Brevet FR3152288A1 — publié le 20250228

Ensemble comprenant un moteur thermique équipé d’une culasse (2) recouverte par un couvre-culasse (4), recevant entre les deux au moins un arbre à cames présentant sur un côté une arrête de jonction parallèle à son axe qui est formée entre deux surfaces plates, et comprenant un outil de calage en rotation de l’arbre à cames qui entre dans un perçage du couvre-culasse, l’outil de calage comportant une pièce de fixation (20) sur le couvre-culasse (4), et une tige indépendante comprenant à son extrémité une entaille présentant deux faces d’appui qui dans la position fixée de l’outil sont en appui sur les deux surfaces de l’arbre à cames de chaque côté de l’arrête. Figure 1 ENSEMBLE COMPORTANT UN MOTEUR THERMIQUE AVEC CULASSE, COUVRE-CULASSE ET OUTIL DE CALAGE D’UN ARBRE A CAMES La présente invention concerne un ensemble comprenant un moteur thermique équipé d’une culasse recouverte par un couvre-culasse, et un outil de calage d’un arbre à cames de cette culasse destiné à des opérations de maintenance sur le moteur, et concerne un procédé de mise en place de l’outil de calage sur le moteur. Les moteurs thermiques comportent une culasse couvrant les cylindres, comprenant des conduits d’admission et d’échappement équipés de soupapes afin de gérer les entrées et sorties des flux de gaz dans ces cylindres. Dans le cas d’arbres à cames en tête, ces arbres disposés dans la culasse, au-dessus des tiges des soupapes, agissent par leurs cames directement sur l’extrémité de ces tiges afin d’actionner les soupapes pour gérer leurs ouvertures. En particulier il est connu de prévoir une culasse comportant un plan de joint supérieur recevant un couvre-culasse, les axes des arbres à cames étant disposés sur ce plan de joint ce qui permet de réaliser pour les paliers d’arbre dans chacune de ces pièces un usinage formant un demi-palier. Les arbres à cames sont généralement entraînés par un pignon ou une poulie disposé à l’extrémité de chaque arbre, qui reçoit respectivement une chaîne ou une courroie crantée réalisant la synchronisation des rotations. Certaines culasses comportent de plus un système de déphasage intégré dans le pignon ou la poulie, permettant d’optimiser le fonctionnement du moteur suivant les conditions de roulage. Pour réaliser certaines opérations de maintenance, en particulier un dévissage de la poulie ou du pignon à l’extrémité d’un arbre à cames, pour notamment changer la courroie de distribution, il peut être nécessaire de réaliser un calage de position angulaire de l’arbre à cames, et dans certains cas un blocage permettant d’appliquer sur cet arbre un couple suivant son axe. Un type d’outil connu utilisé pour une opération de calage d’un arbre à cames, présenté notamment par le document US-A1-2006213045, comporte une tige droite introduite dans un perçage du couvre-culasse au-dessus de l’arbre à cames, qui descend le long d’un méplat formé sur le côté de cet arbre, parallèle à l’axe, pour finir par s’ajuster dans un perçage de la culasse disposé juste en dessous de ce méplat. Après avoir ajusté la position angulaire de l’arbre à cames suivant un angle défini, un opérateur descend la tige le long du méplat pour entrer son extrémité inférieure dans le perçage de la culasse. Le méplat étant disposé juste au-dessus du perçage recevant l’extrémité inférieure de la tige, cette tige maintient un positionnement angulaire du méplat, et forme une butée qui peut recevoir un effort lorsqu’un couple de rotation est appliqué sur l’arbre. Toutefois dans certains cas le couvre-culasse ne possède pas de perçage disposé au-dessus d’un méplat de l’arbre à cames, qui est accessible par une tige droite. Dans ce cas il est nécessaire de déposer le couvre-culasse afin d’accéder directement aux arbres à cames disposés en dessous, dépose qui peut imposer le démontage d’injecteurs ou d’une pompe à haute pression pour le carburant fixés sur ce couvre-culasse. Cette opération de dépose du couvre-culasse nécessite au remontage le remplacement de son joint d’étanchéité sur la culasse, et suivant le cas des joints des injecteurs et de la pompe. On a alors des problèmes de risques de fuites d’huile ou de carburant en cas de défaut dans ces opérations de remontage, et de coût élevé à cause du remplacement des pièces d’étanchéité et du temps de main-d’œuvre important pour réaliser ces opérations. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un ensemble comprenant un moteur thermique équipé d’une culasse recouverte par un couvre-culasse, recevant entre les deux au moins un arbre à cames présentant sur un côté une arrête de jonction parallèle à son axe qui est formée entre deux surfaces plates, et comprenant un outil de calage en rotation de l’arbre à cames qui entre dans un perçage du couvre-culasse, cet ensemble étant remarquable en ce que l’outil de calage comporte une pièce de fixation sur le couvre-culasse, et une tige indépendante comprenant à son extrémité une entaille présentant deux faces d’appui qui dans la position fixée de l’outil sont en appui sur les deux surfaces de l’arbre à cames de chaque côté de l’arrête. Un avantage de cet ensemble est que de manière simple et rapide on introduit d’abord la tige dans le perçage du couvre-culasse, avec une liberté d’inclinaison facilitant une approche pour rejoindre l’arrête de l’arbre qui peut être décalée par rapport à ce perçage. Puis en serrant le dispositif de fixation on réalise le positionnement précis de la tige mettant ses faces en appui sur les deux surfaces de l’arbre à cames pour former un calage précis de la position de rotation de l’arbre. De plus les deux appuis sur les surfaces de chaque côté de l’arrête permettent de résister facilement à un couple dans les deux directions, pour notamment réaliser un démontage ou un remontage d’un pignon ou d’une poulie à l’extrémité de l’arbre en appliquant un couple de rotation sur l’arbre. Le système comprenant un moteur thermique et un outil selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, les deux surfaces de l’arbre à cames sont perpendiculaires. Dans ce cas, avantageusement l’arbre à cames comporte deux surfaces parallèles, et une surface perpendiculaire qui est plus proche de l’axe que les surfaces parallèles. Avantageusement, chaque face d’appui de l’entaille comporte une forme légèrement bombée disposant de génératrices parallèles à l’axe de l’arbre à cames. En particulier, suivant la direction transversale le perçage du couvre-culasse peut dans son prolongement déboucher à côté de l’arbre à cames. Dans ce cas, avantageusement la tige est courbée, et présente une extrémité sensiblement perpendiculaire à l’axe du perçage. Avantageusement, la tige est liée à un plateau qui dans la position fixée de l’outil est serré entre la pièce de fixation et un plan de joint du couvre-culasse. Dans ce cas, avantageusement la face inférieure de la pièce de fixation comporte un décrochement recevant le plateau, ces deux pièces présentant une surface d’appui sur le plan de joint qui sont dans un même plan. De plus, avantageusement l’ensemble comporte des goupilles de positionnement du plateau par rapport à la pièce de fixation. L’invention a aussi pour objet un procédé de mise en place d’un outil de calage d’un ensemble comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu’il comporte une étape de mise en place de l’arbre à cames dans une position angulaire d’intervention, puis une étape d’introduction de la tige suivant un trajet courbe dans le perçage qui a été ouvert, pour finir en ajustant l’arrête de jonction dans l’entaille, puis une étape de serrage de la tige par la pièce de fixation. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 est une vue de dessus d’un moteur thermique d’un ensemble selon l’invention comprenant l’outil de calage mis en position ; FIG. 2 est une vue de détail de l’outil de calage seul ; FIG. 3 est une vue en coupe transversale de l’outil de calage fixé sur le couvre-culasse et en appui sur l’arbre à cames ; et FIG. 4 est un schéma présentant en coupe transversale l’appui des faces de l’outil sur les surfaces de l’arbre à cames. Dans l’ensemble du document la direction supérieure ou au-dessus est relative à un moteur présentant des cylindres disposés suivant un axe vertical, la culasse étant posée au-dessus sur un plan de joint horizontal. Dans le véhicule le moteur peut prendre toutes les orientations. La FIG. 1 présente une culasse recevant au-dessus un couvre-culasse 4, avec entre les deux au niveau du plan de joint deux arbres à cames disposés parallèlement, comprenant chacun à une extrémité une poulie 8 recevant une courroie de distribution 10 entraînée par le vilebrequin du moteur. Chaque poulie 8 comportant des flasques latéraux de retenue de la courroie 10, est reliée à l’arbre à cames par un moyeu 12 comportant un dispositif de déphasage permettant une modification de sa position angulaire sous l’effet d’une commande pour optimiser le fonctionnement du moteur thermique. Le couvre-culasse 4 comporte un plan de joint supérieur 14 prévu pour recevoir un capot supérieur, qui a été retiré, fermant une ouverture au-dessus des poulies 8 afin de permettre une intervention sur la courroie 10, en particulier pour la changer, et fermant des perçages donnant accès au-dessus de chaque arbre à cames. La présence des flasques sur chaque poulie 8, ne permettant pas de faire glisser la courroie 10 sur le côté des poulies pour la déposer, impose le démontage de ces poulies afin de changer cette courroie. Il est nécessaire de bloquer chaque arbre à cames en rotation afin d’appliquer un couple de desserrage ou de serrage sur une vis fixée sur l’extrémité de l’arbre, avec un maintien résistant permettant d’appliquer ce couple. De plus la repose de la courroie 10 nécessite un positionnement en rotation précis des arbres à cames afin de garder la synchronisation. Une plaque de fixation 20 d’un outil de calage en rotation de l’arbre à cames d’échappement, allongée suivant la direction transversale par rapport aux arbres, est fixée à ses extrémités sur le plan de joint supérieur 14 par deux vis 22 traversant des perçages 24 de cette plaque, puis engagées dans des perçages du couvre-culasse 4 prévus pour recevoir les vis de serrage du capot supérieur. Les figures 2 et 3 présentent la plaque de fixation 20 comportant en dessous dans l’épaisseur un décrochement 26 recevant un plateau 28 d’une partie inférieure de calage 30, afin de former une face inférieure d’appui plate de cet outil qui est serré sur le plan de joint supérieur 14 du couvre-culasse 4. Le plateau de la partie de calage 28 comporte deux goupilles 32 dépassant au-dessus qui sont engagés dans deux perçages 34 de la plaque de fixation 20 pour réaliser un positionnement, et comporte un perçage 36 recevant une vis 22 de serrage de cette plaque. Le plateau de la partie de calage 28 comporte en dessous une tige courbée 38 présentant une extrémité sensiblement horizontale qui se termine par une entaille 40 formée par deux faces planes perpendiculaires comprenant une face verticale et une face horizontale qui sont positionnées de manière précise. La tige courbée 38 est engagée dans un perçage vertical 52 du couvre-culasse 4, comportant un diamètre faiblement supérieur à celui de cette tige, qui suivant la direction transversale débouche dans son prolongement à côté de l’arbre à cames 42. L’arbre à cames 42 comporte au niveau de la tige courbée 38 une section transversale présentant dans sa position angulaire de calage utilisée pour les opérations de maintenance, une partie inférieure courbe 44 centrée sur l’axe, deux surfaces parallèles verticales 46 et au-dessus une surface perpendiculaire horizontale 48. La surface horizontale 48 étant plus proche de l’axe que les surfaces verticales 46, on obtient entre ces surfaces deux arêtes parallèles 50 qui pour une rotation d’un quart de tour de l’arbre à cames 42 présentent des positions différenciées. Dans la position d’intervention les deux faces perpendiculaires de l’entaille 40 à l’extrémité de la tige courbée 38 sont en appui sur la surface horizontale 48 et la face verticale 46 disposée du côté de cette tige, sans possibilité d’inversion avec l’autre arrête parallèle 50 qui ne pourrait venir dans cette entaille. Le procédé de montage de l’outil de calage est le suivant. Dans une première étape le vilebrequin du moteur est disposé dans une position angulaire mettant les arbres à cames 42 dans leur position d’intervention. On peut en particulier utiliser un perçage de la culasse 2 à l’extrémité d’un arbre à cames 42, comportant un repère, pour y fixer un outil de mise en place et de maintien dans la position angulaire d’intervention. Dans une étape suivante la tige courbée 38 de la partie inférieure de calage de l’outil 30 est introduite dans le perçage de diamètre réduit 52 du couvre-culasse 4, en suivant un trajet courbe C qui permet d’introduire son extrémité verticalement, puis progressivement suivant la descente de redresser cette partie pour décaler l’entaille 40 vers l’arrête de l’arbre à cames 50. On obtient en fin de descente suivant la courbure C le plateau de la partie de calage 28 en appui sur le plan de joint supérieur de couvre-culasse 14, et l’entaille 40 en appui à la fois sur la face horizontale 48 et sur la face verticale 46 qui est tournée vers le perçage réduit 52. On pose ensuite la plaque 20 sur le plan de joint supérieur de couvre-culasse 14, puis on serre les deux vis 22 en comprimant en même temps le plateau de la partie de calage 28 qui est ainsi positionné et bloqué fortement en position. On obtient un positionnement précis et un blocage de l’entaille 40 dans une position décalée transversalement par rapport au perçage réduit 52 du couvre-culasse 4, grâce à l’outil de calage en deux pièces comprenant la partie inférieure mobile permettant le mouvement suivant la courbure C, et à la plaque de serrage 20 qui est fixée seulement à la fin de ce mouvement. L’opérateur peut ensuite en toute sécurité effectuer les opérations de maintenance, comprenant en particulier l’application d’un couple de desserrage ou de serrage de vis sur l’arbre à cames 42. L’ensemble selon l’invention permet d’utiliser un perçage existant 52 du couvre-culasse 4 qui suivant la direction transversale est décalé par rapport à l’arbre à cames 42, ce qui permet sans démonter ce couvre-culasse d’utiliser un perçage ne venant pas directement sur le bord de cet arbre. La FIG. 4 présente les faces d’appui de l’entaille 40 comprenant chacune une forme légèrement bombée disposant de génératrices parallèles à l’axe de l’arbre à cames 42, de manière à former sur chaque face sensiblement une ligne d’appui donnant une surface de pression plus précise qui favorise la transmission d’un effort important bloquant la rotation. Ensemble comprenant un moteur thermique équipé d’une culasse (2) recouverte par un couvre-culasse (4), recevant entre les deux au moins un arbre à cames (42) présentant sur un côté une arrête de jonction (50) parallèle à son axe qui est formée entre deux surfaces plates (46, 48), et comprenant un outil de calage en rotation de l’arbre à cames (42) qui entre dans un perçage du couvre-culasse (52), caractérisé en ce que l’outil de calage comporte une pièce de fixation (20) sur le couvre-culasse (4), et une tige indépendante (38) comprenant à son extrémité une entaille (40) présentant deux faces d’appui qui dans la position fixée de l’outil sont en appui sur les deux surfaces de l’arbre à cames (46, 48) de chaque côté de l’arrête (50). Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux surfaces de l’arbre à cames (46, 48) sont perpendiculaires. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’arbre à cames (42) comporte deux surfaces parallèles (46), et une surface perpendiculaire (48) qui est plus proche de l’axe que les surfaces parallèles. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque face d’appui de l’entaille (40) comporte une forme légèrement bombée disposant de génératrices parallèles à l’axe de l’arbre à cames (42). Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que suivant la direction transversale le perçage du couvre-culasse (52) dans son prolongement débouche à côté de l’arbre à cames (42). Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tige (38) est courbée, et présente une extrémité sensiblement perpendiculaire à l’axe du perçage (52). Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige (38) est liée à un plateau (28) qui dans la position fixée de l’outil est serré entre la pièce de fixation (20) et un plan de joint du couvre-culasse (14). Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que la face inférieure de la pièce de fixation (20) comporte un décrochement (26) recevant le plateau (28), ces deux pièces présentant une surface d’appui sur le plan de joint (14) qui sont dans un même plan. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comporte des goupilles (32) de positionnement du plateau (28) par rapport à la pièce de fixation (20). Procédé de mise en place d’un outil de calage d’un ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de mise en place de l’arbre à cames (42) dans une position angulaire d’intervention, puis une étape d’introduction de la tige (38) suivant un trajet courbe (C) dans le perçage (52) qui a été ouvert, pour finir en ajustant l’arrête de jonction (50) dans l’entaille (40), puis une étape de serrage de la tige (38) par la pièce de fixation (20).