Brevet FR2613963A1 — publié le 19881021

La présente invention concerne un procédé de moulage d'un culbuteur pour moteur à combustion interne, une structure de moule pour la mise en oeuvre d'un tel procédé ainsi qu'un culbuteur obtenu suivant le procédé de moulage. L'invention concerne également un procédé d'usinage du culbuteur obtenu par le procédé de moulage ainsi qu'un culbuteur obtenu suivant le procédé d'usinage. On connaît des culbuteurs du type comprenant un corps de levier comprenant une première branche coopérant avec une came d'un arbre à cames du moteur et une seconde branche coopérant avec une queue de soupape, le corps de levier, en alliage léger, étant réalisé par un procédé de moulage en coquille sous pression. La branche coopérant avec la came comporte un élément de renforcement extrêmement dur résistant à l'usure par frottement avec la came et inséré à la coulée dans le culbuteur en alliage léger. Pour cela, l'élément de renforcement est en matériau fritté, carbure ou en fonte spéciale. Cependant, les matériaux ci-dessus constituant l'élément de renforcement n'ont pas toujours donné entière satisfaction amenant ainsi les constructeurs à utiliser des éléments de renforcement en céramique ayant un meilleur comportement à l'usure que les matériaux métalliques cinommés, à condition que la surface frottante de l'élément de renforcement soit proche du "poli-miroir". Le poli de la surface frottante de l'élément de renforcement est obtenu selon un procédé connu avant la mise en place de celui-ci dans le culbuteur ce qui signifie que l'élément de renforcement ne sera pas usiné après coulée ou moulage du culbuteur. Tout l'usinage du culbuteur se fera donc en partant de l'élément de renforcement. Toutefois, dans la mesure o l'élément de renforcement en céramique est extrêmement dur et fragile et amagnétique, il est nécessaire de le maintenir fermement dans le moule sans risques de rupture. En outre, les patins obtenus après usinage "poli-miroir" ne pouvant pas avoir des dimensions absolument identiques, il faut prévoir un dispositif qui permette de compenser les différences de cotes des patins. La présente invention résout les problèmes ci-dessus en proposant un procédé de moulage d'un culbuteur pour moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir fermement l'élément de renforcement en céramique, dont la surface frottante avec la came est préalablement polie, dans le moule au moins pendant l'opération de moulage du culbuteur par un organe formant broche en appui forcé sur l'extrémité de l'élément de renforcement opposée à la surface frottante de celui-ci. Selon une caractéristique du procédé de moulage de l'invention, on réalise une partie faisant saillie de la branche du culbuteur coopérant avec la came à l'opposé de l'élément de renforcement et comportant une surface de préférence plane, perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément de renforcement. La structure de moule pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus défini, du type comprenant deux demi-moules supérieur et inférieur, est caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de maintien de l'élément de renforcement dans l'un des demi-moules, 26 1397 comprenant la partie formant broche précitée disposée sur l'extrémité de l'élément de renforcement et un ensemble formant poussoir au-dessus de la partie formant broche pour maintenir celle-ci en appui forcé sur l'élément de renforcement. Selon une caractéristique de la structure de moule, l'ensemble formant poussoir comprend un poussoir allongé dans le prolongement de la partie formant broche, un moyen élastique de rappel précontraint en appui sur le poussoir allongé et un organe de précontrainte du moyen élastique solidaire du demi-moule. Le moyen élastique de rappel précité permet de compenser les différences de dimensions entre deux patins. L'invention propose également un procédé d'usinage du culbuteur obtenu par le procédé de moulage ci-dessus et caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir la branche du culbuteur coopérant avec une queue de soupape par des moyens appropriés et à presser en appui l'élément de renforcement du culbuteur contre une surface d'appui correspondante par l'intermédiaire d'un organe formant doigt de serrage en appui sur la surface plane de la partie en saillie du culbuteur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale représentant notamment le dispositif de maintien de l'élément de renforcement en céramique dans la structure de moule selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe de l'extrémité de la branche du culbuteur munie de l'élément de renforcement en céramique; et la figure 3 représente schématiquement le positionnement du culbuteur en vue de son usinage. En se référant à la figure 1, la structure de moulage 1 pour la coulée sous pression de l'alliage léger constituant le culbuteur comprend deux demi-moules supérieur et inférieur seul le moule inférieur 2 étant visible sur la figure. La référence 3 désigne un élément de renforcement en céramique qui doit être solidarisé, après moulage, de la branche du corps de levier du culbuteur coopérant avec une came d'un arbre à came de moteur à combustion interne. Cet élément de renforcement comprend une surface frottante 3a destinée à coopérer avec la came et préalablement polie suivant un procédé connu. Cette surface frottante présente une forme bombée ou convexe s'adaptant dans une cavité correspondante 2a du demi- moule inférieur 2. L'élément de renforcement 3 comprend de plus une partie formant queue d'ancrage 3b de l'élément à l'extrémité de la branche du culbuteur coopérant avec la came et située à l'opposé de la surface frottante 3a. Selon l'invention, un dispositif formant poussoir 4 exerce une poussée sur une partie formant broche 5 de façon à maintenir celle-ci en appui forcé sur la partie formant queue d'ancrage 3b de l'élément de renforcement 3. La partie formant broche 5 située dans l'axe longitudinal de l'élément de renforcement 3 est de préférence à section transversale circulaire étant bien entendu que toute autre forme de section (ovalerectangulaire-etc...) convient. Le dispositif formant poussoir 4 comprend de bas en haut par rapport à la figure 1 et suivant l'axe longitudinal de l'élément de renforcement 3 un poussoir allongé 4a, dont l'extrémité inférieure vient en appui sur la partie supérieure de la partie formant broche 5 et portant à son extrémité supérieure une tête 4al, un moyen élastique de rappel précontraint 4b en appui sur la tête 4al du poussoir allongé et un organe de précontrainte 4c du moyen élastique 4b, l'organe 4c étant mobile et s'éclipsant au moment de l'ouverture du moule. L'organe de précontrainte 4c peut être formé par une vis ou tout autre moyen mécanique de réglage de la précontrainte du moyen élastique 4b qui peut être formé par un ressort de compression ou par des rondelles élastiques en acier du type Belleville. L'organe de précontrainte 4c, le moyen élastique de rappel 4b et la tête 4al du poussoir 4a sont logés dans un alésage 4d du demi-moule inférieur 2 tandis que la partie allongée du poussoir 4a passe à travers un alésage 4e de plus faible diamètre que celui de l'alésage 4d partant du fond de ce dernier et débouchant dans le creux du moule, l'extrémité inférieure de la partie allongée faisant saillie dans le creux du moule. On comprend que l'ensemble formant poussoir 4 maintient en appui forcé la partie formant broche 5 sur l'élément de renforcement 3 qui se trouve ainsi fermement maintenu dans la cavité 2a du demi-moule inférieur 2. La figure 1 montre également la présence d'une paroi plane la réalisée dans le creux du demi-moule inférieur 2 de façon perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément de renforcement 3, l'alésage 4e débouchant à travers cette paroi. La paroi la se raccorde à la paroi courbe définissant l'extrémité supérieure de la branche du culbuteur coopérant avec la came par une paroi plane lb. Lors de l'injection sous pression de la matière en alliage léger constituant le culbuteur, la partie formant queue d'ancrage 3b de l'élément de renforcement 3 sera noyée avec la partie formant broche 5 dans la matière du culbuteur (voir la figure 2), laquelle partie formant broche 5 sera d'un diamètre suffisant pour résister aux chocs consécutifs à l'arrivée de la matière injectée sous pression. La figure 3 représente le culbuteur 6 obtenu après moulage. Le corps du culbuteur comporte la branche 6a coopérant avec la queue d'une soupape et la branche 6b coopérant avec la came d'un arbre à cames et munie à son extrémité inférieure de l'élément de renforcement en céramique 3. La référence 6c désigne la partie en saillie venant de moulage obtenue à partir des parois la et lb du demi-moule 2. Cette partie faisant saillie comporte principalement une surface plane 6cl située à l'opposé de l'élément de renforcement 3 de façon perpendiculaire à l'axe longitudinal de celui-ci. La partie formant broche a été extraite lors du moulage par des dispositifs extracteurs classiques non représentés. Il subsiste un trou délimité par les traits pointillés et surplombé d'un orifice 6d débouchant à la surface 6cl, lequel orifice a été défini lors du moulage par la partie extrême inférieure du poussoir allongé 4a. La présence de la surface plane 6cl a pour avantage de faciliter le maintien en position du culbuteur 6 lors de son usinage. Ce positionnement est obtenu en disposant-tout d'abord la surface frottante 3a de l'élément de renforcement 3 sur une surface d'appui correspondante A en forme de Vé comme représenté en figure 3 ou de forme concave et en maintenant l'extrémité de la branche 6a du culbuteur entre deux touches de positionnement opposées 7. Une partie formant doigt de serrage 8 est disposée en appui sur la surface 6cl et exerce une pression sur celle-ci à l'aide de moyens appropriés (non représentés) pour presser fermement l'élément de renforcement 3 contre la surface d'appui A, pour ainsi procéder à l'usinage final du culbuteur 6. Bien entendu, d'autres modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, la surface 6cl au lieu d'être plane peut être par exemple légèrement courbe, le plan tangent à la surface 6cl au point d'intersection de celle-ci avec l'axe longitudinal de la broche étant perpendiculaire audit axe. De plus, le dispositif formant poussoir 4 peut être également constitué par exemple par un dispositif hydraulique ou pneumatique à piston venant en appui sur la broche 5. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage d'un culbuteur pour moteur à combustion interne, lequel culbuteur comprend un corps de levier, dont une branche destinée à coopérer avec une came d'un arbre à cames comprend un élément de renforcement notamment en céramique; caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir fermement l'élément de renforcement en céramique (3), dont la surface frottante (3a) avec la came est préalablement polie, dans le moule (1,2) au moins pendant l'opération de moulage du culbuteur par un organe formant broche (5) en appui forcé sur l'extrémité de l'élément de renforcement (3) opposée à sa surface frottante (3a). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une partie faisant saillie (6c) de la branche (6b) précitée du culbuteur (6) à l'opposé de l'élément de renforcement (3) et comportant une surface de préférence plane (6cl) perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément de renforcement (3). 3. Structure de moule pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant deux demi-moules supérieur et inférieur, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de maintien (4; 5) de l'élément de renforcement (3) dans l'un (2) des demi-moules, comprenant la partie formant broche (5) précitée disposée sur l'extrémité de l'élément de renforcement (3) et un ensemble formant poussoir (4) au- dessus de la partie formant broche (5) pour maintenir celle-ci en appui forcé sur l'élément de renforcement (3). 2 13v 4. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble formant poussoir (4j comprend un poussoir allongé (4a) dans le prolongement de la partie formant broche (5), un moyen élastique de rappel précontraint (4b) en appui sur le poussoir allongé (4a) et un organe de précontrainte (4c) du moyen élastique (4b) solidaire du demi-moule (1). 5. Structure selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'ensemble formant poussoir (4) est logé dans le demi-moule inférieur (2) et en ce que l'élément de renforcement (3) est en appui par sa surface polie (3a) dans une cavité (2a). 6. Structure selon l'une des revendications 3 à , caractérisée en ce que le moyen élastique (4b) est constitué par un ressort de compression, des rondelles élastiques en acier ou analogue. 7. Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'ensemble formant poussoir (4) est constitué par un dispositif hydraulique ou pneumatique à piston venant en appui sur la broche (5). 8. Procédé d'usinage d'un culbuteur obtenu suivant le procédé de moulage défini à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir la branche (6a) du culbuteur (6) coopérant avec une queue de soupape par des moyens appropriés (7) et à presser en appui l'élément de renforcement (3) du culbuteur contre une surface d'appui (A) correspondante par l'intermé- diaire d'un organe formant doigt de serrage (8) en appui sur la surface plane (6cl) de la partie en saillie (6c) du culbuteur (6). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la surface d'appui (A) de l'élément de renforcement (3) est concave ou en forme de Vé. 10. Culbuteur pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé de moulage défini à la revendication 1 ou 2. 11. Culbuteur pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il est usiné par le procédé défini à la revendication 7 ou 8.