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La présente invention se rapporte à un outil nouveau et perfectionné pour le finissage des surfaces de cylindres de moteurs à combustion interne.
L'alésage d'un cylindre de moteur donne habituellement un alésage légèrement ovalisé et conique dans le sens axial, tandis que la surface laissée par l'outil d'alésage est rayée circonféren- tiellement, généralement jusqu'à une profondeur minimum de 60 micro- pouce (0,0001524 mm) et demande un parachèvement:;, quciqu'il soit désirable de ne pas polir à glace la surface de l'alésage, qui n'aurait plus alors les propriétés nécessaires à la rétantion d'une
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pellicule d'huile adéquate.
Ce finissage de surfaces alésées des cylindres se fait généralement à l'aide d'un outil de repassage . rotatif, mais en pratique ce procédé, qui consiste à enlever du métal des crêtes entre les sillons des rayures, non seulement laisse desparticules de la matière de repassage abrasive incrustées dans la surface de l'alésage, qui contribuent ultérieurement à l'usure du cylindre, mais encore tend à amplifier les déformations d'alésagequi produisent au cours de l'opération d'alésage.
La présente invention a pour but de procurer un nouvel outil perfectionné qui donne le finissage requis à la surface du cylindre sans utiliser d'abrasif et sans déformer l'alésage ou augmenter les déformations déjà existantes.
Suivant la présente invention, l'outil de finissage d'alésage de cylindre agit sur la surface de l'alésage par roulage sous pression, de manière à éliminer les crêtes entre les sillons en en réduisant ainsi la profondeur, et est caractérisé en ce qu'il comprend une série annulaire de galets flottants qui sont maintenus, pendant l'usage, en contact par pression avec la sur- face de l'alésage du cylindre par une action élastique et qui tournent autour de leur propre axe, et collectivement autour d'un axe commun, ce dernier coïncidant avec l'axe de l'alésage, de manière à r @ sur la surface de l'alésage.
Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, les galets flottants- sont montés de manière à pouvoir tourner librement dans des anneaux d'extrémité d'une cage rigide, et se déplacer radialement par.rapport à ceux-ci, la cage étant montée de manière à tourner librement autour de son propre axe, et une force élastique est transmise aux galets par des organes coniques opposés qui sont entraînas à tourner et ramenés constamment l'un vers l'autre par des ressorts, ces organes coniques coopérant avec des parties extrêmes coniques complémentaires ou correspondantes des galets, de manière que la force élastique agissant axialement sur les organes coniques en les ramenant l'un vers Vautre,
force
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les galets radialement vers l'extérieur en les maintenant ainsi en contact de roulage sous pression avec la surface de l'alésage du cylindre.
Suivant une autre forme d'exécution préférée de l'inven- tion, les galets "flottants" ont une disposition légèrement incli- née ou tangentielle de manière que, en fonctionnement, ils communi- quent à l'outil un avancement automatique axial suivant le sens de rotation collectif des galets.
L'invention sera décrite en détail ci-après avec référence à la forme d'exécution représentée sur les dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue de côté de l'outil de finissage d'alésages.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figu- re 1.
La figure 3 est une vue de côté, à plus grande échelle, d'un des galets "flottants" de l'outil.
La figure 4 est une coupe suivant un diamètre de l'outil de finissage d'alésage.
La figure 5 est une coupe verticale d'un montage d'accou- plement de l'outil de finissage à un arbre d'entraînement.
L'outil de finissage d'alésage représenté comprend un porte-outil 10 qui peut se monter à l'aide d'une bride 11 de sa partie supérieure, et de boulons 12, sur un accouplement 13 (fig.5) qui, au moyen d'une queue conique 14 et d'une clavette 15, peut être accouplé co-axialement à un arbre entraîné(non représenté) dont l'entraînement est réversible, libre de se déplacer axiale- ment. La partie inférieure du porte-outil 10 est forée axialement de manière à loger une broche 16 qui peut être calée par des vis de blocage 17 se vissant dans des trous axiaux taraudés dans le corps du porte-outil 10, attaquant des méplats 18 prévus sur la broche 16 en des endroits appropriés.
La partie inférieure du porte-outil, de laquelle dépasse la broche 16, est suralésée de
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manière à former un logement de ressort autour de la broche 16, et usinée de manière à présenter une feuillure concentrique annu- laire entourant le logement de ressort, et forme un siège de retenue pour un roulement de butée axial 19 du type à billes et plaques de butée.
Deux organes de forme tronconique 20 sont enfilés sur la partie dépassante de la broche, dont les petites bases se font face et dont les grandes bases sont creusées de manière à former un siège pour des ressorts axiaux 21. Ces organes tronconiques 20 sont clavetés à coulisse sur la broche 16 par des billes de roule- ment 22, logées en partie dans des rainures longitudinales de section partiellement circulaire usinées respectivement dans les alésages des organes coniques 20 et dans la broche 16 en des endroits correspondants, assurant ainsi l'entraînement des organes tronco- niques 20 par la broche 16 tout en restant libres de se déplacer axialement sur la broche sous l'action de ressorts appuyant sur leurs faces extrêmes de manière à constamment les rapprocher l'un de l'autre.
Au delà des organes tronconiques, dans le sens opposé du porte-outil 10, la broche 16 a une partie de diamètre réduit sur laquelle sont enfilés un manchon d'espacement 23 et un chapeau 24 qui est claveté à coulisse sur la partie de diamètre réduit de la broche 16 et maintenu et réglé sur celle-ci par un écrou 25 vissé sur l'extrémité de cette partie qui est filetée à cet effet.
La partie supérieure du chapeau 24 est forée et forme un logement de ressort, et est aussi usinée de manière à présenter une feuil- lure concentrique annulaire entourant le logement de ressort et formant siège de retenue pour un second roulement de butée axiale 26 du type à billes et rondelles de butée.
Les ressorts de poussée 21 des deux organes tronconiques 20 sont des ressorts de compression hélicoïdaux enfilés sur la broche 16 et logés dans les logements de ressorts, Pun dans le porte-outil 10 et l'autre dans le chapeau 24, ces ressorts tra-
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vaillant entre les fonds des logements et les creux des grandes bases des organes coniques 20.
Une cage de galets comprenant des anneaux d'extrémité 27 reliés de façon rigide par des piliers 28 entre lesquels vien- nent un certain nombre de galets "flottants 29, est montée de manière à tourner par rapport aux organes tronconiques 20 et est serrée entre les deux roulements à billes de butée axiale 19. Ces galets sont "flottants parce qu'ils sont montés à tourillons 29 (fig. 3) dans les anneaux d'extrémité 27 de la cage, dans des trous oblongs radialement de manière que les galets 29 puissent jouir d'une certaine liberté de mouvement radial ou flottement.
La partie médiane de chaque galet flottant 29 est cylindrique et constitue la surface de roulage qui agit sur la surface de l'alésage du cylindre, les parties 29x (voir fig. 3) adjacentes à la partie médiane ou surface de roulage sont légère- ment coniques en diminuant de diamètre à partir de la partie médiane ou surface de roulage de manière à faciliter ou guider l'entrée de l'outil dans l'alésage du cylindre, tandis que les extrémités de chaque galet flottant 29 sont coniques, de manière à coopérer respectivement avec les organes coniques 20 à ressorts axiaux enfilés sur la broche 16.
Quand l'outil n'est pas utilisé, la force axiale élas- tique exercée sur les organes coniques opposés 20 montés sur la broche 16, a pour effet de maintenir les galets flottants 29 dans leur position radiale extrême, avec leurs tourillons 29z appuyant sur les extrémités extérieures des trous oblongs des anneaux 27 de la cage. Cependant, lorsque l'outil est introduit dans l'alésage du cylindre, les galets flottants 29 sont déplacés radialement vers l'intérieur, ce qui a pour effet d'écarter légèrement axiale- ment les organes coniques 20 à l'encontre de la force élastique qu'ils subissent et qui agit ensuite par l'intermédiaire des orga- nes coniques 20 pour maintenir les galets flottants 29 en contact sous pression,avec la surface de l'alésage du cylindre.
Comme le
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porte-outil 10 et les parties qui en sont solidaires sont positive- ment entraînés en rotation, Jes galets flottants 29 sont entraînes en rotation autour de leurs axes individuels par les organes coniques 20, et leur pression de contact avec la surface de l'alésa- ge du cylindre fait que les galets 29 roulent en procession sur la surface périphérique intérieure de l'alésage, en entraînant la cage 27, 28 avec eux.
Afin que l'outil ait un avancement automatique pour progresser dans l'alésage dans un sens ou dans l'autre suivant le sens de rotation de la cage de galets, les galets flottants ont une disposition légèrement inclinée ou tangente.
Ceci s'obtient en donnant aux trous leur servant de palier et aux surfaces portantes des anneaux 27 de la cage logeant respectivement les tourillons 29z des galets et les faces extrêmes proches des galets, une inclinaison appropriée, de manière que les trous de palier logeant les tourillons 29z d'un quelconque des galets 29 soient dans des plans radiaux différents par rapport à l'axe de la cage, ces plans radiaux ne comprenant entre eux qu'un angle très faible, par exemple pas plus de 5 .
Le finissage obtenu à l'aide de l'outil dépendra de la for- ce élastique, et l'outil peut s'adapter à des alésages de cylindres de diamètres légèrement différents, grâce à ce que ses galets flottants sont montés axialemet à ressort, en donnant approxima- tivement le même fini au cylindre, même si les surfaces des cylin- dres après alésage présentent différents degrés de rugosité ou de profondeur des sillons produits par l'outil d'alésage, étant donné que la pression de roulage est en substance constante.
De plus une valisation ou une conicité d'alésage résultant de l'opé- ration d'alésage ne sera pas amplifiée par l'action de roulage de l'outil sur la surface alésée, qui élimine les crêtes entre les sillons de manière non seulement à réduire le profondeur de ceux- ci, ais encore à augmenter la résistance . 6 l'usure de la surface de l'alésage du cylindre.
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The present invention relates to a new and improved tool for finishing the cylinder surfaces of internal combustion engines.
The bore of an engine cylinder usually results in a slightly ovalized and axially tapered bore, while the surface left by the boring tool is scored circumferentially, usually to a minimum depth of 60 microns. - inch (0.0001524 mm) and requires finishing:;, although it is desirable not to ice-polish the surface of the bore, which would then no longer have the properties necessary for the retention of a
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adequate oil film.
This finishing of the bored surfaces of the cylinders is generally done using an ironing tool. rotary, but in practice this process of removing metal from the ridges between the grooves of the scratches not only leaves particles of the abrasive ironing material embedded in the surface of the bore, which subsequently contribute to cylinder wear , but still tends to amplify the bore deformations which occur during the boring operation.
The object of the present invention is to provide a new improved tool which gives the required finish to the surface of the cylinder without using an abrasive and without deforming the bore or increasing the already existing deformations.
According to the present invention, the cylinder bore finishing tool acts on the surface of the bore by rolling under pressure, so as to eliminate the ridges between the grooves thereby reducing the depth thereof, and is characterized in that 'It comprises an annular series of floating rollers which are held, during use, in pressure contact with the surface of the cylinder bore by a resilient action and which rotate about their own axis, and collectively about 'a common axis, the latter coinciding with the axis of the bore, so as to r @ on the surface of the bore.
According to a preferred embodiment of the invention, the floating rollers are mounted so as to be able to rotate freely in the end rings of a rigid cage, and to move radially through them, the cage. being mounted so as to rotate freely around its own axis, and an elastic force is transmitted to the rollers by opposing conical members which are driven to rotate and constantly returned to each other by springs, these conical members cooperating with complementary or corresponding conical end parts of the rollers, so that the elastic force acting axially on the conical members by bringing them one towards the other,
strength
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the rollers radially outwards, thus keeping them in rolling contact under pressure with the surface of the cylinder bore.
According to another preferred embodiment of the invention, the "floating" rollers have a slightly inclined or tangential arrangement so that, in operation, they impart to the tool an automatic axial advance along the line. collective direction of rotation of the rollers.
The invention will be described in detail below with reference to the embodiment shown in the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a side view of the bore finishing tool.
Figure 2 is a section taken on line 2-2 of Figure 1.
FIG. 3 is a side view, on a larger scale, of one of the "floating" rollers of the tool.
Fig. 4 is a section through a diameter of the bore finishing tool.
Figure 5 is a vertical section of an assembly for coupling the finishing tool to a drive shaft.
The bore finishing tool shown comprises a tool holder 10 which can be mounted by means of a flange 11 of its upper part, and bolts 12, on a coupling 13 (fig. 5) which, at the by means of a conical shank 14 and a key 15, can be coupled coaxially to a driven shaft (not shown), the drive of which is reversible, free to move axially. The lower part of the tool holder 10 is drilled axially so as to accommodate a spindle 16 which can be wedged by locking screws 17 screwing into axial holes tapped in the body of the tool holder 10, attacking the flats 18 provided on pin 16 in appropriate places.
The lower part of the tool holder, from which the spindle 16 protrudes, is overbore by
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so as to form a spring housing around the spindle 16, and machined to have an annular concentric rebate surrounding the spring housing, and form a retaining seat for an axial thrust bearing 19 of the ball and plate type stop.
Two frustoconical shaped members 20 are threaded onto the projecting part of the spindle, the small bases of which face each other and the large bases of which are hollowed out so as to form a seat for the axial springs 21. These frustoconical members 20 are slide keyed. on the spindle 16 by rolling balls 22, housed in part in longitudinal grooves of partially circular section machined respectively in the bores of the conical members 20 and in the spindle 16 at corresponding places, thus ensuring the drive of the members frustoconical 20 by the spindle 16 while remaining free to move axially on the spindle under the action of springs pressing on their end faces so as to constantly bring them closer to one another.
Beyond the frustoconical members, in the opposite direction of the tool holder 10, the spindle 16 has a portion of reduced diameter on which are threaded a spacer sleeve 23 and a cap 24 which is slidably keyed on the portion of reduced diameter. of the spindle 16 and held and adjusted thereon by a nut 25 screwed onto the end of this part which is threaded for this purpose.
The top of the cap 24 is drilled and forms a spring housing, and is also machined to have an annular concentric rebate surrounding the spring housing and forming a retaining seat for a second thrust type axial thrust bearing 26. balls and thrust washers.
The thrust springs 21 of the two frustoconical members 20 are helical compression springs threaded on the spindle 16 and housed in the spring housings, Pun in the tool holder 10 and the other in the cap 24, these springs tra-
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valiant between the bottoms of the housings and the hollows of the large bases of the conical members 20.
A roller cage comprising end rings 27 rigidly connected by pillars 28 between which come a number of floating rollers 29 is mounted so as to rotate relative to the frustoconical members 20 and is clamped between them. two axial thrust ball bearings 19. These rollers are "floating because they are mounted with journals 29 (fig. 3) in the end rings 27 of the cage, in oblong holes radially so that the rollers 29 can enjoy a certain freedom of radial or floating movement.
The middle part of each floating roller 29 is cylindrical and constitutes the rolling surface which acts on the surface of the cylinder bore, the parts 29x (see fig. 3) adjacent to the middle part or rolling surface are slightly tapered by decreasing in diameter from the middle portion or rolling surface so as to facilitate or guide entry of the tool into the cylinder bore, while the ends of each floating roller 29 are tapered, so as to cooperate respectively with the conical members 20 with axial springs threaded on the spindle 16.
When the tool is not in use, the elastic axial force exerted on the opposing taper members 20 mounted on the spindle 16 has the effect of maintaining the floating rollers 29 in their extreme radial position, with their journals 29z pressing. the outer ends of the oblong holes of the rings 27 of the cage. However, when the tool is inserted into the bore of the cylinder, the floating rollers 29 are moved radially inward, which has the effect of slightly axially moving the taper members 20 against the force. elastic which they undergo and which then acts by means of the conical members 20 to maintain the floating rollers 29 in contact under pressure, with the surface of the bore of the cylinder.
As the
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tool holder 10 and the parts which are integral with it are positively driven in rotation, the floating rollers 29 are driven in rotation about their individual axes by the conical members 20, and their contact pressure with the surface of the bore. - Age of the cylinder that the rollers 29 roll in procession on the inner peripheral surface of the bore, driving the cage 27, 28 with them.
So that the tool has an automatic advance to advance in the bore in one direction or the other depending on the direction of rotation of the roller cage, the floating rollers have a slightly inclined or tangent arrangement.
This is obtained by giving the holes serving as their bearings and the bearing surfaces of the rings 27 of the cage housing respectively the journals 29z of the rollers and the end faces close to the rollers, an appropriate inclination, so that the bearing holes housing the journals 29z of any one of the rollers 29 are in different radial planes with respect to the axis of the cage, these radial planes comprising between them only a very small angle, for example not more than 5.
The finish obtained with the tool will depend on the elastic force, and the tool can adapt to cylinder bores of slightly different diameters, thanks to the fact that its floating rollers are mounted axially with a spring, giving approximately the same finish to the cylinder, even though the surfaces of the cylinders after boring have different degrees of roughness or depth of the grooves produced by the boring tool, since the rolling pressure is substantially constant.
In addition, any valuation or taper of bore resulting from the reaming operation will not be amplified by the rolling action of the tool on the bored surface, which eliminates the ridges between the grooves so as not only to reduce the depth of these, but also to increase the resistance. 6 the surface wear of the cylinder bore.