Brevet FR2861622A1 — publié le 20050506

Procédé de montage d'une soupape dans la culasse d'un moteur et dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé L'invention concerne un procédé de montage d'une soupape dans la culasse d'un moteur. Il est bien connu que l'introduction d'une soupape dans son guide associé implanté directement dans la culasse d'un moteur pose des problèmes récurrents sur ligne de montage industrielle. Ceux-ci sont en partie dûs à la dispersion d'usinage du guide et du siège de soupape associés dans la culasse et au manque de répétabilité des robots qui font que la soupape peut être mal positionnée avant son introduction et pendant son introduction. Ces problèmes sont bien entendu néfastes au 15 rendement des lignes de montage industrielles. En particulier, lorsque l'introduction est mal réalisée, la culasse peut être définitivement mise au rebut. Jusqu'à présent, l'introduction faite par un robot se fait soit en présentant directement la tige de la soupape dans l'axe de celui du guide de soupape, soit en présentant la tige de manière inclinée par rapport à l'axe guide puis en relevant cette dernière de manière à ce qu'elle glisse à l'intérieur une fois la tige dans l'axe du guide de soupape. Ainsi, le document EP 0 155 516 B1 divulgue un dispositif monté sur un robot qui comprend une tête aspirante pour prélever la soupape depuis un ensemble conditionneur et des mâchoires pour serrer complétement la tige de soupape prélevée. Ce dispositif est piloté pour amener la partie inférieure de la soupape inclinée par rapport à la partie supérieure du guide de soupape, pour la mettre en contact avec cette dernière, puis une fois ce contact établi, pour desserrer partiellement les mâchoires et mettre en légère oscillation la mâchoire sur laquelle repose la tige de soupape tout en maintenant l'aspiration sur la tulipe de soupape, puis enfin pour relever la soupape dont la tige repose sur la mâchoire et, une fois l'axe de tige de soupape aligné avec celui du guide de soupape, pour remuer sans arrêt la mâchoire supportant la soupape et enfin couper le vide jusqu'à la complète introduction de la tige de soupape dans le guide de soupape. Un tel dispositif n'est pas fiable pour toutes les soupapes à introduire car la mise en place de la soupape dans son guide est assuré par vibrations. Le but de l'invention est alors de proposer une autre solution fiable de montage de soupape dans une culasse 10 de moteur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé de montage d'une soupape dans la culasse d'un moteur, selon lequel la tige de soupape est introduite librement dans un guide de soupape ménagé dans la culasse et dans lequel au préalable, on vient aspirer la tulipe de la soupape, puis on vient rapprocher deux mâchoires de part et d'autre de la tige de soupape, caractérisé en ce qu' on réalise les étapes suivantes: a/on effectue le rapprochement des deux mâchoires identiques en laissant du jeu (j0) entre la tige de soupape et l'espace cylindrique défini par les deux demi-cylindres alésés dans chaque mâchoire; b/on maintient l'aspiration de la tulipe de soupape lors de l'étape a/ et lors des étapes ultérieures c/ et d/ ; c/on vient positionner l'ensemble constitué par les mâchoires et la soupape au-dessus du siège de soupape; d/on fait pénétrer la tige de soupape dans le siège de soupape jusqu'à ce que la partie inférieure des mâchoires, de forme complémentaire avec la partie extérieure du siège de soupape vienne en contact avec cette dernière de sorte que l'axe de la tige de soupape soit parfaitement centré sur le siège de soupape; e/on coupe l'aspiration jusqu'à ce que la partie inférieure de la tulipe vienne en contact avec la partie supérieure des 35 mâchoires; f/on effectue une remontée de l'ensemble constitué par les mâchoires et la soupape jusqu' à ce que la partie inférieure des mâchoires soit complétement dégagée de la face supérieure de la culasse et de sorte que l'extrémité inférieure de la tige de culasse reste toujours dans le guide de soupape; g/on ouvre les mâchoires de sorte que la tige de soupape descende jusqu'au niveau du joint de soupape. Ici et dans le cadre de l'invention, le terme des mâchoires est à comprendre comme étant des supports de guidage de la tige sur une majeure partie de la hauteur de celle-ci dans la mesure où elles ne serrent pas complètement la tige. De même, par centré, il faut comprendre ici et dans le cadre de l'invention qu'une fois les mâchoires positionnées en regard du siège de soupape, la tige est parfaitement confondue avec la directrice du cône tronqué constituant le siège de soupape. L'axe de la tige est alors aligné avec l'axe du guide de soupape. Les inventeurs ont mis en évidence que le manque de fiabilité des montages selon l'art antérieur était dû principalement au manque de précision du guidage de la tige de soupape par rapport aux guide de soupape existants. Ils ont ainsi pu définir en quelque sorte un système de centrage de l'axe de la tige de soupape par rapport au siège de soupape en utilisant les mâchoires de forme complémentaire à la forme extérieure du siège de soupape. Or, la tige de soupape ainsi positionnée par rapport au siège l'est également par rapport au guide de soupape puisque celui-ci est usiné en même temps. De ce fait, la dispersion de positionnement entre l'axe de soupape et l'axe du guide est réduite à son minimum. De préférence, après l'étape g/, on effectue une descente du moyen d'aspiration en laissant l'aspiration coupée de sorte que l'extrémité inférieure de la tige de soupape soit poussée à l'intérieur du joint de soupape monté à l'intérieur de la culasse en dessous du guide de soupape. De préférence également, la valeur du jeu prédéterminé (jl) entre la tige de soupape et l'espace cylindrique défini par les deux demi-cylindres alésés dans chaque mâchoire est sensiblement égal à 101zm. Selon un mode de réalisation avantageux, on effectue l'étape d/ de sorte que la zone de contact recouvre la périphérie du siège de soupape en au moins trois points. Un tel contact en trois points suffit pour permettre une bonne localisation. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment décrit comprenant un bâti avec une première plaque munie d'une ouverture, une deuxième plaque également munie d'une ouverture et adaptée pour être en permanence parallèle à la première plaque, une tête aspirante fixée au bâti et adaptée pour se déplacer perpendiculairement par rapport aux deux plaques dans l'ouverture de la deuxième, des mâchoires solidaires de la deuxième plaque adaptées pour se déplacer l'une par rapport à l'autre, des moyens pour rapprocher les mâchoires l'une de l'autre, caractérisée en ce que chaque mâchoire est pourvue à l'intérieur d'un alésage demi- cylindrique et dans sa partie inférieure d'une forme complémentaire avec la partie extérieure du siège de soupape et en ce que le dispositif comprend des moyens pour limiter le rapprochement des mâchoires tels que les deux-demi cylindres des mâchoires rapprochées définissent un cylindre concentrique de diamètre égal à celui de la tige de soupape augmenté d'un jeu jusqu'à une valeur prédéterminée (jl). De préférence, la partie inférieure des mâchoires est tronconique. De préférence également, le rapport entre la hauteur 30 des alésages des mâchoires et du diamètre de la tige de soupape est sensiblement égal à 6. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend un flottantplan adapté pour mouvoir les mâchoires dans les trois directions par rapport à la première plaque. Selon ce même mode, le flottant plan comprend des chariots montés sur des rails et en partie inférieure desquels sont solidarisées les mâchoires. Selon ce même mode, le dispositif comprend des pinces des serrage fixées chacune à la première plaque par l'intermédiaire d'un entretoise. Avantageusement, chaque pince comprend dans sa 5 partie terminale un ergot adapté pour se déplacer transversalement par rapport à une gorge longitudinale ménagée dans la mâchoire. Avantageusement également, les deux pinces de serrage sont strictement identiques. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens pour limiter le rapprochement des mâchoires sont constitués d'une cale d'épaisseur calibrée fixée directement à l'un des chariots, le calibrage de l'épaisseur de la cale étant choisi tel que lorsque la cale est en butée contre l'autre chariot la valeur du jeu prédéterminée est atteinte. Une telle cale facile à fixer permet également de régler la valeur du jeu à atteindre de manière simple et efficace, une rectification de la largeur de cale étant facile à faire en dehors de son support sur le chariot pour obtenir un écart précis entre les deux chariots et donc entre les deux mâchoires identiques. Selon un mode de réalisation également avantageux, la deuxième plaque est montée en rotation par rapport à la première plaque. Le montage en rotation est alors réalisé de préférence au moyen d'un axe fixé dans une ouverture pratiquée dans la deuxième plaque et d'une bague montée entre l'axe et l'ouverture, la hauteur de la bague étant telle qu'elle laisse un espace entre les deux plaques adapté pour permettre le déplacement de l'une par rapport à l'autre. De préférence, un ressort est monté autour de l'axe dans l'espace entre les deux plaques. Le dispositif qui vient d'être décrit est de préférence monté sur un robot, en particulier six-axes. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée faite en référence aux figures la à 1c qui représentent respectivement le dispositif selon l'invention muni de son bâti qui permet l'introduction de la soupape dans la culasse, en vue de coupe locale transversale au niveau de la soupape prélevée, une vue de dessous sans soupape et une vue partielle de coupe montrant la fixation par rotation d'une partie du dispositif selon l'invention au bâti et le mécanisme de rapprochement des mâchoires selon l'invention. On précise ici que l'introduction de la soupape 1 dans la culasse selon l'invention 1' se fait avec la culasse 1' disposée horizontalement, sa face interne 10' dans laquelle sont ménagés les sièges de soupape 101' tournée vers le haut. Les termes inférieurs et supérieurs utilisés ci-dessus et dans le reste de la description détaillée sont donc à comprendre comme signifiants au-dessous et au-dessus par rapport à un axe vertical selon le référentiel terrestre. Sur la figure la, on voit donc une soupape 1 dont la face supérieure 101 de la tulipe 10 est aspirée par une ventouse 2 en caoutchouc de diamètre légèrement inférieur, cette ventouse 2 étant montée dans le bâti 3. Le montage dans le bâti 3 est tel que la ventouse peut descendre ou monter selon l'axe vertical par l'intermédiaire de la colonne 21 support par lequel le vide est établi. La tige 11 de cette soupape 1 est, quant à elle, maintenue entre deux mâchoires 5 strictement identiques dont la partie inférieure 51 est parfaitement tronconique, avec un angle d'ouverture de cône, ici de l'ordre de 90 , exactement identique à celui du siège de soupape ménagé dans la culasse dans lequel la tige 11 de soupape est introduite. Chaque mâchoire 5 est pourvue à l'intérieur d'un alésage demi-cylindrique 52 de diamètre exactement égal à celui de la tige 11 de soupape augmenté de 1011m. Cet alésage 52 est ménagé sur pratiquement toute la hauteur de la mâchoire, à ceci près qu'en partie supérieure, est ménagé un alésage 53 de diamètre supérieur pour loger la base de la 2861622 7 tulipe de soupape. Chaque mâchoire 5 est montée sur un rail de guidage 6 correspondant luimême monté en partie inférieure dune deuxième plaque 7. Cette deuxième plaque 7 présente une ouverture, 72 dans laquelle sont situées la tulipe 10 de soupape 1 et la ventouse 2 qui l'aspire uns fois la soupape prélevée de son ensemble conditionneur non représenté ici. Le dispositif selon l'invention comprend également une pince de serrage 8 à déplacement parallèle dont la fonction est de rapprocher une mâchoire 5 de l'autre. La pince de serrage 8 est montée ( à quoi ???) par l'intermédiaire d'une entretoise 9 et comprend deux branches identiques 81 dont la partie terminale est constituée d' un ergot 82 de forme sensiblement cylindrique qui est logé en partie dans une gorge 54 de forme sensiblement rectangulaire ménagée par une partie de la hauteur de mâchoire. Dans la position extrême représentée en figure lc, la partie inférieure de l'ergot 82 n'est pas en butée contre un épaulement 541 de la gorge 54 pratiquée dans la mâchoire 5 afin de permettre aux mâchoires de s'autocentrer dans le cône du siège de soupape. La deuxième plaque 7 est montée en rotation par rapport à la première 4 autour d'un axe 9 monté d'une part dans une ouverture 41 ménagée dans la première plaque 4 et d'autre part dans une autre ouverture 73 ménagée dans la deuxième plaque 7. Une rondelle élastique 11 est montée entre l'axe 9 et l'ouverture 41 de la première plaque 4. Une bague de type autolubrifiante 12 est montée serrée entre l'axe 9 et l'ouverture 73 de la deuxième plaque 7. Un ressort de type à compression 13 est enfin monté entre la partie supérieure 120 de la bague et une rondelle 14 plaquée en dessous de l'ouverture 73 de la deuxième plaque 7. La fixation de l'axe 9 par rapport à la première plaque 4 est assurée par un écrou 15 vissé sur la partie extrême filetée 91 de l'axe 9 et, la fixation par rapport à la deuxième plaque 7, est assurée par une plaquette circulaire 16 de diamètre supérieur au diamètre de l'axe 9 vissée en dessous de la deuxième plaque 7. La liaison en rotation de la deuxième plaque 7 par rapport à la première 4 réalise ainsi un flottant plan selon les trois axes. Le fonctionnement du dispositif va maintenant être 10 décrit. Une fois la soupape 1 prélevée par la ventouse 2 à travers l'ouverture 73 de la deuxième plaque 7, les mâchoires 5 sont mutuellement rapprochées par la pince de serrage autour de la tige 11 de soupape jusqu'à ce que l'espace entre cette dernière et les demi-cylindres alésés 52 sur l'intérieur de la mâchoire définisse un jeu (jo). Le flottant plan réalisé comme décrit ci-dessus est alors actionné. La deuxième plaque 7 est ainsi mise en rotation par rapport à la première 4 de façon à amener la soupape 1 au-dessus de la culasse l'. Les chariots ( C) sont également pilotés pour amener la tige 11 de soupape sensiblement au-dessus du siège 21 de soupape. Les mâchoires 5 sont déplacées verticalement vers le bas à faible vitesse de déplacement jusqu'à ce que la partie inférieure tronconique 51 vienne en contact avec le pourtour du siège 101' de soupape également tronconique d'angle de cône égal à celui des mâchoires. Dans cette étape de positionnement finale, le déplacement des mâchoires 5 est assuré jusqu'à ce que la cale 18 fixée à l'une des mâchoires 5a,5b vienne en butée contre l'autre mâchoire. La partie inférieure tronconique 51 est alors serrée par le siège 101' de soupape, la zone de contact entre les deux étant exactement égal à la superficie du siège. Le jeu entre la tige 11 de soupape et le cylindre défini par les demicylindre 52 alésés dans chaque mâchoire a alors atteint une valeur jl de.. z qui autorise un glissement de la tige dans la soupape avec un très faible écart angulaire de la tige par rapport à l'axe X-X' correspondant à la directrice du siège 101' de soupape...DTD: La soupape 1 peut alors tomber dans le guide 102'. L'aspiration établie par la ventouse 2 est alors coupée et la partie inférieure de la tulipe vient en contact avec l'alésage supérieur 53 des mâchoires 5. Une fois ce contact établi, les mâchoires 5 sont remontées jusqu'à un niveau où la partie inférieure 51 est complétement dégagée de la face supérieure 10' de la culasse 1'. Les mâchoires 5 sont alors écartées l'une de l'autre suffisamment pour laisser passer la tulipe 10 de soupape à travers l'espace ainsi écarté. La soupape 1 retombe alors, la partie inférieure de la tulipe venant en contact avec le siège de soupape, l'extrémité inférieure de la tige 11 venant en appui contre le joint de soupape 103' implanté immédiatement en dessous du guide de soupape. La ventouse 2 et sa colonne 21 sont alors déplacées vers le bas jusqu'à ce que la face inférieure de la ventouse 2 vienne en contact avec celle supérieure de la tulipe, un léger déplacement supplémentaire étant appliqué de manière à faire pénétrer définitivement l'extrémité inférieure de la tige 11 dans le joint de soupape 103' et de manière à ce que la partie inférieure de la tulipe vienne en contact avec le siège de soupape. Le montage de la soupape dans l'ouverture de la culasse est alors définitivement achevé, le flottant plan pouvant alors être dégagé du dessus de la culasse et pouvant alors aller chercher une autre soupape pour réaliser le même type d'introduction dans une autre ouverture sur la même culasse. Bien entendu, il va de soi que d'autres améliorations peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention, à savoir proposer un dispositif de centrage de mâchoires ne serrant pas complétement la tige de soupape sur le siège de soupape, ce qui permet d'obtenir un alignement pratiquement parfait entre l'axe de la tige de soupape et celui du guide avant l'introduction car l'axe de guide est parfaitement aligné par rapport au guide de soupape ou tout autre système de flottant plan dans les trois directions. Ainsi, il va de soi que l'épaisseur de la cale peut être ajustée en fonction du diamètre de la soupape. Le changement de la cale et le réglage consécutif induisant le rapprochement maximal entre les mâchoires sont alors aisés à obtenir. La forme des pions de serrage peut aussi être variée, leur montage à l'intérieur des mâchoires pouvant également être différent mais avec toujours ce déplacement de l'une par rapport à l'autre autorisant un jeu dont al valeur varie de jo à jl. REVENDICATIONS 1.Procédé de montage d'une soupape dans la culasse d'un moteur, selon lequel la tige de soupape est introduite librement dans un guide de soupape ménagé dans la culasse et dans lequel au préalable, on vient aspirer la tulipe de la soupape, puis on vient rapprocher deux mâchoires de part et d'autre de la tige de soupape, caractérisé en ce qu' on réalise les étapes suivantes: a/on effectue le rapprochement des deux mâchoires identiques en laissant du jeu (j0) entre la soupape et l'espace cylindrique défini par les demi-cylindres alésés dans chaque mâchoire; b/on maintient l'aspiration de la tulipe de soupape lors de l'étape a/ et lors des étapes ultérieures c/ et d/ ; c/on vient positionner l'ensemble constitué par les mâchoires et la soupape au-dessus du siège de soupape; d/on fait pénétrer la tige de soupape dans le siège de soupape jusqu'à ce que la partie inférieure des mâchoires, de forme complémentaire avec la partie extérieure du siège de soupape vienne en contact avec cette dernière de sorte que l'axe de la tige de soupape soit parfaitement centré sur le siège de soupape; e/on coupe l'aspiration jusqu'à ce que la partie inférieure de la tulipe vienne en contact avec la partie supérieure des 25 mâchoires; f/on effectue une remontée de l'ensemble constitué par les mâchoires et la soupape jusqu' à ce que la partie inférieure des mâchoires soit complétement dégagée de la face interne de la culasse et de sorte que la tige de culasse reste toujours dans le guide de soupape; g/on ouvre les mâchoires de sorte que l'extrémité inférieure de la tige de soupape descende jusqu'au niveau du joint de soupape. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après l'étape g/, on effectue une descente du moyen d'aspiration en laissant l'aspiration coupée de sorte que l'extrémité inférieure de la tige de soupape soit poussée à l'intérieur du joint de soupape monté à l'intérieur de la culasse en dessous du guide de soupape. 3.Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur du jeu prédéterminé (jl) entre la tige de soupape et l'espace cylindrique défini par les deux demi-cylindres est sensiblement égal à l0pm. 4.Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue l'étape d/ de sorte que la zone de contact recouvre la périphérie du siège de soupape en au moins trois points. 5.Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un bâti avec une première plaque, une deuxième plaque munie d'une ouverture et adaptée pour être en permanence parallèle à la première plaque, une tête aspirante fixée au bâti et adaptée pour se déplacer perpendiculairement par rapport aux deux plaques dans l'ouverture de la deuxième, des mâchoires solidaires de la deuxième plaque adaptées pour déplacer l'une par rapport à l'autre, des moyens pour rapprocher les mâchoires l'une de l'autre, caractérisée en ce que chaque mâchoire est pourvue à l'intérieur d'un alésage demi-cylindrique et dans sa partie inférieure d'une forme complémentaire avec la partie extérieure du siège de soupape et en ce que le dispositif comprend des moyens pour limiter le rapprochement des mâchoires tels que les deux-demi cylindres des mâchoires rapprochées définissent un cylindre concentrique de diamètre égal à celui de la tige de soupape augmenté du jeu jusqu'à une valeur prédéterminée (jl). 6.Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie inférieure des mâchoires est tronconique. 7.Dispositif selon 5 ou 6, caractérisé en ce que le rapport entre la hauteur des alésages des mâchoires et du diamètre de la tige de soupape est sensiblement égal à 6. 8.Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un flottant-plan adapté pour mouvoir les mâchoires dans les trois directions par rapport à la première plaque. 9.Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le flottant plan comprend des chariots montés sur des rails et en partie inférieure desquels sont solidarisées les mâchoires. lO.Dispositif selon l'un des revendication 5 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des pinces des serrage fixées chacune à la première plaque par l'intermédiaire d'une entretoise. 11.Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque pince comprend dans sa partie terminale un ergot adapté pour se déplacer transversalement par rapport à une gorge longitudinale ménagée dans la mâchoire. 12.Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que les deux pinces de serrage sont strictement identiques. 13.Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens pour limiter le rapprochement des mâchoires sont constitués d'une cale d'épaisseur calibrée fixée directement à l'un des chariots, le calibrage de l'épaisseur de la cale étant choisi tel que lorsque la cale est en butée contre l'autre chariot la valeur du jeu (jl) prédéterminé est atteinte. 14.Dispositif selon l'une des revendications 5 à 13, 25 caractérisé en ce que la deuxième plaque est montée en rotation par rapport à la première plaque. 15.Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le montage en rotation est réalisé au moyen d'un axe fixé dans une ouverture pratiquée dans la deuxième plaque et d'une bague montée entre l'axe et l'ouverture, la hauteur de la bague étant telle qu'elle laisse un espace entre les deux plaques adapté pour permettre le déplacement de l'une par rapport à l'autre. 16.Dispositif selon la revendication 15, caractérisé 35 en ce qu'un ressort est monté autour de l'axe dans l'espace entre les deux plaques. 17.Robot, en particulier six-axes, comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 16.