Brevet FR2494343A1 — publié le 19820521

CORPS CREUX MOULE SOUS PRESSION NOTAMMENT TUBULURE D'ADMIS SION POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne le moulage sous pression d'un corps creux de forme complexe, en métal ferreux ou non qui est destiné à être parcouru par un fluide. Parmi les corps creux de ce genre, on peut citer des brûleurs de cuisinières à gaz, des éléments de radiateur de chauffage central et notamment des tubulures d'admission pour moteur à combustion interne de véhicule automobile. On sait que ces dernières sont généralement constituées d'un conduit principal venant s'sdapter sur le conduit de sortie du carburateur et communiquant avec des tuyauteries de moindre sac- tion, en nombre égal au nombre de cylindres du moteur associé. Chacune des tuyauteries, qui est destinée à diriger le mélange carburé vers un cylindre du moteur, se termine généralement par une bride permettant sa jonction avec la culasse du moteur Jusqu'à présent, la fabrication en série des tubulures d'admission du type visé ci-dessus s'effectue, semble-t-il, exclusivement par la technique du moulage en coquilles et noyau de sable utilisant la coulée par gravité.Cependant, ce mode de moulage présente de nombreux inconvénients En premier lieu, la technique de moulage en coquilles et noyau de sable ne permet pas la réalisation de parois minces car le procédé manque de précision pour produire des parois minces. I1 s'ensuit que l'on obtient une pièce relativement lourde, compte tenu des contraintes mécaniques auxquelles elle est soumise, En effet, une telle pièce sert uniquement à guider le mélange gazeux issu du carburateur en direction de chacun des cylindres du moteur à combustion et elle pourrait en conséquence être réalisée, si la technique de moulage le permettait, avec des parois d'épaisseur nettement plus réduite. En second lieu, comme la tubulure d'admission présente des cavités intérieures, il est indispensable d'utiliser des noyaux destructibles de sable, d'où une paroi intérieure granuleuse provoquant des pertes de charge pour le flux de mélange gazeux parcourant la tubulure d'admission et nuisant, par suite au rendement de ladite tubulure. En outre, lorsque la tubulure d'admission comporte par exemple une cavité de circulation d'eau, pour le préchauffage du mélange carburé, l'exécution d'une telle cavité requiert l'emploi d'un noyau de sable tenu en place par plusieurs supports : au démoulage, il convient non seulement d'effectuer un désablage mais encore de boucher les trous de passage des supports de maintien.Même si le désablage a été aussi complet que possible, on est, en outre, jamais sur qu'il ne subsiste pas à l'intérieur de la cavite quelques grains de sable susceptibles d'entratner ultérieurement une usure rapide de certaines pièces mécaniques tournantes voire des pannes. En troisième lieu, il est indispensable que les portées des brides de la tubulure d'admission contre la culasse bénéficient d'une bonne planéité et soient entre elles rXgou- reusement coplanaires. Or, la coulée en coquilles et noyau de sable ne permet pas l'obtention de telles surfaces, d'où la nécessité d'un usinage complémentaire qui grève le coût de la pièce terminée. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et, en outre, elle se propose de décrire un mode de réalisation d'un corps creux du type ci-dessus indiqué permettant de réduire de façon substantielle son prix de revient. Selon l'invention, on a constaté que de façon surprenante, ce8 buts pouvaient etre atteints en fabriquant les corps creux de forme complexe et en particulier les tubulures d'admission en au moins deux parties ou éléments moulés sous pression et assemblés par collage et sertissage. La technique de moulage sous pression est en elle-même connue mais elle n'avait jamais été utilisée pour la réalisation de corps creux de forme complexe en deux ou plusieurs éléments. En ce qui concerne les tubulures d'admission, celles-ci étaient exclusivement réalisées d'un seul tenant par la technique de la coulée par gravité malgré les inconvénients ci-dessus énumérés qu'entraine une telle technique.On peut donc dire qu'il existait pour l'homme du métier, un certain préjugé à l'égard de la technique de moulage sous pression pour la fabrication de corps creux en plusieurs éléments alors que ces éléments devaient en même temps après leur assemblage par collage, comporter certaines parois présentant des tolérances de surface étroites. A cela s'ajoute très certainement l'idée qu'une pièce mécanique en deux éléments coulés sous pression et assemblés par collage ne pouvait présenter que des caractéristiques mécaniques et d'étanchéité insuffisantes, même pour la réalisation d'une tubulure d'admission. Or, la technique préconisée par l'invention n'empêche nullement l'obtention, d'une part, de surfaces à tolérances étroites et, d'autre part, d'ensembles ayant des caractéristiques mécaniques et d'étanchéité intéressantes.En effet, dans l'invention, on dispose le plan d'assemblage des deux éléments moulés sous pression de façon que la liaison par collage n'ait pas à supporter les contraintes mécaniques de la pièce et de façon aussi que le plan d'assemblage ne coupe pas les surfaces à tolérances dimensionnelles étroites. Ainsi, dans le cas particulier d'une tubulure d'admission, la partie qui est destinée à supporter tous les efforts constituera un 1é- ment unique moulé sous pression, la partie constituant l'autre élément étant également moulée sous pression. Au surplus, le plan d'assemblage sera disposé de façon, non seulement à faciliter le démoulage de ces deux éléments mais aussi, à ne pas couper les portées des brides qui doivent être rigoureusement coplanaires. La société déposante a pu constater que la réalisation de tubulures d'admission en deux ou trois éléments moulés sous pression avait pour avantage d'autoriser l'emploi d'un alliage d'aluminium moins coQteux que celui qui était utilisé dans la coulée par gravité. Les parois intérieures de la tubulure selon l'invention bénéficient d'un meilleur aspect de surface de sorte que les pertes de charges qui freinent l'écoulement du mélange carburé sont plus réduites. Les épaisseurs de paroi sont nettement plus minces d'où un gain en poids d'environ 20 Z par rapport à une tubulure comparable coulée par gravité. Enfin, il n'est plus besoin d'usiner les portées des brides, de boucher des trous lorsque la tubulure est munie d'une cavité de circulation d'eau ou de percer divers alésages. La présente invention a donc pour objet un corps creux du type visé ci-dessus et présentant au moins deux brides de jonction dont les portées sont liées entre elles suivant des cotes fonctionnelles, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'au moins deux éléments moulés séparément sous pression, l'un des deux éléments comprenant toutes lesdites brides et les deux éléments précités étant assemblés de façon étanche. On préfère que les deux éléments moulés sous pression soient assemblés par un collage suivi d'un sertissage en au moins deux points. Le sertissage a non seulement pour but de renforcer la liaison par collage, mais également de permettre le maintien en appui dans la position désirée des deux élé- ments, pendant la prise de la colle. Chaque point de sertissage est avantageusement réalisé au moyen, d'une part, d'une oreille en forme de U prévue en relief à l'extérieur de l'un des éléments à assembler et, autre part, d'une patte prévue en relief à l'extérieur de l'autre élément, patte qui s'engage à l'intérieur du U précit & Une fois que les pattes ont été disposées à l'assemblage, à l'intérieur des oreilles en U, on achève le sertissage en effectuant un tranchage des deux ailes des oreilles en U, de fa çon que leur partie intérieure puisse titre rsbattue contre la patte correspondante logée à l'intérieur. Le corps creux moulE constitue avantageusement une tubulure d'admission, notamment pour moteur à combustion interne pour véhicules automobiles, étant entendu que l'invention s'applique également a la réalisation de pièces similaires, telles que des tubulures d'échappement, des broyeurs de cuisinière à gaz et des éléments de radiateurs de chauffage central. La tubulure d'admission selon l'invention est réalisée en au moins deux éléments moulés sous pression, d'une part, un élément de base formant à lui seul le conduit principal venant s'adapter sur la canalisation de sortie du carburateur ainsi que l'ensemble des brides des tuyauteries associées aux cylindres du moteur et, d'autre part, un autre élément assemblé avec ledit élément de base. De préférence, le plan d'assemblage des deux éléments précités est sensiblement confondu avec le plan des axes des tuyauteries. L'élément de base de la tubulure selon l'invention comporte non seulement l'ensemble des brides mais encore, pour chaque tuyauterie, un court tronçon de tuyauterie non coupé se raccordant auxdites brides. Dans le but de faciliter l'assemblage des deux éléments, chacun des courts tronçons précités, que comporte l'élément de base, se termine du cté opposé aux brides, par un plan incliné se raccordant selon des congés de forme appropriée à la partie restante des tuyauteries, ladite partie restante étant formée par l'assemblage des éléments précités. Lorsque la tubulure d'admission est équipée d'une cavi té destinée à être parcourue par le liquide du circuit de refroidissement du moteur à combustion interne associé, la cavité précitée est avantageusement ménagée entre, d'une part, l'élément secondaire qui est assemblé à l'élément de base et un troisième élément moulé sous pression, l'élément secondaire et le troisième élément étant assemblés par collage et sertissage. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente in vention, on va en décrire ci-apres, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé, Sur ce dessin - la figure 1 est une vue en perspective éclatée de trois éléments moulés sous pression destinés à constituer une tubulure d'admission selon l'invention - le figure 2 représente le détail d'un point de sertissage réalisé entre deux éléments moulés sous pression de la tubulure d'admission. La tubulure d'admission, réalisée à partir des trois éléments 1, 2, 3 de la figure 1, sert à conduire le mélange de carburation issu d'un carburateur dans chacun des cylindres du moteur à combustion interne associé. Elle comporte, à cet effet, un conduit principal 4 prévu pour être branché sur la canalisation de sortie du carburateur. Le conduit principal 4 communique avec quatre tuyauteries 6 de plus petite section, se terminant chacune par une bride 5 permettant leur jonction avec la culasse du moteur associé. Les axes courbes des quatre tuyauteries 6 sont sensiblement coplanaires et leur plan est perpendiculaire à l'axe du conduit principal 4. Les portées des brides 5 contre le moteur sont rigoureusement coplanaires. Dans cet exemple, la tubulure d'admission comporte un dispositif de prdchauffage du mélange carbure consistant en une cavité 7 ménagée, par rapport au plan formé par les axes des tuyauteries 6, du capté opposé au conduit principal 4 ; la cavité 7 est destinée à btre traversée par l'eau d circuit de refroidissement du moteur et elle comporte à cet effet, deux orifices d'entrée et de sortie Sa 8b. La caractéristique essentielle de la tubulure d'admission tient à sa réalisation en trois éléments 1, 2, 3 moulés sous pression. L'alliage utilisé est un alliage à base d'aluminium contenant 9 % de silicium et 3 % de cuivre. Le moulage sous pression s'effectue, de façon classique, sur machine automatique ou semi-automatique de type connu. L'élément de base 1 est venu de moulage avec le conduit principal 4, les quatre brides 5 et un tronçon non coupé de courte longueur des tuyauteries 6. Le tronçon restant des tuyauteries 6 est coupé selon un plan passant par les axes desdites tuyauteries. Le court tronçon non coupé des tuyauteries 6 se termine par un plan incliné raccordé par des congés arrondis 9 au tronçon coupé, en forme de demi-cylindre, des tuyauteries 6. Le plan d'assemblage des éléments 1 et 2 passe par le plan des lignes d'axe des quatre tuyauteries 6, sans couper les brides 5. La présence des congés 9 sur l'élément 1 et de congés 10 de forme complémentaire sur l'élément 2 a pour effet de faciliter le raccordement entre ces deux pièces. La cavité 7 est ménagée entre l'élément 2 et un élémert 3 formant couvercle, qui est également moulé sous pression. Les trois éléments 1, 2, 3 sont assemblés par un collage complété par un sertissage. La colle utilisée doit pouvoir notamment résister aux vibrations et à des températures élevées tout en assurant un assemblage étanche et une certaine souplesse. Comme type de colle, on peut utiliser des cyanolates, des adhésifs structuraux renforcés ou des époxy mono-composants renforcés. Pour permettre le maintien en pression des pièces 1 et 2, une fois qu'elles ont été collées, de façon à permettre une bonne prise de la colle, on prévoit un assemblage complémentaire par sertissage. Dans cet exemple, les deux pièces 1 et 2 sont serties en trois points. A chacun de ces points, on prévoit sur l'élément 1, une oreille 11 venue de moulage faisant saillie à l'extérieur dudit élément. Chaque oreille 11 en forme de U est destinée à recevoir une patte 12 prévue en relief à l'extérieur de l'élément 2. La patte 12 a une épaisseur inférieure à la hauteur des deux ailes parallèles des oreilles en U 11 (figure 2). A l'assemblage, les pattes 12 viennent se positionner à l'intérieur des oreilles en U 11. Les ailes des oreilles en U sont alors soumises à une opération de tranchage de façon que la partie intérieure 13 desdites ailes puisse être rab4 - -; tue contre la patte 12 correspondante. Un tel sertissage per- met donc d'appuyer les deux éléments 1 et 2 l'un sur l'autre et de les maintenir dans la position désirée pendant la prise de la colle. Les éléments 2 et 3 sont également sertis au moyen d'oreilles en U 11 et de pattes 12 (non représentées). Il est bien entendu que le mode de réalisation ci- sus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Revendications 1 - Corps creux moulé de forme complexe, en métal ferreux ou non ferreux, destiné à etre parcouru par un fluide et présentant au moins deux brides de jonction dont les portées sont liées entre elles suivant des cotes fonctionnelles, carac térisé par le fait qu'il est constitué d'au moins deux éléments (1,2) moulés séparément sous pression, l'un des deux éléments (1,2) comprenant au moins toutes lesdites brides (5) et les deux éléments (1,2) précités étant assemblés de façon étanche. 2 - Corps creux selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux éléments (1,2) moulés séparément sont assemblés par un collage suivi d'un sertissage en au soins deux points. 3 - Corps creux selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque point de sertissage est réalisé eu moyen d'une oreille (11) en forme de U prévue en relief à l'extérieur de l'un des éléments (1,2) à assembler et d'une patte (12) prévue en relief à l'extérieur de l'autre éliment, patte (12) qui s'engage à l'intérieur de l'oreille en U précitée. 4 - Corps creux selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les deux ailes d'une oreille en U (11) sont soumises à un tranchage, de façon que leur partie intérieure (13) puisse etre rabattue contre la patte (12) logée à l'inté- rieur. 5 - Tubulure d'admission, notamment pour moteur à combustion interne de véhicules automobiles, ladite tubulure comportant un conduit principal venant s'adapter sur la canalisation de sortie du carburateur et des tuyauteries de moindre section, en nombre égal au nombre de cylindres du moteur à combustion associé, lesdites tuyauteries se terminant par des brides permettant leur jonction avec le moteur, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un corps creux selon l'une des revendications 1 à 4 , au moins une partie de chaque tuyauterie (6) étant formée par l'assemblage des deux éléments (1,2) dudit corps creux. 6 - Tubulure d'admission selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'elle comporte d'une part, un élément de base (1) formant à lui seul le conduit principal (4) ainsi que ltensemble des brides (5) des tuyauteries (6) associées aux cylindres du moteur et, d'autre part, un autre élément (2) as semblé avec ledit élément de base (1). 7 - Tubulure d'admission selon la revendication caractérisée par le fait que les axes des tuyauteries (6) n des lignes sensiblement coplanaires et que le plan d'assemblage des deux éléments (1,2) de la tubulure est sensiblement con E can- du avec le plan des axes des tuyauteries (6). 8 - Tubulure d'admission selon la revendication caractérisée par le fait que son élément de base (1) comporte pour chaque tuyauterie (6), un court tronçon de tuyauterie n coupé selon le plan d'assemblage des deux éléments (1,2) de- tubulure, ledit tronçon se raccordant aux brides (5) et se minant, du côté opposé auxdites brides (5), par un plan inc d qui se raccorde selon des congés (9) à la partie restante des tuyauteries (6), ladite partie restante étant formée par 1' 4 blage des deux éléments (1,2). 9 - Tubulure d'admission selon l'une des revendica- tions 5 à 8, ladite tubulure étant équipée ci'une cavité des à être parcourue par le liquide du circuit de refroidissement i moteur à combustion interne associé, caractérisée par le fait -- - que la cavité (7) précitde est ménagée entre, d'une part, l' ment secondaire (2), qui est assemblé à ment de base (1) et, d'autre part, un troisième élément (3) moulé sous pression l'élément secondaire (2) et le troisième élément (3) étant: semblés par collage et sertissage.