Brevet FR2883781A1 — publié le 20061006

Dispositif de cassage de bielles sécables et procédé associé. L'invention concerne le domaine des méthodes de fabrication de bielles sécables et des outillages associés. Un procédé bien connu consiste à casser intentionnellement une bielle de moteur selon un plan sensiblement médian de l'alésage destiné à recevoir un vilebrequin et perpendiculairement au bras de la bielle. La partie cassée est le chapeau de la bielle en forme d'anneau demi-circulaire. Un tel procédé offre l'avantage que la recombinaison du chapeau sur le corps de bielle est quasi parfaite, en raison des arrachements irréguliers dus à la rupture. La maîtrise du lieu de rupture se fait par des amorces de fractures préparées dans la tête de bielle. Le brevet US 4 569 109 décrit un outillage connu pour réaliser une telle rupture. Cet outillage comprend deux blocs semi-cylindriques qui se déplacent latéralement par une rampe inclinée, et permettent d'écarter les bords de l'alésage et de casser la bielle. Des améliorations du procédé ont été décrites par, notamment, la demande de brevet EP 0 507 519, ainsi que par les brevets US 5 320 265, et US 5 131 577, qui tous décrivent un procédé où un outillage en deux parties pénètre dans l'alésage à casser. Puis, on écarte les deux parties dans le sens du bras de la bielle. De telles solutions présentent toutes l'inconvénient de provoquer des déformations permanentes de l'alésage de la bielle, qui persistent après rupture, provoquant ainsi de nombreux rebuts. En effet, l'alésage tend notamment à s'allonger selon une forme elliptique dont le grand axe correspond à l'axe du bras de la bielle. La paroi de l'alésage étant généralement plus fine du côté du chapeau que du côté du bras, les extrémités du chapeau sont plus rétrécies après rupture que les extrémités correspondantes du bras de la bielle. Ce type de déformation est particulièrement gênant pour le remontage du chapeau sur le corps de bielle. L'invention propose un procédé et un outillage de cassage de bielles destinées à être ré-assemblées après cassage, qui réduit fortement les déformations du chapeau de bielle, et notamment réduit le rétrécissement des extrémités du chapeau de bielle. Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif de cassage de bielle comprend un tenon et un ensemble d'au moins trois blocs comportant chacun une portion cylindrique de même rayon, lesdits blocs étant montés de façon à pouvoir occuper une position écartée et une position rétractée dans laquelle les axes des portions cylindriques coïncident et définissent l'axe du dispositif, l'ensemble étant traversé, selon l'axe du dispositif, par une mortaise recevant le tenon, lequel tenon présente des côtés dans différentes directions autour de l'axe qui coopèrent avec des côtés complémentaires de chaque bloc, au moins deux desdits côtés sont inclinés par rapport à l'axe du dispositif, et ont des directions formant entre elles un angle. On conçoit qu'un tel ensemble de trois blocs est conçu pour s'écarter lors de l'insertion du tenon dans la mortaise dans deux directions formant un angle. L'écartement du dispositif exercera des efforts latéraux opposés sur les extrémités du chapeau de bielle de sorte que le rétrécissement des extrémités du chapeau en soit réduit. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte un bloc longitudinal fixe, un bloc longitudinal. mobile et deux blocs latéraux, le tenon présente au moins trois cotés inclinés, un coté longitudinal coopérant avec un coté incliné du bloc longitudinal mobile, et deux cotés latéraux coopérant chacun avec un des cotés inclinés de chacun des blocs latéraux, la direction du coté longitudinal formant un angle avec chacune des directions desdits deux côtés latéraux, de préférence un angle de sensiblement 90 . Avantageusement, l'angle d'inclinaison du côté longitudinal est entre 5 et 15 fois supérieur aux angles d'inclinaison des côtés latéraux. Selon une caractéristique, le tenon présente des côtés inclinés, coopérant avec lesdits blocs latéraux, décalés axialement par rapport à ceux des côtés inclinés qui coopèrent avec les blocs longitudinaux de manière qu'un mouvement latéral des blocs latéraux précède un mouvement longitudinal du bloc longitudinal mobile. Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend des butées d'alignement aptes à coopérer avec un bras de bielle sécable de manière que les blocs latéraux coïncident avec une partie chapeau de la bielle, au voisinage des amorces de fracture de la bielle. Le dispositif peut comprendre un moyen de soufflage des particules crées lors du cassage de la bielle. Selon un mode de réalisation de procédé de cassage de bielle sécable, dans lequel ladite bielle comprend une tête de bielle comportant un alésage, un corps en forme de bras s'étendant à partir de la tête de bielle, ladite tête de bielle comportant des amorces de fractures définissant un plan de fracture sensiblement perpendiculaire à l'axe du bras, le procédé comporte les étapes suivantes: - placer la tête d'une bielle non cassée sur un dispositif de cassage comprenant un ensemble d'au moins trois blocs, orienter angulairement le bras de la bielle de manière à ce qu'au moins deux blocs soient en vis-à-vis d'une partie chapeau de la tête de bielle, et qu'au moins un bloc soit en vis-à-vis du bras, - exercer un effort d'écartement des blocs dans des directions dont au moins deux présentent entre elles un angle, et avec une intensité suffisante pour provoquer la rupture des amorces de factures. Avantageusement, le procédé de cassage comprend l'étape de: -placer la tête d'une bielle non cassée sur un dispositif de cassage comprenant un ensemble de deux blocs longitudinaux et de deux bloc latéraux, - orienter angulairement le bras de la bielle de manière à ce que les blocs longitudinaux soient sensiblement alignés avec l'axe du bras, et les deux blocs latéraux soient sensiblement symétriques par rapport à l'axe du bras et en vis à vis du chapeau de la bielle, -exercer un effort d'écartement des deux blocs latéraux, - exercer un effort d'écartement des cieux blocs longitudinaux avec une intensité suffisante pour provoquer la rupture des amorces de factures. Selon une caractéristique du procédé, l'intensité de l'effort de l'écartement des blocs latéraux est sensiblement constante pendant l'étape d'écartement des blocs longitudinaux. Selon une autre caractéristique du procédé, l'intensité d'effort d'écartement des blocs latéraux est variable et évolue concomitamment à l'étape d'écartement des blocs longitudinaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe vue de dessus d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, agencé avec une bielle sécable, la figure 2 est une coupe du dispositif selon le plan II-II de la figure 1 en position rétractée, une position écartée étant indiquée en pointillés, - la figure 3 est une coupe partielle du dispositif en position rétractée selon le plan III-III de la figure 2, - la figure 4 est une coupe du dispositif selon le plan IV-IV de la figure 1, - la figure 5 est une coupe partielle du dispositif en position rétractée selon le plan V-V de la figure 4, - la figure 6 est une coupe du dispositif en position rétractée selon le plan VI-VI de la figure 5, - la figure 7 est une coupe partielle du dispositif en position écartée selon le plan V-V de la figure 4, - la figure 8 est une coupe partielle d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention en position rétractée, et - la figure 9 est une coupe partielle du deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention en position écartée. Comme illustré sur la figure 1, le dispositif de ce mode de réalisation est destiné à casser une bielle sécable 1. Cette bielle comprend un alésage de vilebrequin 2, un bras 3 s'étendant radialement à partir de la tête de bielle 4 et permettant de relier un alésage de piston 5 parallèle à l'alésage de vilebrequin 2. Cette bielle sécable comporte des amorces de fracture 7 selon un plan méridien de l'alésage de vilebrequin 2 sensiblement perpendiculaire à l'axe du bras 3, définissant ainsi un plan de fracture séparant un chapeau de bielle 6 du reste de la bielle. Une fois cassée, cette bielle sécable est destinée à être recombinée, de manière connue, au moyen par exemple d'une vis 8 traversant un alésage de chapeau 9 et vissée dans un filetage du bras 10. Le dispositif de cassage de la bielle sécable 1 comprend un bloc longitudinal fixe 11, un bloc longitudinal mobile 12, un bloc latéral droit 13, un bloc latéral gauche 14, un tenon 15 et un support 16. Les blocs 11, 12, 13 et 14 comprennent chacun une portion cylindrique, respectivement 17, 18, 19 et 20, de même rayon. Les blocs longitudinaux 11 et 12 sont munis chacun d'une partie formant un socle, respectivement 21 et: 22, comprenant chacun une surface de guidage, respectivement 23 et 24, complémentaires et en contact l'une avec l'autre lorsque le dispositif est, comme illustré sur la figure 1, en position rétractée. Grâce à ces surfaces de guidage 23 et 24, les axes des portions cylindriques 17 et 18 des blocs longitudinaux 11 et 12 coïncident sensiblement. En position rétractée, les quatre portions cylindriques définissent un cylindre circonscrit de rayon sensiblement égal aux rayons des portions cylindriques légèrement inférieurs au rayon de l'alésage de vilebrequin 2. Par portion cylindrique, on peut également entendre des portions en forme de tonneau, de sorte que l'ensemble des quatre blocs longitudinaux forme en position rétractée une forme de tonneau susceptible de recevoir l'alésage du vilebrequin en étant bien ajustée en diamètre, mais permettant un désalignement du bras de la bielle par rapport à la perpendiculaire à l'axe du dispositif. Une telle forme en tonneau est particulièrement utile pour faciliter l'opération d'insertion de la tête de bielle autour de l'ensemble des blocs du dispositif, sans provoquer d'arc-boutement. Le socle 21 du bloc longitudinal fixe 11 est fixé par des moyens de fixation 37a et 37b sur le support 16. Des butées d'alignement 38a et 38b sont également fixées sur le support 16, de manière à ce que, lorsque l'alésage de piston 5 est positionné par les butées d'alignement 38a et 38b, le bloc longitudinal fixe 11 coïncide avec l'alésage du vilebrequin 2 et est dans une orientation telle que la portion cylindrique 17 du bloc longitudinal fixe 11 couvre quasiment la totalité de la portion de l'alésage du vilebrequin 2 destinée à rester avec le bras de la bielle 3. Comme illustré sur les figures 2 à 7, la portion cylindrique 17 du bloc longitudinal fixe 11 est sensiblement demi-cylindrique, le tenon 15 est muni de trois côtés inclinés longitudinaux 25, 26 et 27, de deux côtés inclinés latéraux 28 et 29, et d'un côté droit 30 coopérant avec un côté droit complémentaire 31 appartenant au bloc fixe 11. Les côtés longitudinaux inclinés 25, 26 et 27 du tenon 15 sont parallèles et coopèrent respectivement avec un côté incliné 32 du bloc latéral gauche 14, un côté incliné 33 du bloc longitudinal 12 et un côté incliné 34 du bloc latéral droit 13. Ces trois côtés sont parallèles et sont caractérisés par un angle d'inclinaison et une direction d'inclinaison. L'angle d'inclinaison est l'angle que forme l'axe X-X' avec le plan des côtés. Et la direction d'inclinaison est caractérisée par la projection d'une droite normale au côté sur le plan normal à l'axe X-X'. La direction d'inclinaison commune aux côtés 25, 26 et 27 est sensiblement perpendiculaire au méridien de la surface demi-sphérique 17. Les côtés latéraux 28 et 29 du tenon coopèrent respectivement avec un côté latéral 35 du bloc latéral gauche 14 et un côté latéral 36 du bloc latéral droit 13. Les directions des côtés latéraux du tenon forment un angle de sensiblement 90 par rapport à la direction des côtés longitudinaux du tenon. On va maintenant détailler le mécanisme d'écartement des blocs 12, 13 et 14 par rapport au bloc longitudinal fixe 11. Lorsque le dispositif est en position écartée, les blocs 12, 13, 14 prennent respectivement les positions 12a, 13a, 14a. L'ensemble des blocs 11, 12, 13 et 14 forment ensemble une mortaise traversée par le tenon 15 le long de l'axe XX' du dispositif. Le tenon présente un crochet 39 permettant de tirer le tenon 15 dans la direction de l'axe XX'. Les côtés inclinés 28, 29, 35, 36 étant perpendiculaires à la figure 2, l'effort de pression du tenon sur les blocs 13 et 14 provoque un déplacement de ces blocs 13 et 14 dans une direction latérale par rapport au bras de la bielle 3 pour atteindre les positions 13a et 14a indiquées en figures 2 et 7. Le bloc latéral gauche 14 est en appui sur le bloc longitudinal 12 par un côté 40 parallèle à l'axe X-X' et perpendiculaire à la direction longitudinale. Le bloc latéral gauche 14 est également en appui sur la partie 22 formant un socle du bloc longitudinal 12 par une surface 41. Il en est de même pour le bloc latéral droit 13. Les blocs latéraux 13 et 14 contribuent à transmettre l'effort d'écartement du tenon 15 au bloc longitudinal 12. Ainsi, l'effort d'écartement longitudinal du bloc mobile 12 par rapport au bloc fixe 11 est réparti sur les trois côtés inclinés 25, 26 et 27. Les surfaces de guidage 40, les surfaces d'appui 41 et les côtés inclinés 35 et 32 du bloc latéral gauche 14 sont particulièrement lubrifiés de manière à autoriser un glissement latéral provoqué par les rampes 28 et 35. Comme illustré sur les figures 2 et 4, le déplacement latéral des blocs 13 et 14 a lieu concomitamment avec le déplacement longitudinal du bloc mobile 12. Dans une variante, les côtés inclinés longitudinaux indiqués 26x, 27x et 28x en pointillés sur la figure 4 sont décalés axialement par rapport aux côtés inclinés 28 et 29. Ainsi, lors du déplacement du tenon 15, les blocs latéraux 13 et 14 se déplacent en premier jusqu'à exercer un premier niveau de précontrainte, puis les côtés inclinés 26x, 27x et 28x interviennent à leur tour et ce jusqu'à la rupture des amorces de fracture 7. Les angles des inclinaisons longitudinale et latérale sont fonction du matériau de la bielle sécable ainsi que de la forme de la tête de bielle. Dans un mode particulier de réalisation, l'angle d'inclinaison longitudinale est entre 5 et 15 fois supérieur à l'angle d'inclinaison latérale, la course de déplacement du bloc longitudinal 12 est de l'ordre de 5 mm tandis que la course de déplacement des blocs latéraux est de l'ordre de 0,3 à 0,5 mm chacun. Ce mode de réalisation permet une rnise au point rapide du procédé car les paramètres réglés par chacun de ces plans inclinés sont indépendants les uns des autres. Comme illustré sur les figures 8 et 9, le dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention comprend un bloc fixe 50, un bloc mobile droit 51, un bloc mobile gauche 52 et un tenon 53. Le tenon 53 présente un plan incliné 55 coopérant avec un plan incliné 54 du bloc mobile 51. De même, le tenon 53 présente un autre plan incliné 56 coopérant avec un plan incliné 57 du bloc mobile 52. Enfin, le tenon 53 et le bloc fixe 50 présentent des surfaces de glissement parallèles à l'axe du tenon 53. Les côtés inclinés 55 et 56 du tenon coopérant avec les deux blocs mobiles, ont des directions formant entre elles un angle. Pour la clarté de la figure, l'angle formé par les deux directions des côtés inclinés 55 et 56 du tenon a été fortement agrandi. Les blocs mobiles 51 et 52 ont une portion longitudinale 51a et 52a en appui sur l'alésage 2 et se déplacent selon une direction longitudinale tandis que les portions 51b et 52b se déplacent dans une direction plutôt latérale. Les blocs 51 et 52 pivotent légèrement autour de leur côté d'appui sur le tenon 53. Les directions de déplacement des côtés d'appui 54 et 57 forment entre elles un angle de l'ordre de 10 à 20 de manière à ce que la course longitudinale des portions 51a et 5:2a des blocs droit 51 et gauche 52 soit entre 5 et 15 fois plus importante que la course latérale des zones 51b et 52b des mêmes blocs mobiles. REVENDICATIONS 1. Dispositif de cassage de bielle sécable (1) comprenant un tenon (15) et un ensemble de plusieurs blocs (11,12,13,14) comportant chacun une portion cylindrique (17,18,19,20) de même rayon, lesdits blocs étant montés de façon à pouvoir occuper une position écartée et une position rétractée dans laquelle les axes des portions cylindriques coïncident et définissent l'axe du dispositif, l'ensemble étant traversé, selon l'axe du dispositif, par une mortaise recevant le tenon (15), lequel tenon (15) présente des côtés (25,26,27,28,29,30) dans différentes directions autour de l'axe, et coopérant avec des côtés (32,33,34,35,36, 31) complémentaires de chaque bloc, dont au moins deux desdits côtés (26, 28) sont inclinés par rapport à l'axe du dispositif, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins trois blocs (12,13,14), et qu'au moins deux des côtés inclinés (26,28) ont des directions formant entre elles un angle. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un bloc longitudinal fixe (11), un bloc longitudinal mobile (12) et deux blocs latéraux (13,14), le tenon (15) présente au moins trois cotés inclinés (26,28,29), un coté longitudinal (26) coopérant avec un coté incliné (33) du bloc longitudinal mobile (12), et deux cotés latéraux (28,29) coopérant chacun avec un des cotés inclinés (35,36) de chacun des blocs latéraux (14,13), la direction du coté longitudinal (26) formant un angle avec chacune des directions desdits deux côtés latéraux (28,29), de préférence un angle de sensiblement 90 0. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'angle d'inclinaison du côté longitudinal est entre 5 et 15 fois supérieur aux angles d'inclinaison des côtés latéraux. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou3, caractérisé par le fait que le tenon (15) présente des côtés inclinés (28,29), coopérant avec lesdits blocs latéraux (14,13), décalés axialement par rapport à ceux des côtés inclinés (25x,26x) qui coopèrent avec les blocs longitudinaux (12) de manière qu'un mouvement latéral des blocs latéraux (14,13) précède un mouvement longitudinal du bloc longitudinal mobile (12) . 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend des butées d'alignement (38a,38b) aptes à coopérer avec un bras (3) de bielle sécable (1) de manière que les blocs latéraux (14,13) coïncident avec une partie chapeau de la bielle, au voisinage des amorces (7) de fracture de la bielle (1). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de soufflage des 10 particules crées lors du cassage de la bielle. 7. Procédé de cassage de bielle sécable, ladite bielle comprenant une tête de bielle comportant un alésage (2), un corps en forme de bras (3) s'étendant à partir de la tête de bielle (4), ladite tête de bielle (4) comportant des amorces de fractures (7) définissant un plan de fracture sensiblement perpendiculaire à l'axe du bras (3), le procédé comportant les étapes suivantes: - placer la tête d'une bielle (4) non cassée sur un dispositif de cassage comprenant un ensemble d'au moins trois blocs (50, 51,52), - orienter angulairement le bras (3) de la bielle de manière à ce qu'au moins deux blocs (51,52) soient en vis-à-vis d'une partie chapeau (6) de la tête de bielle (4), et qu'au moins un bloc (50) soit en vis-àvis du bras (3), - exercer un effort d'écartement des blocs (51,52) dans des directions dont au moins deux présentent entre elles un angle, et avec une intensité suffisante pour provoquer la rupture des amorces de factures (7). 8. Procédé de cassage selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape de: - placer la tête d'une bielle (4) non cassée sur un dispositif de 30 cassage comprenant un ensemble de deux blocs longitudinaux (11,12) et de deux bloc latéraux (13,14), - orienter angulairement le bras (3) de la bielle de manière à ce que les blocs longitudinaux (11,12) soient sensiblement alignés avec l'axe du bras (3), et les deux blocs latéraux (13,14) soient sensiblement symétriques par rapport à l'axe du bras (3) et en vis à vis du chapeau (6) de la bielle, exercer un effort d'écartement des deux blocs latéraux (13,14), -exercer un effort d'écartement des deux blocs longitudinaux (11,12) avec une intensité suffisante pour provoquer la rupture des amorces de factures (7) . 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'intensité de l'effort de l'écartement des blocs latéraux (13,14) est sensiblement constante pendant l'étape d'écartement des blocs longitudinaux (11,12). 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que l'intensité d'effort d'écartement des blocs latéraux (13, 14) est variable et évolue concomitamment à l'étape d'écartement des blocs longitudinaux (11,12).