Brevet FR2928430A1 — publié le 20090911

Ensemble d'arbre et procédé de fabrication correspondant La présente invention concerne un ensemble d'arbre du type comprenant un tronçon principal d'un arbre comprenant un support pour un roulement, et une piste extérieure d'un roulement, le support définissant un axe central. On connaît du document DE-U- 20 2005 005 999 un ensemble de vilebrequin muni d'un vilebrequin sur lequel sont montés une pluralité de roulements principaux, destinés à supporter le vilebrequin par rapport à un bloc moteur. Les roulements comportent une piste intérieure, une piste extérieure et des billes de roulement. Les pistes extérieures sont formées par un anneau massif qui est circonférientiellement fermé. Ces anneaux sont difficiles à fabriquer et imposent de nombreuses contraintes géométriques au vilebrequin. En outre, les anneaux massifs conduisent à un poids élevé de l'ensemble. Une autre solution est connue du document US 4,231,623. Cette solution comporte des pistes extérieures en deux parties. Cette solution est difficile à monter. L'invention a pour but de proposer un ensemble d'arbre qui peut être fabriqué économiquement. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble d'arbre du type indiqué ci- dessus, caractérisé en ce que la piste extérieure est un anneau ouvert en tôle comprenant une seule ouverture axialement, radialement et circonférientiellement traversante par rapport à l'axe de roulement et formant deux extrémités circonférentielles, et l'anneau est adapté pour être déformé élastiquement jusqu'à ce que les deux extrémités circonférentielles se trouvent à une distance mutuelle permet- tant de franchir radialement le support. Selon des modes particuliers de réalisation, l'ensemble d'arbre comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - les deux extrémités circonférentielles ont des bords complémentaires ; - les bords s'étendent obliquement par rapport à l'axe central ; - les bords ont une forme générale de V, U, W ou S ; -l'ensemble comprend un roulement muni d'une piste intérieure, d'une pluralité de corps de roulement et de ladite piste extérieure, et la piste intérieure et les corps de roulement définissent une enveloppante ; - à l'état non sollicité de la piste extérieure, les deux extrémités circonférentielles sont espacées l'une de l'autre d'une première distance qui est inférieure au diamètre de l'enveloppante, et en ce que l'anneau est adapté pour être déformé élastiquement jusqu'à ce que les deux extrémités circonférentielles se trouvent à une distance mutuelle au moins égale au diamètre de l'enveloppante ; - les corps de roulement sont des aiguilles ou des rouleaux ; - l'arbre est un vilebrequin ; et - la piste intérieure est formée par une surface extérieure d'un tronçon principal du vilebrequin. L'invention a en outre pour objet un procédé de fabrication d'un ensemble d'arbre comprenant les étapes successives : - fourniture de la piste extérieure ; - écartement des deux extrémités par déformation élastique de la piste extérieure, - enfichage de la piste extérieure élastiquement déformée radialement sur le support, et - fermeture de la piste extérieure en la déformant élastiquement en une forme circulaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble de vilebrequin selon l'invention ; - la Figure 2 est une vue en perspective d'une partie de l'ensemble de vile- brequin de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue radiale de l'ensemble partiel de la Figure 2 ; - la Figure 4 est une vue en coupe selon le plan IV de la Figure 1 ; - la Figure 5 est le détail V de la Figure 4 ; - les Figures 6 à 12 sont des vues en perspective d'un ensemble d'arbre et de roulement selon l'invention pendant différentes étapes de l'assemblage ; - les Figures 13 à 19 sont des vues en coupe axiale, correspondant aux Fi- gures 6 à 12 ; et - les Figures 20 à 25 sont des vues en perspective de différentes variantes d'une piste extérieure utilisée dans un ensemble selon l'invention. Sur la Figure 1 est représenté un ensemble d'arbre selon l'invention, désigné par la référence générale 2. L'ensemble d'arbre 2 comporte un arbre, en l'occurrence un vilebrequin 4, une pluralité de roulements principaux 6, ainsi que des blocs supports 8, dont un est représenté sur la Figure 1. Le vilebrequin 4 s'étend selon un axe central principal X-X. Pendant le fonctionnement, le vilebrequin 4 est entraîné en rotation autour de cet axe principal X- X. Chaque roulement principal 6 est adapté pour assurer la rotation du vilebrequin 4 autour de l'axe central X-X. Le vilebrequin 4 comporte des tronçons principaux 10 cylindriques à section circulaire autour de l'axe central X-X. Le vilebrequin 4 comporte en outre des tron- çons de bielle 12 adaptés pour recevoir les bielles des pistons. En outre, le vilebrequin 4 est muni de contrepoids 14. Chaque tronçon principal 10 sert de support pour un roulement principal 6 et a une surface extérieure 16 ayant un diamètre Dp autour de l'axe central X-X (voir Figures 4 et 5). Le tronçon principal 10 définit ainsi un axe de roulement qui est identique à l'axe central X-X. Chaque roulement principal 6 comporte une piste intérieure 20, qui est constituée avantageusement par la surface extérieure 16 du tronçon principal 10 associé, une pluralité de corps de roulement, par exemple des aiguilles 22, une cage de roulement 24 et une piste extérieure 26. Lorsque les aiguilles 22 sont disposées sur la piste intérieure 20, elles définissent une enveloppante circulaire centrée sur l'axe central X-X et ayant un dia-mètre De. Ce diamètre De correspond à la somme du diamètre Dp de la surface extérieure 16 et de deux fois le diamètre des aiguilles 22. La piste extérieure 26 est un anneau en tôle comprenant une seule ouver-ture 28 axialement, radialement et circonférientiellement traversante (cf. Figure 5). L'ouverture 28 est par exemple une fente traversante. Ainsi, la piste extérieure 26 comprend deux extrémités circonférentielles 30, 32, dont chacune délimite un bord 34, 36. Les deux bords 34, 36 sont complémentaires l'un de l'autre. La piste extérieure 26 est d'un seul tenant. A l'état non sollicité de la piste extérieure 26, les deux bords 34 et 36 sont espacés l'un de l'autre d'une distance D,, (cf. Figure 25) qui est d'au moins 40% du diamètre De de l'enveloppe précitée de la piste intérieure 20 et des corps de roulement 22. Lorsque la piste extérieure 26 est montée dans le bloc support 8, les deux bords 34, 36 se joignent l'un à l'autre (Figure 4) et la piste 26 a une forme circulaire. De préférence, la piste extérieure 26 est fabriquée en une tôle en acier dur- ci, par exemple un acier trempant à coeur et durci à une dureté superficielle com- prise entre 58 et 65 HRC. Le bloc support 8 est constitué d'une coquille supérieure 40, d'une coquille inférieure 42 et de deux vis de serrage 44 des deux coquilles 40, 42 l'une à l'autre. A l'état serré, les deux coquilles 40,42 définissent une surface de support cylindrique 46 à section circulaire d'axe X-X entourant la piste extérieure 26. L'assemblage de l'ensemble de vilebrequin est effectué de la manière sui-vante : a) Tout d'abord, la piste extérieure 26 est fournie. b) Ensuite, les deux extrémités 30, 32 de la piste extérieure 26 sont écartées exclusivement de manière élastique l'une de l'autre jus-qu'à ce que leurs deux extrémités 30, 32 se trouvent à une dis-tance au moins égale au diamètre De. c) Ensuite, la piste extérieure 26 élastiquement déformée est enfichée radialement sur le tronçon principal 10 associé. d) En dernier lieu, la piste extérieure 26 est fermée circonférientiel- lement et maintenue à l'état fermé par le bloc support 8. Ces étapes d'assemblage sont montrées en détail sur les Figures 6 à 19. Ces Figures montrent d'une manière générale un tronçon d'arbre principal 10, qui peut être un tronçon d'un vilebrequin ou un tronçon d'un autre type d'arbre. Le tronçon principal 10 est délimité de part et d'autre par deux épaulements 10A, 10B (cf. Figures 6 et 13). Sur les Figures 7 et 14 on voit que les aiguilles 22 et la cage de roulement 24 ont été assemblés sur le tronçon principal 10. Les Figures 8 et 15 montrent la piste extérieure 26 à l'état non sollicité. Les extrémités 30, 32 sont à une distance mutuelle inférieure au diamètre De de l'enveloppante. Sur les Figures 9 et 16, la piste extérieure 26 a été déformée exclusivement élastiquement de telle sorte que les extrémités 30, 32 sont espacées l'une de l'autre d'une distance supérieure au diamètre de l'enveloppante. Les Figures 10 et 17 montrent l'étape d'enfichage radiale de la piste extérieure 26 sur les aiguilles 22 et la cage de roulement 24. Les Figures 11 et 18 montrent la piste extérieure 26 à l'état non sollicité en- tourant les aiguilles 22 et la cage de roulement 24. Dans cette configuration, les aiguilles 22, la cage 24 et la piste extérieure 26 sont maintenues d'une manière autonome sur le tronçon principal 10. Enfin, sur les Figures 12 et 19, la piste extérieure 26 est maintenue à l'état fermée par le bloc support 8 non représenté, c'est à dire, les extrémités 30, 32 sont jointives et forment une surface de roulement fermée. La piste extérieure26 a une forme circulaire. Les Figures 20 à 25 montrent la piste extérieure 26 selon différentes varian-tes. La Figure 20 montre la piste extérieure 26 des Figures 1 à 5, les bords 34, 36 étant rectilignes et s'étendant parallèlement à l'axe X-X. La Figure 21 montre une piste extérieure 26, les bords 34, 36 de laquelle étant en forme de V et symétriques par rapport à un plan médian s'étendant perpendiculairement à l'axe X-X. Le plan médian s'étend à mi-distance entre les extrémités axiales de la piste 26. La Figure 22 montre une piste extérieure 26 dont les bords 34, 36 ont également une forme générale de V, mais qui est asymétrique par rapport à un plan médian de la piste 26. La piste extérieure 26 de la Figure 23 a des bords 34, 36 sensiblement en forme de U tandis que ceux de la piste 26 de la Figure 24 ont une forme générale 30 de S. Les pistes extérieures 26 des Figures 21 à 25 comportent ainsi des bords 34, 36 s'étendant obliquement à l'axe X-X. Ainsi, en variante l'ensemble d'arbre comporte des moyens de maintien circonférentiel de la piste extérieure 26 par rapport au bloc support 8. Ces moyens de maintien peuvent comprendre des organes à coopération par complémentarité de formes disposés sur la piste 26 et le bloc support 8. La Figure 25 montre une piste extérieure 26 ayant un évidement de main-tien 110 formant un tel organe de maintien. En variante, lorsque les corps de roulement sont montés après la piste extérieure, l'étape b) consiste à ouvrir élastiquement la piste extérieure 26 de telle sorte que les deux extrémités 30, 32 se trouvent à une distance l'une de l'autre qui est au moins égale à la distance Dp de l'enveloppante. Dans le cas où le roulement 6 comporte deux demi-cages, celles-ci peuvent être insérées dans l'interstice délimité par les extrémités 30,32 par un mouvement généralement circonférentiel. Dans le cas où l'arbre comporte une distance suffisante entre les épaule-15 ments, les deux demi-cages peuvent être insérées dans l'espace entre la piste extérieure 26 et l'arbre selon un mouvement généralement axial. Il est à noter que l'invention peut être appliquée d'une manière générale à tout type d'arbre et n'est pas limitée à des vilebrequins. En particulier elle peut être appliquée à des arbres ayant un tronçon principal délimité par deux épaulements, 20 comme montré sur les Figures 6 à 19, des arbres à cames ou tout type d'arbre qui ne permet pas de monter les aiguilles, la cage de roulement et/ou la piste extérieure axialement. REVENDICATIONS 1.- Ensemble d'arbre (2), du type comprenant - un tronçon principal (10) d'un arbre comprenant un support pour un roulement, et - une piste extérieure (26) d'un roulement, le support définissant un axe central (X-X), caractérisé en ce que la piste extérieure (26) est un anneau ouvert en tôle comprenant une seule ouverture (28) axialement, radialement et circonférentiellement traversante par rapport à l'axe de roulement et formant deux extrémités cir- conférentielles (30, 32), et en ce que l'anneau est adapté pour être déformé élastiquement jusqu'à ce que les deux extrémités circonférentielles (30, 32) se trou-vent à une distance mutuelle permettant de franchir radialement le support. 2.- Ensemble (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux extrémités circonférentielles (30, 32) ont des bords (34, 36) complémentaires. 3.- Ensemble (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords (34, 36) s'étendent obliquement par rapport à l'axe central (X-X). 4.- Ensemble (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bords (34, 36) ont une forme générale de V, U, W ou S. 5.- Ensemble (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble comprend un roulement (6) muni d'une piste intérieure (20), d'une pluralité de corps de roulement (22) et de ladite piste extérieure (26), et en ce que la piste intérieure (20) et les corps de roulement (22) dé-finissent une enveloppante. 6.- Ensemble (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que, à l'état non sollicité de la piste extérieure (26), les deux extrémités circonférentielles (30, 32) sont espacées l'une de l'autre d'une première distance (Dm) qui est inférieure au diamètre (De) de l'enveloppante, et en ce que l'anneau est adapté pour être déformé élastiquement jusqu'à ce que les deux extrémités circonférentielles (30, 32) se trouvent à une distance mutuelle au moins égale au diamètre (De) de l'enveloppante. 7.- Ensemble (2) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les corps de roulement sont des aiguilles (22) ou des rouleaux. 8.- Ensemble (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre est un vilebrequin. 9.- Ensemble (2) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la piste intérieure (20) est formée par une surface extérieure (16) d'un tronçon principal (10) du vilebrequin (4). 10.- Procédé de fabrication d'un ensemble d'arbre (2) selon l'une quel-conque des revendications précédentes comprenant les étapes successives : - fourniture de la piste extérieure (26) ; - écartement des deux extrémités (30, 32) par déformation élastique de la piste extérieure (26), - enfichage de la piste extérieure (26) élastiquement déformée radialement sur le support, et - fermeture de la piste extérieure (26) en la déformant élastiquement en une forme circulaire.