EP0997212A1 - Dispositif de maintien de cames au cours de leur frettage sur un tube par expansion du tube - Google Patents

Dispositif de maintien de cames au cours de leur frettage sur un tube par expansion du tube Download PDF

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EP0997212A1
EP0997212A1 EP99410146A EP99410146A EP0997212A1 EP 0997212 A1 EP0997212 A1 EP 0997212A1 EP 99410146 A EP99410146 A EP 99410146A EP 99410146 A EP99410146 A EP 99410146A EP 0997212 A1 EP0997212 A1 EP 0997212A1
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cam
tube
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cams
expansion
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Federal Mogul Sintered Products Ltd
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    • Y10T29/53996—Means to assemble or disassemble by deforming

Definitions

  • the present invention relates to the production of a camshaft by a process of shrinking cams on a tube by tube expansion. It relates more particularly to a cam holding device during hooping.
  • Figure 1 schematically illustrates cams in progress hooping on a tube as described, for example, in US Patent No. 4,597,365.
  • Several cams 10 are arranged around a tube 12 which initially passes with a slight play in bores of cams 10.
  • Cams 10 are maintained at axial and angular positions desired by a holding device not shown in FIG. 1.
  • a dudgeon 14 is passed through the tube 12, the diameter is such that the outside diameter of the tube 12 increases to become slightly greater than the internal diameter of the cams 10. As a result, as shown in the section left of Figure 1, a permanent deformation of the tube and a hooping of the latter in the cam bores 10.
  • the cams 10 are forged steel cams whose angular position is provided by vés.
  • the manufacturing precision of forged cams being insufficient, it is necessary to correct the cams after their hooping on the tube, in order to find the dimensions required.
  • Sintered cams are generally produced with such precision that one could do without a rectification if they were properly positioned when hooping.
  • Figure 2 illustrates a front view of a sintered cam arranged in a holding device as it was used by the applicant.
  • an upper shim is provided 16 and a lower wedge 17 intended to trap the cam 10 and to ensure its angular position during hooping. They also serve to prevent the cam from breaking during hooping.
  • the upper shims 16 on the one hand and the lower shims 17 on the other hand are fixed side by side along the tube, for example by bolts which cross holes 19 of wedges.
  • An object of the present invention is to provide a cam holding device when hooping on a tube, which allows to obtain a camshaft not requiring no rectification.
  • the present invention provides a device for holding sintered cams during their hooping on a tube by expansion of the tube, comprising, for each cam, two wedges intended to trap the cam between they in complementary housing to the contour of the cam.
  • the dimensions of the housings are chosen so that the clearance between the housings and the largest cam in a range of predetermined tolerance is as close as possible to zero by excess, the two shims being designed to be pressed one against each other regardless of the dimensions of the cam in the tolerance range.
  • the device comprises means for preventing a game from being born between the two shims associated with a cam during the expansion of the tube.
  • shims are assembled side by side along the tube in forming two half-housings, these two half-housings being maintained pressed against each other during expansion of the tube by several independent cylinders, distributed on one side of one of the half housings.
  • the present invention is based on an analysis of phenomena occurring during hooping using a device holding cam of the type of figure 2.
  • Figure 3 shows an example of a cam support according to the invention, taking advantage of lessons learned mentioned above.
  • the upper wedges and lower, here designated 16 'and 17' include, according to the invention, housings which are machined to the dimensions of the largest cam within the permitted tolerance range (generally around 30 ⁇ m). More specifically, housing are machined so that the clearance between the largest cam and the shims is strictly greater than zero to the machining precision close (usually about 5 ⁇ m).
  • Figure 4 shows a method of closing the housing avoiding this drawback.
  • This figure 4 represents, with a view to side, several wedges used for the realization of a tree with cams.
  • the shims have the thickness of the cams and they are positioned axially by spacers of adequate thickness, the shims and spacers being assembled, for example, by through bolts going through them.
  • spacers are in two halves, one forming with the shims the upper half-housing, and the others forming with the lower wedges the lower half-housing.
  • the lower half-housing is placed on the plate 21 a hydraulic press.
  • the upper half-housing is plated against the lower half-housing by several cylinders 22 distributed on the upper face of the housing along the axis of the tube 12. These cylinders move independently, and can be pressure supplied independently. With this configuration, by applying sufficient pressure, you avoid the spacing of the shims during the hooping operation, even for the largest cams.
  • camshafts obtained thanks to the holding device according to the invention do not require any rectification.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de maintien de cames frittées au cours de leur frettage sur un tube par expansion du tube, comprenant, pour chaque came (10), deux cales (16', 17') 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. <IMAGE>

Description

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.
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-boítiers 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 naítre 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-boítiers, ces deux demi-boítiers 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-boítiers.
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 figure 1, précédemment décrite, illustre un procédé classique de frettage de cames sur un tube ;
  • la figure 2 représente un dispositif de maintien de came frittée lors de l'opération illustrée en figure 1 ;
  • la figure 3 représente un mode de réalisation de dispositif de maintien de came selon l'invention ; et
  • la figure 4 représente deux demi-boítiers formés d'une juxtaposition de cales de maintien du type de la figure 3 et un mode de maintien des deux demi-boítiers l'un contre l'autre.
    • 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-boítiers 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 naítre un jeu entre elles. Ceci n'est bien entendu pas souhaitable pour les raisons susmentionnées.
    Comme on l'a précédemment indiqué, un boítier constitué par la juxtaposition des cales était maintenu fermé par une presse. Plus spécifiquement, la face inférieure du boítier 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 boítier. Dans ce cas, un jeu pourrait apparaítre au niveau des cales extrêmes du boítier du fait de l'élasticité du boítier, et ceci même si l'on prend des mesures de rigidification du boítier.
    La figure 4 représente un mode de fermeture du boítier 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-boítier supérieur, et les autres formant avec les cales inférieures le demi-boítier inférieur.
    Le demi-boítier inférieur est posé sur le plateau 21 d'une presse hydraulique. Le demi-boítier supérieur est plaqué contre le demi-boítier inférieur par plusieurs vérins 22 répartis sur la face supérieure du boítier 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.

    Claims (3)

    1. Dispositif de maintien de cames frittées au cours de leur frettage sur un tube par expansion du tube, comprenant, pour chaque came (10), deux cales (16', 17') destinées à emprisonner la came entre elles dans des logements complémentaires au contour de la came, caractérisé en ce que 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.
    2. Dispositif de maintien selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (22) pour empêcher un jeu de naítre entre les deux cales associés à une came lors de l'expansion du tube.
    3. Dispositif de maintien selon la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs cales (16', 17') sont assemblées côte à côte le long du tube (12) en formant deux demi-boítiers, ces deux demi-boítiers étant maintenus plaqués l'un contre l'autre lors de l'expansion du tube par plusieurs vérins indépendants (22), répartis sur une face de l'un des demi-boítiers.
    EP99410146A 1998-10-26 1999-10-25 Dispositif de maintien de cames au cours de leur frettage sur un tube par expansion du tube Expired - Lifetime EP0997212B1 (fr)

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    FR9813543 1998-10-26
    FR9813543A FR2784925B1 (fr) 1998-10-26 1998-10-26 Dispositif de maintien de cames au cours de leur frettage sur un tube par expansion du tube

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0997212A1 true EP0997212A1 (fr) 2000-05-03
    EP0997212B1 EP0997212B1 (fr) 2003-01-29

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    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP99410146A Expired - Lifetime EP0997212B1 (fr) 1998-10-26 1999-10-25 Dispositif de maintien de cames au cours de leur frettage sur un tube par expansion du tube

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    US (1) US6367140B2 (fr)
    EP (1) EP0997212B1 (fr)
    DE (1) DE69905117T2 (fr)
    ES (1) ES2191405T3 (fr)
    FR (1) FR2784925B1 (fr)

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