Brevet FR2901571A1 — publié le 20071130

La présente invention a pour objet un système de montage d'un arbre à cames dans la culasse d'un moteur de véhicule automobile, comprenant des roulements afin de limiter les pertes par frottements entre ledit arbre et des paliers de soutien de la culasse, caractérisé en ce que les roulements comprennent au moins une cage enroulée contenant des organes de roulement, et une piste extérieure constituée par une tôle de faible épaisseur. Une tôle de faible épaisseur signifie que la tôle a une épaisseur inférieure à 0,7mm. [0005] Avantageusement, la cage est monobloc et présente une ligne de rupture pour permettre son montage autour de l'arbre. De façon avantageuse, la cage a une forme cylindrique, et peut donc être écartée au niveau de la ligne de rupture, pour être enfilée autour de l'arbre et se refermer ensuite. [0006] De façon préférentielle, la tôle se divise en deux parties embouties et de forme complémentaire qui, couplées l'une à l'autre, constituent une piste extérieure annulaire quasi continue. [0007] De façon avantageuse, les deux parties sont identiques et se présentent chacune 15 sous la forme d'une pièce allongée et incurvée. De façon plus précise, chacune desdites parties est assimilable à une bande partiellement enroulée, de forme hémi cylindrique. [0008] De façon préférentielle, chaque partie possède une extrémité mâle et une extrémité femelle, ladite extrémité mâle d'une partie étant apte à s'emboîter idéalement dans l'extrémité femelle de l'autre partie. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, 20 l'extrémité mâle présente une forme triangulaire pointue. L'extrémité femelle comporte, quant à elle, un évidement triangulaire possédant la même forme et les mêmes dimensions que la pointe triangulaire de l'extrémité mâle de l'autre partie. Pour cette configuration particulière, le terme emboîter signifie que la pointe triangulaire de l'extrémité mâle vient se loger dans l'évidement de l'extrémité femelle, en demeurant à son contact. 25 [0009] Avantageusement, l'épaisseur de la tôle est comprise entre 0,3mm et 0,7 mm. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l'épaisseur de la tôle est égale à 0,5 mm. [0010] Préférentiellement, la tôle a subi un traitement thermique pour accroître sa dureté. Ledit traitement thermique peut, par exemple, être réalisé par carbonitruration. [0011] De façon avantageuse, la tôle présente une dureté plus importante au niveau de ses surfaces qu'au niveau de son coeur afin que ladite tôle conserve une certaine aptitude à la déformation plastique. L'utilisation d'une tôle de dureté élevée est particulièrement recherchée dans le cas où les paliers de culasse sont constitués par un matériau mou comme, par exemple, de l'aluminium. En effet, pour cette configuration, les paliers doivent habituellement subir un traitement thermique pour renforcer la dureté de leur surface, afin qu'ils ne soient pas endommagés par les organes roulants. L'interposition d'une tôle de dureté élevée permet de s'affranchir d'un tel traitement thermique sur lesdits paliers. [0012] De façon préférentielle, chaque palier de soutien de la culasse se décompose en deux parties possédant chacune une mâchoire et chacune des deux parties de la tôle emboutie est frettée à l'intérieur de chacune desdites mâchoires. Les deux parties de chaque palier sont destinées à être fixées l'une à l'autre, de sorte que les mâchoires viennent enserrer une cage enroulée placée autour de l'arbre. Les surfaces de contact des parties de chaque palier définissent un plan de joint. [0013] Avantageusement, chaque partie de la tôle est frettée dans chaque mâchoire de façon décalée. En position décalée signifie que chaque partie de la tôle possède une extrémité qui émerge de la mâchoire et l'autre extrémité qui reste en retrait de ladite mâchoire. Ce décalage des deux parties de la tôle dans les mâchoires est souhaitable, pour réduire la déformation desdites parties au niveau du plan de joint des deux parties de chaque palier de soutien, et pour éviter la création d'une marche au niveau dudit plan, qui constituerait un facteur important d'endommagement des deux parties de la tôle. [0014] De façon préférentielle, les organes de roulement sont constitués par des aiguilles 25 réparties de façon homogène dans la cage. [0015] Avantageusement, les aiguilles sont cylindriques et le rapport entre la longueur desdites aiguilles et leur diamètre est supérieur à 2,5. [0016] Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, la piste intérieure de chaque cage est constituée par la surface externe de 1' arbre autour duquel est enroulée ladite cage, permettant aux aiguilles de la cage enroulée de rouler directement sur ladite surface externe. [0017] Selon un autre mode de réalisation préférée de l'invention, la piste intérieure de chaque cage est constituée par une tôle emboutie de faible épaisseur. Ainsi, ladite tôle est destinée à être insérée entre l'arbre et chaque cage de roulement. De cette manière, en interposant une piste ayant subi un traitement thermique pour augmenter sa dureté en surface, les pressions de contact appliquées par les aiguilles sur la surface de l'arbre, seront moins élevées et ne nécessiteront donc plus, soit d'utiliser un matériau très dur pour l'arbre, soit de faire subir audit arbre un traitement thermique de surface pour augmenter sa dureté dans le cas de l'utilisation d'un matériau mou. De façon préférentielle, la tôle emboutie constituant la piste intérieure de chaque cage a les mêmes caractéristiques constitutives et dimensionnelles que celles de la tôle emboutie constituant la piste extérieure de chaque cage. [0018] De façon avantageuse, les cages enroulées sont en plastique. De cette manière, lesdites cages conservent une aptitude à la déformation élastique particulièrement recherchée pour leur mise en place autour de l'arbre. [0019] De façon préférentielle, chaque partie emboutie possède un ergot anti-rotation. Avantageusement, chaque mâchoire d'un palier de soutien comprend un orifice destiné à recevoir l'ergot. Ainsi, les parties embouties de la tôle qui sont à la fois au contact des paliers de soutien et des cages de roulement, ne peuvent pas se déplacer en rotation autour desdites cages. Dans l'hypothèse où chacune des parties de la tôle emboutie est préalablement frettée dans une mâchoire, ledit ergot constitue un organe de positionnement pour lesdites parties. [0020] Préférentiellement, l'ergot est en position excentrée sur chacune des parties de la tôle. [0021] De façon préférentielle, l'ouverture angulaire entre le centre de chaque partie et l'ergot, prise par rapport au centre du cercle fictif autour duquel s'enroule partiellement ladite partie, vaut environ 15 degrés. De cette manière, lorsque l'orifice est en position centrale dans chacune des mâchoires, chaque partie de la tôle est frettée en position décalée dans chacune desdites mâchoires, pour éviter les problèmes précités. [0022] Les systèmes de montage selon l'invention présentent l'avantage de comporter des roulements faciles à mettre en oeuvre, autonomes, de conception légère et impliquant un nombre restreint de pièces. De plus, lesdits systèmes ont l'avantage de mettre en oeuvre des roulements pouvant être insérés facilement dans des espaces confinés, en raison de l'utilisation d'une piste extérieure de faible épaisseur et indépendante des cages de roulement. En effet, la piste peut être installée préalablement sur les paliers de la culasse. [0023] On donne ci-après une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un système de montage selon l'invention en se référant aux figures 1 à 5. [0024] La figure 1 est une vue de face d'un arbre à cames muni de roulements sous la 15 forme de cages enroulées, entourées chacune par une piste extérieure. La figure 2 est une vue de face d'une cage enroulée munie d'aiguilles de roulement et comportant une piste extérieure. La figure 3 est une vue en perspective de la cage de la figure 2 La figure 4 est une vue en perspective de la piste extérieure entourant une cage enroulée. 20 La figure 5 est une vue éclatée d'un système de montage selon l'invention, montrant le positionnement et l'agencement de toutes les pièces impliquées. [0023] En se référant à la figure 1, un arbre 1 à cames apte à être monté dans la culasse d'un moteur de véhicule automobile, à partir d'un système de montage selon l'invention, comprend quatre jeux 2 de deux cames 3 et un corps 4 cylindrique, lesdits jeux 2 étant 25 régulièrement espacés le long dudit corps 4. Le corps 4 de l'arbre 1 comporte des tronçons 9 séparant deux jeux 2 de cames 3 successifs et autour desquels viennent s'enrouler des cages 5 de roulement. [0024] En se référant aux figures 2 et 3, une cage 5 de roulement intervenant dans un système de montage selon l'invention, a une forme cylindrique possédant une paroi latérale 6 et dix- huit alvéoles rectangulaires dont le grand axe est parallèle à l'axe de révolution de ladite cage 5 cylindrique. Lesdites alvéoles sont donc parallèles entre elles et sont régulièrement espacées autour de la paroi latérale 6 de la cage 5. A l'intérieur de chaque alvéole est logée une aiguille 7 rotative, matérialisée par une pièce cylindrique apte à tourner autour de son axe de révolution. Le rapport entre la longueur de chaque aiguille 7 et leur diamètre est égal à 2,5, et le diamètre de chaque aiguille 7 est supérieur à l'épaisseur de la cage 5, de sorte que lesdites aiguilles 7 émergent de la surface interne de la paroi latérale 6 et peuvent donc rouler sur une surface cylindrique venant à leur contact à l'intérieur de ladite cage 5. La cage 5 est en matière plastique et possède une ligne de rupture 8 lui permettant d'être écartée afin de pouvoir être insérée autour des tronçons 9 du corps 4 de l'arbre 1, séparant deux jeux 2 successifs de cames 3 . Les deux extrémités de la cage 5, ainsi formées par la ligne de rupture 8, coopèrent ensemble de manière à maintenir fermée ladite cage 5 une fois que celle-ci a été insérée autour du corps 4 de l'arbre 1. Chaque cage 5 comprend une piste intérieure matérialisée par la surface latérale externe du tronçon 9 autour duquel est enroulée ladite cage 5, permettant ainsi aux aiguilles 7 de rouler directement sur ladite surface en cas de rotation de l'arbre 1. [0025] En se référant à la figure 4, chaque cage 5 comprend également une piste extérieure sous la forme d'une tôle emboutie 10, dont l'épaisseur est de 0,5 mm, et présentant deux parties 11 identiques et complémentaires l'une de l'autre, chaque partie 11 ayant la forme d'une bande circulaire, dont le profil incurvé définit un demi cercle. De cette manière, chaque partie 11 présente une surface interne dirigée vers le centre du demi cercle fictif autour duquel elle s'inscrit, et une surface externe. Chacune desdites parties 11 possède une extrémité mâle 12 pointue et de forme triangulaire, et une extrémité femelle 13 présentant un évidement triangulaire ayant la même forme et les mêmes dimensions que l'extrémité mâle 12. Lorsque les deux parties 11 sont mises au contact l'une de l'autre, chaque extrémité mâle 12 vient se placer dans l'extrémité femelle 13 de l'autre partie 11 pour définir une piste extérieure annulaire quasi continue. Les deux parties 11 identiques de la tôle emboutie 10 ont subi un traitement thermique de carbonitruration sur leurs deux surfaces, afin d'augmenter la dureté desdites surfaces, alors que le coeur desdites parties 11 est maintenu moins dur pour conférer auxdites parties un certain caractère de malléabilité. En se référant aux figures 2 et 4, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque partie 11 emboutie de la tôle 10 possède sur sa surface externe un ergot 14 anti-rotation. [0026] En se référant à la figure 5, chaque palier de soutien 15 se décompose en deux parties complémentaires aptes à se visser l'une à l'autre, une partie appartenant au couvre-culasse, et l'autre partie étant constituée par une pièce rapportée. Chaque partie comporte une mâchoire 16,17 semi-circulaire possédant un orifice central et dans laquelle est préalablement frettée une partie 11 de la tôle emboutie 10. Ainsi, lorsque lesdites parties sont vissées l'une à l'autre autour du corps 4 de l'arbre 1, les mâchoires 16,17 viennent enserrer une cage 5 de roulement placée autour de l'arbre 1, mettant en contact chacune des deux parties 11 de la tôle 10 pour constituer une piste annulaire de faible épaisseur, quasi continue. La position des deux parties 11 de la tôle 10 dans les mâchoires 16,17 , est dictée par la position de l'ergot 14 sur lesdites parties 11, puisque lesdits ergots 14 sont destinés à venir occuper les orifices de chacune desdites mâchoires. De cette manière, chaque ergot 14 agit à la fois comme un organe anti-rotation pour les parties embouties 11 de la tôle 10, et comme un organe de positionnement desdites parties 11. En se référant à la figure 5, le système de montage selon l'invention s'effectue en respectant les étapes suivantes. La cage 5 de roulement à aiguilles 7 est écartée pour pouvoir être enfilée autour du corps 4 de l'arbre 1, au niveau d'un tronçon 9 séparant deux jeux 2 de cames successifs. Ladite cage 5 est ensuite refermée autour dudit corps 4. L'arbre 1 est alors positionné dans la mâchoire 16 de la partie du palier 15 de soutien appartenant au couvre-culasse, au fond de laquelle a été préalablement placée l'une des deux parties 11 de la tôle emboutie 10, grâce notamment à l'ergot 14 anti-rotation servant pour l'occasion de guide de positionnement. L'autre partie 11 de la tôle a également été placée dans l'autre mâchoire 17 de la pièce rapportée, en position tête bêche par rapport à l'autre partie 11. L'ultime étape du montage consiste à venir serrer les deux mâchoires 16,17 l'une contre l'autre, au moyen de deux vis de fixation. De cette manière, les deux parties 11 de la tôle 10 sont amenées au contact l'une de l'autre en position complémentaire pour définir une piste extérieure quasi continue et qui vient enserrer étroitement la cage 5 enroulée.5 REVENDICATIONS 1. Système de montage d'un arbre à cames (1) dans la culasse d'un véhicule automobile, comprenant des roulements afin de limiter les pertes par frottements entre ledit arbre (1) et des paliers (15) de soutien de la culasse, caractérisé en ce que les roulements comprennent au moins une cage (5) enroulée contenant des organes de roulement (7), et une piste extérieure (10) constituée par une tôle de faible épaisseur. l0 2. Système de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage (5) est monobloc et présente une ligne de rupture (8) pour permettre son montage autour del' arbre (1). 3. Système de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle (10) se divise en deux parties (11) embouties et de forme complémentaire qui, 15 couplées l'une à l'autre, constituent une piste extérieure annulaire quasi continue. 4. Système de montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux parties (11) sont identiques et se présentent chacune sous la forme d'une pièce allongée et incurvée. 20 5. Système de montage selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque partie (11) possède une extrémité mâle (12) et une extrémité femelle (13), ladite extrémité mâle (12) d'une partie (11) étant apte à s'emboîter idéalement dans l'extrémité femelle (13) de l'autre partie (11). 6. Système de montage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, 25 caractérisé en ce que l'épaisseur de la tôle (10) est comprise entre 0, 3 et 0,7 mm. 7. Système de montage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que la tôle (10) a subi un traitement thermique pour accroître sa dureté. 8. Système de montage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tôle (10) présente une dureté plus importante au niveau de ses surfaces qu'au niveau de son coeur. 9. Système de montage selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que chaque palier de soutien de la culasse se décompose en deux parties possédant chacune une mâchoire (16,17) et en ce que chacune des deux parties (11) de la tôle emboutie (10) est frettée à l'intérieur de chacune desdites mâchoires (16,17). 10. Système de montage selon la revendication 9 caractérisé en ce que chaque partie (11) de la tôle (10) est frettée dans chaque mâchoire (16,17) de façon décalée. 11. Système de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les organes (7) de roulement sont constitués par des aiguilles réparties de façon homogène dans la cage (5). 1 2. Système de montage selon la revendication 11, caractérisé en ce que les aiguilles sont cylindriques et en ce que le rapport entre la longueur desdites aiguilles (7) et leur diamètre est supérieure à 2,5. 13. Système de montage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la piste intérieure (9) de chaque cage (5) est constituée par la surface externe de 1' arbre (1) autour duquel est entourée ladite cage (5). 14. Système de montage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la piste intérieure de chaque cage (5) est constituée par une tôle emboutie de faible épaisseur. 15. Système de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les cages (5) enroulées sont en plastique.16. Système de montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque partie (11) emboutie possède un ergot (14) anti-rotation. 17. Système de montage selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'ergot (14) est en position excentrée sur chacune des parties (11) de la tôle (10). 10 15