Brevet FR3018105A1 — publié le 20150904

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à un procédé d'assemblage de cames et de paliers sur un arbre à cames, et à un arbre à cames ainsi assemblé. 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 bagues de paliers lisses sont généralement rectifiées 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. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0003] 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 ne nécessite pas de rectification a posteriori des bagues de palier. [0004] Pour ce faire est proposé, suivant un premier aspect de l'invention d'assembler une ou plusieurs cames présentant chacune une ouverture tubulaire pourvue de rainures, et une ou plusieurs bagues intérieures de paliers sur un arbre tubulaire définissant un axe géométrique, en prévoyant, dans une première étape, de positionner chaque came et chaque bague intérieure de palier sur l'arbre tubulaire ; puis dans une deuxième étape, de faire pénétrer en force dans l'arbre tubulaire, suivant un axe de pénétration confondu avec l'axe géométrique de l'arbre tubulaire, un outil présentant des protubérances en matériau dur, qui sont circonférentiellement espacées les unes des autres, ayant pour effet de produire, par déformation plastique de l'arbre tubulaire, des nervures s'étendant parallèlement à l'axe géométrique et pénétrant dans les rainures de la ou des cames pour solidariser chaque came sur l'arbre tubulaire. Pour éviter une déformation de la ou des bagues intérieures de paliers au passage de l'outil, tout en assurant une liaison entre l'arbre tubulaire et la ou les bagues intérieures de paliers on prévoit que durant la première étape, une bague de tolérance soit interposée entre chaque bague intérieure de palier et l'arbre tubulaire. Contrairement à ce qu'aurait pu attendre l'homme du métier, le guidage en rotation reste précis malgré l'interposition de la bague de tolérance. [0005] L'interposition de bagues de tolérances entre les bagues intérieures de palier et l'arbre permet d'éviter une déformation non uniforme des bagues intérieures. Les nervures réalisées sur l'arbre induisent des déformations des bagues de tolérances, mais sans affecter la circularité des chemins rectifiés des bagues de 15 palier. [0006] Il existe donc de préférence un jeu non nul entre la bague intérieure et l'arbre, aussi bien avant qu'après la deuxième étape de l'assemblage. [0007] On peut faire en sorte que durant la deuxième étape, la bague intérieure ne subisse aucune déformation plastique. 20 [0008] De préférence, on forme sur chaque bague intérieure une piste rectifiée, dans une étape de fabrication de la bague intérieure, antérieure à la première étape d'assemblage. Cette piste peut être un chemin de roulement dans le cas d'un palier à roulement ou une surface de glissement dans le cas d'un palier lisse. Elle est tournée radialement vers l'extérieur. La rectification peut être précédée ou suivie de 25 traitements thermiques au niveau de la piste ou de l'ensemble de la pièce, en vue d'augmenter la dureté de la piste. [0009] Suite à la deuxième étape, on procède de préférence à une rectification de chaque came. Dans la mesure où les bagues intérieures ont été rectifiées avant leur positionnement sur l'arbre, on protège chaque bague intérieure par un boîtier étanche à la pollution avant rectification des cames. [0010] Suite à la deuxième étape, on monte une bague extérieure de palier réalisée en deux parties en regard de chaque bague intérieure de palier. [0011] Suivant un mode de réalisation, le palier est un palier à roulement, et l'on procède également au montage de corps roulants, de préférence guidés par une cage. [0012] Suivant un mode de réalisation, la bague intérieure de palier comporte une gorge annulaire tournée radialement vers l'intérieur. Durant la première étape, on insère la bague de tolérance dans cette gorge annulaire de la bague intérieure. [0013] Suivant un autre mode de réalisation, la bague intérieure présente deux faces transversales d'extrémité et une face radiale intérieure cylindrique de section constante s'étendant d'une des deux faces transversales à l'autre. [0014] Suivant un mode de réalisation on prévoit sur l'arbre, avant déformation, une ou plusieurs gorges annulaires tournées radialement vers l'extérieur, et associées aux bagues de palier. Durant la première étape, on insère les bagues de tolérance dans les gorges annulaires de l'arbre. [0015] Suivant un autre mode de réalisation, l'arbre présente, avant déformation, une section transversale constante, ayant de préférence une circonférence extérieure circulaire et/ou une circonférence intérieure circulaire. [0016] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un arbre à cames, de préférence réalisé selon le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une ou plusieurs cames présentant chacune une ouverture tubulaire pourvue de rainures, une ou plusieurs bagues intérieures de paliers et un arbre tubulaire présentant des nervures s'étendant parallèlement à l'axe de géométrique en superposition axiale avec la ou les cames et la ou les bagues, et pénétrant dans les rainures de chaque came pour solidariser chaque came avec l'arbre, l'une au moins des bagues intérieures étant associée à une bague de tolérance interposée entre l'arbre et la bague intérieure associée. De préférence, au moins une bague intérieure située entre deux cames est ainsi associée à une bague de tolérance. 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 schématisée en coupe axiale d'un arbre à cames en cours d'assemblage suivant un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2, une coupe transversale suivant le plan II-II de la figure 1; - la figure 3, une coupe transversale suivant le plan III-III de la figure 1; - la figure 4, une coupe transversale d'un palier à roulement dans une phase ultérieure d'assemblage de l'arbre à cames de la figure 1; - la figure 5, un détail d'une variante de réalisation d'une liaison entre l'arbre à cames et une bague intérieure de roulement; - la figure 6, un détail d'une autre variante de réalisation de la liaison entre l'arbre à cames et une bague intérieure de roulement. [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] Sur la figure 1 est illustré un arbre à cames 10 en cours d'assemblage. [0020] Dans une première étape, on a positionné sur un arbre tubulaire 12 de section intérieure circulaire constante et de section extérieure circulaire constante, à distance les unes des autres une ou plusieurs cames 14 présentant chacune une ouverture tubulaire 16, et une ou plusieurs bagues intérieures 18 de paliers. [0021] Au cours d'une deuxième étape illustrée sur la figure 1, on fait pénétrer en force dans l'arbre tubulaire 12, suivant un axe de pénétration confondu avec l'axe géométrique 100 de l'arbre tubulaire 12, un outil 20 présentant des protubérances radiales 22 en matériau dur, qui sont circonférentiellement espacées les unes des autres. Cette pénétration en force a pour effet de produire, par déformation plastique de l'arbre tubulaire 12 et refoulement de matière, des nervures 24 s'étendant parallèlement à l'axe de pénétration, et traversant axialement les bagues intérieures de paliers 18 et les cames 14. [0022] Les ouvertures tubulaires 16 des cames 14 sont pourvues, avant d'être enfilées sur l'arbre tubulaire 12, de rainures longitudinales 26, de sorte que lors de la déformation de l'arbre tubulaire 12, les nervures 24 pénètrent dans ces rainures 26 pour solidariser chaque came 14 sur l'arbre, comme illustré sur la figure 2. [0023] Dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, chaque bague intérieure de palier 18 présente deux faces transversales d'extrémité 28, une ouverture cylindrique 30 et une face tournée radialement vers l'extérieur 32, pourvue d'un chemin de roulement 34 rectifié et traité thermiquement avant que la bague ne soit enfilée et positionnée sur l'arbre tubulaire 12. L'ouverture cylindrique 30 a un diamètre intérieur supérieur au diamètre initial de l'arbre tubulaire 12 avant déformation. Les bagues intérieures 18 sont positionnées sur l'arbre avec interposition de bagues de tolérance 36. Lors de la déformation de l'arbre tubulaire 12 et de la formation des nervures 24, ces bagues de tolérances 36 sont localement déformées, et assurent une solidarisation par friction entre l'arbre tubulaire déformé 12, les bagues de tolérances 36 et les bagues intérieures de paliers à roulement 18. Pour autant, les bagues intérieures 18 ne subissent pas de déformation plastique, ou du moins pas de déformation susceptible de déformer les chemins de roulement 34, de sorte qu'aucune modification de l'état de surface des chemins de roulement 34, et en particulier aucune opération de rectification des chemins de roulement 34, n'est nécessaire. [0024] Une fois achevée la formation des nervures 24, on procède à l'assemblage de corps roulants 40 sur les bagues intérieures de roulement 18 et de demi-bagues extérieures de roulement 38, comme illustré sur la figure 4, pour former des paliers à roulement 42. [0025] Puis on passe à une phase de rectifications des cames 14. Durant cette phase, l'arbre tubulaire 12 est de préférence supporté et guidé en rotation par les paliers à roulement 42, mais on prend soin de protéger les chemins de roulement en enfermant les paliers à roulement 42 dans des boîtiers de protection pour éviter la pénétration de polluants. [0026] Ce mode d'assemblage permet d'obtenir un arbre à cames 10 à partir d'un tube cylindrique à section constante, de bagues intérieures de roulement standard 18 et de bagues de tolérance standard 36. [0027] Suivant une variante de réalisation illustrée sur la figure 5, on prévoit sur l'arbre tubulaire 12 des portions de diamètre extérieur plus faible formant des gorges 44 de logement ou tout au moins de positionnement axial des bagues de tolérance 36. [0028] Suivant une autre variante de réalisation illustrée sur la figure 6, on prévoit dans chaque bague intérieure une gorge cylindrique 46 qui permet de loger et au moins de positionner axialement la bague de tolérance 36 associée. [0029] Naturellement, d'autres variations sont possibles. Les paliers peuvent être des paliers lisses. On peut également utiliser des bagues de tolérance entre les cames et l'arbre. REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'une ou plusieurs cames (14) présentant chacune une ouverture tubulaire (16) pourvue de rainures (26), et d'une ou plusieurs bagues intérieures (18) de paliers sur un arbre tubulaire (12) définissant un axe géométrique (100), suivant lequel: - dans une première étape, on positionne chaque came (14) et chaque bague intérieure (18) de palier sur l'arbre tubulaire (12); puis - dans une deuxième étape, on fait pénétrer en force dans l'arbre tubulaire (12), suivant un axe de pénétration confondu avec l'axe géométrique (100) de l'arbre tubulaire (12), un outil (20) présentant des protubérances (22) en matériau dur, qui sont circonférentiellement espacées les unes des autres, ayant pour effet de produire, par déformation plastique de l'arbre tubulaire (12), des nervures (24) s'étendant parallèlement à l'axe géométrique (100) et pénétrant dans les rainures (26) de la ou des cames (14) pour solidariser chaque came (14) sur l'arbre tubulaire (12), caractérisé en ce que durant la première étape, une bague de tolérance (36) est interposée entre chaque bague intérieure de palier (18) et l'arbre tubulaire (12). 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que durant la première étape, il existe un jeu non nul entre la bague intérieure de palier (18) et l'arbre tubulaire (12). 3. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que durant la deuxième étape, la ou les bagues intérieures de paliers (18) ne subissent aucune déformation plastique. 4. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on forme sur chaque bague intérieure de palier (18) unepiste rectifiée (34), dans une étape de fabrication, antérieure à la première étape d'assemblage. 5. 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 chaque came (14). 6. Procédé d'assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, avant rectification de chaque came (14), on protège chaque bague intérieure de palier (18) par un boîtier étanche à la pollution. 7. 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 (38) autour de chaque bague intérieure de palier (18). 8. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bagues intérieures de palier (18) sont des bagues intérieures de palier à roulement présentant au moins un chemin de roulement (34). 9. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que durant la première étape, on insère la bague de tolérance (36) dans une gorge annulaire (46) de la bague intérieure de palier (18). 10. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la bague intérieure de palier (18) présente deux faces transversales d'extrémité (28) et une ouverture cylindrique de section constante (30) s'étendant d'une des deux faces transversales (28) à l'autre.30 11. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que durant la première étape, on insère la bague de tolérance dans une gorge annulaire (44) de l'arbre tubulaire (12). 12. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'arbre tubulaire (12) présente, avant déformation, une section transversale constante. 13. Procédé d'assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la section transversale a une circonférence extérieure circulaire. 14. Procédé d'assemblage selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce que la section transversale a une circonférence intérieure circulaire. 15. Arbre à cames, de préférence réalisé selon le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une ou plusieurs cames (14) présentant chacune une ouverture tubulaire (16) pourvue de rainures (26), une ou plusieurs bagues intérieures de paliers (18) et un arbre tubulaire (12) présentant des nervures (24) s'étendant parallèlement à l'axe de géométrique à l'intérieur de la ou des cames (14) et de la ou des bagues intérieures de palier (18), et pénétrant dans les rainures (26) de chaque came (14) pour solidariser chaque came (14) avec l'arbre tubulaire (12), caractérisé en ce que au moins une des bagues intérieures de palier (18) est associée à une bague de tolérance (36) interposée entre l'arbre tubulaire (12) et la bague intérieure associée (18).