Brevet FR2942732A1 — publié le 20100910

DISPOSITIF BIMATIERE, CARTER ET VEHICULE EQUIPES DE CE DISPOSITIF ET PROCEDE DE FABRICATION DE CE DISPOSITIF [000l] L'invention concerne un dispositif bimatière comprenant un insert et une pièce. L'invention concerne également un carter et un véhicule équipé de ce dispositif ainsi qu'un procédé de fabrication de ce dispositif. [0002] Des dispositifs bimatières connus comportent un insert, une pièce réalisée dans un matériau différent de l'insert, cet insert et cette pièce étant assemblés par moulage de l'un autour de l'autre, l'interface entre l'insert et la pièce définissant au moins un plan de jointure, et un alésage pour recevoir une goupille, ménagé dans ce dispositif et traversant le plan de jointure, cet alésage présentant un chanfrein d'entrée pour guider la goupille jusqu'à une section d'emmanchement de cette goupille. [0003] Typiquement, ces dispositifs connus se rencontrent dans des carters de moteur à combustion de véhicule automobile. En effet, un carter d'un moteur est divisé en deux parties appelées respectivement � carter cylindre � et � chapeau de carter � ou � carter chapeau �. Par exemple, le carter chapeau comprend des inserts en fonte formant des paliers pour le vilebrequin. Chaque insert est encastré dans une pièce en aluminium qui forme le châssis du carter chapeau. Cet assemblage de l'insert et de la pièce en aluminium est obtenu par moulage de l'aluminium autour de l'insert. [0004] Toutefois, la fonte a des caractéristiques métallurgiques qui sont différentes de celles de la pièce en aluminium. Par exemple, la fonte et l'aluminium n'ont pas le même point de fusion, [0005] Ainsi, bien que l'insert soit solidement adhéré à la pièce en aluminium, la fonte et l'aluminium ne se mélangent pas lors de la fabrication du carter chapeau. Il existe donc une interface entre l'insert et la pièce en aluminium qui définit un ou plusieurs plans de jointure entre les matériaux de ces éléments. [0006] Par ailleurs, plusieurs alésages pour recevoir des goupilles de centrage sont ménagés dans le carter chapeau. Ces goupilles permettent de disposer précisément le carter cylindre sur le carter chapeau. Ces alésages traversent le plan de jointure. [0007] C'est dans ce contexte qu'il a été constaté que, lors du montage du moteur, la machine de montage des goupilles de centrage dans les alésages rencontrait fréquemment des problèmes. Par exemple, il arrive que la pression d'emmanchement de la goupille dans l'alésage soit trop importante, ce qui met en défaut cette machine. De plus, le goupillage des carters chapeau et cylindre est parfois mauvais, ce qui peut endommager le moteur. [000s] L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un dispositif amélioré pour faciliter l'emmanchement de la goupille dans l'alésage. [0009] Elle a donc pour objet un dispositif bimatière dans lequel le chanfrein d'entrée s'étend au-delà du plan de jointure. [ooio] Il a été constaté qu'au niveau du plan de jointure, étant donné que l'insert ne se mélange pas à la pièce lors du moulage, il se forme un épaulement de matière qui fait saillie à l'intérieur de l'alésage. Cet épaulement grippe l'introduction de la goupille à l'intérieur de l'alésage. C'est ce qui explique les mises en défaut de la machine de montage ainsi que l'endommagement de certains carters. [0011] Le chanfrein d'entrée permet un léger débattement latéral de la goupille lors de son introduction dans l'alésage. Ce débattement latéral permet de guider et de placer correctement la goupille avant son serrage dans la section d'emmanchement. A cet effet, le chanfrein d'entrée présente un diamètre strictement supérieur à la section d'emmanchement dans laquelle la goupille est serrée et donc au diamètre de la goupille. [0012] Dans le dispositif ci-dessus, le chanfrein d'entrée se prolonge au-delà du plan de jointure. Ainsi, dans le plan de jointure, le diamètre de l'alésage est strictement supérieur au diamètre de la goupille à introduire. Dans ces conditions, même s'il existe un léger épaulement faisant saillie à l'intérieur de l'alésage au niveau du plan de jointure, celui-ci n'empêche pas le passage de la goupille car le débattement latéral est suffisant. Par conséquent, dans le dispositif ci-dessus, le grippage de la goupille lors de son introduction dans l'alésage est évité. Les mises en défaut de la machine de montage et les détériorations du moteur équipé de ce dispositif sont donc aussi réduites ou éliminées. [0013] Les modes de réalisations de ce dispositif peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ^ la plus grande largeur transversale de la section d'emmanchement dans un plan parallèle au plan de jointure est strictement inférieure à la plus grande largeur transversale du chanfrein d'entrée dans le plan de jointure ; ^ la différence entre les plus grandes largeurs transversales de la section d'emmanchement et du chanfrein d'entrée est au moins supérieure à 0,05 mm et de préférence supérieure à 0,5 mm ; ^ l'insert et la pièce sont réalisés dans des métaux différents ; ^ l'insert est réalisé en fonte et la pièce en aluminium ; ^ le dispositif comprend aussi la goupille serrée dans l'alésage, cette goupille étant réalisée dans un matériau dont la dureté est inférieure ou égale à la dureté d'au moins l'un des matériaux utilisés pour réaliser l'insert et la pièce ; ^ l'insert forme un palier pour un vilebrequin d'un moteur à combustion et la pièce forme une partie d'un carter de ce moteur à combustion. [0014] L'invention a également pour objet un carter d'un moteur à combustion d'un véhicule équipé du dispositif ci-dessus. [0015] L'invention a également pour objet un véhicule comprenant ce carter. [0016] Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication de ce dispositif bimatière comportant l'usinage d'un chanfrein d'entrée de manière à ce que ce chanfrein d'entrée s'étende au-delà du plan de jointure. [ooi7] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : • La figure 1 est une illustration schématique et en coupe d'un véhicule équipé d'un carter de moteur à combustion, • la figure 2 est une illustration schématique et en coupe d'un alésage réalisé dans le carter de la figure 1 pour recevoir une goupille de centrage, • la figure 3 est un agrandissement d'un détail de la figure 2, • la figure 4 est une illustration schématique et en perspective d'un carter chapeau du carter de la figure 1, et • la figure 5 est un organigramme d'un procédé de fabrication et de montage du carter de la figure 1. [oois] La figure 1 représente un véhicule 2 équipé d'un carter 4 d'un moteur à combustion. Le véhicule 2 est schématisé par un rectangle en pointillé. Ce véhicule 2 est par exemple un véhicule automobile tel qu'une voiture. [0019] Le carter 4 comprend une partie supérieure 6 appelée � carter cylindre � et une partie inférieure 8 appelée � carter chapeau �. Ces parties supérieure et inférieure sont réunies l'une à l'autre au niveau d'un plan d'assemblage 10 sensiblement horizontal dans la figure 1. [0020] Le carter cylindre est conventionnel et ne sera pas décrit ici plus en détail. [0021] Le carter chapeau 8 comporte un insert 12 encastré sans aucun degré de liberté dans une coquille 14. L'insert 12 forme un palier d'un vilebrequin du moteur à combustion destiné à être reçu dans le carter 4. Par exemple, la partie supérieure de l'insert 12 définit une face 16 en forme de demi-cercle. Cette face 16 est destinée à recevoir à rotation le vilebrequin. Pour limiter l'usure de cette face 16, l'insert 12 est réalisé dans un matériau très dur tel que de la fonte. [0022] Ici, l'insert 12 est traversé verticalement par deux trous 18 et 20 de fixation. Ces trous 18 et 20, lorsque les carters chapeau et cylindre sont assemblés, se prolongent au-delà du plan 10 d'assemblage à l'intérieur du carter cylindre 6. Les extrémités de ces trous 18 et 20 situées à l'intérieur du carter cylindre 6 sont filetées. En effet, ces trous 18 et 20 sont destinés à recevoir des vis de fixation du carter chapeau sur le carter cylindre. [0023] La coquille 14 est réalisée dans un matériau moins dur que celui utilisé pour réaliser l'insert 12. Par exemple, la coquille 14 est réalisée en aluminium. Pour fixer l'insert 12 dans la coquille 14, celui-ci est inséré lors du moulage de la coquille 14. Etant donné que le matériau de la coquille 14 présente des caractéristiques métallurgiques différentes de celles du matériau utilisé pour réaliser l'insert 12, les matériaux de la coquille 14 et de l'insert 12 de se mélangent pas. Par exemple, les matériaux de l'insert 12 et de la coquille 14 présentent des points de fusion différents. [0024] Une fois refroidis, il existe une interface 24 entre ces deux matériaux. [0025] Sur la figure 1, deux alésages 26, 28 sont également visibles. Ces alésages 26 et 28 sont creusés verticalement d'abord dans la coquille 14 puis dans l'insert 12 pour se terminer dans le carter cylindre 6. Ces alésages 26, 28 s'étendent le long d'axes verticaux respectifs 30, 32. [0026] Par exemple, les alésages 26 et 28 sont identiques et seul l'alésage 26 sera décrit ici en détail. [0027] L'alésage 26 s'étend de bas en haut. Il présente donc une ouverture 34 par laquelle doit être introduite la goupille de centrage située en bas. Ensuite, en remontant à partir de cette ouverture 34, l'alésage 26 présente un chanfrein 36 d'entrée qui se prolonge par une section 38 d'emmanchement. Le chanfrein 36 est conçu pour guider la goupille introduite et pour aligner l'axe de cette goupille sur l'axe 30 avant son introduction dans la section 38. A cet effet, le diamètre intérieur du chanfrein 36 décroît progressivement du diamètre de l'ouverture 34 jusqu'au diamètre de la section 38 en allant vers le haut. Par exemple, le diamètre du chanfrein 36 décroît par paliers. [0028] La section 38 est destinée à retenir par serrage la goupille introduite dans l'alésage 26. A cet effet, le diamètre de la section 38 est choisi pour permettre un emmanchement en force de la goupille. Par exemple, le diamètre de la section 38 est égal au diamètre de la goupille à introduire. [0029] Ici, l'alésage 26 traverse l'interface 24 entre la coquille 14 et l'insert 12 au niveau d'un plan 40 de jointure. [0030] Ici, ce plan 40 est perpendiculaire à l'axe 30. [0031] Une zone E qui entoure ce plan 40 est représentée plus en détail sur la figure 2. [0032] Le chanfrein 36 s'étend, vers le haut, au-delà du plan 40. Ainsi, dans le plan 40, le chanfrein 36 présente un diamètre intérieur (P1 strictement supérieur au diamètre intérieur 02 de la section 38. Par exemple, le diamètre 02 est égal au diamètre de la goupille destinée à être introduite dans l'alésage 26. [0033] Une zone F entourant l'intersection du chanfrein 36 avec l'insert 12 au niveau du plan 40 est représentée sous forme agrandie dans la figure 3. [0034] A cause de la différence des matériaux formant la coquille 14 et l'insert 12, au moins l'un de ces matériaux forme un épaulement 44 (Figure 3) faisant saillie à l'intérieur de l'alésage 26. Par exemple, ici, c'est l'insert 12 qui forme l'épaulement 44. [0035] Cet épaulement 44 fait saillie de quelques centièmes ou de quelques dixièmes de millimètres à l'intérieur de l'alésage 26. Toutefois, ici, la différence entre les diamètres (P1 et 02 est choisie suffisamment importante pour que l'épaulement 44 ne puisse pas provoquer un grippage de la goupille lors de son introduction dans l'alésage 26. La différence entre les diamètres (P1 et 02 est choisie supérieure à 0,05 mm et de préférence supérieure à 0,5 mm. Ainsi, même si un épaulement 44 se forme, celui-ci est en retrait par rapport à la section 38 et ne gêne donc en rien l'introduction de la goupille dans cette section. [0036] Ici, la dureté du matériau de l'insert 12 est supérieure ou égale à la dureté du matériau utilisé pour réaliser la goupille à introduire. [0037] La figure 4 représente le carter chapeau 8 en perspective. Cette vue en perspective montre que le carter chapeau 8 comporte plusieurs inserts identiques à l'insert 12. [0038] La fabrication et le montage du carter 4 vont maintenant être décrits plus en détail au regard du procédé de la figure 5. [0039] Initialement, on débute par une phase 50 de fabrication du carter chapeau 8. Cette phase 50 comprend une étape 52 lors de laquelle l'aluminium est coulé autour de l'insert 12 dans un moule pour former la coquille 14 sur laquelle est rigidement fixé cet insert 12. Lors de cette étape de moulage, il est admis qu'un film d'air est présent entre l'insert 12 et la coquille 14, ce qui empêche une jointure parfaite de l'insert 12 sur la coquille 14. [0040] Ensuite, lors d'une étape 54, le carter cylindre 6 est assemblé au-dessus du carter chapeau 8 et joint l'un à l'autre par l'intermédiaire du plan d'assemblage 10. [0041] Dans cette position, lors d'une étape 56, les trous 18, 20 et les alésages 24 et 26 sont usinés. [0042] En particulier, lors de l'étape 56, le chanfrein d'entrée 36 et la section 38 sont réalisés de telle sorte que le chanfrein d'entrée s'étend au-delà du plan 40. [0043] Ensuite, une fois que les différents usinages ont été réalisés, on procède à une phase 60 de montage du moteur. [0044] Lors d'une étape 62, après avoir installé le vilebrequin, le carter cylindre 6 est centré sur le carter chapeau 8 à l'aide, par exemple, de pions de centrage. Ensuite, lors d'une étape 64, des goupilles de centrage sont introduites dans les alésages 26 et 28 jusqu'à ce que leurs extrémités soient emmanchées à l'intérieur des sections 38. Dès lors, ces goupilles de centrage sont maintenues serrées à l'intérieur des alésages 26 et 28. [0045] Enfin, lors d'une étape 66, des vis sont introduites dans les trous 18 et 20 pour finaliser l'assemblage des carters cylindre et chapeau. [0046] De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, la section transversale des alésages et des goupilles de centrage n'est pas nécessairement circulaire. Par exemple, elles peuvent être cylindriques mais avec une directrice différente d'un cercle. [0047] Ce qui a été décrit ici dans le cas particulier d'un carter chapeau bimatière s'applique également à tout dispositif bimatière. Il n'est d'ailleurs pas nécessaire que les matières composant ce dispositif soient de la fonte et de l'aluminium. Il peut par exemple s'agir de deux autres métaux ayant des caractéristiques métallurgiques différentes. Ce qui vient d'être décrit s'applique également à des dispositifs bimatières dans lesquels au moins l'une ou les deux de ces matières n'est pas un métal. REVENDICATIONS1. Dispositif bimatière comprenant un insert (12), une pièce (14) réalisée dans un matériau différent de l'insert, cet insert et cette pièce étant assemblés par moulage de l'un autour de l'autre, l'interface entre l'insert et la pièce définissant au moins un plan (40) de jointure, et un alésage (26, 28) pour recevoir une goupille, ménagé dans ce dispositif et traversant le plan de jointure, cet alésage présentant un chanfrein (36) d'entrée pour guider la goupille jusqu'à une section (38) d'emmanchement de cette goupille, caractérisé en ce que le chanfrein (36) d'entrée s'étend au-delà du plan (40) de jointure. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la plus grande largeur transversale de la section (38) d'emmanchement dans un plan parallèle au plan de jointure est strictement inférieure à la plus grande largeur transversale du chanfrein (36) d'entrée dans le plan de jointure. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la différence entre les plus grandes largeurs transversales de la section d'emmanchement et du chanfrein d'entrée est au moins supérieure à 0,05 mm et de préférence supérieure à 0,5 mm. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'insert (12) et la pièce (14) sont réalisés dans des métaux différents. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'insert (12) est réalisé en fonte et la pièce (14) en aluminium. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comprend aussi la goupille serrée dans l'alésage, cette goupille étant réalisée dans un matériau dont la dureté est inférieure ou égale à la dureté d'au moins l'un des matériaux utilisés pour réaliser l'insert (12) et la pièce (14). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'insert (12) forme un palier pour un vilebrequin d'un moteur à combustion et la pièce (14) forme une partie d'un carter de ce moteur à combustion. 8. Carter (4) d'un moteur à combustion d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes 9. Véhicule (2), caractérisé en ce qu'il comprend un carter conforme à la revendication 8. 10. Procédé de fabrication d'un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ce procédé comprend l'usinage (56) du chanfrein d'entrée de manière à ce que ce chanfrein d'entrée s'étende au-delà du plan de jointure.