirés et laissent des nervures (76) placées entre les secteurs, et les nervures (76) sont ensuite retirées dans une seconde étape, caractérisé en ce qu'il comprend une broche allongée (80) destinée à supprimer les nervures (76) dans la seconde étape, la broche (80) ayant un dispositif de pilotage sur les secteurs courbes des alésages retirés dans la première étape. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de pilotage comprend plusieurs dents de pilotage (96) sur les secteurs courbes, les dents de pilotage (96) ayant des évidements destinés à dégager les nervures, la broche (80) ayant des premières dents de coupe (94) dont la dimension est telle qu'elles dégagent les secteurs courbes et brochent les nervures (76). 5. Appareil de brochage d'une série d'alésages alignés axialement et espacés, caractérisé en ce qu'il comprend: une première broche allongée (11-) destinée à brocher, dans une opération initiale, la première broche (11) ayant plusieurs dents de coupe (58) axialement espacées et disposées circonférentiellement, chaque dent de coupe (58) étant divisée en segments courbes avec des espaces entre les segments, les segments courbes de chaque dent de coupe (58) étant alignés longitudinalement sur les segments courbes des autres dents de coupe, et un dispositif destiné à faire avancer la première broche (11) dans les alésages de manière que les segments courbes brochent les secteurs des alésages espacés circonférentiellement mais laissent les nervures (76) non brochées entre les secteurs, une seconde broche allongée (80) destinée à assurer un brochage dans une opération ultérieure, et un dispositif destiné à faire avancer la seconde broche (80) dans les alésages afin qu'elle broche les nervures (76) laissées par la première broche (11). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde broche (80) a plusieurs dents de pilotage (96) sur les secteurs des alésages espacés circonféren- tiellement et brochés par la première broche (11), les dents de pilotage (96) ayant des dégagements destinés à dégager les nervures, la seconde broche (80) ayant aussi des premières dents de coupe ayant des dimensions telles qu'elles dégagent les secteurs espacés circonférentiellement des alésages afin que les nervures (76) soient brochées. il 7. Appareil de brochage d'une série d'alésages alignés axialement et espacés, caractérisé en ce qu'il comprend: une première broche (11) allongée destinée au brochage dans une opération initiale, la première broche (11) ayant plusieurs dents de coupe (58) espacées axialement et dispo- sées circonférentiellement et plusieurs gorges longitu- dinales espacées circonférentiellement qui recoupent les dents de coupe (58) et les divisent en segments courbes, un dispositif de guidage de la première broche (11), le dispositif de guidage ayant plusieurs guides (70), chaque guide (70) ayant plusieurs nervures (74) ayant le même espacement circonférentiel que les gorges autour d'un axe coïncidant avec les axes alignés des alésages, un dispositif destiné à faire avancer la première broche (11) dans les alésages, les nervures (74) étant logées dans les gorges afin qu'elles coulissent et guident la première broche (11) et les segments de coupe brochant les secteurs des alésages qui sont espacés circonfé- rentiellement mais laissant des nervures (76) non brochées entre les secteurs, une seconde broche allongée (80) destinée à brocher dans une opération ultérieure, et un dispositif destiné à faire avancer la seconde broche (80) dans les alésages afin que les nervures (76) laissées par la première broche (11) soient brochées. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde broche (80) comporte un dispositif de pilotage sur les secteurs espacés circonférentiellement des alésages brochés par la première broche (11). 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde broche (80) a plusieurs dents de pilotage (96) sur les secteurs d'alésages espacés circonféren- tiellement et brochés par la première broche (11), les dents de pilotage (96) ayant des dégagements qui dégagent les nervures, et la seconde broche (80) ayant aussi des premières dents de coupe ayant des dimensions telles qu'elles dégagent les secteurs espacés circonférentiellement des alésages et brochent les nervures (76). 10. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dents de pilotage (96) sont espacées axialement le long de la seconde broche (80) et les premières dents de coupe sont placées dans les espaces compris entre les dents de pilotage (96), et la seconde broche (80) a aussi des secondes dents de coupe placées derrière les premières dents de coupe et ayant des dimensions telles qu'ils peuvent usiner toute la circonférence des alésages. 11. Procédé en plusieurs étapes pour le brochage d'une série d'alésages alignés axialement, caractérisé en ce que, dans une première étape, le procédé comprend: la réalisation d'une première broche allongée (11) ayant plusieurs dents de coupe (58) espacées axialement et disposées circonférentiellement, chaque dent de coupe (58) étant divisée en segments courbes avec des espaces entre les segments, les segments courbes de chaque dent de coupe (58) étant alignés longitudinalement sur les segments courbes des autres dents de coupe, l'avance de la première broche (11) dans les alésages, les segments de dents de coupe (58) assurant le brochage de secteurs d'alésages espacés circonférentiellement mais laissant entre eux des nervures (76) non brochées, le procédé comprenant en outre, dans une seconde étape, les opérations suivantes: la réalisation d'une seconde broche allongée (80) ayant plusieurs dents de coupe (88, 94) espacées axialement, et l'avance de la seconde broche (80) dans les alésages afin que les nervures (76) laissées dans la première étape soient brochées. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la seconde broche (80) comporte un dispositif de pilotage destiné à assurer le guidage sur les secteurs d'alésages espacés circonférentiellement, qui ont été brochés dans la première étape de brochage.