Brevet FR2948047A1 — publié le 20110121

OUTIL ET PROCEDE DE MISE EN PLACE D'UN VILEBREQUIN, ENSEMBLE INCORPORANT CET OUTIL [0001 L'invention concerne un outil et un procédé de mise en place d'un vilebrequin. L'invention concerne également un ensemble incorporant cet outil. [0002 Typiquement, un vilebrequin est équipé de plusieurs manetons destinés à être reçus dans des pieds de bielle d'un carter de moteur. [0003] Le pied de bielle est l'extrémité de la bielle à l'opposé de l'extrémité mécaniquement accouplée au piston. Le pied de bielle comprend un demi-palier recouvert par un demi-coussinet destiné à recevoir le maneton du vilebrequin. Une fois le maneton reçu dans le pied de bielle, un chapeau de bielle est fixé sur le pied de bielle. Ce chapeau comporte l'autre demi-palier et l'autre demi-coussinet pour former un palier complet dans lequel le maneton est monté à rotation. [0004] La mise en place du vilebrequin dans le carter n'est pas une chose aisée. En effet, elle nécessite de suivre une trajectoire précise tout en faisant tourner sur lui-même le vilebrequin pour que chacun des manetons soit correctement reçu dans le pied de bielle correspondant. Cette mise en place est donc essentiellement réalisée par des postes automatiques commandant de façon numérique les déplacements du vilebrequin. Par exemple, ces postes automatiques comportent un robot de manutention du vilebrequin. [0005] L'invention vise à simplifier la mise en place du vilebrequin. [0006] Elle a donc pour objet un outil de mise en place du vilebrequin comportant au moins un couloir de guidage d'un déplacement du vilebrequin le long d'une trajectoire prédéterminée pour permettre le déplacement de ce vilebrequin d'une position initiale dans laquelle les manetons ne sont pas reçus dans les pieds de bielle à une position finale dans laquelle la totalité des manetons sont reçus dans les pieds de bielle. [0007] L'outil ci-dessus simplifie la mise en place du vilebrequin car le couloir de guidage permet d'éviter le recours à une commande numérique pour faire suivre au vilebrequin la trajectoire prédéterminée. Il devient alors possible d'actionner manuellement le déplacement du vilebrequin entre les positions initiale et finale. [0008] Les modes de réalisation de cet outil peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques décrites ci-après. [000s] Dans une variante, l'outil comprend un châssis apte à être fixé sur le carter dans une position prédéterminée, le couloir de guidage étant solidaire de ce châssis. Ceci permet d'indexer le déplacement du vilebrequin par rapport au carter. [0010] Dans une variante, l'outil comprend au moins deux poupées aptes à maintenir le vilebrequin solidaire du châssis tout en permettant une rotation du vilebrequin sur lui-même en même temps que le vilebrequin est déplacé de la position initiale à la position finale. Ainsi, le vilebrequin peut tourner autour de son axe de rotation en même temps qu'il est déplacé de sa position initiale vers sa position finale. [0011] Dans une variante, le châssis comprend des éléments d'alignement de l'axe de rotation du vilebrequin sur l'axe de rotation des poupées. Ces éléments d'alignement facilitent le positionnement de ce vilebrequin dans l'outil. [0012] Dans une variante, l'outil comprend un mécanisme d'immobilisation des pieds de bielle dans une position prédéterminée. Ce mécanisme permet d'indexer la position de ces pieds de bielle par rapport au châssis et donc par rapport au déplacement du vilebrequin. [0013] Dans une variante, l'outil comprend au moins deux bras déplaçables par rapport au châssis sur chacun desquels sont fixés sans aucun degré de liberté en translation les poupées, le couloir de guidage étant ménagé dans au moins l'un des deux bras, et un pion fixé sans aucun degré de liberté au châssis et reçu dans le couloir de guidage pour guider le déplacement de ce bras, et donc du vilebrequin maintenu par les poupées, le long de la trajectoire prédéterminée. Ainsi, le déplacement avec précision du vilebrequin est facilité. De préférence, cette trajectoire prédéterminée est curviligne. [0014] L'invention a également pour objet un ensemble comprenant un carter de moteur équipé de plusieurs bielles présentant chacune un pied de bielle, un 30 vilebrequin équipé de plusieurs manetons destinés à être reçus chacun dans des pieds de bielle correspondants, et l'outil ci-dessus de mise en place du vilebrequin dans le carter. [0015] Dans une variante, le châssis ou le carter comprend des pions de centrage du châssis sur le carter. [0016] Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de mise en place du vilebrequin comportant le guidage du vilebrequin, par un couloir de guidage, le long d'une trajectoire prédéterminée pour permettre le déplacement de ce vilebrequin d'une position initiale dans laquelle les manetons ne sont pas reçus dans les pieds de bielle à une position finale dans laquelle la totalité des manetons sont reçus dans les pieds de bielle. [0017] 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 sur lesquels : • les figures 1 à 3 sont des illustrations schématiques de la trajectoire que doit suivre un vilebrequin pour être mis en place, la figure 4 est une illustration schématique d'un outil de mise en place d'un vilebrequin, • la figure 5 est une illustration en perspective de l'outil de la figure 4, • la figure 6 est une illustration schématique d'un pied de bielle, • la figure 7 est une illustration schématique d'un bras déplaçable de l'outil de la figure 4, et • la figure 8 est un organigramme d'un procédé de mise en place d'un vilebrequin à l'aide de l'outil de la figure 4. [0018] Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. [0019] Les figures 1 à 3 représentent un exemple très simplifié d'une trajectoire 4 que doit suivre un axe 6 de rotation d'un vilebrequin pour loger des manetons 8 et 10 dans des pieds de bielle 12, 14 respectifs. Pour simplifier les figures 1 à 3, le carter ainsi que ses différents éléments constitutifs tels que les cylindres, pistons et autres éléments ont été omis. De plus, pour simplifier l'explication, les figures 1 à 3 représentent les pieds de bielle 12 et 14 déphasés de 180°. [0020] L'axe de rotation du vilebrequin est l'axe autour duquel tourne le vilebrequin lorsqu'il est entraîné en rotation par le mouvement de va-et-vient des bielles du carter dans lequel il est logé. [0021] Ici, la trajectoire 4 est curviligne. Plus précisément, l'axe 6 du vilebrequin est initialement placé dans une position initiale 16 représentée sur les figures 1 à 3 par un point portant la même référence numérique. Dans la position initiale, aucun des manetons du vilebrequin n'est reçu dans les pieds de bielle correspondant. [0022] Ensuite, le vilebrequin est déplacé verticalement vers le bas le long d'une portion rectiligne 18 de la trajectoire 4 de manière à approcher le maneton 8 du pied de bielle 12. La position du vilebrequin par rapport aux pieds de bielle 12 et 14 obtenue après le déplacement le long de la portion 18 est représentée sur la figure 1. [0023] Ensuite, la trajectoire 4 décrit sensiblement un demi-cercle 20. En même temps que l'axe 6 parcourt le demi-cercle 20, le vilebrequin tourne sur lui-même de manière à maintenir le maneton 8 à proximité du pied de bielle 12 tout en rapprochant le maneton 10 du pied de bielle 14. C'est ce qui est représenté sur la figure 2. [0024] Après avoir parcouru le demi-cercle 20, la trajectoire 4 présente une nouvelle portion rectiligne 22 avant d'atteindre une position finale 24 représentée sur les figures 1 à 3 par un point portant la même référence numérique. Dans la position finale, tous les manetons du vilebrequin sont reçus dans les pieds de bielle correspondants. [0025] La figure 4 représente un ensemble comprenant un carter 30 d'un moteur à combustion interne, un vilebrequin 32 destiné à être mis en place dans le carter 30, et un outil 34 de mise en place du vilebrequin 32 dans le carter 30. [0026] Sur la figure 4, le carter 30 et le vilebrequin 32 sont représentées en pointillée. [0027] La face supérieure du carter 32 tournée vers le haut s'étend essentiellement dans un plan parallèle à des directions X, Y horizontales et orthogonales. Dans la suite de cette description, le haut s'entend de la partie d'une pièce la plus éloignée du carter 30 tandis que le bas s'entend de la partie de cette pièce la plus rapprochée du carter 30. [0028] Les pièces de l'outil 34 représentées schématiquement sur la figure 4 sont représentées plus en détail sur la figure 5. [0029] Le vilebrequin 32 comprend des tourillons 40 dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe 6. Le vilebrequin 32 comprend également des manetons 42 destinés à être reçus dans des pieds de bielle correspondants. Le vilebrequin peut également comprendre des masselottes 44 d'équilibrage (la figure 5). [0030] L'outil 34 comprend un châssis 50 fixé de façon prédéterminée sur le carter 30. Pour cela, par exemple, le châssis 50 comprend des pions 52 de centrage introduits dans des logements du carter 30. Les logements du carter 30 sont ici ceux prévus pour recevoir les goupilles de centrage du chapeau du carter. [0031] Le châssis 50 comprend un cadre 54 directement en appui sur la face supérieure du carter 30 et sur lequel sont fixés sans aucun degré de liberté les pions 52, des guides verticaux 56 pour guider un déplacement vertical d'un chariot mobile 58 parallèlement à une direction Z orthogonale aux directions X et Y, une plaque supérieure 60 fixée à l'extrémité haute des guides verticaux 56. [0032] Les guides verticaux 56 sont par exemple des tubes. [0033] Des pions 62 s'étendent de part et d'autre de la plaque 60 le long de la direction Y. Ces pions 62 sont fixés sans aucun degré de liberté à la plaque 60. [0034] Le chariot 58 comprend une plaque horizontale 66 guidée en translation verticale par les guides 56, deux bras mobiles 68 fixés de chaque côté de la plaque 66 par l'intermédiaire de mécanismes 70 d'accouplement mécanique, et un mécanisme 72 d'accrochage à un moyen de transport par élingage. [0035] Pour simplifier la figure 5, seul un bras 68 a été représenté. [0036] Le mécanisme 70 d'accouplement du bras 68 à la plaque horizontale 66 permet uniquement au bras 68 de se déplacer parallèlement aux directions X et Y. [0037] Chaque bras 68 comprend une poupée 76 montée libre en rotation autour d'un axe parallèle à la direction Y. Lorsque le vilebrequin 32 est solidaire de l'outil 34, l'axe de rotation de la poupée 76 est confondu avec l'axe 6 de rotation du vilebrequin. Chaque poupée 76 est conformée pour recevoir une extrémité respective du vilebrequin 32 de manière à ce que ce vilebrequin 32 tout en étant solidaire de l'outil 34 puisse tourner sur lui-même autour de l'axe 6. [0038] Les poupées 76 permettent également de centrer précisément le vilebrequin 32 par rapport au châssis 50. [0039] Chaque bras 68 comprend également un couloir 80 de guidage (voir figures 5 et 7) des déplacements de l'axe 6 du vilebrequin 32 le long de la trajectoire 4. Le couloir 80 permet de synchroniser le déplacement du vilebrequin parallèlement à la direction X avec son déplacement parallèlement à la direction Z. La forme de ce couloir est déterminée par la position des pieds de bielle dans lesquels doivent être reçus les manetons. Par exemple, le couloir 80 est curviligne. [0040] Ici, le couloir 80 est réalisé sous la forme d'une rainure traversante creusée dans l'épaisseur du bras 68. [0041] Le pion 62 est reçu dans ce couloir 80 de manière à guider le déplacement du bras 68 lorsque celui-ci se déplace de haut en bas. [0042] Sur la figure 7, des points 82 et 84 représentent les positions du pion 62 dans le couloir 80 lorsque le vilebrequin est, respectivement, dans les position initiale 16 et finale 24. [0043] Le chariot 58 comprend également un mécanisme 86 de serrage propre à rapprocher les bras 68 l'un de l'autre dans la direction Y de manière à venir coincer les extrémités du vilebrequin 32 entre les poupées 76. Ce mécanisme 86 permet également de verrouiller la position dans laquelle le vilebrequin 32 est coincé entre les poupées 76. Ce mécanisme 86 est un mécanisme actionné manuellement ou électriquement. Sur la figure 5, un levier 88 d'actionnement manuel du mécanisme 86 est représenté. [0044] Le mécanisme 86 de serrage, lorsqu'il est en position verrouillée, laisse les bras 68 libres de se déplacer parallèlement à la direction X. [0045] Le mécanisme 72 d'accrochage comprend ici un crochet 90 permettant de pendre l'outil 34 à l'extrémité d'un câble 92 (Figure 5) de manière à permettre un transport du vilebrequin 32 et de l'outil 34 par élingage. [0046] Le crochet 90 est fixé sans aucun degré de liberté à un plateau horizontal 94 lui-même fixé sans aucun degré de liberté au plateau horizontal 66 par l'intermédiaire de traverses 96. Ici, les traverses 96 traversent la plaque 60 de manière à ce que lorsque le crochet 90 est tiré vers le haut, la plaque 66 se déplace également vers le haut et positionne le vilebrequin 32 dans sa position initiale. [0047] Dans ce mode de réalisation particulier, le chariot mobile 58 comprend également une poignée 98 (représenté en pointillé sur la figure 5) permettant à un opérateur de déplacer en translation la plaque 66 du haut vers le bas. [0048] Pour faciliter le positionnement du vilebrequin 32 dans l'outil 34, le chariot 58 comprend des éléments 100 de centrage de l'axe 6 du vilebrequin sur l'axe de rotation des poupées 76. [0049] Enfin, l'outil 34 comprend également un mécanisme 106 d'immobilisation des pieds de bielle dans une position prédéterminée. Par exemple, ce mécanisme 106 est formé de deux râteaux déplaçables dont les dents sont en vis-à-vis de manière à saisir puis à enserrer entre les dents de ces râteaux chaque pied de bielle. Ainsi, lorsque c'est nécessaire, ces râteaux permettent d'immobiliser dans une position connue et fixe par rapport au châssis 50 les pieds de bielle du carter 30. Typiquement, les râteaux sont conformés de manière à immobiliser les pieds de bielle les uns par rapport aux autres dans une configuration compatible avec la mise en place du vilebrequin 32. Ce mécanisme 106 n'est pas représenté sur la figure 5. [0050] La figure 6 illustre schématiquement un pied 110 de bielle du carter 30. Ce pied de bielle 110 comprend un demi-palier 112 recouvert d'un demi-coussinet 114 destiné à frotter contre le maneton 42. Le pied de bielle 110 est destiné à recevoir un chapeau 116 de pied de bielle comportant le demi-palier 118 et le demi-coussinet 120 correspondant, respectivement, au demi-palier 112 et au demi-coussinet 114. Le maneton 42 est monté à rotation dans ce palier complet formé par les demi-paliers 112 et 118. [0051] Le fonctionnement de l'outil 34 va maintenant être décrit plus en détail en regard du procédé de la figure 8. [0052] Initialement, lors d'une étape 124, l'opérateur prend le vilebrequin 32 dans son conditionnement à l'aide de l'outil 34. Pour cela, le vilebrequin 32 est positionné et centré par les éléments de centrage 100 puis le mécanisme 86 de serrage est actionné pour centrer le vilebrequin 32 dans la direction Y. Une fois le mécanisme 86 actionné, le vilebrequin 32 est solidaire de l'outil 34 tout en restant libre de tourner sur lui-même autour de l'axe 6. [0053] Lors d'une étape 126, l'opérateur déplace alors l'outil 34 solidaire du vilebrequin 32 par élingage jusqu'au-dessus de la face supérieure du carter 30. [0054] Ensuite, lors d'une étape 128, il centre le châssis 50 sur le carter 30 à l'aide des pions de centrage 52 et dépose l'outil 34 sur la face supérieure du carter 30. A partir de cette étape, l'outil 34 est indexé par rapport au carter 30. [0055] Ensuite, lors d'une étape 130, l'opérateur actionne le mécanisme 106 pour immobiliser les pieds de bielle dans des positions prédéterminées par rapport au châssis 50. [0056] Enfin, lors d'une étape 132, l'opérateur descend manuellement le chariot 58 en appuyant sur la poignée 98. Lors de cette étape 132, le vilebrequin dont les déplacements sont guidés par le couloir 80 suit la trajectoire curviligne lui permettant de placer chacun des manetons dans les pieds de bielle correspondants. Lors de cette étape, la rotation du vilebrequin 32 est provoquée par la force de réaction qui s'exerce sur les manetons lorsque ceux-ci viennent en contact avec les pieds de bielle ou avec des butées de positionnement solidaires du châssis 50. Lors de cette étape, un pied de bielle peut être déplacé, si nécessaire, en déplaçant à l'aide d'un vérin le piston correspondant de manière à ce que le pied de bielle reste en contact avec le maneton correspondant. Ces déplacements des pieds de bielle singent alors le déplacement des bielles lors du fonctionnement du moteur. [0057] A la fin de l'étape 132, l'ensemble des manetons sont reçus dans les pieds de bielle correspondants. Ainsi, lors de cette étape 132, le vilebrequin se déplace de sa position initiale jusqu'à sa position finale. [oo58] L'outil 34 permet un travail au défilé, c'est-à-dire sur une chaîne de montage où le carter 30 se déplace continûment. [0059] De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, le déplacement du vilebrequin entre ses positions initiale et finale peut être actionné par des actionneurs électriques à la place d'un actionnement manuel tel que décrit précédemment. [0060] L'outil 34 peut comporter un seul couloir de guidage ou plus de deux couloirs de guidage. Par exemple, si le déplacement de l'un des bras 68 est verrouillé sur le déplacement de l'autre bras 68, alors il suffit d'un seul couloir de guidage dans l'un des bras pour guider le vilebrequin de sa position initiale à sa position finale. REVENDICATIONS1. Outil de mise en place d'un vilebrequin (32) équipé de plusieurs manetons (8, 10) destinés à être reçus dans des pieds de bielle(12, 14), caractérisé en ce que l'outil comprend au moins un couloir (80) de guidage d'un déplacement du vilebrequin (32) le long d'une trajectoire (4) prédéterminée pour permettre le déplacement de ce vilebrequin d'une position initiale dans laquelle les manetons ne sont pas reçus dans les pieds de bielle à une position finale dans laquelle la totalité des manetons sont reçus dans les pieds de bielle. 2. Outil selon la revendication 1, dans lequel l'outil comprend un châssis (50) apte à être fixé sur le carter dans une position prédéterminée, le couloir (80) de guidage étant solidaire de ce châssis. 3. Outil selon la revendication 2, dans lequel l'outil comprend au moins deux poupées (76) aptes à maintenir le vilebrequin solidaire du châssis (50) tout en permettant une rotation du vilebrequin sur lui-même en même temps que le vilebrequin est déplacé de la position initiale à la position finale . 4. Outil selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel le châssis (50) comprend des éléments (100) d'alignement de l'axe de rotation du vilebrequin sur l'axe de rotation des poupées. 5. Outil selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, dans lequel l'outil comprend au moins deux bras (68) déplaçables par rapport au châssis (50) sur chacun desquels sont fixés sans aucun degré de liberté en translation les poupées (76), le couloir (80) de guidage étant ménagé dans au moins l'un des deux bras, et un pion (62) fixé sans aucun degré de liberté au châssis et reçu dans le couloir (80) de guidage pour guider le déplacement de ce bras, et donc du vilebrequin maintenu par les poupées, le long de la trajectoire prédéterminée. 6. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'outil comprend un mécanisme (106) d'immobilisation des pieds de bielle dans une position prédéterminée. 7. Outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la trajectoire prédéterminée (4) est curviligne. 8. Ensemble comprenant un carter (30) de moteur équipé de plusieurs bielles présentant chacune un pied de bielle, un vilebrequin (32) équipé de plusieurs manetons (42) destinés à être reçus chacun dans des pieds de bielle correspondants, et caractérisé en ce que l'ensemble comprend un outil (34) de mise en place du vilebrequin (32) dans le carter (30) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel le châssis (50) ou le carter (30) comprend des pions (52) de centrage du châssis sur le carter. 10. Procédé de mise en place d'un vilebrequin équipé de plusieurs manetons destinés à être reçus dans des pieds de bielle d'un carter de moteur, caractérisé en ce que le procédé comprend le guidage (132) du vilebrequin, par un couloir de guidage, le long d'une trajectoire prédéterminée pour permettre le déplacement de ce vilebrequin d'une position initiale dans laquelle les manetons ne sont pas reçus dans les pieds de bielle à une position finale dans laquelle la totalité des manetons sont reçus dans les pieds de bielle.