FR2622897A1 - APPARATUS FOR CURING CRANKSHAFTS - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un appareil pour effectuer le durcissement à faible distorsion de vilebrequins maintenus à leurs extrémités dans des têtes de blocage dans lesquelles ils tournent autour de leur axe. L'appareil comprend un dispositif de chauffage et de trempe, un dispositif d'entraînement sur l'une ou sur les deux têtes de blocage, une commande de blocage sur les deux têtes de blocage et un entraînement commandant le déplacement des têtes de blocage par rapport au vilebrequin. L'entraînement commandant le déplacement comprend des moteurs 17 disposés à une extrémité fixe dans un carter et qui, à l'autre extrémité, coopèrent avec des butées 18 montées sur un manchon de mandrin carré 12 qui est monté de façon flottante sur des roulements à aiguilles 14 de façon à se mouvoir dans un autre carter 10. Un mandrin creux 11 monté rotatif porte la tête de blocage 3.The present invention relates to an apparatus for performing low-distortion hardening of crankshafts held at their ends in locking heads in which they rotate about their axis. The apparatus comprises a heating and quenching device, a drive device on one or both of the locking heads, a locking control on the two locking heads and a drive controlling the movement of the locking heads by compared to the crankshaft. The drive controlling the displacement comprises motors 17 disposed at one end fixed in a housing and which, at the other end, cooperate with stops 18 mounted on a square mandrel sleeve 12 which is floatingly mounted on ball bearings. needles 14 so as to move in another casing 10. A hollow mandrel 11 mounted to rotate carries the locking head 3.
Description
ii
Appareil pour le durcissement des vilebrequins. Apparatus for hardening crankshafts.
La présente invention concerne un appareil destiné à effectuer le durcissement d'un vilebrequin avec une faible distorsion. Appareil du type dans lequel le vilebrequin entraîné en rotation autour de son axe longitudinal, est chauffé de façon inductive et subit ensuite immédiatement The present invention relates to an apparatus for effecting the hardening of a crankshaft with low distortion. Apparatus of the type in which the crankshaft rotated about its longitudinal axis is heated inductively and is then immediately
une opération de trempe.a quenching operation.
C'est un fait assez connu que le durcissement sans distorsion de pièces de machine, indépendamment de leurs sections ou de leurs formes, est pratiquement impossible à réaliser. La raison en est que la dilatation de la pièce pendant le chauffage et l'opération de trempe jusqu'au point de contraction conduisent à une déformation permanente (distorsion). Il est exact que le durcissement à faible distorsion de pièces plates, telles que des bandes plates, peut être effectué avec succès, par exemple en comprimant ou en bloquant la pièce chauffée pendant la trempe. Jusqu'à présent, les- spécialistes de cette technique ont considéré que ce blocage énergique de la pièce était la méthode optimale, l'idée principale étant d'ôter à la pièce chauffée et trempée toute possibilité de tendre à se déformer. Dans ce but, le blocage énergique de la pièce semblait être la méthode adéquate. Cependant, ce procédé nécessitait un redressement final de la pièce durcie. De plus, il est particulièrement difficile de durcir des pièces allongées pourvues d'un profil irrégulier, telles que des vilebrequins, des arbres à cames ou des crémaillères, dans lesquelles le degré de distorsion pour un durcissement très variable est difficile à prévoir. Dans ce cas le blocage n'assure aucun remède valable contre la distorsion due au durcissement. Par exemple, il n'est pas très utile de bloquer sur des paliers à pivot, des vilebrequins dont les paliers doivent être durcis, étant donné que la distorsion due au durcissement peut se produire sans que It is a well known fact that the non-distorting curing of machine parts, irrespective of their sections or shapes, is practically impossible to achieve. This is because the expansion of the workpiece during heating and the quenching operation to the contraction point leads to permanent distortion (distortion). It is true that the low distortion curing of flat parts, such as flat strips, can be successfully performed, for example by compressing or blocking the heated part during quenching. So far, the specialists of this technique have considered that this energetic blocking of the part was the optimal method, the main idea being to remove from the heated and tempered part any possibility of tending to deform. For this purpose, the energetic blocking of the room seemed to be the proper method. However, this process required a final rectification of the cured piece. In addition, it is particularly difficult to harden elongated parts with an irregular profile, such as crankshafts, camshafts or racks, in which the degree of distortion for a highly variable hardening is difficult to predict. In this case the blocking does not provide any valid remedy against the distortion due to hardening. For example, it is not very useful to lock on pivot bearings, crankshafts whose bearings must be hardened, since the distortion due to hardening can occur without
rien ne s'y oppose sur les paliers exposés du vilebrequin. nothing stands on the exposed bearings of the crankshaft.
La présente invention a pour objet de minimiser, grâce à un procédé économique, la distorsion due au durcissement des vilebrequins durcis par le procédé par rotation, de façon que l'on puisse se passer d'un The object of the present invention is to minimize, by an economical process, the distortion due to the hardening of crankshafts hardened by the rotary process, so that one can do without
dégauchissement ultérieur onéreux. subsequent expensive etching.
De façon surprenante, la Demanderesse a découvert qu'un durcissement à faible distorsion peut être effectué avec succès si, pendant le chauffage et la trempe, on laisse la possibilité à la pièce de se déplacer dans sa direction principale de dilatation, à savoir selon son axe longitudinal. Ainsi, pendant le chauffage, la pièce peut suivre librement sa tendance à s'allonger, et de façon similaire pendant la trempe, elle peut se rétrécir Surprisingly, the Applicant has discovered that a low distortion curing can be successfully carried out if, during heating and quenching, the room is allowed to move in its main direction of expansion, namely according to its longitudinal axis. Thus, during heating, the piece can freely follow its tendency to lie down, and similarly during quenching, it can shrink
librement de sorte qu'aucune distorsion n'a lieu. freely so that no distortion takes place.
L'idée de l'invention consiste donc à rejeter complètement l'opinion antérieure qui prévalait chez les spécialistes de ce domaine, selon laquelle la pièce devait être bloquée aussi fermement que possible afin d'éviter la distorsion due au durcissement. Précisément, dans le procédé selon l'invention, la pièce a au contraire toute liberté, pendant le chauffage et la trempe, de se The idea of the invention therefore consists in completely rejecting the prior opinion which prevailed among specialists in this field, according to which the piece had to be blocked as firmly as possible in order to avoid the distortion due to hardening. Specifically, in the process according to the invention, the room on the contrary has complete freedom during heating and tempering, to
déformer dans le sens o elle tend naturellement. deform in the sense that it tends naturally.
L'invention concerne un appareil pour effectuer le durcissement par rotation d'un vilebrequin maintenu à ses deux extrémités dans des têtes de blocage opposées permettant au vilebrequin de tourner autour de son axe, ledit appareil comprenant un dispositif de chauffage et de trempe, un dispositif d'entraînement monté sur l'une ou sur les deux têtes de blocage afin d'entratner en rotation le vilebrequin autour de son axe, une commande de blocage sur les deux têtes de blocage, et un entraînement commandant le déplacement des têtes de blocage par rapport au vilebrequin lorsqu'il est reçu pour le blocage. La caractéristique essentielle de l'appareil réside dans le fait que l'autre tête de blocage peut être accouplée ou désaccouplée de son entraînement de déplacement, et est montée flottante dans le sens axial dans un palier à faible frottement. Le vilebrequin à durcir est par conséquent fixement bloqué, c'est-à-dire immobile dans le sens axial, à une extrémité, tandis qu'à l'extrémité opposée du vilebrequin monté pivotant, la tête de blocage peut se déplacer dans sa direction axiale après que la The invention relates to an apparatus for effecting rotational hardening of a crankshaft held at both ends in opposed locking heads allowing the crankshaft to rotate about its axis, said apparatus comprising a heating and quenching device, a device on one or both locking heads for rotating the crankshaft about its axis, a locking command on the two locking heads, and a drive controlling the displacement of the locking heads by compared to the crankshaft when it is received for blocking. The essential feature of the apparatus lies in the fact that the other locking head can be coupled or uncoupled from its displacement drive, and is mounted floating in the axial direction in a low-friction bearing. The crankshaft to be hardened is therefore firmly locked, that is to say immobile in the axial direction, at one end, while at the opposite end of the crankshaft pivotally mounted, the locking head can move in its direction. axial after the
commande de blocage a été relâchée de la tête de blocage. blocking control was released from the locking head.
En pratique, la caractéristique essentielle du procédé selon l'invention réside dans le fait que la pièce rotative est montée à au moins une de ses extrémités avec un frottement suffisamment faible pour qu'elle puisse se mouvoir librement dans la direction axiale, le coefficient de frottement étant inférieur à 0,01, même aux vitesses In practice, the essential characteristic of the method according to the invention lies in the fact that the rotating part is mounted at at least one of its ends with a sufficiently low friction so that it can move freely in the axial direction, the coefficient of friction being less than 0.01, even at speeds
les plus basses.the lowest.
Un mode de réalisation de l'appareil selon l'invention est illustré par les dessins annexés dans lesquels: An embodiment of the apparatus according to the invention is illustrated by the appended drawings in which:
La figure 1 est une vue de l'appareil de durcisse- FIG. 1 is a view of the hardening apparatus
ment; La figure 2 représente une coupe longitudinale de la tête de blocage mobile axialement; et La figure 3 est une coupe transversale de la tête de blocage. Sur les dessins, les éléments homologues sont is lying; Figure 2 shows a longitudinal section of the axially movable locking head; and Figure 3 is a cross section of the locking head. In the drawings, the homologous elements are
affectés des mêmes références numériques. assigned the same numerical references.
La figure 1 représente un appareil complet de durcissement comportant un système 1 (représenté en traits mixtes) pour chauffer et tremper un vilebrequin 2 que l'on se propose de durcir. Le dispositif de durcissement est pourvu de deux têtes de blocage 3,4 destinées à bloquer le vilebrequin 2 à ses extrémités opposées et un support Figure 1 shows a complete hardening apparatus comprising a system 1 (shown in phantom) to heat and soak a crankshaft 2 that is proposed to harden. The curing device is provided with two locking heads 3,4 for locking the crankshaft 2 at its opposite ends and a support
central 5 procurant une assise centrale au vilebrequin 2. central 5 providing a central seat at the crankshaft 2.
Ce dernier est bloqué dans les têtes 3,4 par des systèmes The latter is blocked in the heads 3,4 by systems
de commande 6,7.6.7.
Le vilebrequin, qui tourne autour de son axe longitudinal pendant l'opération de durcissement, est bloqué à une extrémité (l'extrémité droite sur la figure 1) dans la tête de blocage 4 avec laquelle coopère un dispositif d'entraînement 8 destiné à entraîner en rotation le vilebrequin 2 autour de son axe et qui est monté fixe en position axiale dans un carter 9. La tête de blocage 3 qui bloque l'autre extrémité du vilebrequin 2 (à gauche sur la figure 1) est montée flottante, c'est-à- dire mobile axialement dans un carter 10, comme cela est The crankshaft, which rotates about its longitudinal axis during the curing operation, is blocked at one end (the right end in FIG. 1) in the locking head 4 with which a driving device 8 for driving in rotation the crankshaft 2 about its axis and which is mounted fixed in axial position in a housing 9. The locking head 3 which blocks the other end of the crankshaft 2 (left in Figure 1) is mounted floating, it that is to say axially movable in a housing 10, as is
représenté en détail dans les figures 2 et 3. shown in detail in Figures 2 and 3.
La tête de blocage 3 est disposée à l'extrémité d'un mandrin tubulaire 11 qui peut tourner dans un palier anti- friction 13, logé dans un manchon de mandrin 12 de forme carrée, lui-même monté sur des bords opposés déplaçables axialement dans des roulements à aiguilles 14 montés dans le carter 10, une barre d'accouplement 15 destinée à actionner la tête de blocage 3 lorsque le vilebrequin 2 est bloqué, s'étendant coaxialement à travers le mandrin 11. Des moteurs pneumatiques ou hydrauliques 17 sont disposés sur des blocs rigides 19 dans le carter 10. Des pistons 16 peuvent faire saillie dans la direction axiale du palier 13 jusqu'à venir en butée contre des arrêts 18 The locking head 3 is disposed at the end of a tubular mandrel 11 which can rotate in an anti-friction bearing 13, housed in a square-shaped mandrel sleeve 12, itself mounted on opposite axially displaceable edges in needle bearings 14 mounted in the housing 10, a coupling rod 15 for actuating the locking head 3 when the crankshaft 2 is locked, extending coaxially through the mandrel 11. Pneumatic or hydraulic motors 17 are arranged on rigid blocks 19 in the housing 10. Pistons 16 can protrude in the axial direction of the bearing 13 to abut against stops 18
liés au manchon de mandrin carré 12. related to the square chuck sleeve 12.
Des soufflets de faible impédance 20 protègent l'intérieur du carter 10 contre l'introduction de poussières. Le carter 10 peut aussi bien être rendu étanche vis-à-vis à l'extérieur sans aucun contact, par Bellows of low impedance 20 protect the inside of the housing 10 against the introduction of dust. The casing 10 can also be sealed vis-à-vis outside without any contact, by
une barrière d'air.an air barrier.
Pour bloquer le vilebrequin 2, les têtes 3,4 sont avancées par rapport aux extrémités du vilebrequin et ensuite bloquées par les systèmes de commande 6,7 actionnant le plateau des têtes 3,4. Ces dernières sont avancées par les pistons 16 des moteurs 17 qui exercent une pression contre les butées 18 et par conséquent déplacent axialement le manchon carré 12 et, solidairement avec lui, le mandrin 11 et la tête de blocage 3 dans le carter 10. Lorsque le vilebrequin 2 est débloqué, le moteur 17 est actionné et repousse la tête de blocage 3 par rapport au vilebrequin 2. Le désaccouplement de l'entraînement de déplacement constitué par les moteurs 17 pour les têtes de blocage 3,4 après l'opération de blocage, crée la condition d'une mobilité axiale à faible To lock the crankshaft 2, the heads 3,4 are advanced relative to the ends of the crankshaft and then blocked by the control systems 6,7 actuating the head plate 3,4. These are advanced by the pistons 16 of the motors 17 which exert a pressure against the stops 18 and consequently move axially the square sleeve 12 and, jointly with it, the mandrel 11 and the locking head 3 in the housing 10. When the crankshaft 2 is unlocked, the motor 17 is actuated and pushes the locking head 3 relative to the crankshaft 2. The uncoupling of the displacement drive constituted by the motors 17 for the locking heads 3,4 after the blocking operation , creates the condition of low axial mobility
frottement des têtes de blocage 3,4. friction of the locking heads 3,4.
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