Brevet FR2738763A1 — publié le 19970321

ARBRE A CAMES CREUX EN ACIER ET SON PROCEDE DE FABRICATION L'invention concerne un arbre à cames creux en acier. L'invention concerne plus particulièrement un nouvel arbre à cames creux en acier et son procédé d'obtention consistant à assembler deux demi-arbres à cames creux moulés. Les arbres à cames en acier requis pour les moteurs de puissance élevée sont généralement obtenus à partir d'une pièce brute en acier doux matricée. L'arbre plein ainsi obtenu est relativement lourd. Pour remédier à cet inconvénient et réaliser un arbre à cames en acier creux, il est connu de fabriquer séparément d'une part, L'arbre sous la forme d'un tube et, d'autre part, les bagues de palier et les cames, ces dernières étant ensuite enfilées autour du tube et fixées par tout moyen adapté. Un exemple de moyens consiste par exemple, comme il est décrit dans la publication FR-2 593 228, à refouler des parties de la paroi du tube vers l'extérieur pour les faire pénétrer à l'intérieur de rainures prévues à la surface interne des cames et des bagues. Ce procédé permet d'obtenir des arbres allégés par rapport à ceux obtenus avec le procédé précédent. Il est néanmoins complexe et coûteux car il implique la manipulation d'un grand nombre de pièces indépendantes. L'invention a pour objet un procédé permettant l'obtention d'un arbre à cames creux moulé. Selon l'invention, le procédé de fabrication d'un arbre à cames creux est caractérisé en ce qu'il consiste à mouler un premier demi-arbre à cames creux et un second demi-arbre à cames creux comportant chacun un évidement débouchant au moins à une extrémité, appelée extrémité tubulaire et à assembler les deux demi-arbres à cames entre eux par leur extrémité tubulaire respective. Selon une autre caractéristique de l'invention, I'assemblage des deux demi-arbres à cames creux est réalisé par soudure. Selon une autre caractéristique de l'invention, la soudure est obtenue par friction selon les étapes suivantes - grenaillage et détourage des demi-arbres à cames creux, - positionnement respectif des demi-arbres à cames sur la mâchoire mobile en rotation, la mâchoire mobile en translation d'une machine de soudure par friction, lesdits demi-arbres à cames étant alignés l'un au bout de l'autre, avec leur extrémité tubulaire respective en regard l'une de l'autre, - dressage des extrémités tubulaires en regard, - avance de la mâchoire mobile en translation en direction de la mâchoire mobile en rotation jusqu'à amener les extrémités tubulaires en regard, au contact l'une de l'autre, - entraînement en rotation de la mâchoire mobile en rotation et maintien d'une avance réduite de la mâchoire mobile en translation en direction de ladite mâchoire mobile en rotation. - élimination par tournage du bourrelet résultant de la soudure, - contrôle de la flèche de l'arbre à cames ainsi obtenu et, éventuellement, redressage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dressage des extrémités tubulaires en regard est réalisé simultanément à l'aide d'une fraise disque montée sur un chariot plongeant se déplaçant perpendiculairement à l'axe des deux demi-arbres à cames, de la manière suivante: - avance de la mâchoire mobile en translation en direction de la mâchoire mobile en rotation jusqu'à ce que l'écartement entre les extrémités tubulaires en regard soit légèrement inférieur à l'épaisseur de ladite fraise disque, - plongée de la fraise disque en rotation entre les extrémités tubulaires en regard. La coulée en deux parties permet d'obtenir un arbre creux tout en s'affranchissant des problèmes inhérents au moulage. Les pièces moulées étant plus courtes, elles sont plus faciles à obtenir sans reprises qui constituent le défaut majeur des pièces minces en acier moulé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation du procédé selon l'invention, en référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe des deux demi-arbres à cames positionnés en vue de leur assemblage selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de l'opération de dressage des extrémités tubulaires en regard des deux demi-arbres à cames selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe des deux demi-arbres à cames selon l'invention en contact l'un contre l'autre, - la figure 4 est une vue en coupe de l'opération de soudure des deux demi-arbres à cames selon l'invention, - la figure 5 est une vue en coupe de l'opération de finition de la surface de jonction entre les deux demi-arbres à cames. Le procédé selon l'invention consiste à assembler deux demi-arbres à cames creux obtenus par moulage d'un acier adapté. Le premier demiarbre 1 porte le palier avant et le logement destiné au pignon d'entraînement de l'arbre à cames. Le second demi-arbre 2 porte le palier arrière. Chaque demi-arbre 1, 2 est moulé dans un moule ou une coquille, autour d'un noyau cylindrique qui définit ainsi respectivement un évidement la, 2a au centre de chacun desdits demi-arbres à cames 1, 2. L'évidement la débouche au moins à une extrémité, opposée à l'extrémité portant le palier avant et appelée extrémité tubulaire lb. L'évidement 2a débouche au moins à une extrémité, opposée à l'extrémité portant le palier arrière et appelée extrémité tubulaire 2b. Les deux extrémités tubulaires lb, 2b servent à l'assemblage des deux demi-arbres à cames 1 et 2 entre-eux au niveau du palier central de l'arbre à cames. Lors du moulage, chaque noyau est supporté au moins par l'extrémité dudit noyau émergeant hors de la coquille par l'extrémité tubulaire lb, 2b respective des demi-arbres à cames 1,2. Les deux demi-arbres 1 et 2 sont grenaillés et détourés au niveau du plan de joint afin d'enlever les appendices de coulée avant l'opération d'assemblage. Il est bien clair que tout moyen de fixation des demi-arbres à cames 1,2 entre eux conviendrait, pourvu qu'il assure un bon alignement desdits demi-arbres à cames 1,2. Selon une variante particulière de l'invention, les deux demi-arbres à cames 1 et 2 sont respectivement positionnés sur la mâchoire mobile en rotation 3, la mâchoire mobile en translation 4 d'une machine de soudure par friction 5, alignés l'un par rapport à l'autre et avec leur extrémité tubulaire lb, 2b respective en regard l'une de l'autre, comme il est représenté sur la figure 1. On vient ensuite dresser lesdites extrémités tubulaires lb et 2b en regard par tout moyen connu de l'homme du métier, comme par exemple une fraise disque 6.Pour cela, on avance la mâchoire mobile en translation 4 en direction de la mâchoire mobile en rotation 3 jusqu'à ce que l'écartement entre les extrémités tubulaires lb et 2b des demi-arbres à cames 1,2 soit légèrement inférieur à l'épaisseur de ladite fraise disque 6. Ladite fraise 6, montée sur un chariot plongeant perpendiculairement à l'axe des deux demi-arbres à cames 1 et 2, est entraînée en rotation et descendue entre lesdites extrémités tubulaires lb et 2b, comme il est représenté sur la figure 2, réalisant ainsi simultanément le dressage des extrémités tubulaires lb et 2b. La fraise disque 6 est ensuite retirée et la mâchoire mobile en translation 4 est déplacée en translation en direction de la mâchoire mobile en rotation 3 de manière à amener l'extrémité tubulaire 2b du second demi-arbre 2 en contact avec l'extrémité tubulaire lb du premier demi-arbre 1. On entraîne alors en rotation la mâchoire mobile en rotation 3 et par suite le premier demiarbre 1 tout en maintenant le mouvement d'avance de la mâchoire mobile en translation 4 vers ladite mâchoire mobile en rotation 3, provoquant ainsi la soudure par friction des deux demi-arbres à cames 1 et 2, comme il est schématisé sur la figure 4. Bien évidemment, il est nécessaire de maintenir un parfait centrage angulaire des deux demi-arbres à cames 1 et 2 durant cette opération de soudure-friction. On élimine ensuite le bourrelet 7 résultant de la soudure, par tournage à l'aide d'un outil 8. On commence par desserrer la mâchoire mobile en translation 4, puis on entraîne en rotation la mâchoire mobile en rotation 3 tout en rapprochant l'outil 8 du bourrelet 7, comme il est schématisé sur la figure 5. On contrôle ensuite la flèche de l'arbre à cames ainsi obtenu et le cas échéant, on réalise un redressage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. On peut par exemple envisager d'assembler entre eux deux demi-arbres de longueurs inégales. On pourra également utiliser des demi-arbres à cames creux sur toute leur longueur. REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'un arbre à cames creux caractérisé en ce qu'il consiste à mouler un premier demi-arbre à cames (1) creux et un second demi-arbre à cames (2) creux comportant chacun un évidement débouchant au moins à une extrémité, appelée extrémité tubulaire (lb,2b) et à assembler les deux demi-arbres à cames (1,2) entre eux par leur extrémité tubulaire respective (lb,2b). 2) Procédé de fabrication d'un arbre à cames creux selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'assemblage des deux demi arbres à cames creux (1,2) est réalisé par soudure. 3) Procédé de fabrication d'un arbre à cames creux selon la revendication 2 caractérisé en ce que la soudure est obtenue par friction selon les étapes suivantes - grenaillage et détourage des demi-arbres à cames (1,2) creux, - positionnement respectif des demi-arbres à cames (1,2) sur la mâchoire mobile en rotation (3), la mâchoire mobile en translation (4) d'une machine de soudure par friction (5), lesdits demi-arbres à cames (1,2) étant alignés l'un au bout de l'autre, avec leur extrémité tubulaire (lb, 2b) respective en regard l'une de l'autre, - dressage des extrémités tubulaires (lb, 2b) en regard, - avance de la mâchoire mobile en translation (4) en direction de la mâchoire mobile en rotation (3) jusqu'à amener les extrémités tubulaires (lb,2b) en regard, au contact l'une de l'autre, - entraînement en rotation de la mâchoire mobile en rotation (3) et maintient d'une avance réduite de la mâchoire mobile en translation (4) en direction de ladite mâchoire mobile en rotation (3). - élimination par tournage du bourrelet (7) résultant de la soudure, - contrôle de la flèche de l'arbre à cames ainsi obtenu et, éventuellement, redressage. 4) Procédé de fabrication d'un arbre à cames creux selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dressage des extrémités tubulaires (lb, 2b) en regard est réalisé simultanément à l'aide d'une fraise disque (6) montée sur un chariot plongeant se déplaçant perpendiculairement à l'axe des deux demi-arbres à cames (1, 2), de la manière suivante: - avance de la mâchoire mobile en translation (4) en direction de la mâchoire mobile en rotation (3) jusqu'à ce que l'écartement entre les extrémités tubulaires (lb, 2b) en regard soit légèrement inférieur à l'épaisseur de ladite fraise disque (6), - plongée de la fraise disque (6) en rotation entre les extrémités tubulaires (lb, 2b) en regard. 5) Arbre à cames creux obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.