Brevet FR2701660A1 — publié le 19940826

PROCEDE DE COULEE L'invention se rapporte à un procédé de coulée d'éléments différents, et en particulier à un procédé de coulée approprié à la coulée d'un élément dont les fonctions requises sont différentes entre différentes parties ou parmi celles-ci. On connaît, de façon classique, un objet coulé réalisé en alliage léger utilisé comme élément de structure de cadre d'une motocyclette, et par exemple, dans une structure de cadre pour une motocyclette décrite dans la revue officielle de demandes publiées de brevet japonais nO Heisei 1-254479, dans laquelle une structure de cadre avant est construite par assemblage de demi-parties gauche et droite, de configurations symétriques coulées séparément l'une de l'autre. Chaque demi-partie est formée par coulée d'un seul tenant d'une partie tube de tête, d'un tube de structure principal relié au tube de tête et s'étendant vers l'arrière du cadre et d'un tube support de moteur relié au tube de structure principal à proximité du tube de tête et s'étendant vers le bas du cadre, et de telles demi-parties gauche et droite sont soudées l'une à l'autre pour ne faire qu'une seule pièce au niveau de leurs parties tubes de tête tandis que les parties extrémités opposées de trois tubes de structure horizontaux avant et arrière, à la moitié arrière des demi-parties gauche et droite sont assemblées à l'intérieur d'ouvertures ou orifices présents sur les demi-parties, et soudées à ce niveau afin d'assembler la structure de cadre avant. De même, un moule de coulée et un procédé de coulée destinés à couler les demi-parties de structure avant de cadre décrites précédemment sont décrits dans la même revue officielle, une cavité allongée, un chenal de coulée allongé s'étendant au-dessous et le long de la cavité, plusieurs déversoirs destinés à faire communiquer le chenal de coulée avec la cavité, un orifice de remplissage relié à une extrémité du chenal de coulée par l'intermédiaire d'un réservoir, et plusieurs orifices de dégazage communiquant avec une partie supérieure de la cavité, sont constitués en correspondance à une demi-partie de cadre avant dans le moule de coulée. Pendant la coulée, le moule de coulée est disposé de manière fixe afin que la cavité et le chenal de coulée soient inclinés vers le haut et vers le bas dans leur sens longitudinal, l'orifice de remplissage étant situé vers le haut, et, dans ces conditions, un bain de fusion est versé par l'orifice de coulée à la partie supérieure. Avec cette disposition, le bain de fusion n'est pas perturbé dans la cavité et la communication des orifices de dégazage est assurée jusque après la fin de la coulée, et la production de bulles d'air résiduelles dans un produit peut être empêchée. A ce sujet, l'élément coulé décrit ci-dessus, c'est-à-dire une demi-partie de structure de cadre avant, doit disposer d'une soudabilité élevée sur sa partie arrière, puisqu'un tube de structure horizontal doit être soudé sur cette partie. En outre, puisqu'une ouverture dans laquelle un tube de structure horizontal doit être assemblé, des parties d'assemblage pour une fourche arrière ou un élément repose-pied etc., doivent être réalisés sur cette partie, une aptitude élevée au moulage est nécessaire. De même, puisqu'une partie avant de la demipartie de structure de cadre avant n'est pas renforcée par un tube de structure horizontal, une résistance comparativement élevée est nécessaire pour cette partie, et il existe une différence dans la fonction requise entre la partie avant et la partie arrière. Cependant, avec le procédé de coulée classique décrit précédemment, puisque l'élément entier est réalisé dans un matériau de même composition, coulé par le même orifice de coulée, il est impossible de constituer différentes parties présentant des fonctions requises avec des matériaux de constitution appropriés aux fonctions respectives dans le but d'obtenir une utilisation efficace des matériaux et une amélioration de la qualité. En conséquence, la présente invention inclut un procédé de coulée par lequel les composants de matériau constituant différentes parties appropriées aux fonctions requises pour ces parties, peuvent être utilisés sans modification importante d'un processus de coulée classique et d'un équipement, et en conséquence sans nécessiter d'investissement pour un nouvel équipement. En conséquence, dans la présente invention, lorsqu'un élément dont les fonctions requises sont différentes entre différentes parties à couler ou parmi celles-ci doit être coulé, des matériaux présentant des compositions différentes sont versés dans une cavité a'un moule de coulée à des emplacements corresponaant aux parties pour lesquelles des fonctions requises sont différentes. Puisque différentes parties d'un élément coulé par le procédé selon la présente invention pour lequel différentes fonctions sont requises, sont obtenues à partir de matériaux coulés dans les parties respectives et présentant des compositions correspondant aux fonctions, les propriétés des matériaux sont utilisées de façon efficace, et la qualité est améliorée. Les matériaux sont évidemment de même nature tandis que leurs compositions sont différentes, et en conséquence, aucun incident n'apparaît lors de l'obtention d'un élément issu d'un produit de coulée en une seule pièce continue. Pour mettre en oeuvre le présent procédé, il n'est pas nécessaire de modifier un équipement de coulée classique ou un processus de coulée à l'exception de ce que des chenaux de coulée indépendants les uns des autres sont réalisés en correspondance avec les parties pour lesquelles différentes fonctions sont nécessaires et des bains de fusion sont versés séparément dans les orifices de coulée, et en conséquence, aucun investissement pour un nouvel équipement n'est nécessaire. La figure 1 est une vue schématique en élévation de côté d'une motocyclette comprenant un élément de structure de cadre selon la présente invention. La figure 2 est une vue en plan d'une structure de cadre avant. La figure 3 est une vue en élévation de côté montrant une demi-partie gauche de la structure de cadre avant. La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3. La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 3. La figure 6 est une vue en élévation montrant une surface de jointoiement de l'un des moules de coulée. La figure 7 est une vue en coupe partielle du moule de coulée suivant la ligne VII-VII de la figure 6. Dans ce qui suit, un mode de réalisation dans lequel le procédé de la présente invention est appliqué à la coulée d'un tel élément de structure de cadre pour une motocyclette, comme décrit précédemment, va être décrit. La figure 1 est une vue schématique en élévation de côté d'une motocyclette 1 incluant un élément de structure de cadre selon la présente invention, et les repères FW désignent une roue avant, RW une roue arrière, E un moteur, et F une structure de cadre. La structure de cadre F est constituée d'une structure de cadre avant 2 et d'une structure de cadre arrière 3. La structure de cadre avant 2 est formée, comme montré à la figure 2, à partir d'un tube de tête 4, d'une paire de tubes de structure principaux gauche et droit 5 reliée au tube de tête 4 et s'étendant vers l'arrière d'un cadre, d'une paire de tubes supports de moteur gauche et droit 6 reliée aux tubes de structure principaux 5 à proximité du tube de tête 4 et s'étendant vers le bas du cadre, et de tubes transversaux 7, 8 et 9 destinés à relier les tubes de structure principaux gauche et droit 5 l'un à l'autre à l'arrière.La structure de cadre arrière 3 est fixée par des vis à son extrémité avant sur la structure de cadre avant 2 et s'étend vers l'arrière, et un siège S est placé sur une partie supérieure de la structure de cadre arrière 3 alors qu'un réservoir d'essence T est situé sur une partie avant de la structure de cadre arrière 3. Un filtre à air AC ainsi qu'une partie électrique EA telle qu'une batterie sont disposés à l'avant du réservoir d'essence T. Le moteur E est supporté sur la structure de cadre avant 2 par les extrémités inférieures des tubes supports de moteur gauche et droit 6, par les parties supérieure s arrière des tubes de structure principaux gauche et droit 5 et par les parties extrémités inférieures arrière des tubes de structure principaux gauche et droit 5. En outre, une fourche arrière 11 est supportée de façon à pouvoir pivoter sur les parties inférieures arrière des tubes de structure principaux gauche et droit 5, à l'aide d'un axe support 10, et un élément repose-pied 12 est monté sur les parties inférieures arrière des tubes de structure principaux gauche et droit 5. La structure de cadre avant 2 est assemblée par soudage des demi-parties de structure de cadre avant gauche et droite 13L et 13R l'une avec l'autre, sur leurs parties extrémités avant, et en les reliant l'une à l'autre à leurs moitiés arrière à l'aide des tubes transversaux 7, 8 et 9, chacune d'entre elles étant constituée d'un élément d'un seul tenant comprenant une demi-partie de tube de tête 4, un tube de structure principal gauche ou droit 5 et un tube support de moteur 6. Les parties extrémités opposées des tubes transversaux 7, 8 et 9 sont assemblées à l'intérieur d'ouvertures ou orifices des demi-parties 13L et 13R, et soudées à ce niveau. Ces demi-parties de structure de cadre avant 13L et 13R sont des produits de coulée d'un seul tenant réalisés dans un matériau en alliage léger et coulé selon le procédé de la présente invention de la façon décrite ci-après. La figure 3 est une vue en élévation de côté de la demi-partie de structure de cadre avant du côté gauche 13L, vu de l'extérieur. Une partie principale de cette demi-partie 13L est de la forme d'un tube présentant une section transversale rectangulaire, comme montré aux figures 4 et 5. En se référant à la figure 3, les repères 14a, 14b et 14c sont des ouvertures prévues dans une paroi latérale sur la face interne de la demi-partie 13L et les parties extrémités des tubes transversaux 7, 8 et 9 sont respectivement assemblées à l'intérieur des ouvertures et y sont soudées. Sur une partie arrière de la demi-partie 13L dans laquelle les ouvertures 14a, 14b et 14c sont prévues, une ouverture 15 destinée à supporter l'axe support 10 de la fourche arrière 11, des platines 16a et 16b destinées à supporter le moteur E, des platines 17a et 17b pour relier la structure de cadre arrière 3, et une autre platine 18 destinée au montage de l'élément repose-pied 12 etc. sont aussi réalisées d'un seul tenant. En conséquence, la partie arrière est réalisée de préférence dans un matériau présentant une soudabilité élevée et une aptitude au moulage élevée pendant la coulée. De même, puisque la partie avant de la demi partie 13L présente un relativement petit nombre d'emplacements pour lesquels des soudures sont nécessaires, comme décrit ci-dessus, et est de forme simple par rapport à celle de la partie arrière, une soudabilité et une aptitude au moulage telles qu'elles sont requises pour la partie arrière, ne sont pas requises pour un matériau constituant cette partie. Cependant, puisque la partie avant est soumise sur son extrémité avant à la force de réaction de la roue avant FW par l'intermédiaire du tube de tête 4, la résistance est particulièrement importante pour cette partie. En conséquence, la partie avant est de préférence constituée d'un matériau présentant une résistance élevée. Par conséquent, chacune des demi-parties de structure de cadre avant gauche et droite 13, selon le présent mode de réalisation, est entièrement moulée sous forme d'un élément d'un seul tenant, à partir de matériaux en alliage léger de même nature et dont la composition est modifiée entre la partie arrière et la partie avant. En particulier, la partie arrière est constituée d'un matériau présentant une composition supérieure du point de vue aptitude au moulage et soudabilité, par exemple un matériau du type AC4C, tandis que la partie avant est constituée d'un matériau présentant une composition supérieure du point de vue résistance, par exemple un matériau du type 6.300. La demi-partie de structure de cadre avant 13 d'une telle construction est obtenue par coulée de la façon suivante. Les figures 6 et 7 sont des dessins montrant un moule de coulée destiné à la coulée de la demi-partie de structure de cadre avant 13 décrite précédemment. Le présent moule de coulée est construit comme suit, comme montré à la figure 7, un moule de coulée 19a destiné à former une face latérale externe de la demi-partie de structure de cadre avant 13 dans le sens de la largeur, et un autre moule de coulée 19b destiné à former une face latérale interne de la demi-partie de structure de cadre avant 13 sont assemblés ensemble, et un noyau 21 est placé dans une cavité 20 réalisée à l'intérieur des moules de coulée 19a et 19b. Le noyau 21 est supporté sur le moule de coulée 19a, et l'ouverture 14a est formée dans la partie support 21a du noyau 21. La figure 6 est une vue en élévation montrant une surface de jointoiement 22 du moule de coulée 19b. Une cavité 20 de forme identique à celle de la demi-partie de structure de cadre avant 13 à couler est réalisée de façon concave sur la face de raccordement 22. Comme cela est vu par différence entre les figures 6 et 3, dans la cavité 20 de la figure 6, une zone I sur le côté gauche de celle-ci correspond à la partie arrière de la demi-partie de structure de cadre avant 13, alors qu'une autre zone II sur le côté droit, correspond à la partie avant. En conséquence, le côté de la zone I est désigné ci-après comme côté arrière de la cavité 20, alors que le côté de la zone II est désigné comme côté avant de la cavité 20. Deux circuits de chenaux de coulée 23a et 23b et chenaux de coulée 24a et 24b, qui sont indépendants l'un de l'autre, sont prévus dans le moule de coulée 19b, et les chenaux de coulée 23a et 23b et les chenaux de coulée 24a et 24b sont respectivement mis en communication avec un orifice de coulée 27 et un autre orifice de coulée 28, à l'aide d'un réservoir 25 et d'un autre réservoir 26. Le chenal de coulée 23a est mis en communication avec la cavité 20 au niveau d'un orifice de passage de bain de fusion 29a prévu sur la partie le plus à l'arrière de la zone I, et le chenal de coulée 23b est mis en communication avec la cavité 20 à un emplacement un peu plus en avant vers le bas, par un autre orifice de passage de bain de fusion 29b. Le chenal de coulée 23b s'étend de plus vers l'avant au-dessous de la cavité 20 et est mis en communication avec la cavité 20 par un autre orifice de passage de bain de coulée 19c à un emplacement (zone III) plus en avant de la zone I. De même, le chenal de coulée 24a est mis en communication avec une partie plus en avant de la zone II au niveau d'un autre orifice de passage de bain de coulée 29d et le chenal de coulée 24b est mis en communication à un emplacement (zone IV) plus en arrière de la zone II par un autre orifice de passage de bain de fusion 29e. Le repère 30 désigne un orifice de dégazage prévu de façon appropriée le long d'un côté supérieur de la cavité 20. Dans le présent moule de coulée, les matériaux A et B présentant des compositions différentes l'un par rapport à l'autre sont versés respectivement par l'orifice de coulée 27 et par l'orifice de coulée 28. Puisque l'orifice de coulée 27 est mis en communication avec les zones I et III de la cavité 20 grâce aux chenaux de coulée 23a et 23b, tandis que l'orifice de coulée 28 est mis en communication avec les zones II et IV de la cavité 20 grâce aux chenaux de coulée 24a et 24b, il résulte de la coulée des bains de fusion décrits précédemment, que la zone I de la cavité 20 est remplie seulement avec le matériau A, alors que la zone II est remplie seulement avec le matériau B.En conséquence, en sélectionnant un matériau (par exemple, du type AC4C) présentant une composition supérieure du point de vue faculté de moulage et soudabilité comme matériau A, et en sélectionnant un autre matériau (par exemple du type 6.300) présentant une autre composition supérieure du point de vue résistance comme matériau B, la partie arrière et la partie avant de la demi-partie de structure de cadre avant 13 peuvent être constituées à partir de matériaux de compositions appropriés aux fonctions requises pour chacune des parties. Tandis qu'une partie allant de la zone III à la zone IV présente une composition pour laquelle les deux matériaux A et B sont mélangés, dans le but d'ajuster la différence de vitesse de solidification provenant des propriétés physiques des matériaux, afin d'obtenir un mélange homogène, un appareil de régulation de température 31 est prévu autour de la cavité 20. De cette façon, les demi-parties de structure de cadre avant 13L et 13R, constituées chacune par un produit de coulée d'un seul tenant dans lesquelles la partie arrière I est constituée par un matériau d'une composition supérieure en capacité de moulage et en soudabilité, et la partie avant II est constituée par un autre matériau supérieur du point de vue résistance tel que montré à la figure 2, sont obtenues. Puisque des parties V des demi-parties de structure de cadre avant 13L et 13R entourées par une ligne pointillée constituée d'un trait long et de deux traits courts à la figure 2 sont soudées l'une à l'autre et présentent des profils comparativement complexes, seules ces parties V de la partie avant II peuvent être réalisées à partir du même matériau que celui de la partie arrière I.Dans ce but, le chenal de coulée 24a de la figure 6 pourrait être mis en communication avec une partie arrière de la zone II, tandis qu'un chenal de coulée supplémentaire mis en communication avec une partie avant de la zone II et un orifice de coulée supplémentaire mis en communication avec le chenal de coulée supplémentaire, pourraient être prévus, et le matériau A versé à partir de l'orifice de coulée supplémentaire. Alors que la présente invention a été décrite jusqu'ici en relation avec l'exemple pour lequel la présente invention est appliquée à la coulée de demiparties de structure de cadre avant 13 de la motocyclette 1, il est aussi possible d'appliquer la présente invention à la coulée d'un autre élément de structure de la même motocyclette. De plus, la présente invention peut être appliquée non seulement au moulage d'un élément de structure de cadre pour une motocyclette mais aussi, plus largement, au moulage d'un élément dont les fonctions requises sont différentes entre plusieurs parties ou parmi celles-ci. Par exemple, il est possible d'appliquer la présente invention à un élément d'une chaise ou d'un lit dans lequel une partie structure et une partie amortissante qui peuvent nécessiter des coefficients d'élasticité différents sont constituées en un élément d'un seul tenant, ou à un élément tel qu'un stylo, un volant ou un bouton de porte dans lesquels l'élasticité d'une partie à agripper avec la main est souhaitée être plus élevée que l'élasticité de l'autre partie. Selon le procédé de coulée de la présente invention, un élément dans lequel des parties, dont les fonctions requises sont différentes, réalisées dans des matériaux de compositions appropriées aux fonctions afin d'utiliser efficacement les matériaux, peut être obtenu sous forme d'un produit de coulée d'un seul tenant, et en outre, lors de la mise en oeuvre du présent procédé, il n'est pas nécessaire de modifier de façon importante un équipement de coulée classique ou un processus de coulée, et en conséquence, aucun investissement pour un nouvel équipement n'est nécessaire. REVENDICATION 1. Procédé de coulée, caractérisé en ce que, lorsqu'un élément, dont les fonctions requises sont différentes entre différentes parties ou parmi cellesci, doit être moulé, des matériaux (A, B) présentant des compositions différentes sont versés dans une cavité (20) d'un moule de coulée (19b) par des emplacements (I, Il) correspondant aux parties des différentes fonctions requises.