Brevet FR3018104A1 — publié le 20150904

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à un procédé d'assemblage d'un arbre à cames équipé d'une bague de palier. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] Suivant un procédé connu de fabrication d'un arbre à cames de moteur à combustion interne, exposé dans le document FR 2 593 228, on forme des cames et des bagues de palier lisse avec un évidement cylindrique présentant des cannelures, puis on emmanche les cames et bagues de palier sur un arbre creux cylindrique, avant d'insérer axialement dans l'arbre un outil présentant des protubérances disposées dans l'alignement des cannelures. L'insertion de l'outil provoque un refoulement de la matière du tube radialement vers l'extérieur dans les cannelures, et permet d'obtenir une fixation positive des bagues et cames sur le tube. Ce procédé de fabrication impose une indexation angulaire de l'outil par rapport aux cannelures. Il induit sur les cames et bagues de palier des contraintes importantes après déformation de l'arbre, qui se traduisent par des déformations des surfaces fonctionnelles des cames et des bagues. Ces déformations ne sont pas pénalisantes dans la mesure où les cames et les paliers lisses sont généralement rectifiés après la phase d'assemblage sur l'arbre. Mais elles deviennent un problème si l'on souhaite remplacer les paliers lisses par des paliers à roulement, dont la finition des chemins de roulement est faite antérieurement à l'assemblage sur l'arbre. [0003] Suivant un autre procédé connu de fabrication d'un arbre à cames, exposé dans le document EP 2 068 021, on dispose des bagues intérieures de roulement à aiguille et des cames pourvues chacune d'une ouverture cylindrique ou cannelée dans une matrice déterminant leurs positions respectives, puis on enfile un arbre creux cylindrique dans les cames et les bagues ainsi alignées, avant de provoquer une expansion radiale de l'arbre avec de l'eau sous pression ou avec un outil qui peut comporter par exemple une bille de diamètre légèrement supérieur au diamètre intérieur de l'arbre creux. La déformation de l'arbre est alors relativement uniforme et assure la cohésion entre les pièces. Le cas échéant, la matière de l'arbre creux repoussée radialement vers l'extérieur pénètre dans les cannelures prévues dans les cames, ce qui améliore encore la liaison à ce niveau. Mais en pratique, suivant les matériaux retenus pour l'arbre et les cames, la liaison n'est pas toujours suffisante pour prévenir une migration axiale des cames. Le problème n'est pas toujours résolu en augmentant la déformation radiale de l'arbre, car les cames on tendance à se déformer également. [0004] Pour améliorer la liaison entre came et arbre, il est proposé dans le document US 4 575 913 de prévoir sur des cames et des bagues intérieures de palier que l'on va enfiler sur un arbre creux destiné à être déformé radialement par insertion d'un outil, des ouvertures de passage pour l'arbre, qui présentent deux couronnes dentées d'extrémité faisant saillie radialement vers l'intérieur et une partie cylindrique concave en retrait radialement vers l'extérieur par rapport aux couronnes dentées. On permet ainsi à la matière refoulée de l'arbre de venir localement intimement en prise avec les couronnes dentées, sans être contrainte de part et d'autre des couronnes. Mais le procédé ne permet pas une liaison satisfaisante si les caractéristiques mécaniques de l'arbre et des cames sont proches, car dans cette hypothèse, le passage de l'outil à l'intérieur de l'arbre provoque non seulement une déformation radiale de l'arbre, mais également une déformation radiale des cames, préjudiciable à la qualité de la liaison. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0005] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer un procédé d'assemblage d'un arbre à cames par déformation radiale de l'arbre, qui assure une liaison satisfaisante des cames. [0006] Pour ce faire est proposé, suivant un premier aspect de l'invention un procédé d'assemblage d'une ou plusieurs cames présentant chacune une cavité tubulaire et d'une ou plusieurs bagues intérieures de paliers sur un arbre tubulaire définissant un axe géométrique, suivant lequel: dans une première étape, on positionne chaque came et chaque bague intérieure de palier sur l'arbre; puis dans une deuxième étape, on déforme l'arbre plastiquement en direction radiale vers l'extérieur, pour solidariser chaque came et chaque bague intérieure de palier sur l'arbre, tout en maintenant chaque came contrainte dans une lunette de serrage pour empêcher toute déformation radiale. [0007] La lunette de serrage permet de contraindre radialement la came avant de procéder à la déformation de l'arbre et de garantir l'absence de déformation élastique ou plastique radiale de la came durant le passage de l'outil. [0008] Suivant un mode de réalisation, la déformation radiale de l'arbre est obtenue en faisant pénétrer en force dans l'arbre, suivant un axe de pénétration confondu avec l'axe géométrique de l'arbre, un outil, qui de préférence peut avoir une surface opérante présentant une symétrie de révolution autour de l'axe de pénétration. Alternativement, la déformation peut être obtenue en injectant dans l'arbre un liquide sous forte pression. [0009] Suivant un mode de réalisation, la cavité tubulaire de la ou d'au moins une des cames présente des protubérances, par exemple des cannelures ou des moletages, tournées radialement vers l'intérieur. [0010] Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, la cavité tubulaire de la ou d'au moins une des cames présente au moins deux couronnes d'extrémités en saillie radialement vers l'intérieur et un renfoncement situé axialement entre les deux couronnes d'extrémité, les couronnes d'extrémité étant lisses ou pourvues de protubérances tournées radialement vers l'intérieur, par exemple des cannelures ou des moletages. [0011] De préférence, l'arbre présente, avant déformation, une portée cylindrique de positionnement de chaque came. De même, l'arbre présente de préférence, avant déformation, une portée cylindrique de positionnement de chaque bague intérieure. Suivant un mode de réalisation préféré, l'arbre présente, avant déformation, une section transversale constante, avec de préférence une circonférence extérieure circulaire et/ou une circonférence intérieure circulaire. [0012] La déformation de l'arbre au cours de la deuxième étape se traduit à proximité immédiate des extrémités axiales des bagues et des cames par des bourrelets de matière qui forment des épaulements de l'arbre, en appui axial contre les extrémités axiales des bagues et des cames. [0013] Chaque bague intérieure comporte une face extérieure présentant un chemin rectifié de préférence dans une étape préalable antérieure à la première étape. Il peut s'agir d'un chemin de friction si le palier est un palier lisse, ou d'un chemin de roulement dans le cas d'un palier à roulement. [0014] Suite à la deuxième étape, on procède à une rectification de chaque came. Avant cette opération, on protège de préférence la bague intérieure. [0015] Suite à la deuxième étape, on monte une bague extérieure de palier réalisée en deux parties en regard de chaque bague intérieure de palier. [0016] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un arbre à cames comprenant une ou plusieurs cames présentant chacune une cavité tubulaire, une ou plusieurs bagues intérieures de paliers et un arbre tubulaire, assemblés par le procédé décrit précédemment. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0017] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1, une vue schématique en coupe d'une première étape d'un procédé selon l'invention; - la figure 2, une vue schématique du serrage d'une came durant la première étape du procédé selon l'invention; - la figure 3, une vue schématique en coupe d'une deuxième étape d'un procédé selon l'invention; - la figure 4, une vue schématique du serrage d'une came durant la deuxième étape du procédé selon l'invention - la figure 5, une vue schématique d'une came mise en oeuvre dans une variante de réalisation du procédé selon l'invention. [0018] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION [0019] On a illustré sur les figures 1 et 2 un arbre creux cylindrique 10 enfilé dans une came 12 et dans une bague intérieure 14 de roulement. L'arbre 10 présente une section transversale constante le long de son axe, avec une circonférence extérieure et une circonférence intérieure circulaires. La came 12 est traversée de part en part par une ouverture 12.1 qui peut être de section constante, par exemple cannelée ou lisse, ou présenter des aspérités telles que des cannelures 12.11 ou moletages. Le diamètre intérieur de l'ouverture 12.1 est légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'arbre 10 pour permettre de faire glisser sans effort la came 12 sur l'arbre 10. La came 12 présente par ailleurs une surface extérieure de travail 12.2 qui, à ce stade, n'est pas finie. La bague intérieure 14 de roulement présente quant à elle une face intérieure 14.1 de préférence cylindrique et lisse, de diamètre intérieur strictement supérieur au diamètre extérieur de l'arbre et de préférence légèrement supérieur au diamètre intérieur de l'ouverture traversant de part en part la came. La bague intérieure 14 de roulement est de préférence à l'état fini au stade illustré sur les figures 1 et 2, avec notamment un chemin de roulement rectifié 14.2 et le cas échéant traité thermiquement. [0020] Dans la phase d'assemblage illustré sur les figures 1 et 2, on a enfilé l'arbre creux 10 dans la came 12 et dans bague intérieure de roulement 14, puis on a enserré la came 12 dans une lunette de serrage 16 qui vient contraindre la face extérieure 12.2 de la came 12 de manière relativement uniforme. [0021] Dans une seconde étape, illustrée sur les figures 3 et 4, on déforme l'arbre 10 plastiquement en direction radiale vers l'extérieur, de manière à ce que la matière de l'arbre 10 vienne épouser les formes de la came 12 et de la bague 14, pour les solidariser. Dans ce mode de réalisation, la déformation radiale de l'arbre est obtenue en faisant pénétrer en force dans l'arbre 10, suivant un axe de pénétration confondu avec l'axe géométrique 100 de l'arbre creux 10, un outil 18 présentant à son extrémité une bille 18.1 de diamètre supérieur au diamètre intérieur de l'arbre creux 10. [0022] Durant cette deuxième étape de déformation, on maintient la came 12 contrainte dans la lunette de serrage 16 pour empêcher toute déformation radiale de la came 12. On s'assure ainsi que l'ouverture intérieure de la came 12 ne subit aucune déformation, de telle sorte que la matière constitutive de l'arbre 10 est refoulée aux extrémités axiales de la came 12 pour y former des épaulements 10.1. [0023] Du fait de son diamètre intérieur plus grand, la bague intérieure 14 est moins sollicitée lors de la déformation de l'arbre 10. La liaison obtenue est toutefois suffisante, car la bague intérieure 14 n'est pas destinée à subir des sollicitations importantes lors du fonctionnement ultérieur de l'arbre à cames 10. [0024] Suite à la deuxième étape, on procède à une rectification de la came 12 en protégeant la bague intérieure 14 par un capot de protection. On monte une bague extérieure réalisée en deux parties en regard de la bague intérieure. [0025] Naturellement, on peut envisager diverses modifications. La bague de palier à roulement peut être remplacée par une bague de palier lisse. Le procédé s'applique à un nombre quelconque de cames et de paliers. L'ouverture 12.1 des cames peut présenter, comme illustré sur la figure 5 deux couronnes d'extrémités 12.12 en saillie radialement vers l'intérieur et un renfoncement 12.13 situé axialement entre les deux couronnes d'extrémité 12.12, les couronnes d'extrémité 12.12 étant lisses ou pourvues de protubérances 12.14 tournées radialement vers l'intérieur, par exemple des cannelures ou des moletages. REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'au moins une came (12) présentant une cavité tubulaire (12.1) et d'au moins une bague intérieure (14) de palier sur un arbre tubulaire (10) définissant un axe géométrique (100), suivant lequel: - dans une première étape, on enfile la came (12) et la bague intérieure (14) de palier sur l'arbre (10); puis - dans une deuxième étape, on déforme l'arbre (10) plastiquement en direction radiale vers l'extérieur, pour solidariser la came (12) et la bague intérieure (14) de palier à l'arbre (10), caractérisé en ce que durant la deuxième étape, on maintient la came (12) contrainte dans une lunette de serrage (16) pour empêcher toute déformation radiale de la came (16). 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la déformation radiale de l'arbre (10) est obtenue en faisant pénétrer en force dans l'arbre (10), suivant un axe de pénétration confondu avec l'axe géométrique (100), un outil (18), l'outil ayant de préférence une surface opérante (18.1) présentant une symétrie de révolution autour de l'axe de pénétration. 3. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité tubulaire (12.1) de la came (12) présente des protubérances, par exemple des cannelures (12.11) ou des moletages, tournées radialement vers l'intérieur. 4. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité tubulaire (12.1) de la came présente au moins deux couronnes d'extrémités (12.12) en saillie radialement vers l'intérieur et un renfoncement (12.13) situé axialement entre les deux couronnes d'extrémité (12.12), les couronnes d'extrémité (12.12) étant lisses ou pourvues deprotubérances (12.14) tournées radialement vers l'intérieur, par exemple des cannelures ou des moletages. 5. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (10) présente, avant déformation, une section transversale constante, avec de préférence une circonférence extérieure circulaire et/ou une circonférence intérieure circulaire. 6. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que au cours de la deuxième étape, l'arbre (10) forme au moins un épaulement (10.1), qui vient en appui contre une face transversale de la came (12). 7. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague intérieure (14) comporte une face extérieure présentant un chemin (14.2) rectifié dans une étape préalable antérieure à la première étape. 8. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, suite à la deuxième étape, on procède à une rectification de la came (12) en protégeant la bague intérieure (14) par un capot de protection. 9. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, suite à la deuxième étape, on monte une bague extérieure de palier réalisée en deux parties en regard de la bague intérieure de palier. 10. Arbre à cames comprenant une ou plusieurs cames (12) présentant chacune une cavité tubulaire (12.1), une ou plusieurs bagues intérieures (14) de paliers et un arbre tubulaire (10), assemblés par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.