Brevet FR2826304A1 — publié le 20021227

La présente invention concerne un alésoir et un procédé d'alésage utilisant cet alésoir. Plus précisément, l'alésoir selon l'invention comporte une tige de guidage admettant un axe longitudinal de rotation, et un outil de coupe légèrement en saillie par rapport à une surface de cette tige, monté entre deux tronçons de guidage de la tige. Le procédé d'alésage selon l'invention permet notamment de réaliser un trou d'axe dans un piston, ce trou d'axe étant adapté à recevoir un axe d'articulation d'une bielle engagée à l'intérieur d'une cavité de ce piston. Un piston 10a de ce type, connu, va maintenant être décrit en référence à la figure 1. Le piston 10a comporte un alésage 12a destiné à recevoir un axe d'articulation d'une bielle, non représenté, la bielle étant engagée et mobile à l'intérieur d'une cavité 14a du piston 10a. Le trou d'axe 12a traverse le piston 1 Da perpendiculairement à une direction D de déplacement du piston 10a. Lors du déplacement du piston 10a, l'axe d'articulation de la bielle, en se déformant à chaque course, exerce une contrainte particulièrement intense sur les points 16a d'intersection du trou d'axe 12a avec la cavité 14a. A la longue, cette contrainte provoque une usure au niveau de ces points d'intersection 16a, ce qui peut entraîner des grippages de l'axe d'articulation de la bielle dans le piston 10a. La présente invention permet de résoudre ce problème. Selon un premier aspect, la présente invention a pour objet un procédé d'alésage d'un trou d'axe traversant un piston perpendiculairement à une direction de déplacement du piston, le trou d'axe étant adapté à recevoir un axe d'articulation d'une bielle engagée à l'intérieur d'une cavité du piston. Le procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à élargir le diamètre d'alésage du trou d'axe aux abords de la cavité, afin d'obtenir un alésage de forme "trompette". Un alésage de forme"trompette"sera décrit ultérieurement en référence à la figure 4. Il permet de limiter considérablement les contraintes exercées par l'axe d'articulation de la bielle sur les points d'intersection du trou d'axe et de la cavité du piston pendant le déplacement du piston. Selon un deuxième aspect, la présente invention a pour objet un alésoir comportant une tige de guidage admettant un axe longitudinal de rotation, et un outil de coupe légèrement en saillie par rapport à une surface de cette tige et monté entre deux tronçons de guidage de cette tige. L'alésoir est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage adaptés à déplacer l'outil de coupe vers l'extérieur de la tige de guidage, pour permettre une variation contrôlée du diamètre d'alésage. Cet alésoir est parfaitement adapté, en particulier, à la mise en oeuvre d'un procédé d'alésage tel que décrit brièvement ci-dessus. Selon une caractéristique particulière, l'outil de coupe est solidaire d'un support flexible, fixé, par une extrémité, dans un berceau de la tige de guidage. Le support comporte, à l'opposé de cette extrémité, une surface d'actionnement, sur laquelle agit un levier intégré à la tige de guidage pour faire basculer le support. En basculant, l'outil de coupe se déplace légèrement vers l'extérieur de la tige de guidage, ce qui permet de faire varier le diamètre d'alésage notamment aux abords de la cavité du piston. Selon une autre caractéristique particulière, les moyens de réglage comportent un poussoir formant le levier, le poussoir coulissant dans un passage axial de la tige débouchant dans le berceau, pour coopérer avec la surface d'actionnement du support. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux car il nécessite un nombre réduit de pièces. Selon une autre caractéristique particulière, le support comporte un évidement définissant une zone de flexion, le support étant élastiquement déformable au voisinage de cet évidement. Ainsi, le support basculant est adapté à reprendre une position de repos prédéterminée lorsqu'il n'est pas soumis à la contrainte des moyens de réglage. Dans cette position prédéterminée, l'outil de coupe affleure à la surface de la tige de guidage, ce qui permet d'obtenir un diamètre d'alésage correspondant au diamètre du perçage du trou d'axe dans le piston. Selon une caractéristique particulière, le poussoir comporte une extrémité en biseau, conformée pour exercer une poussée sur la surface d'actionnement du support lorsque le poussoir coulisse dans le passage axial, la poussée entraînant une déformation du support au niveau de la zone de flexion. La forme en biseau de l'extrémité du poussoir, permet avantageusement d'obtenir un réglage très précis du diamètre d'alésage, en corrélation avec la position de l'outil de coupe dans l'alésage en formation. Selon une autre caractéristique particulière, le procédé d'alésage comporte les étapes suivantes : - alésage, à un diamètre nominal, d'un premier tronçon du trou d'axe, jusqu'à une première position de l'outil de coupe située aux abords de la cavité ; - alésage du reste du premier tronçon avec augmentation progressive du diamètre d'alésage par mise en oeuvre des moyens de réglage, jusqu'à la cavité ; - traversée de la cavité jusqu'à positionner l'outil de coupe à l'entrée d'un deuxième tronçon du trou d'axe ; - alésage du deuxième tronçon avec diminution progressive du diamètre d'alésage par mise en oeuvre des moyens de réglage jusqu'à une deuxième position de l'outil de coupe située aux abords de la cavité, le diamètre d'alésage retrouvant alors le diamètre nominal ; et - poursuite de l'alésage du deuxième tronçon au diamètre nominal. Chaque tronçon de l'alésage ainsi réalisé est dit de forme "trompette". L'augmentation progressive du diamètre d'alésage par mise en oeuvre des moyens de réglage aux abords de la cavité permet de réduire considérablement les contraintes de l'axe d'articulation de la bielle à l'intersection du trou d'axe et de la cavité pendant le déplacement du piston. Selon une autre caractéristique particulière, le procédé consiste en outre à élargir le diamètre d'alésage aux extrémités du trou d'axe. Ceci permet notamment, de limiter les contraintes exercées par l'axe d'articulation de la bielle sur les extrémités du trou d'axe du piston. D'autres aspects et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, cette description étant donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, représente un piston classique en coupe ; - la figure 2, représente schématiquement un alésoir en coupe selon l'invention ; - la figure 3, représente un piston après un alésage de forme "trompette"selon l'invention ; - la figure 4, représente schématiquement l'alésoir selon l'invention pendant l'alésage du trou d'axe aux abords de la cavité d'un piston ; et - la figure 5, représente, à l'échelle, un mode de réalisation d'un alésoir selon l'invention, monté dans une machine-outil. La figure 2 qui va maintenant être décrite représente un alésoir 20 en coupe selon l'invention. Cet alésoir 20 est typiquement utilisé pour réaliser la dernière passe de finition du trou recevant l'axe de montage d'une bielle dans un piston. Il comporte une tige de guidage 22 admettant un axe longitudinal de rotation, cette tige comportant deux tronçons de guidage 24a, 24b. Le tronçon de guidage 24a situé à l'extrémité de la tige 22 est d'un diamètre très légèrement inférieur au diamètre du perçage du trou d'axe dans le piston avant la passe de l'alésage. Le deuxième tronçon de guidage 24b est d'un diamètre très légèrement supérieur au diamètre du premier tronçon 24a, et correspond au diamètre final, dit diamètre nominal, du trou d'axe. La tige du guidage 22 comporte un berceau 26 adapté à recevoir le support 28 d'un outil de coupe 30, ce berceau 26 étant réalisé entre les deux tronçons de guidage 24a, 24b précédemment décrits. Le support 28 comporte un emplacement 32 pour l'outil de coupe 30, l'outil de coupe 30 étant maintenu dans cet emplacement 32 par des vis. Les filetages 33 prévus pour ces vis sont représentés à la figure 5. Le berceau 26 comporte une partie creuse 27 pour le positionnement d'une base du support 28, et un épaulement 29, sur lequel vient se positionner une extrémité 34 de ce support 28. L'extrémité 34 du support 28 est fixée à la tige de guidage 22 par des vis dans des filetages 36. Le support 28 comporte un évidement 38 définissant une zone de flexion, au voisinage duquel le support 28 est élastiquement déformable. Cet évidement 38 est situé en regard de l'épaulement 29 du berceau 26. Lorsque le support 28 est fixé dans le berceau 26 de la tige de guidage 22, seul l'outil de coupe 30 dépasse légèrement de la tige de guidage 22. La tige de guidage 22 comporte un passage axial 40 dans lequel coulisse un poussoir 42, formant moyen de réglage du diamètre d'alésage. Ce passage axial 40 débouche dans le berceau 26 de la tige de guidage 22. Le poussoir 42 comporte une extrémité en biseau 44 qui, lorsqu'elle coulisse dans le passage axial 40 et pénètre dans le berceau 26, est susceptible de rencontrer une surface d'actionnement 46 du support 28. Cette surface d'actionnement 46 est définie à l'opposé de l'extrémité 34 de fixation du support 28 dans la tige de guidage 22. L'extrémité en biseau 44 du poussoir 42 forme ainsi une rampe, et permet de pousser le support 28. Le support 28 se déforme alors au niveau de l'évidement 38 formant zone de flexion, ce qui entraîne un déplacement de l'outil de coupe 30 vers l'extérieur de la tige de guidage 22. Le poussoir 42 est relié à une machine à commande numérique non représentée ici, qui permet de positionner le poussoir 42 de façon très précise dans le passage longitudinal 40. Il est donc possible par cet agencement avantageux de régler précisément le basculement du support 28, et donc de contrôler le diamètre d'alésage. Nous allons maintenant décrire en référence aux figures 3 et 4, un procédé d'alésage, selon l'invention, du trou d'axe 12b d'un piston 10b, ce trou d'axe 12b étant prévu pour recevoir un axe d'articulation d'une bielle. L'alésage qui va maintenant être décrit, correspond à un alésage dit de forme "trompette" pour lequel le diamètre d'alésage du trou d'axe 12b est élargi, d'une part aux abords de la cavité 14b du piston 10b et d'autre part aux extrémités E1, S2 du trou d'axe 12b. Le reste du trou d'axe 12b est alésé à un diamètre d appelé diamètre nominal légèrement supérieur au diamètre de perçage du trou d'axe. Nous considérerons par la suite que le trou d'axe 12b est constitué de deux tronçons T1, T2 de part et d'autre de la cavité 14b du piston 10b. Préférentiellement, l'alésage du trou d'axe 12b se fait de façon symétrique par rapport à la cavité 14b. Afin de réaliser un alésage au diamètre sensiblement élargi à une première extrémité E 1 du trou d'axe 12b, le diamètre d'alésage est réglé sensiblement supérieur au diamètre nominal d. Ce réglage s'effectue par les commandes numériques précitées qui sont adaptées à positionner précisément le poussoir 42 dans le berceau 26 ce qui permet de faire basculer le support 28 et donc de déplacer sensiblement l'outil de coupe 30 vers l'extérieur de la tige de guidage 22. Une fois ce réglage établi, l'outil de coupe 30 est positionné à la première extrémité E1 constituant l'entrée du premier tronçon T1 du trou d'axe 12b. L'alésoir 20 pénètre alors dans l'entrée E1 du premier tronçon T1 avec commande simultanée d'une diminution progressive du diamètre d'alésage. Cette diminution progressive est bien entendue programmée au moyen des commandes numériques précitées. Cette diminution progressive se poursuit jusqu'à ce que l'outil de coupe 30 atteigne une position P3 située aux abords de l'entrée E1 du premier tronçon T1, position P3 pour laquelle le diamètre d'alésage correspond au diamètre nominal d. L'alésage du premier tronçon T1 se poursuit alors au diamètre nominal d jusqu'à une position P1 de l'outil de coupe 30 située aux abords de la cavité 14b, cette position P1 étant programmée à l'aide des commandes numériques. Puis, le reste du premier tronçon T1 est alésé avec une augmentation progressive du diamètre d'alésage jusqu'à la cavité 14b. Le diamètre obtenu alors correspond par exemple, au diamètre d'alésage utilisé à l'entrée E1 du premier tronçon T1 du trou d'axe 12b. La figure 4 représente l'alésoir 20 à cette étape du procédé d'alésage. L'alésoir 20 traverse alors la cavité 14b jusqu'à se positionner sur une entrée E2 du deuxième tronçon T2 du trou d'axe 12b. Pendant cette traversée, la position du poussoir 42 dans le passage longitudinal 40 de la tige de guidage 22 est inchangée. L'alésage du deuxième tronçon T2 commence donc avec le diamètre d'alésage correspondant à la fin de l'alésage du premier tronçon T1. L'alésoir 20 progresse ensuite dans le deuxième tronçon T2 avec diminution progressive du diamètre d'alésage, jusqu'à une position P2 de l'outil de coupe 30 située aux abords de la cavité 14b, le diamètre d'alésage retrouvant alors le diamètre nominal d. L'alésage du deuxième tronçon T2 se poursuit alors au diamètre nominal d jusqu'à une position P4 de l'outil de coupe 30 située aux abords de la deuxième extrémité S2, correspondant à la sortie du trou d'axe 12b. Enfin, l'alésage se poursuit jusqu'à la sortie S2 du trou d'axe 12b avec augmentation progressive du diamètre d'alésage par les moyens de réglage. Les positions P1, P2, P3, P4 de l'outil de coupe 30 correspondant à un changement du diamètre d'alésage, ainsi que les variations de diamètre d'alésage sont programmées à l'aide des commandes numériques. Comme précisé précédemment, cette programmation est adaptée à réaliser un alésage du piston 12b symétrique par rapport à la cavité 14b. La figure 5, représente, à l'échelle, un alésoir 20 selon l'invention, l'alésoir 20 étant monté dans une machine-outil 100. Sur cette figure, l'outil de coupe 30 n'est pas représenté. On aperçoit en revanche, des canaux hélicoïdaux 48 utilisés pour amener de l'huile de lubrification pendant l'alésage. Cette machine-outil 100 comporte un moteur adapté à entraîner l'alésoir 20 en rotation, grâce à des roulements à billes 102. Elle comporte en outre un arbre 104, adapté à positionner le poussoir 42 dans le passage axial 40. Cet arbre 104 est piloté par les commandes numériques précitées. REVENDICATIONS 1. Alésoir (20) comportant une tige de guidage (22) admettant un axe longitudinal de rotation, et un outil de coupe (30) légèrement en saillie par rapport à une surface de ladite tige (22) et monté entre deux tronçons de guidage (24a, 24b) de ladite tige (22), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage adaptés à déplacer ledit outil de coupe (30) vers l'extérieur de ladite tige de guidage (22), pour permettre une variation contrôlée du diamètre d'alésage. 2. Alésoir (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit outil de coupe (30) est solidaire d'un support flexible (28) fixé, par une extrémité (34), dans un berceau (26) de ladite tige de guidage (22), ledit support flexible (28) comportant, à l'opposé de ladite extrémité, une surface d'actionnement (46) sur laquelle agit un levier intégré à ladite tige de guidage (22) pour faire basculer ledit support (28). 3. Alésoir (20) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage comportent un poussoir (42) formant ledit levier, ledit poussoir (42) coulissant dans un passage axial (40) de ladite tige (22) débouchant dans ledit berceau (26), pour coopérer avec ladite surface d'actionnement (46). 4. Alésoir (20) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit support (28) comporte un évidement (38) définissant une zone de flexion, ledit support (28) étant élastiquement déformable au voisinage dudit évidement (38). 5. Alésoir (20) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit poussoir (42) comporte une extrémité en biseau (44), conformée pour exercer une poussée sur ladite surface d'actionnement (46) dudit support (28) lorsque ledit poussoir (42) coulisse dans ledit passage axial (40), ladite poussée entraînant une déformation dudit support (28) au niveau de ladite zone de flexion (38). 6. Procédé d'alésage d'un trou d'axe (12b) traversant un piston (10b) perpendiculairement à une direction de déplacement dudit piston (10b), ledit trou d'axe (12b) étant adapté à recevoir un axe d'articulation d'une bielle engagée à l'intérieur d'une cavité (14b) dudit piston (10b), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à élargir le diamètre d'alésage dudit trou d'axe (12b) aux abords de ladite cavité (14b), afin d'obtenir un alésage de forme "trompette". 7. Procédé d'alésage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'alésage étant réalisé par un alésoir (20) comportant une tige de guidage (22) admettant un axe longitudinal de rotation, et un outil de coupe (30) légèrement en saillie par rapport à une surface de ladite tige (22) et monté entre deux tronçons de guidage (24a, 24b) de ladite tige (22), ledit alésoir (20) comportant des moyens de réglage adaptés à déplacer ledit outil de coupe (30) vers l'extérieur de ladite tige de guidage (22), pour permettre une variation contrôlée du diamètre d'alésage, le procédé d'alésage comporte les étapes suivantes : - alésage, à un diamètre nominal (d), d'un premier tronçon (T1) dudit trou d'axe (12b), jusqu'à une première position (P1) dudit outil de coupe (30) située aux abords de ladite cavité (14b) ; - alésage du reste dudit premier tronçon (T1) avec augmentation progressive du diamètre d'alésage par mise en oeuvre desdits moyens de réglage, jusqu'à ladite cavité (14b) ; - traversée de ladite cavité (14b) jusqu'à positionner ledit outil de coupe (30) à l'entrée (E2) d'un deuxième tronçon (T2) dudit trou d'axe (12b) ; - alésage dudit deuxième tronçon (T2) avec diminution progressive du diamètre d'alésage par mise en oeuvre desdits moyens de réglage jusqu'à une deuxième position (P2) dudit outil de coupe située aux abords de ladite cavité (14b), ledit diamètre d'alésage retrouvant alors ledit diamètre nominal (d) ; et - poursuite de l'alésage dudit deuxième tronçon (T2) audit diamètre nominal (d). 8. Procédé d'alésage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à élargir le diamètre d'alésage aux extrémités (E1, S2) dudit trou d'axe (12b). 9. Procédé d'alésage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'alésage étant réalisé par un alésoir (20) comportant une tige de guidage (22) admettant un axe longitudinal de rotation, et un outil de coupe (30) légèrement en saillie par rapport à une surface de ladite tige (22) et monté entre deux tronçons de guidage (24a, 24b) de ladite tige (22), ledit alésoir comportant des moyens de réglage adaptés à déplacer ledit outil de coupe (30) vers l'extérieur de ladite tige de guidage (22), pour permettre une variation contrôlée du diamètre d'alésage, le procédé d'alésage comporte les étapes suivantes : - réglage du diamètre d'alésage à un diamètre sensiblement supérieur à un diamètre nominal (d) et positionnement dudit outil de coupe (30) à l'entrée (E1) d'un premier tronçon (T1) dudit trou d'axe (12b) ; - alésage dudit premier tronçon (T1) avec diminution progressive du diamètre d'alésage par lesdits moyens de réglage jusqu'à une troisième position (P3) dudit outil de coupe (30) située aux abords de ladite entrée (E1) dudit premier tronçon (T1), ledit diamètre d'alésage correspondant alors audit diamètre nominal (d) ; - alésage dudit premier tronçon (T1) audit diamètre nominal (d) jusqu'à une première position (P1) dudit outil de coupe (30) située aux abords de ladite cavité (14b) ; - alésage du reste dudit premier tronçon (T1) avec augmentation progressive du diamètre d'alésage par mise en oeuvre desdits moyens de réglage, jusqu'à ladite cavité (14b) ; - traversée de ladite cavité (14b) jusqu'à positionner ledit outil de coupe (30) à l'entrée (E2) d'un deuxième tronçon (T2) dudit trou d'axe (12b) ; - alésage dudit deuxième tronçon (T2) avec diminution progressive du diamètre d'alésage par mise en oeuvre desdits moyens de réglage jusqu'à une deuxième position (P2) dudit outil de coupe (30) située aux abords de ladite cavité (14b), ledit diamètre d'alésage retrouvant alors ledit diamètre nominal (d) ; - alésage dudit deuxième tronçon (T2) audit diamètre nominal (d), jusqu'à une quatrième position (P4) dudit outil de coupe (30) située aux abords d'une sortie (S2) dudit deuxième tronçon (T2) ; et poursuite de l'alésage jusqu'à ladite sortie (S2) avec augmentation progressive du diamètre d'alésage par mise en oeuvre desdits moyens de réglage.