La présente invention concerne la réalisation d'un arbre à cames par un procédé de frettage des cames sur un tube par expansion du tube. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de maintien des cames lors du frettage (voir par exemple US-A-4 882 825).
La figure 1 illustre schématiquement des cames en cours de frettage sur un tube tel que cela est décrit, par exemple, dans le brevet des États-Unis N° 4597365. Plusieurs cames 10 sont disposées autour d'un tube 12 qui passe initialement avec un léger jeu dans des alésages des cames 10. Les cames 10 sont maintenues à des positions axiales et angulaires souhaitées par un dispositif de maintien non représenté à la figure 1.
On fait passer dans le tube 12 un dudgeon 14 dont le diamètre est tel que le diamètre extérieur du tube 12 s'agrandit pour devenir légèrement supérieur au diamètre interne des cames 10. Il en résulte, comme cela est représenté dans la partie gauche de la figure 1, une déformation permanente du tube et un frettage de celui-ci dans les alésages des cames 10.
Dans le brevet des États-Unis susmentionné, les cames 10 sont des cames en acier forgé dont la position angulaire est assurée par des vés. La précision de fabrication des cames forgées étant insuffisante, il est nécessaire de rectifier les cames après leur frettage sur le tube, afin de retrouver les cotes requises.
Le demandeur a utilisé cette technique de montage pour des cames frittées. Les cames frittées sont généralement réalisées avec une précision telle que l'on pourrait se passer d'une rectification si elles étaient convenablement positionnées lors du frettage.
La figure 2 illustre une vue de face d'une came frittée disposée dans un dispositif de maintien tel qu'il a été utilisé par le demandeur. Pour chaque came 10, on prévoit une cale supérieure 16 et une cale inférieure 17 destinées à emprisonner la came 10 et à assurer sa position angulaire pendant le frettage. Elles servent en outre à éviter la rupture de la came lors du frettage.
Dans les cales 16 et 17, on a usiné avec précision des logements correspondant au contour de la came 10, en choisissant pour ces logements les dimensions maximales de la plage de tolérance de fabrication des cames. Comme cela est représenté, on prévoit du jeu entre les cales 16 et 17, de part et d'autre de la came, afin que les logements de ces cales soient toujours en appui sans jeu sur le pourtour de la came 10.
Avec cette configuration, on a pensé assurer à la fois un positionnement irréprochable de la came 10 tout en empêchant une rupture de la came lors du frettage. En effet, les cames frittées sont moins résistantes que des cames obtenues par d'autres procédés et risquent de se fissurer lors du frettage si elles ne sont pas maintenues sur tout leur pourtour.
Les cales supérieures 16 d'une part et les cales inférieures 17 d'autre part sont fixées côte à côte le long du tube, par exemple par des boulons qui traversent des trous 19 des cales. On forme ainsi deux demi-boîtiers que l'on maintient fermement l'un contre l'autre, par exemple à l'aide d'une presse, lors du frettage.
Malgré ces précautions, il s'avère toujours que certaines cames ont une mauvaise position angulaire et doivent être rectifiées.
Un objet de la présente invention est de prévoir un dispositif de maintien des cames lors de leur frettage sur un tube, qui permette d'obtenir un arbre à cames ne nécessitant aucune rectification.
Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un dispositif de maintien de cames frittées au cours de leur frettage sur un tube par expansion du tube, comprenant, pour chaque came, deux cales destinées à emprisonner la came entre elles dans des logements complémentaires au contour de la came. Les dimensions des logements sont choisies de manière que le jeu entre les logements et la plus grande came dans une plage de tolérance prédéterminée soit aussi près que possible de zéro par excès, les deux cales étant prévues pour être plaquées l'une contre l'autre quelles que soient les dimensions de la came dans la plage de tolérance.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend des moyens pour empêcher un jeu de naître entre les deux cales associées à une came lors de l'expansion du tube.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, plusieurs cales sont assemblées côte à côte le long du tube en formant deux demi-boîtiers, ces deux demi-boîtiers étant maintenus plaqués l'un contre l'autre lors de l'expansion du tube par plusieurs vérins indépendants, répartis sur une face de l'un des demi-boîtiers.
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La présente invention est basée sur une analyse des phénomènes se produisant lors du frettage en utilisant un dispositif de maintien de came du type de la figure 2.
Lorsque l'on utilise plusieurs cales du type de la figure 2 juxtaposées pour maintenir plusieurs cames le long d'un tube, il s'avère que les cames dont les dimensions sont les plus faibles dans la plage de tolérance admise sont disposées avec jeu entre leurs cales. En effet, lorsque les deux demi-boîtiers constitués par la juxtaposition des cales sont plaqués l'un contre l'autre, seules deux cames sont maintenues sans jeu entre leurs deux cales. Les autres cames, maintenues avec jeu, ne se fissurent néanmoins pas. Cela montre que l'on peut laisser un certain jeu périphérique entre la came et les deux cales sans risquer la rupture lors du frettage.
On propose selon l'invention de supprimer le jeu au niveau du plan de joint et de maintenir toutes les cames avec du jeu périphérique. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, il s'avère qu'on améliore ainsi la précision du positionnement angulaire.
La figure 3 représente un exemple de dispositif de maintien de came selon l'invention, tirant parti des enseignements susmentionnés. Cette figure montre les mêmes éléments que la figure 2, désignés par des mêmes références. Les cales supérieures et inférieures, ici désignées 16' et 17', comportent, selon l'invention, des logements qui sont usinés aux dimensions de la plus grande came dans la plage de tolérance admise (généralement environ 30 µm). Plus spécifiquement, les logements sont usinés de manière que le jeu entre la plus grande came et les cales soit strictement supérieur à zéro à la précision d'usinage près (généralement environ 5 µm).
Ainsi, comme cela est représenté, toutes les cames 10 sont maintenues entre les cales 16' et 17' avec du jeu, ce jeu étant assuré en outre par le fait que les deux cales sont en appui l'une sur l'autre de part et d'autre des cames. On remarquera que ce jeu permet un débattement angulaire des cames. Il s'avère néanmoins que ce débattement angulaire est inférieur à la tolérance de position angulaire de celles-ci. Par ailleurs, il s'avère que ce jeu est rattrapé par la dilatation des cames lors de l'opération de frettage, d'où il résulte que la précision angulaire obtenue est pratiquement celle de l'usinage des logements des cales.
Il est essentiel pour obtenir cette précision que les cales soient toujours en appui l'une sur l'autre lors de l'opération de frettage. Les cames les plus grandes ont pendant cette opération tendance à séparer les deux cales 16' et 17' et donc à faire naître un jeu entre elles. Ceci n'est bien entendu pas souhaitable pour les raisons susmentionnées.
Comme on l'a précédemment indiqué, un boîtier constitué par la juxtaposition des cales était maintenu fermé par une presse. Plus spécifiquement, la face inférieure du boîtier était en appui sur le plateau de la presse et le piston de la presse était en appui au centre de la face supérieure du boîtier. Dans ce cas, un jeu pourrait apparaître au niveau des cales extrêmes du boîtier du fait de l'élasticité du boîtier, et ceci même si l'on prend des mesures de rigidification du boîtier.
La figure 4 représente un mode de fermeture du boîtier évitant cet inconvénient. Cette figure 4 représente, en vue de côté, plusieurs cales utilisées pour la réalisation d'un arbre à cames. Les cales ont l'épaisseur des cames et elles sont positionnées axialement par des entretoises d'épaisseur adéquate, les cales et les entretoises étant assemblées, par exemple, par l'intermédiaire de boulons les traversant. Bien entendu, les entretoises sont en deux moitiés, les unes formant avec les cales supérieures le demi-boîtier supérieur, et les autres formant avec les cales inférieures le demi-boîtier inférieur.
Le demi-boîtier inférieur est posé sur le plateau 21 d'une presse hydraulique. Le demi-boîtier supérieur est plaqué contre le demi-boîtier inférieur par plusieurs vérins 22 répartis sur la face supérieure du boîtier le long de l'axe du tube 12. Ces vérins se déplacent de manière indépendante, et peuvent être alimentés en pression de manière indépendante. Avec cette configuration, en appliquant une pression suffisante, on évite l'écartement des cales lors de l'opération de frettage, même pour les cames les plus grandes.
Les arbres à cames obtenus grâce au dispositif de maintien selon l'invention ne nécessitent aucune rectification.