Procédé pour diminuer le diamètre intérieur d'un alésage cylindrique et outil pour la mise en aeuvre du procédé La présente invention comprend un procédé pour diminuer le diamètre intérieur d'un alésage cylindri que, en particulier à modifier le diamètre intérieur dudit alésage pour lui donner une plus petite section après son agrandissement par usure ou pour toute autre raison. L'invention comprend en outre un outil pour la mise en oeuvre du procédé.
Le procédé et l'outil, selon l'invention, sont plus particulièrement destinés à remettre à la cote les trous cylindriques servant de guides aux tiges de sou papes des moteurs à combustion interne.
Les trous de guidage des tiges de soupapes sont habituellement formés directement dans le bloc cylindre, et une fois agrandis par l'usure, ils doivent être réalésés à un diamètre supérieur à leur diamètre primitif, ce qui implique l'utilisation de nouvelles soupapes pourvues de tiges de plus gros diamètre.
Le procédé que comprend l'invention permet de redonner aux trous de guidage un plus petit diamètre et, par suite, d'utiliser à nouveau les mêmes soupapes.
Le procédé et l'outil, selon la présente invention, peuvent aussi être utilisés pour d'autres applications, chaque fois que l'on désire diminuer le diamètre intérieur d'un alésage ou trou cylindrique.
Le procédé que comprend l'invention est carac térisé en ce que l'on forme une rainure hélicoïdale à la surface interne de l'alésage par une opération qui refoule la matière de la rainure radialement et vers l'intérieur de l'alésage pour constituer des arêtes hélicoïdales saillant intérieurement.
L'invention comprend en outre un outil pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un élément en forme de barreau présen tant une surface cylindrique et une roulette de métal dur, à rotation libre, montée dans un évidement formé à la surface dudit barreau et dépassant par tiellement de cette dernière, l'axe de rotation de la dite roulette faisant un angle avec l'axe longitudinal dudit barreau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'outil que comprend l'in vention.
La fig. 1 est une perspective de ladite forme et exécution de l'outil.
La fig. 2 en est une élévation partielle.
La fig. 3 est une élévation partielle montrant l'outil tourné d'un quart de tour.
La fig. 4 est une coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe transversale suivant la ligne 5-5 de la fig. 3.
La fig. 6 est une perspective d'un outil com plémentaire destiné à former une échancrure initiale dans l'alésage dont le diamètre est à diminuer.
La fig. 7 est une coupe longitudinale partielle de l'outil de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en bout de l'outil de la fig. 6.
La fig. 9 est une coupe d'une pièce comportant un alésage à remettre à la cote, et montrant la manière d'utiliser l'outil de la fig. 6 pour former dans ce dernier l'échancrure initiale. Les fig. 10 et 11 sont des coupes transversales similaires de ladite pièce dont l'alésage est à réno ver, et montrant les opérations de rénovation au moyen de l'outil de la fig. 1.
La fig. 12 est une coupe transversale de la pièce, montrant l'alésage à son état définitif après passage de l'outil de la fig. 1.
Ladite forme d'exécution de l'outil est indiquée en A aux fig. 1 à 5 inclusivement, et comprend un élément en forme de barreau 1 comportant à une extrémité une tête carrée 2 destinée à être intro duite dans un dispositif rotatif approprié, tel que le dispositif C, indiqué en traits mixtes à la fig. 10. L'autre extrémité de la tige 1 comporte un prolon gement axial 3 de diamètre réduit qui forme, avec le corps principal de la tige 1, un épaulement chan- freiné 4.
Une cavité ou évidement 5 est formée dans le prolongement 3, adjacent à l'épaulement 4. L'évi dement 5 consiste en une partie centrale profonde 6 et en deux parties terminales opposées, peu pro fondes, 7 et 8. L'évidement 5 est destiné à recevoir un galet de refoulement 9 constitué par une roulette 10 dont le bord périphérique externe a une section transversale en V et qui comporte deux axes 11 opposés dans le sens axial. La roulette 10 est mon tée espacée dans la partie profonde centrale 6 de l'évidement 5, alors que les axes 11 sont tourillon- nés dans les parties terminales peu profondes 7 et 8.
Le galet de refoulement 9 est maintenu en place dans l'évidement 5 au moyen d'une bague élastique fendue, filiforme, 12, qui est introduite dans une rainure annulaire 13 formée dans le prolongement 3, et qui passe sur l'extrémité ouverte de la partie peu profonde 7 de l'évidement 5, ainsi que sur l'extrémité de l'un des axes 11 du galet 9. L'autre axe 11 est maintenu dans son évidement peu pro fond 8 par étampage ou cintrage de toute autre ma nière des bords de la paroi de ladite partie 8 pour former des lèvres 14 surplombant l'axe 11, comme le montre clairement la fig. 4.
Le galet de refoule ment 9 tourne librement dans l'évidement 5 et est monté de manière que son axe longitudinal fasse un angle aigu avec l'axe longitudinal de l'élément en forme de barreau 1, comme le montre clairement la fig. 2.
Un outil complémentaire B sert à former une échancrure initiale dans l'alésage à rénover ou à remettre à la cote. L'outil B, représenté aux fig. 6 à 9 inclusivement, comprend un manche 15 qui dé passe du corps cylindrique 16 de l'outil, lequel comporte une gorge longitudinale semi-cylindrique 17, s'ouvrant à la face d'extrémité 18 du corps 16. La gorge 17 se prolonge à l'intérieur du manche 15 pour y former une cavité cylindrique 19. Un court barreau 20 en métal dur est introduit dans la gorge 17 et dans la cavité 19 ; il a la longueur voulue pour que sa face d'extrémité extérieure 21 se ter mine à une distance appréciable de la face d'extré- mité 18 du corps 16 de l'outil.
Le barreau a, de pré férence, pratiquement le même diamètre que la rou lette 10 du galet de refoulement 9 ; le barreau 20 dépasse extérieurement de la surface cylindrique du corps 16 de l'outil pratiquement de la même dis tance que la roulette 10 dépasse de la surface cylin drique du barreau 1.
Pour réduire le diamètre d'un trou cylindrique D formé dans une pièce de métal E, on choisit les outils A et B de la dimension voulue pour que les diamètres du barreau 1 et du corps 16 d'outil s'ajustent dans le diamètre de l'alésage D. Les outils A et B sont utilisés comme suit Si l'on se réfère à la fig. 9, on introduit l'outil B dans le trou D à remettre à la cote et l'on donne un coupe de marteau sur l'outil B pour former une échancrure initiale 23 dans la partie du trou D adjacente à la face 2.2 de la pièce E. La partie du corps 16 de l'outil B dépassant au-delà de la face d'extrémité 21 du barreau 20 constitue le moyen de guidage approprié de l'outil B pour la formation de l'échancrure initiale 23.
Une fois l'échancrure 23 formée, on introduit la tête carrée 2 de l'outil A dans l'alésage D, et l'on tire l'outil A jusqu'à ce que la roulette 10 du galet de refoulement s'engage dans l'échancrure 23, comme le montre la fig. 10. On fixe ensuite sur la tête carrée 2 de l'outil A un dispositif rotatif C, au moyen duquel on fait tourner l'outil A dans le sens indiqué par la flèche 24 (fig. 10), de manière que la roulette 10 commence son opération de refoulement en se déplaçant latéralement à partir de l'échancrure 23, puis en remontant progressive ment dans la pièce E, afin de former une rainure hélicoïdale 25 à la surface interne de l'alésage D.
On remarquera que la rainure 25 est formée par une opération de refoulement, le galet de refoulement 9 tournant librement par rapport à l'ou til A. Cette opération de refoulement forme la rai nure hélicoïdale 25 et, simultanément, déplace la matière de la rainure radialement et intérieurement par rapport à l'alésage D, pour former des arêtes 26 de chaque côté de la rainure 25. On remarquera que la rainure hélicoïdale 25 a le pas voulu pour que ses spires soient espacées d'une distance suffi sante pour laisser entre elles pratiquement une large partie de surface interne non déformée 27.
Pendant l'opération de refoulement, le corps principal 1 de l'outil A fait contact avec la surface interne de l'alésage D et sert de guide pour la dispo sition correcte de l'outil de manière à donner à la rainure 25 une profondeur uniforme.
Lorsque l'opération de refoulement est terminée, on usine et polit les arêtes 26 au diamètre et au fini définitifs requis. L'opération d'usinage n'affecte que les arêtes 26 seulement.
On remarquera que l'alésage remis à la cote assurera un joint étanche avec l'élément cylindri que destiné à s'ajuster à glissement dans l'alésage, car le fluide devra parcourir le très long trajet formé par la rainure hélicoïdale 25. De plus, l'alésage rénové est aisément lubrifié car l'huile s'amasse et forme une réserve dans la rainure 25.
Method for reducing the internal diameter of a cylindrical bore and tool for carrying out the method The present invention comprises a method for reducing the internal diameter of a cylindrical bore, in particular for modifying the internal diameter of said bore to give it a smaller section after its enlargement by wear or for any other reason. The invention further comprises a tool for implementing the method.
The method and the tool according to the invention are more particularly intended to resize the cylindrical holes serving as guides for the valve stems of internal combustion engines.
The valve stem guide holes are usually formed directly in the cylinder block, and once enlarged by wear, they must be reamed to a diameter greater than their pitch diameter, which implies the use of new valves with larger diameter rods.
The method included in the invention makes it possible to restore the guide holes to a smaller diameter and, consequently, to use the same valves again.
The method and the tool, according to the present invention, can also be used for other applications, whenever it is desired to reduce the internal diameter of a cylindrical bore or hole.
The method which the invention comprises is characterized in that a helical groove is formed on the internal surface of the bore by an operation which pushes the material of the groove radially and towards the interior of the bore to form internally projecting helical ridges.
The invention further comprises a tool for carrying out the method, characterized in that it comprises a bar-shaped element having a cylindrical surface and a hard metal wheel, freely rotating, mounted in a formed recess. at the surface of said bar and partially projecting from the latter, the axis of rotation of said wheel forming an angle with the longitudinal axis of said bar.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the tool which the invention comprises.
Fig. 1 is a perspective of said form and execution of the tool.
Fig. 2 is a partial elevation.
Fig. 3 is a partial elevation showing the tool turned a quarter turn.
Fig. 4 is a cross section taken on line 4-4 of FIG. 3.
Fig. 5 is a cross section taken on line 5-5 of FIG. 3.
Fig. 6 is a perspective of a complementary tool intended to form an initial notch in the bore, the diameter of which is to be reduced.
Fig. 7 is a partial longitudinal section of the tool of FIG. 6.
Fig. 8 is an end view of the tool of FIG. 6.
Fig. 9 is a sectional view of a part comprising a bore to be resized, and showing the manner of using the tool of FIG. 6 to form the initial indentation in the latter. Figs. 10 and 11 are similar cross sections of said part, the bore of which is to be renovated, and showing the renovation operations by means of the tool of FIG. 1.
Fig. 12 is a cross section of the part, showing the bore in its final state after passage of the tool of FIG. 1.
Said embodiment of the tool is indicated at A in fig. 1 to 5 inclusive, and comprises a bar-shaped element 1 having at one end a square head 2 intended to be introduced into a suitable rotary device, such as device C, indicated in phantom in FIG. 10. The other end of the rod 1 comprises an axial extension 3 of reduced diameter which forms, with the main body of the rod 1, a chamfered shoulder 4.
A cavity or recess 5 is formed in the extension 3, adjacent to the shoulder 4. The recess 5 consists of a deep central part 6 and two opposite end parts, not very deep, 7 and 8. The recess 5 is intended to receive a delivery roller 9 formed by a roller 10 whose outer peripheral edge has a V-shaped cross section and which has two axially opposed axes 11. The caster 10 is mounted spaced in the central deep part 6 of the recess 5, while the pins 11 are journaled in the shallow end parts 7 and 8.
The delivery roller 9 is held in place in the recess 5 by means of a slotted elastic ring, threadlike, 12, which is introduced into an annular groove 13 formed in the extension 3, and which passes over the open end of the shallow part 7 of the recess 5, as well as on the end of one of the pins 11 of the roller 9. The other pin 11 is held in its shallow recess 8 by stamping or bending of any other ma the edges of the wall of said part 8 to form lips 14 overhanging the axis 11, as clearly shown in FIG. 4.
The delivery roller 9 rotates freely in the recess 5 and is mounted so that its longitudinal axis makes an acute angle with the longitudinal axis of the bar-shaped element 1, as clearly shown in FIG. 2.
A complementary tool B is used to form an initial indentation in the bore to be renovated or to be resized. Tool B, shown in fig. 6 to 9 inclusive, comprises a handle 15 which protrudes from the cylindrical body 16 of the tool, which comprises a semi-cylindrical longitudinal groove 17, opening at the end face 18 of the body 16. The groove 17 is extended inside the handle 15 to form there a cylindrical cavity 19. A short bar 20 of hard metal is introduced into the groove 17 and into the cavity 19; it has the desired length so that its outer end face 21 ends at an appreciable distance from the end face 18 of the body 16 of the tool.
The bar has, preferably, practically the same diameter as the wheel 10 of the delivery roller 9; the bar 20 protrudes outwardly from the cylindrical surface of the body 16 of the tool substantially at the same distance as the roller 10 protrudes from the cylindrical surface of the bar 1.
To reduce the diameter of a cylindrical hole D formed in a piece of metal E, the tools A and B of the desired size are chosen so that the diameters of the bar 1 and of the tool body 16 fit within the diameter of the bore D. Tools A and B are used as follows. Referring to fig. 9, the tool B is introduced into the hole D to be resized and a hammer cut is made on the tool B to form an initial notch 23 in the part of the hole D adjacent to the face 2.2 of the part E. The part of the body 16 of the tool B protruding beyond the end face 21 of the bar 20 constitutes the appropriate guide means of the tool B for forming the initial notch 23.
Once the notch 23 has been formed, the square head 2 of the tool A is introduced into the bore D, and the tool A is pulled until the roller 10 of the delivery roller engages in the notch 23, as shown in FIG. 10. A rotary device C is then fixed to the square head 2 of the tool A, by means of which the tool A is rotated in the direction indicated by the arrow 24 (fig. 10), so that the roller 10 begins its delivery operation by moving laterally from the notch 23, then gradually rising in the part E, in order to form a helical groove 25 on the internal surface of the bore D.
Note that the groove 25 is formed by a upsetting operation, the delivery roller 9 rotating freely with respect to the tool A. This upsetting operation forms the helical groove 25 and, simultaneously, displaces the material of the groove. radially and internally with respect to the bore D, to form ridges 26 on each side of the groove 25. It will be noted that the helical groove 25 has the required pitch so that its turns are spaced a sufficient distance apart to leave between they practically a large part of undeformed internal surface 27.
During the upsetting operation, the main body 1 of the tool A makes contact with the internal surface of the bore D and serves as a guide for the correct arrangement of the tool so as to give the groove 25 a depth. uniform.
When the upsetting operation is complete, the ridges 26 are machined and polished to the final diameter and finish required. The machining operation only affects the edges 26 only.
It will be noted that the resized bore will ensure a tight seal with the cylindrical element that is intended to fit slidably in the bore, because the fluid will have to travel the very long path formed by the helical groove 25. In addition , the renovated bore is easily lubricated because the oil collects and forms a reserve in the groove 25.