Brevet FR2818175A1 — publié le 20020621

"Procédé de fabrication d'un conduit intérieur d'une culasse" L'invention concerne un procédé de fabrication d'un conduit intérieur d'admission et/ou d'échappement d'une culasse d'un moteur thermique. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un conduit intérieur d'admission et/ou d'échappement d'une culasse d'un moteur thermique, qui comporte au moins un tronçon amont traversant la culasse et un tronçon aval, sensiblement perpendiculaire à une face inférieure de la culasse, qui est destiné à être traversé par une soupape du moteur, et dont un orifice inférieur débouche dans la face inférieure de la culasse par l'intermédiaire d'un siège de soupape, du type qui comporte au moins une première étape au cours de laquelle on moule la culasse, et notamment les tronçons amont et aval du conduit, et une deuxième étape au cours de laquelle on rectifie l'orifice inférieur du tronçon aval pour réaliser le siège de soupape ou pour réaliser une portée permettant le montage d'un siège de soupape rapporté. Lors de la réalisation des conduits d'admission et d'échappement d'une culasse de moteur à combustion interne, les dispersions diverses qui résultent de la première étape de moulage de la culasse induisent des dispersions géométriques des conduits, et plus précisément, pour chaque conduit, des dispersions de positionnement relatif dans la zone de raccordement entre son tronçon amont et son tronçon aval. De ce fait, la forme géométrique du conduit brut s'écarte de sa définition nominale et ceci précisément au voisinage de son tronçon aval qui est généralement très court et qui est pratiquement "accolé" au siège de la soupape. Cette configuration est particulièrement pénalisante car elle perturbe l'écoulement des gaz et elle nuit de ce fait à la qualité de la combustion. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé, dans le document FR-A-1. 405. 932, un procédé consistant à réaliser un usinage cylindrique du tronçon aval du conduit et un usinage tronconique de calibrage dans la zone de raccordement du siège de la soupape avec le tronçon aval brut. On a aussi proposé, dans le brevet français FR-A-2.694. 788, un procédé consistant à réaliser un usinage ogival dans la zone de raccordement qui est agencée entre les tronçons amont et aval du conduit. Cet usinage est incliné selon un angle déterminé entre la direction générale du siège de soupape et la direction générale du tronçon amont brut de fonderie. L'inconvénient de ces procédés est qu'il ne permettent de corriger que grossièrement les dispersions de positionnement relatif entre le tronçon amont et le tronçon aval du conduit. De plus, aucun de ces procédés n'est applicable à un conduit de forme complexe. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un procédé comportant des usinages multiples. Dans ce but, l'invention propose un procédé du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième étape de fraisage d'une zone de raccordement agencée entre les tronçons amont et aval au cours de laquelle on réalise une pluralité d'usinages dont les axes sont sensiblement parallèles à l'axe de la soupape et sont décalés sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, de manière à éliminer le surplus de matériau de la culasse résultant des dispersions de positionnement relatif entre les tronçons amont et aval qui résultent de la première étape de moulage. Selon d'autres caractéristiques du procédé objet de l'invention : - au cours de la troisième étape, les usinages sont réalisés par des fraises introduites dans le conduit du côté du siège de soupape, - au cours de la première étape on moule le tronçon amont selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon amont à obtenir, et on moule le tronçon aval selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon aval à obtenir de manière à garantir, dans la zone de raccordement, l'existence d'une quantité suffisante de surplus de matériau de la culasse pouvant être enlevé par fraisage au cours de la troisième étape, - au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est cylindrique, -au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est conique, -au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est ogival, -au moins la troisième étape est réalisée à l'aide d'une fraiseuse à commande numérique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en section axiale d'un conduit d'admission obtenu selon le procédé objet de l'invention ; - la figure 2 est une vue en section transversale par le plan 2-2 de la figure 1 de la zone de raccordement des tronçons amont et aval d'un conduit d'admission obtenu selon un procédé conforme à un état antérieur de la technique ; et - la figure 3 est une vue en section transversale par le plan 2-2 de la figure 1 de la zone de raccordement des tronçons amont et aval d'un conduit d'admission obtenu selon le procédé objet de l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté à la figure 1 un conduit 10 intérieur d'admission et/ou d'échappement d'une culasse 12 d'un moteur thermique. De manière connue, le conduit 10 traverse le matériau de la culasse 12, et il comporte au moins un tronçon amont 14, qui débouche par l'intermédiaire d'un orifice 16 dans une face 18 extérieure latérale de la culasse 12 culasse, et un tronçon aval 20, qui est sensiblement perpendiculaire à une face inférieure 22 de la culasse 12 et qui est destiné à être traversé par une soupape 24 du moteur. Les tronçons amont 14 et aval 20 se rejoignent au niveau d'une zone 25 de raccordement. En amont de cette zone 25 de raccordement, le tronçon amont 14 est sensiblement d'un diamètre D14, et en aval de cette zone 25 de raccordement, le tronçon aval 20 est sensiblement d'un diamètre D20 supérieur au diamètre D14. Un orifice inférieur 26 du tronçon aval 20 débouche dans la face inférieure 22 de la culasse 12 par l'intermédiaire d'un siège 28 de la soupape 24. Le siège 28 qui a été représenté à la figure 1 est un siège rapporté, mais il pourrait, de manière non limitative de l'invention, être un siège usiné directement dans le matériau de la culasse 12. De manière connue, un procédé de fabrication d'un tel conduit 10 comporte au moins une première étape au cours de laquelle on moule la culasse 12, et notamment les tronçons amont 14 et aval 20 du conduit 10, et une deuxième étape au cours de laquelle on rectifie l'orifice 26 du tronçon aval débouchant dans la face inférieure de la culasse pour réaliser une portée 30, notamment cylindrique, permettant le montage du siège 28 rapporté de soupape, ou pour réaliser directement le siège (non représenté) de soupape usiné directement dans le matériau de la culasse 12. Comme l'illustrent les figures 2 et 3, à l'issue de la première étape de moulage de la culasse 12, le conduit 10 peut présenter des dispersions géométriques de positionnement relatif entre le tronçon amont 14 et le tronçon aval 20. Il est connu de l'état antérieur de la technique de réaliser au plus deux usinages d'axe commun dans la zone de raccordement 25. A titre d'exemple, comme l'illustre la figure 1, il est connu d'introduire du côté du siège de soupape 28 une fraise tronconique FT et/ou une fraise ogivale FO. En particulier, telles qu'elles sont représentées sur la figure 1, la fraise ogivale FO permet de rectifier le tronçon amont 14 en amont de la zone 25 de raccordement, et la fraise tronconique FT permet de rectifier le tronçon aval 20 en aval de la zone 25 de raccordement. Comme l'illustre la figure 2, du fait que le diamètre D20 est supérieur au diamètre D14, un tel usinage réalise nécessairement une arête A25 dans la zone de raccordement 25 et, à ce titre, il n'améliore qu'imparfaitement l'écoulement des gaz dans la conduite 10. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un procédé du type décrit précédemment caractérisé en ce qu'il comporte une troisième étape de fraisage de la zone de raccordement 25 au cours de laquelle on réalise une pluralité d'usinages dont les axes, d'une part, sont sensiblement parallèles à l'axe de la soupape 24 et, d'autre part, sont décalés sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, de manière à éliminer le surplus de matériau de la culasse 22 résultant des dispersions de positionnement relatif entre les tronçons amont et aval qui sont intervenues lors de la première étape de moulage. Comme l'illustre la figure 1, cette troisième étape consiste à introduite différentes fraises du côté du siège 28 pour enlever le dit surplus. Comme l'illustrent les figures 1 et 3 à titre d'exemple et de manière non limitative de l'invention, il est ainsi possible d'introduire différentes fraises tronconiques FT1, FT2, FT3 au niveau du tronçon aval 20 et différentes fraises ogivales FO1, FO2, F03 au niveau du tronçon amont 14. Les fraises FT1, FT2, FT3, F01, FO2, F03 sont introduites successivement suivant des profondeurs diverses de manière à progressivement parvenir à une zone de raccordement entre les tronçons amont 14 et aval 20 qui soit continue et ne comporte pas d'arête. Bien entendu, la troisième étape peut comporter l'utilisation d'un nombre supérieur ou inférieur de fraises. Cette configuration est représentée plus particulièrement à la figure 3. Les axes des fraises sont décalés sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres de manière que les fraises viennent "lécher" les parois de la zone 25 de raccordement. Le résultat est, dans chaque plan transversal de section de la zone de raccordement 25 du type du type de celui qui est représenté à la figure 3, un profil C25 de la zone 25 de raccordement qui est irrégulier. La succession suivant la direction axiale des profils C25 fournit une paroi de la zone de raccordement 25 qui ne présente pas de discontinuité entre les tronçons amont 14 et aval 20. La troisième étape peut aussi comporter l'utilisation de fraises cylindriques (non représentées). Bien entendu, il est nécessaire selon la première étape de ce procédé de mouler le tronçon amont 14 selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon amont 14 à obtenir, et de mouler le tronçon aval 20 selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon aval 20 à obtenir, de manière à garantir, dans la zone 25 de raccordement, l'existence d'une quantité suffisante de surplus de matériau de la culasse pouvant être enlevé par les fraises FT1, FT2, FT3, FO1, FO2, F03 au cours de la troisième étape de fraisage. Il sera compris que ce procédé est plus particulièrement adapté à la correction des dispersions de positionnement relatif entre les tronçons amont 14 et les tronçons aval 20 d'un lot de culasses 12 identiques provenant d'une même série de pièces moulées, de manière à pouvoir programmer les déplacements des fraises FT1, FT2, FT3, FO1, FO2, FO3, de manière reproductible sur un calculateur d'une fraiseuse à commande numérique. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un conduit (10) intérieur d'admission et/ou d'échappement d'une culasse (12) d'un moteur thermique, qui comporte au moins un tronçon amont (14) traversant la culasse et un tronçon aval (20), sensiblement perpendiculaire à une face inférieure (22) de la culasse (12), qui est destiné à être traversé par une soupape (24) du moteur, et dont un orifice inférieur (26) débouche dans la face inférieure (22) de la culasse (12) par l'intermédiaire d'un siège (28) de soupape, du type qui comporte au moins une première étape au cours de laquelle on moule la culasse (12), et notamment les tronçons amont (14) et aval (20) du conduit (10), et une deuxième étape au cours de laquelle on rectifie l'orifice (26) inférieur du tronçon aval (20) pour réaliser le siège de soupape ou pour réaliser une portée (30) permettant le montage d'un siège (28) de soupape rapporté, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième étape de fraisage d'une zone de raccordement (25) agencée entre les tronçons amont (14) et aval (20) au cours de laquelle on réalise une pluralité d'usinages dont les axes sont sensiblement parallèles à l'axe de la soupape (24) et sont décalés sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, de manière à éliminer le surplus de matériau de la culasse résultant des dispersions de positionnement relatif entre les tronçons amont (14) et aval (20) qui résultent de la première étape de moulage. 2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de la troisième étape, les usinages sont réalisés par des fraises introduites dans le conduit (10) du côté du siège (28) de soupape. 3. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de la première étape, on moule le tronçon amont (14) selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon amont (14) à obtenir, et on moule le tronçon aval (20) selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon aval (20) à obtenir de manière à garantir, dans la zone de raccordement (25), l'existence d'une quantité suffisante de surplus de matériau de la culasse (12) pouvant être enlevé par fraisage au cours de la troisième étape. 4. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est réalisé à l'aide d'une fraise cylindrique. 5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est réalisé à l'aide d'une fraise (FT1, FT2, FT3) tronconique. 6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est réalisé à l'aide d'une fraise (FO1, FO2, FO3) ogivale. 7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins la troisième étape est réalisée à l'aide d'une fraiseuse à commande numérique.