Brevet FR2915512A1 — publié le 20081031

Ensemble d'arbre et d'un support et procédé de montage correspondant. La présente invention concerne un ensemble, du type comportant : - un arbre s'étendant selon un axe central ; - un élément de support principal de l'arbre, qui supporte l'arbre en rotation au- tour de l'axe central, et qui est muni d'une surface de support principale de l'arbre. Elle s'applique notamment aux arbres à cames des moteurs à combustion. On connaît du document EP-A-1696143 un ensemble d'arbre à cames comportant un arbre à cames, un boîtier et un roulement à aiguilles. L'arbre à cames est monté en rotation autour d'un axe central par rapport au boîtier au moyen du roulement à aiguilles. Le boîtier est composé d'une partie supérieure et d'une partie inférieure. Chacune de ces parties porte une moitié d'une piste extérieure du roulement s'étendant sur une plage de moins de 180 . A cet effet, les parties du boîtier comprennent chacune un évidement de réception de l'arbre et du roulement. Ces évidements s'étendent chacun sur une plage de 180 autour de l'axe central. Le roulement à aiguilles comporte une cage de maintien des aiguilles. Cette cage de maintien est constituée de deux moitiés de cage indépendantes. Le montage de l'ensemble est effectué de la manière suivante. La partie supérieure du boîtier est inversée, une moitié d'une piste extérieure et une moitié de cage sont disposées dans l'évidement et l'arbre à cames est disposé dans cette moitié de cage. Ensuite, la deuxième moitié de cage et la deuxième moitié de piste extérieure sont disposées sur l'arbre à cames. Finalement, la partie inférieure du boîtier est disposée sur la deuxième moitié de piste extérieure et les deux moitiés de boîtiers sont fixées l'une à l'autre. Le fait que les évidements des parties du boîtier et les moitiés des pistes exté- rieures s'étendent sur des plages de 180 ou moins conduit à une faible stabilité de l'ensemble. De plus, le procédé d'assemblage de cet ensemble nécessite la manipulation d'un grand nombre de pièces et ne permet pas la constitution de sous-ensembles qui peuvent être manipulés d'un seul bloc en l'absence de la partie supérieure du boîtier. Ceci conduit à des coûts de logistique importants. L'invention a pour but de proposer un ensemble d'arbre à cames qui ait une stabilité améliorée. Un autre but de l'invention est de faciliter la logistique d'assemblage d'un arbre à cames. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble du type indiqué, caractérisé en ce que la surface de support principale s'étend sur une plage angulaire autour de l'axe central strictement supérieure à 180 et strictement inférieure à 360 . Selon des modes particuliers de réalisation, l'invention comporte l'une ou plu-sieurs des caractéristiques suivantes : - la surface de support principale s'étend sur une plage angulaire comprise entre 200 et 300 ; - la surface de support principale a une section transversale en arc de cercle ; - l'élément de support principal comporte un passage radial de l'arbre, délimité par des extrémités circonférentielles de la surface de support principale, et le passage radial a une largeur donnée ; - l'arbre comporte un tronçon axial d'arbre ayant une surface extérieure ayant un diamètre donné , et ce diamètre est inférieur à la largeur donnée du passage radial, de telle sorte que l'élément de support principal est radialement libérable par rapport à l'arbre ; - l'élément de support principal est une bride de fixation ; - l'ensemble est muni d'un roulement coopérant avec la surface de support prin- cipale, le roulement comprenant des corps de roulement, une piste de roulement extérieure et une piste de roulement intérieure ; - la piste de roulement extérieure comprend la surface de support principale ; - le roulement comprend une cage de maintien, des corps de roulement, et l'ensemble comprend des moyens de retenue axiale de la cage de maintien par rapport à l'élément de support principal associé ; - les moyens de retenue axiale comprennent des ergots disposés sur la cage de maintien et faisant radialement saillie de celle-ci ; - les moyens de retenue axiale comprennent au moins une entretoise disposée entre la cage de maintien et une came adjacente à la cage de maintien ; - la piste de roulement extérieure comprend un insert disposé sur l'élément de support principal ; - les moyens de retenue axiale comprennent des rebords disposés sur l'insert ; - l'ensemble comporte un élément de support secondaire, et l'élément de support principal est fixé à l'élément de support secondaire ; - l'insert est disposé entre l'élément de support principal et l'élément de support secondaire ; - l'élément de support secondaire est en une matière moins dure que l'élément de support principal, notamment en aluminium ; - l'ensemble comporte au moins deux éléments de support principaux et un élément de connexion adapté pour maintenir de manière autonome les au moins deux éléments de supports principaux à des distances mutuelles ; - l'élément de connexion comporte une poignée de préhension ;et - l'arbre est un arbre à cames. L'invention a en outre pour objet un procédé de montage, caractérisé par les étapes suivantes : - montage de la cage de maintien sur l'arbre, - déplacement radial de l'élément de support principal par rapport à l'arbre à travers le passage radial, - décalage axial de l'élément de support principal par rapport à la cage de main-tien de telle sorte que l'élément de support principal et la cage de maintien se chevauchent axialement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, don-née uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur les- quels : - la Figure 1 est une vue schématique en perspective d'un ensemble selon l'invention, les éléments de support secondaires étant omis ; - la Figure 2 est une vue axiale de l'ensemble de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue de côté de l'ensemble de la Figure 1 et montrant deux éléments de support secondaires ; - la Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV ù IV de la Figure 3 ; - la Figure 5 est une vue en perspective d'une partie d'un ensemble selon une première variante de l'invention ; - la Figure 6 est une vue en perspective d'une partie d'un ensemble selon une seconde variante de l'invention ; et - la Figure 7 est une vue en perspective d'un ensemble selon une troisième va-riante de l'invention. Sur la Figure 1 est représenté un ensemble selon l'invention, désigné par la référence générale 2. L'ensemble 2 comporte un arbre à cames 4, cinq éléments de support principaux 6 et cinq éléments de support secondaires 8. En l'occurrence, chaque élément de support principal 6 est un chevalet support formant une bride de fixation. Chaque élément de support secondaire 8 est formé par une culasse d'un moteur à combustion interne. Chaque élément de support principal 6 est fabriqué en une matière dure, telle que de l'acier. Les éléments de support secondaires 8 sont fabriqués en une matière moins dure que la matière de l'élément de support principal 6, notamment en aluminium. En variante, Les éléments de support peuvent être fabriqués également en acier. L'ensemble 2 comporte en outre, pour chaque élément de support principal 6, un roulement 10. L'ensemble 2 est muni d'un insert 12 disposé entre l'élément de support principal 6 et l'élément de support secondaire 8 monté le plus à gauche sur la Figure 1. Cet in-sert 12 peut être fabriqué en une matière plus dure que la matière de l'élément de sup- port secondaire afin d'éviter l'usure de celui-ci. L'insert 12 est par exemple en acier. L'insert 12 est optionnel et peut être omis dans le cas où les propriétés mécaniques de l'élément de support secondaire 8 suffisent pour supporter le roulement 10. L'arbre à cames 4 s'étend autour d'un axe central X-X. Dans ce qui suit, les expressions radialement et axialement seront utilisées par rapport à cet axe X- X. L'arbre à cames 4 comporte un corps d'arbre 14 formé par un tube creux. Le corps d'arbre 14 délimite, pour chaque élément de support principal 6, un tronçon axial d'arbre ayant une surface extérieure cylindrique ayant un premier diamètre donné Dl (voir Figure 2). En l'occurrence, la surface cylindrique de diamètre Dl s'étend sur toute la longueur axiale du corps d'arbre 14. En variante, le corps d'arbre 14 peut avoir des tronçons axiaux d'arbre ayant des diamètres extérieurs différents. L'arbre à cames 4 porte des cames 16 fixées en rotation sur le corps d'arbre 14. En l'occurrence, l'arbre à cames 4 comporte huit cames 16, dont à chaque fois deux cames 16 sont disposées entre deux éléments 6 de support principaux 6 adjacents. Deux cames 16 adjacentes et situées de part et d'autre d'un élément de support principal 6 sont disposées l'une de l'autre à une distance axiale C. A l'une des extrémités axiales du corps d'arbre 14 est fixé un pignon d'entraînement 18. Chaque élément de support principal 6 a une largeur axiale L et supporte l'arbre à cames 4 en rotation autour de l'axe central X-X. A cet effet, l'élément de support prin- cipal 6 est muni d'une surface de support principale 20 (voir Figure 4). La surface de support principale 20 a une forme de cylindre partiel à section transversale en arc de cercle. Comme ceci est visible sur les Figures 2 et 4, la surface de support principale 20 s'étend sur une plage angulaire autour de l'axe central X-X strictement supérieure à 180 et strictement inférieure à 360 . De préférence, la surface de support principale 20 s'étend sur une plage angulaire autour de cet axe X-X comprise entre 200 et 300 . La surface de support principale 20 délimite deux extrémités circonférentielles 22, 24. Entre ces deux extrémités circonférentielles 22, 24, l'élément de support principal 6 délimite un passage radial 26 de l'arbre à cames 4. Ce passage 26 a une largeur donnée P. Cette largeur P est inférieure au diamètre extérieur Dl du corps d'arbre 14, de telle manière qu'en l'absence du roulement 10 de l'élément de support secondaire 8 associé et, le cas échéant, de l'insert 12, l'élément de support principal 6 peut être retiré librement selon la direction radiale du corps d'arbre 14. L'élément de support secondaire 8 comporte une surface de support secondaire 30 s'étendant sur une plage angulaire autour de l'axe central X-X qui est définie par le complément à 360 de la surface de support principale 20. Chacun des roulements 10 comporte des corps de roulement, en l'occurrence des aiguilles 32, une cage de maintien 34, une piste de roulement extérieure 36 et une piste de roulement intérieure 38. Le cercle enveloppant les aiguilles 32 disposées sur la piste intérieure 38 a un diamètre dénommé D2 (voir Figure 2). Ce diamètre D2 est su- périeur à la largeur P du passage 26. En conséquence, lorsque l'élément de support principal 6 chevauche axialement les aiguilles 32 et la cage de maintien 34, l'élément de support principal 6 est retenu radialement par rapport à l'arbre à cames 4. En l'occurrence, la piste extérieure 36 comprend la surface de support principale 20 de l'élément de support principal 6. En outre, lorsque l'insert 12 est présent (voir Fi- gure 2) la piste de roulement extérieure 36 comprend une surface de cylindre partiel 13 délimitée par l'insert 12. En variante, et lorsque l'insert 12 n'est pas interposé entre l'élément de support 6 et l'élément de support secondaire 8, comme représenté à la Figure 4, la piste de roulement extérieure 36 comprend la surface de support secondaire 30. La cage de maintien 34 est adaptée pour retenir radialement les aiguilles 32 par rapport au corps d'arbre 14. Elle est fabriquée par exemple en matière plastique. La cage de maintien 34 a une largeur axiale LC. La cage de maintien 34 comporte une seule fente axialement et radialement traversante 40 (voir Figure 4). Ainsi, la cage de maintien 34 est adaptée pour être écartée circonférentiellement de telle sorte qu'elle peut être disposée radialement sur le corps d'arbre 14. La cage de maintien 34 comporte en outre des moyens de retenue axiale de la cage de maintien 34 par rapport à l'élément de support principal 6 associé. Ces moyens de retenue axiale sont formés dans le cas présent par des ergots 42 qui sont disposés à chaque extrémité axiale de la cage de maintien 34 et qui chevauchent radialement l'élément de support principal 6 associé (voir Figure 4). Ainsi, à l'état monté, l'élément de support principal 6 est maintenu axialement dans les deux sens par rapport à la cage de maintien 34 et par rapport aux aiguilles 32. La distance mutuelle C des cames 16 est supérieure à la somme des largeurs LC et L de la cage 34 et de l'élément de support principal 6. Autrement dit : C > LC + L. Le montage de l'ensemble 2 selon l'invention comporte les étapes de montage suivantes. a) Tout d'abord, le corps d'arbre 14 portant les cames 16 est fabriqué. Soit par assemblage à partir de composants distincts comme tube 14 et cames 16, soit par forgeage ou par un procédé de coulée de métal liquide. b) Ensuite, chaque cage de maintien 34, portant les aiguilles 32, est circonférentiellement écartée, de telle sorte que la fente 40 soit plus large que le diamètre Dl du tronçon axial d'arbre correspondant. La cage de maintien 34 est disposée radialement sur le corps d'arbre 14. Puis la cage de maintien 34 est resserrée autour du corps d'arbre 14 en diminuant la fente 40, de telle sorte que les aiguilles 32 s'appliquent sur le corps d'arbre 14. c) Le cas échéant, la cage de maintien 34 est ensuite déplacée axialement sur le corps d'arbre 14, de telle manière à laisser un espace axial entre elle-même et une came 16 adjacente, espace axial qui est supérieur à la largeur axiale L de l'élément de support principal 6. L'élément de support principal 6 est ensuite posé radialement sur le corps d'arbre 14 jusqu'à ce que la surface de support principale 22 s'étende coaxialement à l'axe X-X. A cette occasion, le corps d'arbre 14 franchit ou traverse le pas-sage radial 26. La cage de maintien 34 et l'élément de support principal 6 se trouvent dans une configuration axiale l'un à côté de l'autre sans chevauchement mutuel. d) Ensuite, l'élément de support principal 6 est décalé axialement par rapport à la cage de maintien 34 jusqu'à ce qu'il chevauche complètement axialement la cage de maintien 34. A cette occasion, l'élément de support principal 6 franchit les ergots de maintien 42 situés d'un côté axial de la cage de maintien 34. Dans cette configuration, l'élément de support principal 6 et la cage 34 sont maintenues radialement par rapport à l'arbre à cames 4 d'une manière autonome. Ces opérations sont effectuées pour chacun des roulements 10 et pour chacun des éléments de support 6 de l'ensemble 2. L'arbre à cames 4, les roulements 10 et les éléments de support principaux 6 peuvent ainsi être manipulés d'un seul bloc, chaque élément de support principal 6 étant retenu radialement exclusivement par rapport à l'arbre à cames 4 au moyen de la cage de maintien 34 et des aiguilles 32 associés. Des moyens de retenue supplémentaires ne sont donc pas nécessaires. Finalement, les éléments de support principaux 6 sont fixés sur chaque élément de support secondaire 8 au moyen des vis 50, éventuellement avec interposition de IO l'insert 12. Le fait que la surface de support principale 20 s'étend sur une plage supérieure à 180 conduit à une grande tolérance vis-à-vis des déviations d'un vecteur de force principal d'une direction nominale. Ainsi, l'ensemble 2 a une stabilité importante. Sur la Figure 5 est représentée en perspective une partie d'un ensemble d'arbre 15 à cames et d'élément de support selon une première variante de l'invention. Cette variante diffère de l'ensemble précédemment décrit par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références. La cage de maintien 34 ne comporte pas de moyens de retenue axiale. Les moyens de retenue axiale de l'élément de support principal 6 par rapport à la cage de 20 maintien 34 sont formés par des rebords de retenue 70 disposés sur l'insert 12. Chaque rebord 70 chevauche radialement vers l'intérieur la cage de maintien 34. L'ensemble 2 comporte également des moyens de fixation autonome de l'insert 12 à l'élément de support principal 6. Ces moyens de fixation autonome comportent des évidements 72 ménagés dans l'élément de support principal 6 et des saillies 74 for- 25 mées par l'insert 12. Les saillies 74 coopèrent par encliquetage avec les évidements 72. Le montage de cette variante comporte, outre les étapes mentionnées ci-dessus, l'étape suivante. e) Les saillies 74 de l'insert 12 sont encliquetées dans les évidements 72. Cette variante permet l'utilisation de cages de maintien 34 simples. 30 La Figure 6 montre une partie d'une deuxième variante d'un ensemble selon l'invention. Cette variante diffère de l'ensemble précédemment décrit par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références. La cage de maintien 34 ne comporte pas de moyens de retenue axiale. Les 35 moyens de retenue axiale de la cage de maintien 34 sont formés par deux entretoises 80 disposées entre la cage de maintien 34 est les cames 16 adjacentes. Chaque entre-toise 80 est formée par une bague fendue, de préférence en matière plastique. Chaque entretoise 80 a un diamètre extérieur identique au diamètre D2. Ainsi, même si l'élément de support principal 6 chevauche axialement l'entretoise 80, il ne peut pas s'échapper radialement de l'arbre à cames. Les entretoises 80 sont de fabrication simple et permettent de maintenir l'élément de support principal 6 sans insert 12 et sans ergots de maintien 42. Le montage de cette variante comporte l'étape supplémentaire suivante : e) placement des entretoises entre la cage de maintien 34 et la came adjacente associée. La Figure 7 montre une troisième variante de l'ensemble selon l'invention, qui se distingue de l'ensemble de la Figure 1 par ce qui suit. L'ensemble 2 comporte un élément de connexion 80 reliant les éléments de support principaux 6 entre eux. L'élément de connexion 80 est muni d'un pont 82 s'étendant par-dessus les cames 16. L'élément de connexion 80 dispose, pour chaque élément de support principal 6, de deux tiges de maintien 84 pouvant être fixée de manière libérable à l'élément de support principal 6 associé. L'élément de connexion 80 comporte également une poignée de préhension 86 fixée au pont 82. Ainsi, l'ensemble 2 peut être facilement manipulé d'un seul bloc. De préférence, l'élément de connexion 80 est adapté pour maintenir de manière autonome les éléments de support principaux 6 à une distance axiale mutuelle correspondant aux distances des éléments de support secondaires 8. L'invention a été décrite en se référant à un arbre à cames, mais elle peut être utilisée pour des ensembles ayant d'autres arbres. REVENDICATIONS 1.- Ensemble, du type comportant : - un arbre (4) s'étendant selon un axe central (X-X) ; - un élément de support principal (6) de l'arbre, qui supporte l'arbre en rotation autour de l'axe central (X-X), et qui est muni d'une surface de support principale (20) de l'arbre, caractérisé en ce que la surface de support principale (20) s'étend sur une plage angulaire autour de l'axe central (X-X) strictement supérieure à 180 et strictement inférieure à 360 . 2.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de sup- port principale (20) s'étend sur une plage angulaire comprise entre 200 et 300 . 3.- Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface de support principale (20) a une section transversale en arc de cercle. 4.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de support principal (6) comporte un passage radial (26) de l'arbre (4), délimité par des extrémités (22,24) circonférentielles de la surface de support principale (20), et en ce que le passage radial (26) a une largeur donnée (D. 5.- Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arbre (4) comporte un tronçon axial d'arbre ayant une surface extérieure ayant un diamètre donné (Dl), et en ce que ce diamètre (Dl) est inférieur à la largeur donnée (P) du passage radial, de telle sorte que l'élément de support principal (6) est radialement libérable par rapport à l'arbre (4). 6.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de support principal (6) est une bride de fixation. 7.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble est muni d'un roulement (10) coopérant avec la surface de support principale (20), le roulement (10) comprenant des corps de roulement (32), une piste de roulement extérieure (36) et une piste de roulement intérieure (38). 8.- Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que la piste de roule- ment extérieure (36) comprend la surface de support principale (20). 9.- Ensemble selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le roulement comprend une cage de maintien (34), des corps de roulement (32), et en ce que l'ensemble comprend des moyens de retenue axiale de la cage de maintien (34) par rapport à l'élément de support principal (6) associé. 10.- Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de retenue axiale comprennent des ergots (42) disposés sur la cage de maintien (34) et faisant radialement saillie de celle-ci. 11.- Ensemble selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les moyens 5 de retenue axiale comprennent au moins une entretoise (80) disposée entre la cage de maintien (34) et une came (16) adjacente à la cage de maintien (34). 12.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que la piste de roulement extérieure (36) comprend un insert (12) disposé sur l'élément de support principal (6). IO 13.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 et la revendication 12 prises ensemble, caractérisé en ce que les moyens de retenue axiale comprennent des rebords (70) disposés sur l'insert (12). 14.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce que l'ensemble comporte un élément de support secondaire (8), et en ce que 15 l'élément de support principal (6) est fixé à l'élément de support secondaire (8). 15.- Ensemble selon la revendication 12 et 14 prises ensemble, caractérisé en ce que l'insert (12) est disposé entre l'élément de support principal (6) et l'élément de support secondaire (8). 16.- Ensemble selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que l'élément 20 de support secondaire (8) est en une matière moins dure que l'élément de support principal (6), notamment en aluminium. 17.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'il comporte au moins deux éléments de support principaux (6) et un élé- ment de connexion (80) adapté pour maintenir de manière autonome les au moins deux 25 éléments de supports principaux (6) à des distances mutuelles. 18.- Ensemble selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'élément de connexion (80) comporte une poignée de préhension (86). 19.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre est un arbre à cames (4). 30 20.- Procédé de montage d'un ensemble selon au moins les revendication 5 et 9 prises ensemble, caractérisé par les étapes suivantes : - montage de la cage de maintien (34) sur l'arbre (4), - déplacement radial de l'élément de support principal (6) par rapport à l'arbre (4) à travers le passage radial (26),- décalage axial de l'élément de support principal (6) par rapport à la cage de maintien (34) de telle sorte que l'élément de support principal (6) et la cage de maintien se chevauchent axialement.