Brevet FR2789611A1 — publié le 20000818

-- i -- PROCEDE DE FABRICATION PAR MOULAGE D'UNE CULASSE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET NOYAU PERMETTANT DE LE METTRE EN OEUVRE DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de la fabrication en fonderie des culasses des moteurs à combustion interne et notamment aux adaptations permettant d'insérer dans les culasses les sièges et guides de soupape. DESCRIPTION DE L'ART ANTERIEUR Classiquement, les sièges et les guides de soupape sont fixés dans la culasse par frettage lors de l'usinage de cette dernière. Cette technique implique un montage en force d'éléments réalisés avec une grande précision dimensionnelle. La technique d'insertion desdits sièges et guides de soupape en fonderie consiste à mettre en place ces éléments dans le moule avant la coulée du métal. Plusieurs procédés de l'art antérieur proposent des techniques autorisant l'insertion desdits sièges et guides de soupape pour une réalisation par moulage de ladite culasse, parmi lesquels: - Le procédé décrit et représenté dans la demande internationale PCT nO WO 97/37107 qui consiste à réaliser un noyau à étages assurant lors du moulage, le positionnement du siège de soupape placé sur un premier étage par rapport au guide de soupape placé sur un deuxième étage, les guides et sièges de soupape servant d'inserts adoptant un alliage spécial propre à une bonne insertion dans le métal en fusion. Le noyau à étages est, après moulage, retiré de la façon habituelle. - Le procédé décrit et représenté dans la demande de brevet japonais nO 58135762 qui consiste également à placer le siège de soupape et le guide de soupape sur un noyau comportant des étages, ledit noyau à étages étant lui-même inséré dans un noyau en sable destructif servant - 2 - à former le conduit d'admission et d'échappement de la culasse lors du moulage. Le noyau est, dans ce procédé également, retiré après moulage de la culasse. L'utilisation d'un noyau à étages supportant des inserts pré- positionnés présente de nombreux avantages, parmi lesquels: - un très bon positionnement du guide par rapport au siège, - un bon positionnement desdits guides et sièges de soupape par rapport aux conduits, ce qui supprime l'opération de calibrage, - un élargissement des tolérances de réalisation des pièces insérées, et - l'absence de contraintes sur la géométrie de la culasse. Néanmoins, la demanderesse a constaté plusieurs inconvénients à ces procédés qui nuisent à leur exploitation à une échelle industrielle. Ainsi, un des inconvénients les plus grands dans ce type de procédé, réside dans la récupération du noyau. En effet, c'est une fois le métal refroidi et durci, que le noyau à étages est retiré. Cette opération de retrait est une opération supplémentaire dans la fabrication industrielle desdites culasses et n'est donc pas rentable. En outre, l'utilisation d'un noyau non destructible a également pour inconvénient d'obliger l'exploitant d'un tel procédé à gérer le flux des noyaux qui doivent être réalisés en grandes quantités pour une production à grande échelle si la production de culasses est également à grande échelle. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait et d'un cahier des charges préétablies, la demanderesse a mené des recherches sur un nouveau concept de procédé de fabrication d'une culasse de moteur à combustion interne assurant une insertion optimale desdits guides et sièges - 3 tout en obviant aux inconvénients précités. Ces recherches ont abouti à la conception originale d'un procédé de réalisation par moulage d'une culasse de moteur à combustion interne comportant au moins un guide et un siège correspondant de soupape, remarquable en ce qu'il consiste à insérer simultanément le guide et le siège correspondant de soupape au moyen d'un noyau du type non permanent. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle évite, à un fabricant exploitant un tel procédé, de gérer le flux des noyaux ou broches permanents non destructibles. En effet, l'utilisation d'un noyau non permanent permet d'envisager la fabrication d'une seule et même boîte à noyaux pour réaliser l'ensemble des noyaux. Le sable utilisé dans les techniques de fonderie étant un élément récupérable, recyclable et réutilisable, le procédé de l'invention est beaucoup plus rentable que ceux décrits dans l'art antérieur et utilisant un noyau permanent. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé consiste à insérer chaque ensemble formé par le guide et le siège correspondant d'une soupape, au moyen d'un noyau à étages, constitué par un arbre comportant deux épaulements, le premier épaulement positionnant le siège, le deuxième épaulement positionnant le guide coaxial par rapport audit siège, le susdit noyau à étages étant du type non permanent. L'adéquation entre le concept du noyau à étages associé au concept d'un noyau non permanent, permet l'optimisation du procédé de fabrication des culasses en apportant la précision du positionnement du guide par rapport au siège correspondant de soupape réalisée par le noyau à étages. Cette précision est atteinte selon un procédé totalement différent de celui d'un noyau permanent qui assure le positionnement et le guidage desdits siège 4 - et guide, sur leurs alésages et sur leurs surfaces intérieures. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé du type de celui utilisant un moule non permanent d'une culasse, est remarquable en ce qu'il consiste à détruire ledit noyau lors de la destruction dudit moule non permanent. Cette caractéristique de procédé est possible grâce au choix technologique d'un noyau non permanent, elle permet non seulement de réaliser la destruction du noyau lors d'une opération classique de la fabrication par moulage d'une culasse pour moteur à combustion interne mais également d'éviter la mise en oeuvre d'une étape supplémentaire pour la récupération et le nettoyage des noyaux permanents. Selon une autre caractéristique, le procédé consiste à réaliser une boite à noyaux comportant les alésages nécessaires au bon positionnement d'un guide et d'un siège correspondant de soupape et à compléter le vide laissé entre le guide et le siège et au niveau des alésages de ces derniers au moyen de sable. Cette boite à noyau permettant de réaliser le noyau à étages assure le positionnement des deux éléments l'un par rapport à l'autre sur leur surface extérieure, le noyau venant ensuite maintenir ce bon positionnement. La différence par rapport aux procédés utilisant un noyau est donc particulièrement évidente en ce que pour les procédés de l'art antérieur, une pièce résistante thermiquement et usinable comprenant des surfaces de positionnement précis est nécessaire pour chaque ensemble, siège plus guide, en cours d'insertion, alors que le procédé de l'invention requiert une boîte à noyau unique qui, comprenant les surfaces de positionnement précises, autorisent la réalisation des noyaux en très grandes quantités selon une chaîne de fabrication indépendante de la chaîne de fabrication des culasses. Selon une autre caractéristique, le procédé est -5- remarquable en ce qu'il consiste à réaliser une boîte à noyaux comportant les alésages nécessaires d'une part, au bon positionnement de l'ensemble formé par le noyau à étages sur lequel sont positionnés un guide et un siège correspondant de soupape et d'autre part, à la réalisation de la forme intérieure du conduit d'échappement ou d'admission de façon à ce que l'ensemble formé par le noyau à étages sur lequel sont positionnés un guide et un siège correspondant de soupape soit enrobé et positionné par le noyau formant ladite forme intérieure. L'invention concerne également le noyau permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit, donnant à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé, un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'une culasse de moteur à combustion interne et d'un noyau permettant de le mettre en oeuvre, conformes à l'invention. Cette description se réfère au dessin annexé sur lequel la figure unique est une vue schématique d'ensemble en coupe du moule prêt à la coulée de métal comportant les formes intérieures permettant la réalisation d'une culasse d'un moteur à combustion interne ainsi que les noyaux conformes à l'invention. Tel qu'illustré sur le dessin de la figure unique, le moule référencé M dans son ensemble comprend des profils et formes internes permettant de fabriquer par moulage une culasse de moteur à combustion interne. Ce type de moule est non permanent en sable et utilise plusieurs éléments permanents tels que la chape C. Conformément au procédé de fabrication par moulage d'une culasse de moteur à combustion interne comportant au moins un guide et un siège correspondant de soupape de - 6 - l'invention, qui consiste à insérer simultanément le guide et le siège correspondant de soupape au moyen d'un noyau du type non permanent et à insérer chaque ensemble formé par le guide et le siège correspondant d'une soupape au moyen d'un noyau à étages, constitué par un arbre comportant deux épaulements, le premier épaulement positionnant le siège, le deuxième épaulement positionnant le guide coaxial par rapport audit siège, le susdit noyau à étages étant du type non permanent, ledit moule M comprend un noyau référencé N dans son ensemble remarquable en ce qu'il est constitué par un arbre 100 en sable à noyau comportant deux épaulements 110 et 120, le premier épaulement 110 positionnant le siège 200, le deuxième épaulement 120 positionnant le guide 300 par rapport audit siège 200. Le positionnement dudit arbre 100 constituant le noyau à étages, est réalisé comme illustré au niveau de son extrémité inférieure 130 au moyen d'un lamage 400 ménagé dans la chape C et au niveau de son extrémité supérieure 140 au moyen d'une broche permanente 500. Conformément à l'invention, ledit noyau à étages 100 est réalisé au moyen d'une boîte à noyaux non illustrée comportant les alésages nécessaires au bon positionnement du guide 300 et du siège 200 correspondant de soupape et à compléter le vide laissé entre le guide 300 et le siège et au niveau des alésages de ces derniers, au moyen de sable. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le noyau N est constitué par l'ensemble formé par le noyau à étages 100 sur lequel sont positionnés un guide 300 et un siège 200 correspondant de soupape, et par un noyau en sable 600 qui, reproduisant la forme intérieure du conduit d'admission ou d'échappement est lié audit noyau à étages 100 au niveau de la partie en sable séparant le siège 200 du guide 300. Conformément à l'invention, ledit ensemble formant le -7- noyau N est réalisé au moyen une boîte à noyaux comportant les alésages nécessaires d'une part, au bon positionnement de l'ensemble formé par le noyau à étages 100 sur lequel sont positionnés un guide 300 et un siège 200 correspondant de soupape et d'autre part, à la réalisation de la forme intérieure du conduit d'échappement ou d'admission de façon à ce que l'ensemble formé par le noyau à étages 100 sur lequel sont positionnés un guide 300 et un siège 200 correspondant de soupape soit enrobé et positionné par le noyau 600 formant ladite forme intérieure. On comprend que le procédé de fabrication par moulage d'une culasse de moteur à combustion interne et le noyau permettant de le mettre en oeuvre qui viennent d'être ci- dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci- dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-après énumérée: M.................. .Moule en sable C....................Chape N................... .Noyau non permanent 100...................Noyau à étages 110............ .....Premier épaulement 120...................Deuxième épaulement 130...................Extrémité inférieure 140................... Extrémité supérieure 200...................Siège de soupape 300........... .DTD: .......Guide de soupape 400...................Lamage de positionnement 500...................Broche de positionnement 600...............DTD: ....Noyau formant conduit d'admission ou refoulement -8--..DTD: REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication par moulage d'une culasse de moteur à combustion interne comportant au moins un guide (300) et un siège (200) correspondant de soupape, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à insérer simultanément le guide (300) et le siège (200) correspondant de soupape au moyen d'un noyau (N) du type non permanent. 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à insérer chaque ensemble formé par le guide (300) et le siège (200) correspondant d'une soupape au moyen d'un noyau à étages (100), constitué par un arbre comportant deux épaulements (110 et 120), le premier épaulement (110) positionnant le siège (200), le deuxième épaulement (120) positionnant le guide (300) coaxial par rapport audit siège (200), le susdit noyau à étages (100) étant du type non permanent. 3. Procédé selon la revendication 1 du type de celui utilisant un moule (M) non permanent d'une culasse, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à détruire ledit noyau (N) lors de la destruction dudit moule (M) non permanent. 4. Procédé selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à réaliser une boîte à noyaux en sable comportant les alésages nécessaires au bon positionnement d'un guide (300) et d'un siège (200) correspondant de soupape et à compléter le vide laissé entre le guide (300) et le siège (200), et au niveau des alésages de ces derniers au moyen de sable. 5. Procédé selon la revendication 4, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à réaliser une boîte à noyaux comportant les alésages nécessaires d'une part, au bon positionnement de l'ensemble formé par le noyau à étages (100) sur lequel sont positionnés un guide (300) et un siège (200) correspondant de soupape et d'autre part, à la réalisation de la forme intérieure du conduit d'échappement ou d'admission de façon à ce que l'ensemble formé par le noyau à étages (100) sur lequel sont positionnés un guide -9- (300) et un siège (200) correspondant de soupape soit enrobé et positionné par le noyau (600) formant ladite forme intérieure. 6. Noyau (N) permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'ensemble des revendications de 1 à 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué par un arbre en sable à noyau constituant ledit noyau à étages (100) et comportant deux épaulements (110 et 120), le premier épaulement (110) positionnant le siège (200), le deuxième épaulement (120) positionnant le guide (300) par rapport audit siège (200). 7. Noyau (N) permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'ensemble des revendications de 1 à 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué par l'ensemble formé par le noyau à étages (100) sur lequel sont positionnés un guide (200) et un siège (300) correspondant de soupape, et par un noyau en sable (600) qui, reproduisant la forme intérieure du conduit d'admission ou d'échappement, est lié audit noyau à étages (100) au niveau de la partie en sable séparant le siège (200) du guide (300).