Brevet FR3021995A1 — publié le 20151211

DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT D'UN ARBRE À CAMES [0001] L'invention a trait à l'assemblage des moteurs à combustion interne des véhicules automobiles et notamment au positionnement d'au moins un composant du moteur par rapport à un autre. Plus précisément, l'invention concerne le montage et le positionnement angulaire d'un arbre à cames par rapport à une culasse d'un moteur à combustion interne. [0002] Lors de la fabrication des véhicules automobiles, les moteurs sont généralement assemblés sur une ligne d'assemblage dédiée, puis montés sur les véhicules une fois assemblés. [0003] L'assemblage des moteurs à combustion interne se révèle être un travail de grande précision durant lequel les opérateurs doivent être vigilants au positionnement relatif de ses différents composants, un mauvais positionnement pouvant entrainer un dysfonctionnement ou une usure prématurée du moteur. [0004] Pour les arbres à cames, un mauvais positionnement angulaire engendre des avances ou des retards dans la levée des soupapes, ces avances ou ces retards générant alors une augmentation du rejet de particules polluantes dans l'atmosphère. Cette augmentation du rejet de particules polluantes peut être préjudiciable pour un véhicule, celui-ci pouvant échouer lors de passages de tests, conduisant à une mauvaise publicité du véhicule, ou se voir classé dans une catégorie de véhicules auxquels une taxe de pollution est appliquée sur le prix d'achat du véhicule. [0005] De plus, un mauvais positionnement angulaire de(s) l'arbre(s) à cames entraine une diminution du rendement du moteur et une augmentation de la consommation de carburant, obligeant le propriétaire du véhicule à faire intervenir un garagiste, conduisant à une immobilisation du véhicule. [0006] Afin d'empêcher un mauvais positionnement angulaire d'un arbre à cames, les opérateurs en charge du montage des moteurs, ou les garagistes intervenant sur le véhicule, utilisent de nombreuses méthodes et outils pour assurer un bon positionnement des arbres à cames par rapport à la culasse. [0007] Par exemple, lors de la mise en place de l'arbre à cames, les opérateurs sont amenés à effectuer de nombreuses mesures sur l'arbre à cames afin d'ajuster son positionnement le cas échéant. Cette méthode donne de bons résultats, cependant elle est longue et fastidieuse pour le technicien (c'est à dire pour l'opérateur en usine ou le garagiste). En effet, le technicien doit monter, sur la culasse, plusieurs supports sur lesquels il déplacera son ou ses outil(s) de mesure. De plus, le placement de supports d'un moteur à un autre peut varier (même très légèrement) ce qui peut fausser les mesures. [0008] Une autre méthode de positionnement d'un arbre à cames par rapport à une culasse est décrite dans le brevet FR 2 681 376. Cette méthode utilise un dispositif de positionnement se présentant sous la forme d'un cavalier ayant un corps et deux jambes parallèles en saillie du corps, ces jambes étant terminées par une surface plane et venant en appui, de part et d'autre, sur deux méplats réalisés sur l'arbre à cames. Dans une variante, le dispositif comprend un pion, situé entre les jambes, apte à venir en prise dans un perçage de l'arbre à cames de sorte à assurer le bon positionnement du dispositif sur l'arbre à cames. En utilisation, un technicien vient mettre en prise le dispositif sur l'arbre à cames et vient faire coopérer la surface plane de chaque jambe sur une surface supérieure de la culasse, de sorte que le positionnement angulaire de l'arbre à cames par rapport à la culasse soit assuré. [0009] Toutefois, cette méthode ne va pas sans inconvénients. [0010] En effet, il existe une impossibilité de positionnement en cas de défaut sur l'un des composants. Par exemple, si la surface supérieure de la culasse présente une légère aspérité, les surfaces planes des deux jambes ne pourront pas venir en contact sur la surface supérieure de la culasse en même temps. Ainsi le positionnement angulaire ne pourra pas être réalisé. [0011] De plus, en cas de défaut d'orientation des cames de l'arbre à cames, le positionnement angulaire de l'arbre à cames est assuré mais faux. Le technicien peut alors se rendre compte, de manière visuelle, du défaut de positionnement et démonter l'arbre à cames pour le remplacer par un arbre à cames sans défaut. Toutefois, ce remplacement ne peut être utilisé pour apporter des corrections à la fabrication des arbres à cames et l'arbre à cames défectueux est alors mis au rebut provoquant un gaspillage de matière et une perte financière pour le constructeur. [0012] La présente invention a pour principale vocation de répondre aux inconvénients de l'art antérieur. [0013] Un premier objectif est de proposer un dispositif de positionnement angulaire d'un arbre à cames, simple et rapide d'utilisation. [0014] Un deuxième objectif est de proposer un dispositif de positionnement angulaire d'un arbre à cames, simple et peu coûteux de fabrication. [0015] Un troisième objectif est de proposer un dispositif de positionnement angulaire d'un arbre à cames, permettant de relever la valeur de l'écart en cas d'imperfection de fabrication de l'arbre à cames ou de la culasse. [0016] Un quatrième objectif est de proposer une méthode d'utilisation simple et rapide du dispositif de positionnement angulaire d'un arbre à cames. [0017] A cet effet, il est proposé en premier lieu un dispositif de positionnement angulaire d'un arbre à cames par rapport à une culasse de moteur à combustion interne, ce dispositif comprenant une cale ayant un cavalier comprenant un corps et deux jambes parallèles faisant saillie depuis le corps et aptes à venir au contact d'au moins un méplat réalisé sur l'arbre à cames de sorte que la cale enjambe l'arbre à cames dans lequel la cale comprend également un bras en saillie du corps, à l'opposé des jambes, ce bras ayant une face externe et une face interne opposées, le dispositif comprenant également un capteur angulaire propre à être monté sur la face interne ou la face externe. [0018] Le capteur angulaire permet à l'opérateur de relever l'écart (s'il a lieu) entre la position nominale de l'arbre à cames et la position réelle de l'arbre à cames et ainsi de suivre l'évolution de cet écart lors de montages suivants. Ainsi, l'opérateur peut corriger, si besoin, le positionnement de l'arbre à cames s'il est dans une zone de tolérance de positionnement, et si le positionnement de l'arbre à cames est hors de la zone de tolérance, vérifier, à l'aide de mesures sur d'autres montages, s'il existe une défaillance dans la production des arbres à cames. [0019] De plus, le temps de contrôle du positionnement de l'arbre à cames, à l'aide du dispositif de positionnement, est plus rapide qu'avec les moyens habituellement utilisés. [0020] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : - les jambes comprennent un plan interne et un plan externe opposés, le plan interne de l'une des jambes étant apte à venir au contact du méplat de l'arbre à cames ; - le bras prolonge l'une des jambes de sorte que la cale soit en forme de 11h11 ; le plan externe et la face externe sont coplanaires ; le bras est situé entre les jambes du cavalier ; le capteur angulaire est monté sur le bras de sorte à laisser un jeu entre le dessus du corps du cavalier et une face latérale du capteur angulaire ; - les jambes comprennent, à une extrémité, des biseaux de sorte à faciliter l'enjambement de l'arbre à cames par le cavalier ; - la cale est réalisée dans un matériau métallique possédant des propriétés magnétiques pour permettre la coopération avec une surface inférieure du capteur angulaire, elle-même magnétique. [0021] Il est proposé en second lieu un procédé d'utilisation d'un dispositif de positionnement angulaire tel que décrit précédemment, ce procédé comprenant les étapes consistant à: - calibrer le capteur angulaire à l'aide d'une équerre ayant une face verticale et une face horizontale perpendiculaires ; - faire une mise à zéro du capteur angulaire sur une surface supérieure de la culasse ; - assembler le capteur angulaire sur la face interne ou la face externe du bras de la cale pour former le dispositif de positionnement angulaire ; - positionner le dispositif de sorte que le cavalier enjambe l'arbre à cames et que l'un des plans internes des jambes vienne au contact d'un méplat de l'arbre à cames ; - ajuster l'arbre à cames et relever la mesure indiquée sur le capteur angulaire, et - retirer le dispositif de l'arbre à cames et dissocier le capteur angulaire de la cale. [0022] Dans une réalisation, le procédé comprend une deuxième étape d'ajustement d'un deuxième arbre à cames adjacent et de relevé de la mesure indiquée sur le capteur angulaire, le capteur angulaire étant alors placé sur la face externe ou la face interne du bras de la cale, opposée à la face sur laquelle est positionné le capteur angulaire pour l'ajustement du premier arbre à cames. [0023] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci- après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de dessous d'un dispositif de positionnement angulaire d'un arbre à cames ; - la figure 2 est une vue de face montrant une première étape de calibration du dispositif de positionnement angulaire ; - la figure 3 est une vue en perspective de dessus montrant une deuxième étape de calibration du dispositif de positionnement angulaire sur une culasse d'un moteur ; - la figure 4 est une vue de face montrant une première étape d'utilisation du dispositif de positionnement angulaire ; - la figure 5 est une vue en perspective montrant l'utilisation du dispositif de positionnement angulaire dans deux configurations différentes ; - la figure 6 est une vue de face représentant schématiquement un défaut de positionnement angulaire d'un arbre à cames. [0024] Sur la figure 1 est représenté un dispositif 1 de positionnement angulaire d'un arbre 2 à cames 3 par rapport à une culasse 4 de moteur à combustion interne. [0025] Le dispositif 1 comprend une cale 5 ayant un cavalier 6 comprenant un corps 7 et deux jambes 8 parallèles faisant saillie depuis le corps 7 et aptes à venir au contact d'au moins un méplat 9 réalisé sur l'arbre 2 à cames 3 de sorte que la cale 5 enjambe l'arbre 2 à cames 3. La cale 5 comprend également un bras 10 en saillie du corps 7, à l'opposé des jambes 8, ce bras 10 ayant une face 11 externe et une face 12 interne opposées. Le dispositif 1 comprend un capteur 13 angulaire propre à être monté sur la face 12 interne ou la face 11 externe du bras 10 de la cale 5. [0026] Comme on le voit particulièrement sur les figures 1, 4 et 6, les jambes 8 comprennent un plan 14 interne et un plan 15 externe opposés, le plan 14 interne de l'une des jambes 8 étant apte à venir au contact du méplat 9 de l'arbre 2 à cames 3. [0027] Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le bras 10 prolonge l'une des jambes 8 de sorte que la cale 5 soit en forme de "h" et que le plan 15 externe d'une jambe 8 du cavalier 6 soit coplanaire avec la face 11 externe du bras 10 prolongeant la jambe 8. Toutefois, dans une variante non représentée sur les dessins, le bras 10 est situé entre les jambes 8 du cavalier 6. [0028] Afin de faciliter la manipulation de la cale 5 comme il sera expliqué ci-après, on remarque que la cale 5 comprend des congés d'arêtes à chaque jonction d'une partie avec une autre, c'est à dire, entre chaque plan 14 interne de chaque jambe 8 avec le corps 7 du cavalier 6 et entre la face 12 interne du bras 10 et le corps 7 du cavalier 6. [0029] De même, pour faciliter l'enjambement de l'arbre 2 à cames 3 par le cavalier 6, les jambes 8 comprennent, à leur extrémité 16, des biseaux 17 [0030] Avantageusement, la cale 5 est réalisée dans un matériau métallique possédant des propriétés magnétiques, et le capteur 13 possède une surface 18 inférieure également magnétique. Ainsi, le capteur 13 angulaire est aimanté sur le bras 10 de la cale 5 pour former le dispositif 1 de positionnement angulaire. [0031] Toutefois, il est à noter que le capteur 13 angulaire est monté sur le bras 10 avec un jeu 19 par rapport au corps 7 du cavalier 6. Plus précisément, le jeu 19 est mesuré entre le dessus du corps 7 du cavalier 6 et une face 20 latérale du capteur 13 angulaire, et est strictement supérieur à la valeur du congé d'arête entre la face 12 interne du bras 10 et le dessus du corps 7. [0032] Comme on le voit sur les figures, la culasse 4 comprend deux parois 21 externes entre lesquelles est située une paroi 22 milieu et des parois 23 verticales, perpendiculaires à la paroi 22 milieu et s'étendant entre les parois 21 externes, les parois 23 verticales étant pourvues de logements 24 recevant l'arbre 2 à cames 3. La culasse 4 comprend, en outre, une surface 25 supérieure formée par les parois 21 externes, la paroi 22 milieu et les parois 23 verticales. [0033] L'arbre 2 à cames 3 comprend une surépaisseur formant une bague 26 portant le méplat 9. L'arbre 2 à cames 3 est raccordé à une poulie 27 sur laquelle vient s'engrainer une courroie (non représentée). [0034] Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, l'arbre 2 à cames 3 comprend deux méplats 9 sur lesquels chaque plan 14 interne du cavalier 6 vient en appui. [0035] Afin de positionner un arbre 2 à cames 3 par rapport à une culasse 4, au moyen d'un dispositif 1 de positionnement angulaire tel qu'il vient d'être décrit, un technicien (opérateur en usine ou garagiste) suit le procédé ci-dessous. [0036] Premièrement, le technicien calibre le capteur 13 angulaire à l'aide d'une équerre 28 comme cela est illustré en figure 2. Pour cela, il place la surface 18 inférieure du capteur 13 angulaire successivement sur une face 29 verticale (position représentée en pointillés) et sur une face 30 horizontale de l'équerre 28 (position représentée en traits pleins) de sorte à faire une mise à zéro sur chaque face. [0037] Ensuite, le technicien place le capteur 13 angulaire sur la culasse 4, comme cela est visible sur la figure 3, en venant mettre la surface 18 inférieure du capteur 13 angulaire en contact avec la surface 25 supérieure de la culasse 4, puis fait de nouveau une mise à zéro du capteur 13 angulaire de sorte à déterminer un plan de référence pour la mesure angulaire réalisée par le capteur 13 angulaire. [0038] Le technicien procède ensuite à l'assemblage du dispositif 1 de positionnement angulaire en positionnant la surface 18 inférieure du capteur 13 angulaire sur la face 12 interne du bras 10 de la cale 5. [0039] Lorsque le dispositif 1 est assemblé, le technicien le positionne sur l'arbre 2 à cames 3 de sorte que le cavalier 6 enjambe l'arbre 2 à cames 3 et que l'un des plans 14 internes des jambes 8 vienne au contact d'un méplat 9 de l'arbre 2 à cames 3, et selon le mode de réalisation représenté sur les figures, que les deux plans 14 internes viennent chacun au contact d'un méplat 9. [0040] L'assemblage et le positionnement sur l'arbre 2 à cames 3 sont représentés sur la figure 4, les séquences étant schématisées par des flèches. [0041] Par la suite, comme on le voit sur la figure 6, le technicien ajuste la position de l'arbre 2 à cames 3 et relève la mesure 31 affichée sur le capteur 13 angulaire, lorsque l'arbre 2 à cames 3 est correctement positionné, la mesure 31 étant réalisée par rapport au plan de référence, c'est à dire par rapport à la surface 25 supérieure de la culasse 4. L'action de positionnement de l'arbre 2 à cames 3 est illustrée, sur la figure 6, par l'angle A entre la face 11 externe de la cale 5 et la ligne en traits mixtes représentant une position initiale de la face 11 externe de la cale 5 du dispositif 1 avant positionnement de l'arbre 2 à cames 3. [0042] Lorsque la mesure 31 est relevée, l'opérateur retire le dispositif 1 de positionnement angulaire de l'arbre 2 à cames 3 et dissocie le capteur 13 angulaire de la cale 5. [0043] Comme on le voit sur la figure 5, le moteur comprend deux arbres 2 à cames 3 qui doivent être positionnés par le technicien. Le technicien réalise alors le positionnement d'un premier arbre, correspondant au dispositif 1 de positionnement en traits pleins, puis réalise la même opération sur l'arbre 2 à cames 3 adjacent, correspondant au dispositif 1 de positionnement en pointillés. [0044] Toutefois, on remarquera que pour le positionnement du deuxième arbre 2 à cames 3, le capteur 13 angulaire est placé sur la face 11 externe du bras 10 de la cale 5. Ce positionnement particulier permet que le dispositif 1 de positionnement ne soit pas bloqué par un élément du véhicule, notamment lorsque le positionnement est effectué par un garagiste sans que le moteur ne soit retiré du véhicule. [0045] Le dispositif 1 de positionnement angulaire d'un arbre 2 à cames 3 qui vient d'être décrit présente de nombreux avantages. [0046] Premièrement, le dispositif 1 est simple et rapide d'utilisation. En effet, le technicien n'a qu'à réaliser un calibrage du capteur 13 angulaire puis prendre une référence sur la culasse 4, assembler le dispositif 1 et le positionner sur l'arbre 2 à cames 3, positionner ce dernier et relever la mesure sur le capteur 13 angulaire et, enfin, retirer le dispositif 1 de l'arbre 2 à cames 3 et dissocier ses éléments les uns des autres. [0047] Deuxièmement, le dispositif 1 est simple et peu coûteux en fabrication. En effet, le capteur 13 angulaire est avantageusement issu du commerce, seule la cale 5 de formes simples doit être usinée, par exemple à l'aide d'une machine à commande numérique, ce qui assure rapidité et qualité d'usinage. [0048] Troisièmement, le technicien peut relever la valeur de l'écart de positionnement d'un arbre 2 à cames 3 en cas de mauvais positionnement de l'arbre 2 à cames 3 sur la culasse 4 de sorte à permettre, le cas échéant, une action corrective sur les moteurs d'une même série. [0049] Enfin, la méthode d'utilisation du dispositif 1 de positionnement est également simple et rapide, ce qui permet de réduire le coût de la main d'ceuvre pour un garagiste, ou d'augmenter la cadence de production dans les usines de production de véhicules. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de positionnement angulaire d'un arbre (2) à cames (3) par rapport à une culasse (4) de moteur à combustion interne, ce dispositif (1) comprenant une cale (5) ayant un cavalier (6) comprenant un corps (7) et deux jambes (8) parallèles faisant saillie depuis le corps (7) et aptes à venir au contact d'au moins un méplat (9) réalisé sur l'arbre (2) à cames (3) de sorte que la cale (5) enjambe l'arbre (2) à cames (3) caractérisé en ce que la cale (5) comprend également un bras (10) en saillie du corps (7), à l'opposé des jambes (8), ce bras (10) ayant une face (11) externe et une face (12) interne opposées, le dispositif (1) comprenant également un capteur (13) angulaire propre à être monté sur la face (12) interne ou la face (11) externe. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les jambes (8) comprennent un plan (14) interne et un plan (15) externe opposés, le plan (14) interne de l'une des jambes (8) étant apte à venir au contact du méplat (9) de l'arbre (2) à cames (3). 3. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le bras (10) prolonge l'une des jambes (8) de sorte que la cale (5) soit en forme de "h". 4. Dispositif (1) selon la revendication 2 caractérisé en ce que le plan (15) externe et la face (11) externe sont coplanaires. 5. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le bras (10) est situé entre les jambes (8) du cavalier (6). 6. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le capteur (13) angulaire est monté sur le bras (10) de sorte à laisser un jeu (19) entre le dessus du corps (7) du cavalier (6) et une face (20) latérale du capteur (13) angulaire. 7. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les jambes (8) comprennent, à une extrémité (16), des biseaux (17) de sorte à faciliter l'enjambement de l'arbre (2) à cames (3) par le cavalier (6). 8. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la cale (5) est réalisée dans un matériau métallique possédant des propriétés magnétiques pour permettre la coopération avec une surface (18) inférieure du capteur (13) angulaire, elle-même magnétique. 9. Procédé d'utilisation d'un dispositif (1) de positionnement angulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à: - calibrer le capteur (13) angulaire à l'aide d'une équerre (28) ayant une face (29) verticale et une face (30) horizontale perpendiculaires ; - faire une mise à zéro du capteur (13) angulaire sur une surface (25) supérieure de la culasse (4) ; - assembler le capteur (13) angulaire sur la face (12) interne ou la face (11) externe du bras (10) de la cale (5) pour former le dispositif (1) de positionnement angulaire ; - positionner le dispositif (1) de sorte que le cavalier (6) enjambe l'arbre (2) à cames (3) et que l'un des plans (14) internes des jambes (8) vienne au contact d'un méplat (9) de l'arbre (2) à cames (3) ; - ajuster l'arbre (2) à cames (3) et relever la mesure indiquée sur le capteur (13) angulaire, et - retirer le dispositif (1) de l'arbre (2) à cames (3) et dissocier le capteur (13) angulaire de la cale (5). 10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que le procédé comprend une deuxième étape d'ajustement d'un deuxième arbre (2) à cames (3) adjacent et de relevé de la mesure indiquée sur le capteur (13) angulaire, le capteur (13) angulaire étant alors placé sur la face (11) externe ou la face (12) interne du bras (10) de la cale (5), opposée à la face (11, 12) sur laquelle est positionné le capteur (13) angulaire pour l'ajustement du premier arbre (2) à cames (3).