Brevet FR2789337A1 — publié le 20000811

Machine, outillage et procédé pour la fabrication de segments racleurs pour l'industrie automobile, et les segments obtenus. La présente invention concerne le secteur technique de la fabrication de segments racleurs pour l'industrie automobile. Les segments sont des pièces circulaires bien connues. On connaît également la sévérité des spécifications techniques auxquelles ils doivent répondre. l'une de ces spécifications concerne la tension du segment. Il est connu de pratiquer une expansion du segment, afin d'ouvrir les encoches latérales qui permettront le passage de l'huile de lubrification, et de conférer une tension au segment. Cette tension a elle- même un effet important sur le taux de compression du moteur. Il est notamment très important de réduire les frottements parasites de la chemise. Or, ces frottements sont eux-mêmes fonction de la régularité avec laquelle on applique une tension aux segments: plus la tension est irrégulière, plus les frottements augmentent. Pour des raisons évidentes, il est également très important de respecter une précision très grande dans l'obtention du diamètre final du segment. Les motoristes imposent donc des spécifications très sévères en matière de précision du diamètre final et en matière de précision de la tension du segment. Une tendance actuelle est de plus de réduire les épaisseurs du segment, ce qui complique encore le problème. Dans l'art antérieur, on guide les segments non expansés vers une bobine de réception et l'on provoque l'expansion du segment par action d'un vérin. Les techniques existantes impliquent l'emploi d'une machine différente pour chaque diamètre ou épaisseur de segment. Le passage d'une dimension à une autre selon les commandes nécessite donc des investissements lourds. De plus, les machines actuelles ne permettent pas d'obtenir une excellente précision en matière de tension: en pratique, la précision n'excède pas +/- 700 g environ. Les productions sont donc nettement irrégulières avec un impact sérieux sur les caractéristiques finales du moteur. Ces inconvénients sont bien connus, et il existe donc un besoin important pour une machine capable de réaliser une bien meilleure précision de la tension. Un autre besoin serait de réaliser une machine polyvalente en dimensions de segments afin de réduire les investissements. L'invention propose une machine qui, de manière surprenante, permet d'atteindre simultanément les deux objectifs ci-dessus. Selon l'invention, - on guide le segment non expansé vers une bobine d'expansion au moins en partie élastique en diamètre, qui comporte au niveau de sa partie élastique une partie centrale tronconique dont le diamètre initial peut être prérèglé, pour chaque série ou " plage " de diamètres de segment, par une cale définissant le fonctionnement d'un vérin agissant sur un cône coopérant avec la partie tronconique élastique de la bobine, ce qui fixe la position de départ du vérin, - et on réalise l'expansion de l'ensemble bobine-segment par une action du cône sur ladite partie tronconique élastique de la bobine pour élargir celle - ci et le segment qu'elle porte à son pourtour, le cône étant manoeuvré par une course du vérin dont la longueur est prédéterminée, à partir de sa position de départ, en fonction du diamètre recherché pour le segment et de la tension à atteindre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente schématiquement et en coupe l'agencement général de la machine selon l'invention; - la figure 2 ( fig. 2a et 2b) représente en un mode de réalisation préféré de la bobine réglable selon l'invention; - la figure 3 représente une vue schématique de la machine selon l'invention, pour en expliquer le fonctionnement général. Sur la figure 1, on voit que la machine selon l'invention comporte un chargeur 1 pour l'alimentation en segments non expansés, une bobine d'expansion 2 qui comporte une partie centrale tronconique 4, un cône 3 dont la surface latérale est capable de coopérer avec la partie centrale tronconique 4 de la bobine 2, le cône étant centré sur I'axe longitudinal de la machine, commun à la bobine et au cône, par un élément formant centreur 5. Les segments non expansés 6 ( dont seulement deux individus sont représentés sur la figure 1, le segment 6n et le segment 6 ( n - 1) dans l'ordre de l'expansion à venir) sont chargés sur le chargeur 1 dont le diamètre externe est adapté au diamètre intérieur des segments de manière que ceux ci glissent parfaitement par gravité ( avec éventuellement l'assistance d'une masselotte) le long de la surface extérieure du chargeur, o ils sont guidés en position par un ergot vertical non représenté. Ce glissement amène le segment n sur le support 7 formé par la partie saillante d'un " nez" 8, lui même monté coulissant sur un plateau fixe 9. Le plateau est positionné en hauteur de telle façon que le segment, qui repose par sa face inférieure sur la face supérieure de la partie 7 formant support, se trouve exactement dans le même plan qu'une partie 10, flexible vers l'extérieur, de la bobine 2, le mouvement de flexion de la partie 10 vers l'extérieur étant obtenu par abaissement du cone 3. Le même glissement amène le segment ( n - 1) - qui suit immédiatement le segment n - en une position verticale qui est naturellement décalée verticalement de la valeur d'une épaisseur e de segment par rapport à la position du segment n. Dans cette position, le segment ( n - 1) est saisi et fixé par un nez 11. On aura compris que le segment n est positionné par plusieurs nez de type 8 répartis sur la circonférence de la bobine, tandis que le segment ( n 1) est fixé par plusieurs nez de type 11 également répartis sur la circonférence de la bobine, de préférence en alternance régulière avec les nez de type 8. Pour sélectionner la plage de diamètres, l'ensemble vérin 12 - tige sortie - cône sera limité en hauteur par une cale. Ensuite, une bague flottante réglable servant de butée à la course de la tige du vérin 12 sert à déterminer la tension du segment à la valeur souhaitée. Par action d'un vérin 12, vers le bas, on écarte la partie flexible 10 de la bobine vers l'extérieur, par action du cône 3 sur la partie tronconique 4 de la bobine. Ce faisant, on réalise l'expansion du segment n. Le relâchement de la partie flexible 10, par retour du vérin 12 et du cône 3,et le retrait simultané du support 7 du nez 8 sous l'action d'un petit vérin 13, libèrent le segment n expansé qui, présentant maintenant un diamètre légèrement supérieur, glisse le long d'une gorge d'échappement située juste sous la partie 10 puis le long de la surface latérale 14 de la bobine, vers un système d'évacuation de type connu et non représenté. Le nez 8 est alors ramené en position de support par le vérin 13, puis le nez 11 (lui aussi mû par un vérin de type 13) libère le segment ( n - 1) qui prend la place du segment n face à la partie flexible 10, ce qui provoque le glissement du segment ( n - 2) gui vient remplacer le segment ( n - 1) en position d'attente o il est fixé par retour du nezdetype 11. Le cycle peut alors recommencer. Selon l'invention, la bobine 2 est au moins partiellement flexible vers l'extérieur, de manière totalement réversible, au moins au niveau du nez 8. Un mode de réalisation préféré de cette fonction de flexibilité consiste à former la bobine 2 comme représenté sur la figure 2 ( formée des figures 2 a et 2 b) annexée. Comme on le voit sur la figure 2a, qui représente une vue latérale de la bobine, la surface latérale de celle ci est formée par plusieurs languettes 21 soudées entre elles ( ou formant une seule pièce) au niveau de la base rigide 24 de la bobine, mais séparées verticalement, à partir de cette base, par une ouverture 23 prolongée vers le haut par une fente verticale 28. Dans la partie supérieure, les fentes 28 se referment et chaque couple de deux languettes 28 adjacentes reste séparé par leur surface de contact formant une fente 22. On voit que la partie supérieure de la bobine, sensiblement au dessus des fentes 28 et donc sensiblement au niveau des fentes 22, est conçue de manière à reproduire les caractéristiques représentées sur la figure 1, et notamment la partie 10 qui réalise l'expansion proprement dite. Sur la figure 2b, qui représente une vue de dessus de la bobine, on voit le découpage de la circonférence en plusieurs languettes flexibles 21, ainsi que le vide central 25 laissé libre et des moyens de fixation 26, 27, sur le bâti de la machine. De manière préférée, le nombre de languettes sera de 20, chacune formant un secteur d'expansion. Ce nombre sera choisi en fonction du "pas "du segment, de manière à obtenir le meilleur "arrondi" possible sur le produit fini. L'homme de métier comprendra qu'il existe d'autres modes de réalisation de la bobine 2, qui lui apparaîtront clairement et qui feront donc partie de l'invention. Notamment, la forme et le nombre des languettes et des fentes et/ou ouvertures pourront être différents, à condition que la bobine soit flexible au niveau de la partie 10 dans les conditions de l'expansion d'un segment, et ce de manière réversible ou encore élastique. Il semble que cette fonction soit assurée au mieux selon la fig. 2a par des zones d'élasticité créées par les ouvertures 23. La course du vérin 12 est contrôlée par un système de calage 40 (figure 3) installé dans la partie inférieure de la machine, et non représenté en détail. Ce système comporte de manière préférée une butée, dont la fonction est de limiter la course du piston. Selon l'invention, on peut par exemple réaliser un calage de départ de 80 mm de diamètre, cette valeur étant obtenue lorsque le cône 3 repose simplement sur la bobine 2. Si la commande impose un diamètre de départ, avant expansion, par exemple, de 85 mm, on va tout d'abord calculer la valeur nominale du diamètre de la bobine nécessaire pour obtenir un diamètre de segment de 85, au moyen d'un cône de calibrage annexe, puis on descendra le vérin 12 jusqu'à ouverture de la bobine (par le cône 3) à cette valeur. On réglera ensuite le calage inférieur du vérin, par positionnement de la butée, pour en limiter la course. Cette position du vérin correspondra à la position de départ pour l'expansion de segments à la valeur de départ de 85 mm. L'expansion est ensuite réalisée par la course du vérin vers le bas, qui entraîne le cône 3 et les moyens mécaniques de liaison entre le cône 3 et le vérin 12. L'expansion est déterminée par le réglage de la bague flottante 30 représentée sur la figure 3, destinée à coopérer avec le plateau 31. Ainsi, le fonctionnement ( cf. figure 3) de la machine selon l'invention consiste: - à installer un jeu de bobine, centreur et chargeur, correspondant à la plage du diamètre recherché, par exemple jeu 80 - 86 pour un diamètre recherché de 85; - à partir de la position de départ de la plage considérée, cad dans cet exemple un diamètre 80, le cône reposant simplement sur la bobine, à calculer la course du piston nécessaire pour élargir la bobine au diamètre 85; - à positionner une cale 40 correspondant à cette course; - à actionner le piston jusqu'à la position marquée par la cale; la bobine est alors dilatée au diamètre de départ voulu et est prête à recevoir les segments non expansés, tandis que le vérin est lui aussi sur sa position de départ; - à régler la bague flottante 31, portée par le chassis du vérin, pour autoriser la course du piston, à partir de cette position de départ, nécessaire pour réaliser l'expansion souhaitée, à la tension précise souhaitée, du segment, la bague servant de butée à la course du vérin; - à réaliser ensuite l'expansion du premier segment par une manoeuvre du vérin depuis la position marquée par la cale jusqu'à la position marquée par la bague flottante, puis à relacher le vérin jusqu'à sa position de départ ( cale) ce qui libère le premier sergment expansé qui tombe et est évacué tandis que le second segment non expansé prend sa place, puis à actionner à nouveau le vérin de sa position de départ ( cale) jusqu'à la position marquée par la bague flottante, ce qui réalise l'expansion du second segment; à poursuivre les cycles ci-dessus. On aura compris que, pour passer d'un diamètre à un autre, par exemple de 83 mm à 85 mm, dans une même plage de bobine ( cad une plage autorisée par les caractéristiques d'élasticité de la bobine, par exemple la plage 80 86 mm), il suffira de réaliser le premier réglage ci-dessus ( positionnement de la cale 40) et de remplacer le jeu de i5 pièces formé par le cône, le centreur de cône, et le chargeur; en effet, à chaque diamètre correspond obligatoirement un tel jeu de pièces, car il est indispensable que les segments glissent parfaitement sur la paroi extérieure du chargeur. Par contre, une bobine conviendra pour une certaine plage de diamètres, par exemple un bobine pour les diamètres de 80 à 86, une autre pour les diamètres de 86 à 98, etc.... Il n'est donc plus nécessaire de remplacer toute la machine pour assurer la fiabilité ( ou régularité) de l'expansion, ce qui réduit fortement les investissements et l'encombrement. Par ailleurs, I'invention permet de parvenir à une précision en tension de l'ordre de 200 à 300 g, à comparer à la précision de l'ordre de 700 g dans l'art antérieur. Ceci est dû au mouvement particulier des pièces selon l'invention et à leur groupement et représente un résultat surprenant par rapport à l'art antérieur. En effet, l'invention fonctionne globalement selon le même principe que l'art antérieur, cad action d'un vérin et d'un cône sur une pièce chargée de l'expansion, et il ne pouvait pas être envisagé que le recours à un double réglage de la course du vérin augmenterait de manière très importante la précision de la tension. Il n'était en d'autres termes pas évident, et il était même illogique, de considérer que le passage d'un art antérieur simple, donc a priori précis ( une machine pour chaque diamètre) à une machine plus complexe et nécessitant un double réglage, donc a priori moins précise ( une seule machine pour une large plage de diamètres) allait accroître la précision de la tension, et surtout pas de 700 g à environ 2 - 300 g. Sur la figure 3, on a représenté le bâti 50 de la machine, qui supporte le vérin 12 et son cône3 d'une part et l'ensemble bobine 2, centreur 5 et chargeur 1 d'autre part. Le bâti supporte aussi le plateau 9 et l'ensemble vérin 13 nez 8 ( ou 11) d'alimentation de la bobine en segments non expansés. Après avoir choisi la plage de diamètres, on calcule la dimension de la cale 40 puis on calcule la position de la bague flottante 30 par rapport au plateau 31. Ce calcul se fait à l'aide d'un cône annexe de même géométrie que le cône 3, et sur lequel on peut positionner les segments représentatifs de chaque état de la fabrication. On détermine ainsi directement, par exemple, le diamètre d'un segment expansé. L'invention concerne donc de manière générale un procédé pour fabriquer des segments expansés pour l'industrie automobile, du type selon lequel on réalise l'exapnsion du segment par action d'un vérin sur une pièce portant le segment, caractérisé en ce que: on guide le segment non expansé 6 vers une bobine d'expansion au moins en partie élastique en diamètre, qui comporte au niveau de sa partie élastique 14 une partie centrale tronconique 4 dont le diamètre initial peut être prérèglé, pour chaque série ou " plage " de diamètres de segment, par une course définie d'un vérin sur un cône 3 coopérant avec la partie tronconique élastique de la bobine, ce qui fixe la position de départ du vérin, - et on réalise l'expansion de l'ensemble bobine-segment par une action du cône sur ladite partie tronconique élastique de la bobine pour élargir celle - ci et le segment qu'elle porte à son pourtour, le cône étant manoeuvré par une course du vérin dont la longueur est prédéterminée, à partir de sa position de départ, en fonction du diamètre recherché pour le segment et de la tension à atteindre. L'invention concerne également de manière générale une machine pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte: - une bobine d'expansion 2 au moins en partie élastique, avec un moyen 7, 11 pour positionner les segments 6 au regard d'au moins une portion 10 de ladite partie élastique 14, - des moyens consistant en un vérin 12 et un cône 3 pour élargir une première fois le diamètre de ladite portion, par coopération avec une partie centrale tronconique 4 de la bobine, jusqu'au diamètre des segments non expansés, et un moyen 40 pour fixer le vérin en butée sur la position de départ correspondante; - des moyens pour alimenter la partie élastique 10 en segments 6 non expansés, lorsque le vérin est en butée sur ladite position; - des moyens consistant en le même vérin et le même cône pour élargir une seconde fois le diamètre de la partie élastique 10 de la bobine, depuis le diamètre correspondant à la position de départ ( segment non expansé) jusqu'au diamètre recherché du segment expansé, et donc réaliser l'expansion du segment 6, - et des moyens 30, 31 pour bloquer la course du vérin 12 lorsque ledit diamètre expansé est atteint. L'invention concerne encore une machine pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, caractérisée en ce que lesdits moyens pour alimenter la partie élastique 10 en segments non expansés consistent en nez 7, 11 montés coulissants sur un plateau extérieur 9 et mOs par des vérins 13. Selon un autre mode de réalisation particulier, I'invention concerne encore une machine pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, caractérisée en ce que les moyens pour fixer la position de départ du vérin consistent en une cale placée sur la course du vérin, pour former une butée. L'invention concerne encore une machine pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, caractérisée en ce que les moyens pour bloquer la seconde course du vérin lorsque le diamètre d'expansion est atteint consistent en une bague flottante 30 portée par le chassis du vérin, laquelle bague coopère avec un plateau 31 solidaire du vérin. L'invention concerne également l'appareillage pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, destiné à être monté sur la machine décrite ci dessus, caractérisé en ce qu'il consiste en une bobine amovible, au moins en partie élastique au niveau de sa partie latérale 14, en ce que cette bobine comporte une partie centrale tronconique 4, et en ce que sa partie latérale est formée de languettes 21 se réunissant à la base de la bobine pour former la partie inférieure rigide 24, et séparées les unes des autres, deux à deux, par des moyens de séparation assurant l'élasticité. L'invention concerne encore un mode particulier de réalisation de l'appareillage pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, décrit ci dessus, caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation consistent en une fente 28 prolongée à sa partie inférieure par un orifice 23 et à sa partie supérieure par une fente 21, les trois éléments 23, 21 et 28 communiquant entre eux. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour fabriquer des segments racleurs expansés pour l'industrie automobile, du type selon lequel on réalise l'expansion du segment par action d'un vérin sur une pièce portant le segment, caractérisé en ce que: on guide le segment non expansé 6 vers une bobine d'expansion au moins en partie élastique en diamètre, qui comporte au niveau de sa partie élastique 14 une partie centrale tronconique 4 dont le diamètre initial peut être préréglé, pour chaque série ou " plage " de diamètres de segment, par une course définie d'un vérin sur un cône 3 coopérant avec la partie tronconique élastique de la bobine, ce qui fixe la position de départ du vérin, - et on réalise l'expansion de l'ensemble bobine-segment par une action du cône sur ladite partie tronconique élastique de la bobine pour élargir celle - ci et le segment qu'elle porte à son pourtour, le cône étant manoeuvré par une course du vérin dont la longueur est prédéterminée, à partir de sa position de départ, en fonction du diamètre recherché pour le segment et de la tension à atteindre. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prérèglage du diamètre initial de la bobine est fixé par le positionnement d'une cale 40 pour former une butée sur la course du piston. 3. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de la course du vérin, à partir de la position définie par la cale, est fixée par réglage d'une bague flottante 30 portée par le chassis du vérin et coopérant avec un plateau 31 porté par le vérin. 4. - Machine pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte: - une bobine d'expansion 2 au moins en partie élastique, avec un moyen 7, 11 pour positionner les segments 6 au regard d'au moins une portion 10 de ladite partie élastique 14, - des moyens consistant en un vérin 12 et un cône 3 pour élargir une première fois le diamètre de ladite portion, par coopération avec une partie centrale tronconique 4 de la bobine, jusqu'au diamètre des segments non expansés, et un moyen 40 pour fixer le vérin en butée sur O la position de départ correspondante; - des moyens pour alimenter la partie élastique 10 en segments 6 non expansés, lorsque le vérin est en butée sur ladite position; - des moyens consistant en le même vérin et le même cône pour élargir une seconde fois le diamètre de la partie élastique 10 de la bobine, depuis le diamètre correspondant à la position de départ ( segment non expansé) jusqu'au diamètre recherché du segment expansé, et donc réaliser l'expansion du segment 6, - et des moyens 30, 31 pour bloquer la course du vérin 12 lorsque ledit diamètre expansé est atteint. 5. - Machine pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens pour alimenter la partie élastique 10 en segments non expansés consistent en nez 7, 11 montés sur un plateau extérieur 9 et mûs par des vérins 13. 6. - Machine pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les moyens pour fixer la position de départ du vérin consistent en une cale placée sur la course du vérin, pour former une butée. 7. - Machine pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les moyens pour bloquer la seconde course du vérin lorsque le diamètre d'expansion est atteint consiste en une bague flottante 30portée par le chassis du vérin, laquelle bague coopère avec un plateu 31 solidaire du vérin. 8. - Appareillage pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, destiné à être monté sur la machine selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste en une bobine amovible, au moins en partie élastique au niveau de sa partie latérale 14, en ce que cette bobine comporte une partie centrale tronconique 4, et en ce que sa partie latérale est formée de languettes 21 se réunissant à la base de la bobine pour former la partie inférieure rigide 24, et séparées les unes des autres, deux à deux, par des moyens de séparation assurant l'élasticité. 9. - Appareillage pour la fabrication de segments expansés pour l'industrie automobile, destiné à être monté sur la machine selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation consistent en une fente 28 prolongée à sa partie inférieure par un orifice 23 et à sa partie supérieure par une fente 21, les trois éléments 23, 21 et 28 communiquant entre eux. 10. - Segments pour l'industrie automobile, caractérisés en ce qu'ils ont été fabriqués par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 ou une machine selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 ou un appareillage selon l'une des revendications 8 ou 9. 11. - Segments pour l'industrie automobile, caractérisés par une précision en tension de l'ordre de 2 - 300 g.