Brevet FR2656042A1 — publié le 19910621

La présente invention concerne un procédé de réalisation de puits de bougie dans une culasse d'un moteur à combustion interne obtenue par moulage, ainsi qu'un élément de puits de bougie destiné à être utilisé pour la mise en oeuvre de ce procédé. Actuellement, la configuration de la distribution dans certains moteurs à combustion interne nécessite la création de puits formés dans la culasse pour accueillir les bougies d'allumage. Une telle configuration est représentée par exemple à la figure 1 où la référence 1 désigne une partie d'une culasse d un moteur à combustion interne réalisée en alliage léger coulé selon la technique dite "coquille", soit sous basse pression ou par gravité et comportant notamment comme cela est connu en soi une chambre d'huile 2, une chambre d'eau 3 en dessous de la chambre 2 et un conduit d'admission 4. La culasse 1 comporte également des puits de bougie 5, dont un seul est représenté, et qui sont réalisés lors du moulage de la culasse 1. Cependant, cette réalisation présente de nombreux inconvénients - le puits 5 est évidé jusqu'au point A au moyen d'une broche 6 enfoncée au moment de la coulée du métal de la culasse 1 mais qui a une section relativement faible de sorte qu'elle a tendance à se déformer sous l'effet de la chaleur dégagée par le métal en fusion, ce qui a pour conséquence d'empêcher la tenue des tolérances dimensionnelles. d'où un taux élevé de rebuts - la broche 6 ne peut pas être introduite plus bas que le point A et il est donc nécessaire de reprendre l'alésage entre le point A et le point B situé sensiblement au fond du puits 5 ; et - lors du retrait de la broche 6 après la coulée, il y a des risques d'adhérence entre le métal de celle-ci et celui de la culasse 1, ce qui entraîne une usure prématurée de ce type de matériel. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus en proposant un procédé de réalisation d'au moins un puits de bougie dans une culasse d'un moteur à combustion interne obtenue par moulage et caractérisé en ce qu'il consiste à insérer et maintenir en position fixe un élément tubulaire dans le moule de la culasse pendant l'opération de coulage de cette dernière. Le procédé conforme à l'invention, du type où le moule de la culasse comprend plusieurs noyaux différents correspondants respectivement à des parties évidées de la culasse à mouler comportant notamment les conduits d'admission et d'échappement et les chambres d'huile et d'eau, un noyau étant constitué de préférence de sable comprimé et préalablement réalisé dans des boîtes à noyaux, est également caractérisé en ce que l'élément tubulaire est introduit dans le noyau de la chambre d'huile et solidement maintenu dans ce noyau après compression de celui-ci et en ce que l'ensemble noyau-élément tubulaire est ensuite placé dans le moule de la culasse. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément tubulaire est en outre introduit par sa partie inférieure dans le noyau de la chambre d'eau situé en dessous du noyau de la chambre d'huile. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, après coulage de la culasse, l'élément tubulaire est percé en son fond pour communiquer avec un trou taraudé prévu dans la culasse pour le passage du culot fileté d'une bougie d'allumage et sa fixation dans la culasse. Avantageusement, l'élément tubulaire est positionné dans le moule de la culasse par un pied de positionnement solidaire du couvercle du moule et engagé dans la partie supérieure de l'élément tubulaire jusqu'à venir en butée par un épaulement sur le bord de l'ouverture supérieure de l'élément tubulaire. L'invention propose également un élément de puits de bougie destiné à être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus et caractérisé en ce qu'il comprend un corps tubulaire comportant un fond, une ouverture supérieure opposée pour le passage d'une bougie d'allumage et une collerette solidaire de l'élément tubulaire et assurant le maintien en position de l'élément tubulaire dans le noyau de la chambre d'huile après compression de la matière le constituant. Avantageusement, le bord de l'ouverture supérieure de l'élément tubulaire comprend un collet sur lequel vient en appui l'épaulement du pied de positionnement du couvercle du moule lorsque le pied est introduit dans l'élément tubulaire. La paroi latérale de l'élément tubulaire a une épaisseur relativement faible, par exemple d'environ 1 à 1,5 mm. La collerette est soit rapportée par soudage à l'élément tubulaire, soit obtenue par déformation de celui-ci et l'élément tubulaire est en acier ou en aluminium. Selon une variante d'exécution, élément tubulaire est en céramique et la collerette vient de forme avec l'élément tubulaire. 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 deux modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 représente une partie de culasse où les puits de bougie sont réalisés lors du moulage de celle-ci suivant un procédé antérieurement connu - la figure 2 est une vue en coupe transversale simplifiée d'un moule d'une culasse suivant l'invention ; - la figure 3 représente en coupe transversale une boîte à noyau d'une chambre d'huile de la culasse pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;; - la figure 4 représente une variante de réalisation d'un élément de puits de bougie conforme à l'invention ; et - la figure 5 est une vue en coupe transversale identique à celle de la figure 2 et représentant la culasse terminée. La figure 5 représente une partie de la culasse 1 d'un moteur à combustion destiné à être monté sur un véhicule automobile. La culasse 1 est par exemple réalisée en alliage léger coulé selon la technique dite "coquille", soit sous basse pression ou par gravité et comprend généralement, comme cela est déjà connu en soi, une chambre d'huile 2, une chambre d'eau 3 située en dessous de la chambre d'huile 2 et des conduits d'admission 4 et d'échappement 5. Les traits mixtes symbolisent les capots de protection C de la distribution (non représentée) du moteur et qui sont fixés sur la culasse 1. Les axes obliques X1-X2 et X3-X4 symbolisent respectivement les axes de passage des guides de soupapes d'échappement et d'admission (non représentées) qui sont commandées par la distribution suivant laquelle se font l'admission et l'échappement du fluide moteur. Les chambres d'huile 2 et d'eau 3 entourent sensiblement coaxialement un puits de bougie 5 destiné à recevoir une bougie d'allumage 7 dont seule la partie supérieure 7a et le culot fileté 7b ont été représentés. Le puits de bougie 5 comporte en son fond un perçage 8 pour le passage du culot fileté 7b de la bougie d'allumage 7, qui se visse dans un trou taraudé correspondant 9 de la culasse 1 de façon que les électrodes de la bougie 7 se trouvent dans la chambre de combustion 10 délimitée par la culasse. Selon l'invention, le puits de bougie 5 comprend un élément tubulaire 11 de forme cylindrique de révolution inséré dans la culasse 1 lors de la coulée de celle-ci. L'élément 11, disposé dans le cas présent verticalement dans la culasse 1, a sa paroi latérale formant corps lia d'une épaisseur relativement faible, par exemple de 1 à 1,5 mm et peut être réalisé en acier, en aluminium ou en céramique. L'élément tubulaire 11 comporte une collerette ilb qui est rapportée dans le cas présent par soudage au corps lia de celui-ci mais qui peut également être réalisée par déformation de l'élément tubulaire 11 comme représenté en figure 4. La collerette llb peut également être venue de forme avec l'élément tubulaire 11 dans le cas où celui-ci est en céramique. L'élément tubulaire 11 comporte également un collet lic formé par relevage du bord de l'ouverture supérieure de l'élément 11 opposée à son fond comportant le perçage 8. Le procédé suivant lequel l'élément tubulaire 11 est inséré dans la culasse 1 va être maintenant expliqué en référence aux figures 2 et 3. La figure 2 représente le moule pour la coulée de la culasse 1 et qui est du type comprenant différents noyaux correspondants aux parties évidées de la culasse à mouler et constituées notamment par les conduits d'admission 4 et d'échappement 5, la chambre d'huile 2 et la chambre d'eau 3. Ainsi, les noyaux 12-15 correspondent respectivement aux chambres d'huile 2 et d'eau 3 et aux conduits d'admission 4 et d'échappement 5 et sont de préférence constitués de sable comprimé permettant à la coulée la réserve de ces parties évidées. Ces noyaux 12-15 sont préalablement réalisés dans des boîtes à noyaux, dont la plus importante pour l'invention est la boite à noyau 16 de la chambre d'huile 2 représentée en figure 3.La bolte 16 qui permet ainsi de réaliser le noyau 12 de la chambre d'huile 2 comprend trois parties 16a, 16b et 16c définissant, lorsque assemblées ensembles, une chambre interne dans laquelle est formé et comprimé le sable du noyau 12. Les parties 16a-16c de la bolte à noyau 16, une fois le noyau 11 réalisé, sont retirées comme indiqué par les flèches F1 à F3 pour récupération du noyau 12. L'élément tubulaire 11 est introduit dans le sable constituant le noyau 12 dans lequel il est solidement maintenu, après compression du sable dans la boîte 16, par la collerette llb, de façon à ne pas glisser après le retrait de la boîte 16 au démoulage du noyau 12. L'élément tubulaire 11 se trouve ainsi emprisonné dans le noyau 12 avec sa partie supérieure comportant le collet lic et sa partie inférieure en dehors du noyau 12. La collerette llb est située à mi-hauteur de l'élément tubulaire 11 mais il est évident que sa position est déterminée par sa fonction qui est d'assurer le maintien de l'élément 11 dans le noyau 12. L'ensemble noyau 12-élément tubulaire 11 est ensuite placé dans le moule de la culasse 1, l'élément tubulaire étant en outre introduit par sa partie inférieure à l'intérieur du noyau 13 de la chambre d'eau 3 dans lequel a été préalablement réalisé un trou de passage correspondant pour permettre cette introduction. Le moule de la culasse 1 est composé de façon conventionnelle d'un socle 17 comportant une partie métallique 18 assurant l'effet de compression lors de la coulée de la culasse 1, d'une chape latérale 19 et d'un couvercle 20. Les différents noyaux, notamment les noyaux 12 et 13 sont maintenus dans le moule de la culasse 1 par des moyens appropriés, non représentés, permettant également le maintien en position de l'élément tubulaire 11 lors de la coulée de la culasse 1.Le couvercle 20 comporte, approximativement en son centre et solidaire de celui-ci, un pied 21 à épaulement 22 s'engageant dans la partie supérieure de l'élément tubulaire 11 pour assurer son positionnement ou centrage dans le moule de la culasse 1 avec l'épaulement 22 venant en appui sur le collet lic de l'élément tubulaire 11. Après coulage de la culasse 1 et refroidissement de celle-ci, l'élément tubulaire 11 se trouve en partie noyé dans la culasse 1 comme représenté à la figure 5 et on a réalisé le perçage 8 au fond lld de l'élément tubulaire 11 pour communiquer avec le trou taraudé 9 dans lequel est vissé le culot 7b de la bougie d'allumage 7. L'épaisseur relativement faible de l'élement tubulaire 11 mentionnée précédemment assure à cet élément une bonne tenue mécanique tout en permettant de gagner environ 3 mm sur cette épaisseur par rapport au puits obtenu par coulage suivant la méthode représentée en figure 1. Ce gain d'épaisseur rend moins critique la présence des zones correspondant à la chambre d'eau 3 dans laquelle circule l'eau de refroidissement entre chaque puits de bougie et les guides de soupape. En effet, dans certaines configurations de moteur, notamment lorsqu'il est nécessaire d'incliner le puits de bougie 5 du côté des conduits d'échappement ou d'admission dans la culasse 1, il existe des endroits où il n'y a pratiquement plus de place pour créer le passage d'eau. Ainsi, le gain de 3 mm en épaisseur réalisé grâce à l'élément tubulaire 11 de l'invention permet de créer plus facilement le film d'eau nécessaire au refroidissement. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'au moins un puits de bougie dans une culasse d'un moteur à combustion interne, obtenue par moulage, caractérisé en ce qu'il consiste à insérer et maintenir en position fixe un élément tubulaire (11) dans le moule de la culasse (1) pendant l'opération de coulage de cette dernière. 2. Procédé selon la revendication 1, du type où le moule de la culasse (1) comprend plusieurs noyaux différents (12-15) correspondant respectivement à des parties évidées (2-5) de la culasse à mouler comportant notamment les conduits d'admission (4) et d'échapemment (5) et les chambres d'huile (2) et d'eau (3), les noyaux (12-15) étant constitués de préférence de sable comprimé et préalablement réalisés dans des boîtes à noyaux (16), caractérisé en ce que l'élément tubulaire (11) est introduit dans le noyau (12) de la chambre d'huile (2) et solidement maintenu dans ce noyau (12) après compression de celui-ci et en ce que l'ensemble noyau (12)-élément tubulaire (11) est ensuite placé dans le moule de la culasse (1). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (11) est en outre introduit par sa partie inférieure dans le noyau (13) de la chambre d'eau (3) situé en dessous du noyau (12) de la chambre d'huile (2). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, après coulage de la culasse (1), l'élément tubulaire (11) est percé à son fond (ils) pour communiquer avec un trou taraudé (9) prévu dans la culasse (1) pour le passage du culot fileté (7b) d'une bougie d'allumage (7) et sa fixation dans la culasse (1). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (11) est positionné dans le moule de la culasse (1) par un pied de positionnement (21) solidaire du couvercle (20) du moule et engagé dans la partie supérieure de l'élément tubulaire (11) jusqu'à venir en butée par un épaulement (22) de celui-ci sur le bord de l'ouverture supérieure de l'élément tubulaire (11). 6. Elément de puits de bougie destiné à être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini dans au moins la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un corps tubulaire (lia) comportant un fond (ils), une ouverture supérieure opposée au fond (lad) pour le passage d'une bougie d'allumage (7) et une collerette (lob) solidaire du corps (lia) de l'élément tubulaire (il) et assurant le maintien en position de l'élément tubulaire (11) dans le noyau (12) de la chambre d'huile (2) après compression de la matière constituant ledit noyau (12). 7. Elément de puits de bougie selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bord de l'ouverture supérieure de l'élément tubulaire (11) comprend un collet (lac) sur lequel vient en appui l'épaulement (22) du pied de positionnement (21) du couvercle (20) du moule de la culasse (1) lorsque le pied (21) est introduit dans l'élément tubulaire (11). 8. Elément de puits de bougie selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la paroi latérale de l'élément tubulaire (11) a une épaisseur relativement faible, par exemple d'environ 1 à 1,5 mm. 9. Elément de puits de bougie selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la collerette (lob) est rapportée par soudage au corps (lia) de l'élément tubulaire (il) ou obtenue par déformation de ce corps. 10. Elément de puits de bougie selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (11) est en acier ou en aluminium. 11. Elément de puits de bougie selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (11) est en céramique et la collerette (lob) vient de forme avec l'élément tubulaire (11).