Brevet FR3082898A1 — publié le 20191227

ENSEMBLE D'UNE PIECE RECEVANT UN ARBRE EN SON INTERIEUR ET EPINGLE DE MAINTIEN DE L'ARBRE [0001] La présente invention concerne un ensemble d'une pièce présentant un logement recevant un arbre en son intérieur avec une épingle de maintien de l'arbre. [0002] Dans ce qui va suivre, il va être comme exemple de pièce un piston de moteur thermique et comme exemple arbre un arbre d'articulation d'un piston à une extrémité de bielle. Ceci n'est pas limitatif et la présente invention peut s'appliquer à d'autres types de pièces et d'arbres. [0003] Selon l'état de la technique, pour maintenir l'arbre d'un piston dans son logement, il est utilisé un élément appelé jonc sous forme d'anneau métallique ouvert, un jonc étant positionné à chaque extrémité longitudinal d'un logement recevant en son intérieur l'arbre. Un exemple de jonc est montré à la figure 1, ce jonc 10 étant de forme sensiblement ovale ouverte. [0004] L'utilisation d'un tel jonc ou similaire en deux parties est divulgué par KR-U-13464 pour le maintien d'un arbre dans un piston. [0005] La mise en place d'un tel jonc présente le désavantage de nécessiter un outillage spécifique coûteux. Cet outillage peut être soit manuel ou automatique. Dans tous les cas l'approvisionnement de l'outillage en jonc sera réalisé manuellement. [0006] Un premier problème est posé par une grande diversité de joncs, par exemple en diamètre ou en épaisseur. Il convient d'équiper un poste d'assemblage d'un outillage pour chaque nouvelle référence de jonc, par exemple trois outillages pour trois types de joncs présent au poste d'assemblage. [0007] Un deuxième problème est que les joncs ne peuvent être conditionnés en vrac sans risque de s'entremêler, ce qui rend difficile leur manutention. Afin d'éviter cet inconvénient, les joncs sont livrés, au poste d'assemblage, montés sur un étui métallique perdu, donc mis à la poubelle après utilisation, ce qui occasionne une dépense non négligeable. [0008] L'utilisation de joncs entraîne donc un investissement financier pour l'acquisition d'outillage spécifique devant respectivement effectuer une mise en place et un contrôle 2 des joncs, des coûts d'entretien et de maintenance de l'outillage, des coûts de gestion en logistique pour la gestion des références de jonc, leur stockage et leur manutention, etc... , leur durée d'assemblage et des coûts de recyclage des déchets, notamment des étuis métallique de protection des joncs. 5 [0009] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de maintenir un arbre dans un logement d'une pièce par un moyen simple et efficace ne nécessitant pas un outillage coûteux. [0010] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un ensemble d'une pièce présentant un logement recevant un arbre en son intérieur, l'arbre présentant un passage 10 interne et s'étendant dans une longueur du logement présentant deux extrémités longitudinales débouchantes de la pièce, la pièce portant un premier moyen de butée empêchant une sortie de l'arbre du logement par une première extrémité débouchante, caractérisé en ce qu'une épingle est logée dans le passage interne en présentant une tête circulaire intercalée entre deux pattes, la tête circulaire étant une portion de l'épingle la 15 plus interne au logement et contactant localement une paroi du passage interne et les deux pattes étant dirigées vers une deuxième extrémité débouchante avec une portion d'extrémité libre recourbée de chaque patte faisant saillie de la deuxième extrémité et coopérant avec un deuxième moyen de butée empêchant au moins une sortie de l'arbre du logement par la deuxième extrémité. 20 [0011] L'effet technique est de remplacer un jonc qui peut se déformer lors de sa manutention et de sa mise en place sur l'arbre par une épingle logée dans l'arbre. Le positionnement de l'épingle par introduction dans le passage interne de l'arbre est plus aisé que le placement du jonc qui peut être décalé par rapport à la deuxième extrémité débouchante et n'assurer qu'un maintien partiel ou déficient de l'arbre dans le logement. 25 L'opération d'assemblage a lieu sans outillage particulier. [0012] Le coût d'investissement d'une épingle est limité. Les avantageusement sont une facilité de mise en oeuvre permettant une diminution du temps d'assemblage, une diminution de la surface en atelier d'assemblage, une absence de déchet au poste d'assemblage sans les tubes métalliques et poches plastiques de conditionnement des joncs, une simplification de la logistique avec aucune référence de jonc à gérer, une simplification de la gamme d'assemblage et une sécurisation du montage, le positionnement d'un jonc étant quant à lui problématique. 3 [0013] Avantageusement, l'épingle est déformable par rapprochement des deux pattes l'une par rapport à l'autre sous une pression exercée sur les portions d'extrémité libre des pattes, les pattes étant rappelées en éloignement l'une de l'autre dans une position d'écartement des pattes l'une par rapport à l'autre quand plus aucune pression n'est 5 exercée sur les portions d'extrémité libre. L'épingle peut être du type lame de ressort métallique mais peut aussi être réalisée en fil de ressort métallique. L'épingle est avantageusement toujours sous pression pour appuyer contre le passage interne. [0014] Lors de l'introduction dans le passage interne de l'arbre, les propriétés élastiques et la forme de l'épingle lui permettent, sous l'effet d'un effort transversal, de se fermer pour 10 permettre son passage dans le passage interne. [0015] En fin de course, lorsque l'arbre rentre en contact avec le premier moyen de butée à la sortie de la première extrémité débouchante, l'effet ressort de l'épingle lui permet de se rouvrir et de se mettre en place en coopérant avec le deuxième moyen de butée à la sortie de la deuxième extrémité débouchante. L'immobilisation en translation de 15 l'arbre est alors réalisée. [0016] La tête de l'épingle est en appui contre la paroi du passage interne dans l'arbre et l'épingle est donc maintenue contre un déplacement axial par cet appui. Ce blocage en déplacement est axial est renforcé par la coopération en butée des extrémités libres des pattes avec un élément portée par la pièce. Ceci permet un maintien efficace de l'arbre 20 dans le logement de la pièce. [0017] Avantageusement, le deuxième moyen de butée est une rainure portée par la pièce et extérieure au logement en faisant un tour extérieur de la deuxième extrémité débouchante. [0018] Avantageusement, une partie finale de chaque extrémité libre recourbée pénètre 25 dans la rainure. La partie finale de chaque extrémité libre recourbée est maintenue dans la rainure. En plus d'un blocage en déplacement axial, il peut y avoir une limitation du déplacement radial de l'arbre dans le logement. [0019] Avantageusement, les extrémités libres recourbées des pattes sont inclinées de 900 à plus ou moins 30° par rapport à un axe longibdinal médian du passage interne de 30 l'arbre. [0020] Avantageusement, chaque patte comprend, adjacente à une portion d'extrémité libre recourbée, une portion inclinée, les portions inclinées des deux pattes divergeant 4 l'une de l'autre en éloignement de la tête d'épingle, chaque portion inclinée étant en contact latéral avec un biseau pratiqué sur la paroi du passage interne de l'arbre à proximité de la deuxième extrémité débouchante. [0021] Avantageusement, la portion inclinée de chacune des pattes est prolongée vers la 5 tête d'épingle par une portion intermédiaire, les portions intermédiaires des pattes s'étendant parallèlement l'une à l'autre, à l'axe longitudinal médian du passage interne de l'arbre et à distance de la paroi du passage interne. [0022] Avantageusement, le premier moyen de butée est un épaulement porté par la pièce en sortie de la première extrémité débouchante et faisant le tour extérieur de la 10 première extrémité débouchante en pénétrant radialement dans un espace en prolongement longitudinal du logement juste après la première extrémité débouchante. [0023] Avantageusement, le passage interne de l'arbre présente un évasement conique à proximité de la première extrémité débouchante élargissant le passage interne en rapprochement de la première extrémité débouchante. 15 [0024] Avantageusement, la pièce est un piston recevant un arbre en son intérieur, l'arbre étant un arbre d'articulation du piston avec une bielle. [0025] L'invention concerne aussi un procédé de montage d'une bielle avec un piston à l'aide d'un arbre présentant un passage interne longitudinal traversant un logement pratiqué dans le piston, le piston et l'arbre formant un ensemble tel que précédemment 20 décrit, le procédé comprenant une mise en place d'une extrémité longitudinale de la bielle dans le piston avec un évidement pratiqué sur la bielle placé dans et aligné avec le logement, une introduction de l'arbre dans le logement du piston et à travers l'évidement de la bielle, caractérisé par l'étape d'introduction d'une épingle dans le passage interne longitudinal de l'arbre, l'épingle immobilisant l'arbre en translation dans son logement par 25 interaction avec un élément présent sur le piston. [0026] En variante, le procédé de montage peut comprendre une étape préalable de mise en place de l'épingle totalement dans le passage interne longitudinal de l'arbre, l'étape d'introduction étant alors remplacé par une étape de poussée de l'épingle vers l'extérieur de l'arbre pour faire sortir ses portions d'extrémité libres afin qu'elles viennent 30 se loger dans la rainure du piston et ainsi réaliser le blocage de l'arbre dans le piston. 5 [0027] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un jonc servant d'élément de 5 maintien d'un arbre dans un logement d'une pièce selon l'état de la technique, - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'une épingle de maintien servant dans un ensemble d'une pièce et d'un arbre logé dans la pièce selon la présente invention pour bloquer l'arbre par rapport à la pièce, - la figure 3 est une représentation schématique d'un piston articulé à une bielle par 10 un arbre traversant le piston, le piston et l'arbre formant un ensemble selon la présente invention, avec utilisation d'une épingle de maintien bloquant l'arbre en position dans le piston. [0028] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de 15 principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. [0029] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont 20 à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. [0030] En se référant aux figures 2 et 3, la présente invention concerne un ensemble d'une pièce 1 présentant un logement 2 recevant un arbre 3 en son intérieur, l'arbre 3 présentant un passage interne 3a et s'étendant dans une longueur du logement 2 25 présentant deux extrémités longitudinales débouchantes 2a, 2b de la pièce 1. [0031] A la figure 3, la pièce est un piston 1 recevant un arbre 3 en son intérieur, l'arbre 3 étant un arbre d'articulation du piston 1 avec une bielle 4. Ceci n'est cependant pas limitatif. [0032] La pièce, ici un piston 1, porte un premier moyen de butée 5a empêchant une 30 sortie de l'arbre 3 du logement 2 par une première extrémité 2a débouchante. [0033] Selon la présente invention, au lieu d'un jonc, il est utilisé une épingle 6 déformable élasfiquement qui est logée dans le passage interne 3a de l'arbre 3 en 6 présentant une tête circulaire 6a intercalée entre deux pattes 6b, les deux pattes 6b étant de chaque côté de la tête circulaire 6a, la tête circulaire 6a étant donc intercalée entre les deux pattes 6b. [0034] C'est la tête circulaire 6a qui est la portion de l'épingle 6 la plus interne au 5 logement 2 et qui contacte localement une paroi du passage interne 3a. Cela peut se faire en deux endroits diamétralement opposés. Ainsi, l'épingle 6 est coincée dans le passage interne 3a après avoir été enfoncée dans le passage interne 3a de l'arbre 3. [0035] Les deux pattes 6b sont dirigées vers une deuxième extrémité 2b débouchante. Une portion d'extrémité libre 6c recourbée de chaque patte 6b fait saillie de la deuxième 10 extrémité 2b. Chaque portion d'extrémité libre 6c recourbée coopère avec un deuxième moyen de butée 5b ou de retenue de la portion d'extrémité libre 6c recourbée empêchant au moins une sortie de l'arbre 3 du passage interne 3a de l'arbre 3 par la deuxième extrémité 2b. Le deuxième moyen de butée 5b ou de retenue est porté par la pièce 1, notamment mais pas uniquement par le logement 2 qui traverse la pièce 1. 15 [0036] La figure 2, en se référant aussi à la figure 3, montre une forme de réalisation de l'épingle 6. Cette épingle 6 peut être déformable par rapprochement des deux pattes 6b l'une par rapport à l'autre sous une pression exercée sur les portions d'extrémité libre Sc des pattes 6b, ceci lors de l'introduction de l'épingle 6 dans le passage interne 3a de l'arbre 3. 20 [0037] Les pattes 6b peuvent alors être rappelées en éloignement l'une de l'autre dans une position d'écartement des pattes 6b l'une par rapport à l'autre quand plus aucune pression n'est exercée sur les portions d'extrémité libre 6c. Cela fait s'appliquer au moins des portions des pattes 6b contre la paroi du passage interne 3a dans le logement 2 et appuyer des parties des pattes 6b en vis-à-vis du de la deuxième extrémité 2b 25 débouchante du passage interne 3a contre le contour interne de cette deuxième extrémité 2b, comme il est visible à la figure 3. [0038] En se référant plus particulièrement à la figure 3, le deuxième moyen de butée peut être une rainure 5b portée par la pièce 1 et extérieure au logement 2 en faisant un tour extérieur de la deuxième extrémité 2b débouchante. 30 [0039] La rainure 5b peut être radiale par rapport à l'axe longitudinal médian du passage interne 3a de l'arbre 3. Dans ce cas, une pointe comme extrémité finale de chaque extrémité libre 6c recourbée de l'épingle 6 peut pénétrer dans la rainure 5b et être retenue 7 contre un mouvement axial de sortie de l'arbre 3 hors du logement 2 ceci aussi bien en éloignement qu'en rapprochement de la deuxième extrémité 2b débouchante. [0040] Les portions d'extrémité libre 6c recourbées des pattes 6b peuvent être inclinées de 90°, à plus ou moins 30°, par rapport à un axe egitudinal médian du passage interne 5 3a de l'arbre 3. Les portions d'extrémité libre 6c recourbées des pattes 6b peuvent ainsi dépasser axialement et radialement du logement 2 et c'est leur déformation élastique en rapprochement ainsi que leur rappel en position écartée l'une de l'autre qui permettent de faire rentrer les portions d'extrémité libre 6c recourbées des pattes 6b dans la rainure 5b puis d'assurer un contact contre la paroi interne du passage interne 3a. 10 [0041] En se référant plus particulièrement à la figure 2, chaque patte 6b peut comprendre, adjacente à une portion d'extrémité libre 6c recourbée donc en se rapprochant de la tête 6a d'épingle, une portion inclinée 6d par rapport à l'axe longitudinal médian de l'arbre 3. [0042] En se référant plus particulièrement à la figure 3, les portions inclinées des deux 15 pattes 6b peuvent diverger l'une de l'autre en éloignement de la tête 6a d'épingle donc vers la deuxième extrémité 2b débouchante. Chaque portion inclinée peut être en contact latéral avec un biseau 8 pratiqué sur la paroi du passage interne 3a de l'arbre 3 à proximité de la deuxième extrémité 2b débouchante. [0043] Ce biseau 8 peut faire partie d'une forme conique tournée par sa plus grande 20 ouverture vers la deuxième extrémité 2b débouchante. La même forme conique existe alors sur le logement 2 vers sa deuxième extrémité 2b débouchante. [0044] En se référant aux figures 2 et 3 prises en combinaison, la portion inclinée 6d de chacune des pattes 6b peut être prolongée vers la tête circulaire 6a de l'épingle 6 par une portion intermédiaire 6e. Les portions intermédiaires 6e des pattes 6b peuvent s'étendre 25 parallèlement l'une à l'autre, à l'axe longitudinal médian du passage interne 3a de l'arbre 3 et à distance de la paroi du passage interne 3a. [0045] En ce qui concerne la première extrémité 2a débouchante, le premier moyen de butée peut être un épaulement 5a porté par la pièce 1 en sortie du logement 2 et en sortie de la première extrémité 2a débouchante. Cet épaulement 5a peut faire le tour extérieur 30 de la première extrémité 2a débouchante en pénétrant radialement dans un espace prolongeant longitudinalement le logement 2 vers l'extérieur juste après la première extrémité 2a débouchante. B [0046] Dans une forme de réalisation préférentielle, le passage interne 3a de l'arbre 3 présente un évasement 9 conique à proximité de la première extrémité 2a débouchante élargissant le passage interne 3a en rapprochement de la première extrémité 2a débouchante donc un évasement 9 conique le plus ouvert vers l'extérieur. De l'autre côté, 5 le logement 2 peut aussi être évasé similairement au passage interne 3a à cette première extrémité 2a débouchante. [0047] Pour une application de l'invention à un piston 1 en tant que pièce et à un arbre 3 d'articulation du piston 1 avec une bielle 4, le procédé de montage d'une bielle 4 avec un piston 1 à l'aide de l'arbre 3 présentant un passage interne 3a longitudinal traversant un 10 logement 2 pratiqué dans le piston 1 comprend une mise en place d'une extrémité longitudinale de la bielle 4 dans le piston 1 avec un évidement pratiqué sur la bielle 4 placé dans et aligné avec le logement 2. [0048] Cette étape est suivie d'une introduction de l'arbre 3 dans le logement 2 du piston 1 et à travers l'évidement de la bielle 4. Le procédé comprend ensuite une étape 15 d'insertion d'une épingle 6 dans le passage interne 3a longitudinal de l'arbre 3, jusqu'à ce que les portions d'extrémité libres 6c de l'épingle 6 viennent se loger dans la rainure 5b du piston 1 et ainsi réaliser le blocage de l'arbre 3 dans le piston 1,immobilisant l'arbre 3 en translation dans son logement 2 par coopération avec un élément du piston en tant que pièce 1. 20 [0049] En variante de procédé de montage, l'épingle 6 est placée préalablement totalement dans le passage interne 3a longitudinal de l'arbre 3. [0050] Le piston 1 est mis en place sur une extrémité longitudinale de la bielle 4, l'évidement pratiqué sur la bielle 4 étant placé dans et aligné avec le logement 2 du piston 1. 25 [0051] Cette étape est suivie d'une introduction de l'arbre 3 dans le logement 2 du piston 1 et à travers l'évidement de la bielle 4. [0052] Cette étape est suivie d'une poussée de l'épingle 6 vers l'extérieur de l'arbre 3 pour faire sortir ces portions d'extrémité libres 6c afin qu'elles viennent se loger dans la rainure 5b du piston 1 et ainsi réaliser le blocage de l'arbre REVENDICATIONS1. Ensemble d'une pièce (1) présentant un logement (2) recevant un arbre (3) en son intérieur, l'arbre (3) comportant un passage interne (3a) et s'étendant dans une longueur du logement (2) présentant deux extrémités longitudinales débouchantes (2a, 2b) de la pièce (1), la pièce (1) portant un premier moyen de butée (5a) empêchant une sortie de l'arbre (3) du logement (2) par une première extrémité (2a) débouchante, caractérisé en ce qu'une épingle (6) est logée dans le passage interne (3a) en présentant une tête circulaire (6a) intercalée entre deux pattes (6b), la tête circulaire (6a) étant une portion de l'épingle (6) la plus interne au logement (2) et contactant localement une paroi du passage interne (3a) et les deux pattes (6b) étant dirigées vers une deuxième extrémité (2b) débouchante avec une portion d'extrémité libre (6c) recourbée de chaque patte (6b) faisant saillie de la deuxième extrémité (2b) et coopérant avec un deuxième moyen de butée (5b) empêchant au moins une sortie de l'arbre (3) du logement (2) par la deuxième extrémité (2b). 2. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel l'épingle (6) est déformable par rapprochement des deux pattes (6b) l'une par rapport à l'autre sous une pression exercée sur les portions d'extrémité libre (6c) des pattes (6b), les pattes (6b) étant rappelées en éloignement l'une de l'autre dans une position d'écartement des pattes (6b) l'une par rapport à l'autre quand plus aucune pression n'est exercée sur les portions d'extrémité libre (6c). 3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième moyen de butée est une rainure (5b) portée par la pièce (1) et extérieure au logement (2) en faisant un tour extérieur de la deuxième extrémité (2b) débouchante. 4. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel une partie finale de chaque extrémité libre (6c) recourbée pénètre dans la rainure (5b). 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les extrémités libres recourbées des pattes (6b) sont inclinées de 90° à plus ou moins 30° par rapport à un axe longitudinal médian du passage interne (3a) de l'arbre (3). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque patte (6b) comprend, adjacente à une portion d'extrémité libre (6c) recourbée, 10 une portion inclinée (6d), les portions inclinées (6d) des deux pattes (6b) divergeant l'une de l'autre en éloignement de la tête (6a) d'épingle, chaque portion inclinée (6d) étant en contact latéral avec un biseau (8) pratiqué sur la paroi du passage interne (3a) de l'arbre (3) à proximité de la deuxième extrémité (2b) débouchante. 5 7. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel la portion inclinée (6d) de chacune des pattes (6b) est prolongée vers la tête (6a) d'épingle par une portion intermédiaire (6e), les portions intermédiaires (6e) des pattes (6b) s'étendant parallèlement l'une à l'autre, à l'axe longitudinal médian du passage interne (3a) de l'arbre (3) et à distance de la paroi du passage interne (3a). 10 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier moyen de butée est un épaulement (5a) porté par la pièce (1) en sortie de la première extrémité (2a) débouchante et faisant le tour extérieur de la première extrémité (2a) débouchante en pénétrant radialement dans un espace en prolongement longitudinal du logement (2) juste après la première extrémité (2a) 15 débouchante. 9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le passage interne (3a) de l'arbre (3) présente un évasement (9) conique à proximité de la première extrémité (2a) débouchante élargissant le passage interne (3a) en rapprochement de la première extrémité (2a) débouchante. 20 10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce est un piston (1) recevant un arbre (3) en son intérieur, l'arbre (3) étant un arbre d'articulation du piston (1) avec une bielle (4).