Brevet FR2976977A1 — publié le 20121228

Procédé de préparation d'une surface interne d'un fût cylindrique d'un carter-cylindres [0001]. L'invention relève du domaine des procédés de préparation d'une surface interne d'un fût cylindrique d'un carter-cylindres. Elle a pour objet un tel procédé. Elle a aussi pour objet un carter-cylindres comprenant au moins un fût cylindrique dont la surface interne est préparée selon ledit procédé. [0002]. Le document EP 1,077,090 (Ford Global Technologies, Inc) décrit un carter-cylindres en « V ». Le carter-cylindres comporte une pluralité de fûts cylindriques qui sont délimités par une surface interne respective. Chaque fût cylindrique s'étend entre une première extrémité qui débouche à travers une tablature de culasse et une deuxième extrémité qui débouche à l'intérieur d'une cavité que comporte le carter-cylindres. [0003]. Le document EP 1,077,090 décrit également un dispositif de projection d'un revêtement sur la surface interne du fût cylindrique. Le dispositif de projection comprend une pluralité d'éléments disjoints les uns des autres. Un premier élément est constitué d'une buse de projection du revêtement qui est destinée à être introduite à l'intérieur du fût cylindrique par l'intermédiaire de la première extrémité de ce dernier. Un deuxième élément est constitué d'un masque qui est prévu pour être mis en butée contre la première extrémité du fût cylindrique. Le masque vise à éviter des projections de revêtement sur la tablature de culasse. Un troisième élément est constitué d'un système d'évacuation de projections de revêtement qui est apte à être introduit à l'intérieur de la cavité pour être mis en butée contre la deuxième extrémité du fût cylindrique. Le troisième élément est agencé en un tuyau coudé. Le troisième élément vise à éviter un dépôt des projections de revêtement sur des parois de la cavité. [0004]. Un tel dispositif de projection s'avère complexe, coûteux à réaliser et constitué d'un nombre trop élevé d'éléments qui présentent, de surcroît, un agencement spécifique à un carter-cylindres particulier. Par ailleurs, le masque et le système d'évacuation sont susceptibles d'endommager le fût cylindrique et/ou la cavité au cours de leur mise en place et/ou de leur retrait, ce qu'il est préférable d'éviter. De plus, le dispositif de projection n'est pas à même d'évacuer des particules de revêtement qui sont rétrodiffusées et qui se déposent de manière préjudiciable sur la surface interne. En effet, l'application d'un revêtement projeté thermiquement à l'intérieur des fûts cylindriques génère un phénomène de rétrodiffusion des particules de revêtement qui sont non-fondues en raison d'une très grande vitesse de ces dernières, typiquement de l'ordre de 10 à 200 m/s et d'une très faible distance parcourue, typiquement de l'ordre de 5 cm. Une telle combinaison de facteurs génère une proportion non négligeable de particules de revêtement qu'il est souhaitable d'évacuer pour éviter un dépôt de ces dernières sur la surface interne des fûts cylindriques. De même, des poussières, notamment de résidus charbonneux, sont susceptibles de se déposer de manière préjudiciable sur des parois de la cavité et/ou les surfaces internes des fûts cylindriques. Un tel phénomène de dépôt est couramment désigné par l'expression anglaise « overspray » qui signifie « résidus de pulvérisation ». Il s'avère finalement que le masque et le système d'évacuation décrits sont insuffisants pour éviter ces phénomènes de pollution par dépôts de particules et/ou de poussières. [0005]. Par ailleurs, une méthode de mise en oeuvre d'un tel dispositif de projection est fastidieuse ce qui entraîne des coûts de fabrication d'un tel carter-cylindres qui méritent d'être réduits. [0006]. Un but de la présente invention est de proposer un procédé de préparation d'une surface interne d'un fût cylindrique d'un carter-cylindres constitutif d'un moteur thermique équipant un véhicule automobile, le procédé étant simple, efficace, rapide et peu couteux à mettre en oeuvre, un tel procédé évitant des phénomènes de pollution par dépôts de particules et/ou de poussières sur des surfaces du carter-cylindres, telles que la surface interne du fût cylindrique en cours de préparation et/ou une surface d'un fût cylindrique adjacent et/ou une paroi délimitant une cavité du carter-cylindres. Un autre but de la présente invention est de proposer un carter-cylindres comportant un agencement facilitant la mise en oeuvre d'un tel procédé. [0007]. Un procédé de la présente invention est un procédé de préparation d'une surface interne d'un fût cylindrique d'un carter-cylindres constitutif d'un moteur thermique équipant un véhicule automobile. [0008]. Selon la présente invention, ledit procédé comprend une étape de mise en position du carter-cylindres sur un support selon une position de travail dans laquelle le carter-cylindres repose sur le support par l'intermédiaire d'un plan de tablature que comprend le carter-cylindres. [0009]. Ledit procédé comprend avantageusement une étape de mise en communication aéraulique d'une première extrémité du fût cylindrique avec une fenêtre circulaire équipant le support. [00010]. Ledit procédé comprend avantageusement une étape d'emboîtement à l'intérieur de la fenêtre circulaire d'un cache inférieur en relation avec un dispositif inférieur d'aspiration. [00011 ]. Le cache inférieur est préférentiellement pourvu d'un évasement. [00012]. Ledit procédé met avantageusement en oeuvre une buse de projection équipée d'un cache supérieur muni d'un dispositif supérieur 25 d'aspiration. [00013]. Le cache supérieur est préférentiellement pourvu d'un conduit d'aspiration comprenant un embout circulaire réalisé en une matière plastique souple. 30 [00014]. Ledit procédé comprend avantageusement une étape de mise en butée de l'embout circulaire contre une collerette équipant une deuxième extrémité du fût cylindrique [00015]. Un carter-cylindres de la présente invention est un carter-cylindres pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, qui est principalement reconnaissable en ce que le carter-cylindres comprend au moins un fût cylindrique comportant ladite deuxième extrémité qui est pourvue de la collerette. [00016]. De préférence, la deuxième extrémité du fût cylindrique débouche à l'intérieur d'une cavité tandis qu'une première extrémité du fût cylindrique débouche à l'intérieur d'un plan de tablature. [00017]. Le carter-cylindres comporte préférentiellement une pluralité de fûts cylindriques alignés les uns avec les autres selon un plan médian qui est sensiblement orthogonal au plan de tablature et à un plan de collerette. [00018]. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : - La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un carter-cylindres de la présente invention. - Les figures 2a à figure 2d sont des illustrations schématiques d'étapes successives d'un procédé selon la présente invention. - La figure 3 est une vue schématique en coupe du carter-cylindres illustré sur la figure 1. - Les figure 4a et figure 4b sont des illustrations schématiques d'une portion du carter-cylindres représenté sur la figure 1, en début et en fin d'espacement d'un support sur lequel le carter-cylindres repose au cours de la mise en oeuvre du procédé illustré sur les figures 2a à 2d. [00019]. Sur la figure 1, un carter-cylindres 1 constitutif d'un moteur thermique équipant un véhicule automobile comporte quatre cylindres 2. Selon d'autres variantes non illustrées, le carter-cylindres 1 est susceptible de comporter un autre nombre de cylindres 2. Les cylindres 2 sont préférentiellement alignés les uns aux autres selon un plan médian P1 du carter-cylindres 1. Le carter-cylindres 1 de la présente invention est donc préférentiellement un carter-cylindres 1 en ligne. Chaque cylindre 2 est délimité par une surface interne 3 d'un fût cylindrique respectif 4. Le carter-cylindres 1 est par exemple réalisé en aluminium ou en fonte et est notamment obtenu par fonderie. Le carter-cylindres 1 comporte un plan de tablature P2 qui est destiné à recevoir une culasse. Le plan de tablature P2 est sensiblement orthogonal au plan médian P1. Le plan de tablature P2 est une surface plane délimitant le carter-cylindres 1 à travers laquelle débouchent les fûts cylindriques 4. [00020]. Un procédé de la présente invention est un procédé de préparation de la surface interne 3 de manière à optimiser un état de surface de cette dernière. Plus particulièrement, la présente invention permet d'éviter une pollution et/ou une altération de la surface interne 3 de chacun des fûts cylindriques 4 ainsi que des surfaces environnantes, telles que des parois délimitant une cavité 13 que comporte le carter-cylindres 1 et à l'intérieur de laquelle débouchent les fûts cylindriques 4. La cavité 13 est plus particulièrement destinée à loger au moins un vilebrequin du moteur thermique. [00021]. Le procédé comprend au moins quatre étapes successives respectivement illustrées sur les figures 2a à 2d, dont une étape d'usinage mécanique A illustrée sur la figure 2a, une étape de préparation de surface B représentée sur la figure 2b, une étape de revêtement par projection thermique C schématisée sur la figure 2c et une étape de rodage D illustrée sur la figure 2d. [00022]. L'étape d'usinage mécanique A met en oeuvre une fraise 5 ou analogue qui est introduite à l'intérieur du fût cylindrique 4 pour réaliser des découpes à l'intérieur de la surface interne 3. L'étape de préparation de surface B met en oeuvre un dispositif de préparation de surface 6 apte à optimiser une adhérence d'un revêtement 7 projeté thermiquement au cours de l'étape de revêtement par projection thermique C illustrée sur la figure 2c. Une buse de projection 8 est introduite à l'intérieur du fût cylindrique 4 pour projeter thermiquement le revêtement 7 sur la surface interne 3. La buse de projection 8 est par exemple une buse rotative. Le revêtement 7 est notamment un revêtement à base de fer. L'étape de rodage D met en oeuvre un outil de rodage 9 qui est à même d'ajuster la surface interne 3 pour améliorer son état de surface. Un tel ajustement est par exemple réalisé par abrasion. [00023]. La présente invention concerne plus particulièrement l'étape de préparation de surface B que comprend ledit procédé de préparation de la surface interne 3. [00024]. Sur la figure 3, l'étape de préparation de surface B comprend avantageusement une étape de mise en position du carter-cylindres 1 sur un support 10 par l'intermédiaire du plan de tablature P2. Autrement dit, le carter-cylindres 1 repose sur le support 10 par l'intermédiaire du plan de tablature P2. Autrement dit encore, le carter-cylindres 1 est placé sous l'effet de la gravité terrestre G contre le support 10, ce dernier étant en contact avec le plan de tablature P2. Le plan de tablature P2, qui est destiné à recevoir la culasse, est exempt de reliefs, ce qui facilite une installation du carter-cylindres 1 sur le support 10 préférentiellement constitué d'une table plane. [00025]. A l'encontre des habitudes prises dans le domaine, la présente invention propose de placer le carter-cylindres 1 sur le support 10 de manière à ce qu'une première extrémité 11 du fût cylindrique 4, qui débouche à travers le plan de tablature P2, soit placée au contact du support 10 tandis qu'une deuxième extrémité 12 du fût cylindrique 4, qui débouche à l'intérieur de la cavité 13, soit placée au-dessus de la première extrémité 11 du carter-cylindres 1. Il en découle que les concepteurs de la présente invention ont fait le choix inhabituel d'effectuer l'étape de préparation de surface B en une position de travail du carter-cylindres 1 selon laquelle la cavité 13 du carter-cylindres 1 surplombe le fût cylindrique 4 du carter-cylindres 1 selon la gravité terrestre G. [00026]. Ces dispositions sont telles que la buse de projection 8 est introduite à l'intérieur du fût cylindrique 4 en traversant successivement la cavité 13, puis la deuxième extrémité 12 du fût cylindrique 4 pour projeter le revêtement 7 sur la surface interne 3. A cet effet la buse de projection 8 est équipée de moyens de mise en translation 14 et de moyens de mise en rotation 15. Le passage de la buse de projection 8 à l'intérieur de la cavité 13 qui est globalement constituée d'un logement évasé facilite l'approche de la buse de projection vers le fût cylindrique 4, ce dernier étant facilement accessible par l'intermédiaire de la deuxième extrémité 12. Ces dispositions permettent d'éviter une altération des parois délimitant la cavité 13. [00027]. La buse de projection 8 est équipée d'un cache supérieur 16 qui est solidaire de la buse de projection 8. La buse de projection 8 circule à l'intérieur du cache supérieur 16 par l'intermédiaire des moyens de mise en translation 14. Le cache supérieur 16 est préférentiellement pourvu d'un dispositif supérieur d'aspiration 17 pour faire circuler un flux d'air supérieur 18 depuis le fût cylindrique 4 vers un volume interne supérieur 19 que délimite le cache supérieur 16, puis vers un environnement extérieur 20 au cache supérieur 16. Le cache supérieur 16 constitue une enceinte équipée d'une ouverture 21 pour le passage du flux d'air supérieur 18 depuis le volume interne supérieur 19 vers l'environnement extérieur 20. Le cache supérieur 16 est par exemple pourvu d'un conduit d'aspiration 22 qui est destiné à être mis en butée contre la deuxième extrémité 12 du fût cylindrique 4. Le conduit d'aspiration 22 est préférentiellement conformée en un tube cylindrique pourvu d'un embout circulaire 23 réalisé en silicone ou une matière plastique souple analogue. L'embout circulaire 23 est destiné à protéger le carter-cylindres 1 de tout endommagement généré par un contact entre le conduit d'aspiration 22 et le carter-cylindres 1. Le dispositif supérieur d'aspiration 17 est solidaire de la buse de projection 8 au moins par l'intermédiaire du cache supérieur 16 de telle sorte que une amenée en position de projection de la buse de projection 8 constitue également une amenée en position de protection du cache supérieur 16, ce qui diminue au mieux un temps global de mise en oeuvre du procédé de la présente invention. [00028]. L'embout circulaire 23 vient avantageusement prendre appui contre une collerette 24 qui équipe la deuxième extrémité 12. La collerette 24 est ménagée selon un plan de collerette P3 qui est sensiblement orthogonal à un axe de symétrie Al du fût cylindrique 4. Le plan de collerette P3 est sensiblement parallèle au plan de tablature P2. La collerette 24 est avantageusement une venue de matière lors de l'obtention du carter-cylindres 1 par fonderie. La collerette 24 constitue un organe d'appui de l'embout circulaire 23, un tel contact entre la collerette 24 et l'embout circulaire 23 garantissant une étanchéité à l'air qui permet d'éviter que des particules de revêtement non-fondues viennent polluer la cavité 13 et/ou des futs cylindriques voisins de celui qui est préparé par la mise en oeuvre dudit procédé. De plus, au cours de la mise en oeuvre du dispositif supérieur d'aspiration 17, d'éventuelles poussières et/ou particules sont rejetées vers l'environnement extérieur 20 en étant véhiculées par le flux d'air supérieur 18. Enfin, la collerette 24 provoque un effet Venturi à partir d'une diminution d'une section de passage S du flux d'air supérieur 18 ce qui facilite encore l'évacuation de poussières et/ou de particules. La collerette 24 est éliminée ultérieurement au cours de l'étape de rodage D. [00029]. Le support 10 comprend au moins une fenêtre circulaire 25 qui est mise en communication aéraulique avec le fût cylindrique 4. Plus particulièrement, le support 10 comprend autant de fenêtres circulaires 25 que le carter-cylindres 1 comporte de fûts cylindriques 4, notamment quatre, et un espacement entre elles des fenêtres circulaires 25 est identique à un espacement entre eux des fûts cylindriques 4. De même, la fenêtre circulaire 25 et le fût cylindrique 4 correspondant présentent des diamètres respectifs qui sont similaires. Un dispositif inférieur d'aspiration 26 est par exemple intégré au support 10 pour faire circuler un flux d'air inférieur 27 depuis le fût cylindrique 4 vers l'environnement extérieur 20. Au cours de la mise en oeuvre du dispositif inférieur d'aspiration 26, d'éventuelles poussières et/ou particules sont rejetées vers l'environnement extérieur 20 en étant véhiculées par le flux d'air inférieur 27. Une telle évacuation des poussières et/ou particules par le dispositif inférieur d'aspiration 26 disposé sous le fût cylindrique 4 est facilitée par la gravité terrestre G. [00030]. Un cache cylindrique 28 est emboîté de manière réversible à l'intérieur de la fenêtre circulaire 25 pour faciliter une désolidarisation du support 10 et du revêtement 7 lors de l'enlèvement du carter-cylindres 1. A cet effet, le cache cylindrique 28 comporte préférentiellement un évasement 29 en vis-à-vis de la première extrémité 11 du fût cylindrique 4 de telle sorte que le revêtement 7 projeté sur la surface interne 3 se brise le plus facilement possible lors d'un espacement 30 du carter-cylindres 1 et du support 10, tel qu'illustré sur les figure 4a et figure 4b. Après ledit espacement 30, un résidu 31 de revêtement 7 est susceptible de recouvrir l'évasement 29 et de rester solidaire du cache cylindrique 28. Le cache cylindrique 28 est par exemple recouvert de nitrure de bore et/ou du téflon et/ou de titane ou analogue pour éviter une adhérence du revêtement 7 sur le cache cylindrique 28. Le cache cylindrique 28 est par exemple réalisé en aluminium ou en un métal à base de cuivre. Le cache cylindrique 28 est susceptible d'être nettoyé par sablage et/ou par cryogénie. [00031]. Il résulte de l'ensemble de ces dispositions qu'un outil de préparation de la surface interne 3 du fût cylindrique 4 du carter-cylindres 1 pour la mise en oeuvre d'un tel procédé comprend l'un quelconque au moins : de la buse de projection 8 équipée du cache supérieur 16 muni d'un 25 dispositif supérieur d'aspiration 17, - du support 10 pourvu d'une fenêtre circulaire 25, - du cache inférieur 28 en relation avec le dispositif inférieur d'aspiration 26. 30 [00032]. Aussi, à partir d'un tel procédé de préparation de la surface interne 3 selon la présente invention, il est possible d'améliorer l'adhésion du revêtement 7 sur la surface interne 3, ce qui procure de nombreux avantages tels que : - une diminution de la longueur du carter-cylindres 1, - un allègement d'une masse du carter-cylindres 1, typiquement de l'ordre de 300/0 à 500/0 par rapport à un carter-cylindres de l'art antérieur, soit un allègement de 200 g à 300 g par fût cylindrique 4, - une amélioration d'échanges thermiques aux inter-fûts, avec un gain compris entre 7 et 11 °C par rapport à un inter-fût de l'art antérieur équipé d'une chemise en fonte, - une diminution de pertes mécaniques par frottement, notamment de l'ordre de 100/0 à 200/0 par rapport à une chemise en fonte graphite lamellaire, - une diminution d'usure de segments équipant un piston coulissant à l'intérieur des fûts cylindriques 4. REVENDICATIONS1.- Procédé de préparation d'une surface interne (3) d'un fût cylindrique (4) d'un carter-cylindres (1) constitutif d'un moteur thermique équipant un véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape de mise en position du carter-cylindres (1) sur un support (10) selon une position de travail dans laquelle le carter-cylindres repose sur le support (10) par l'intermédiaire d'un plan de tablature (P2) que comprend le carter-cylindres (1). 2.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape de mise en communication aéraulique d'une première extrémité (11) du fût cylindrique (4) avec une fenêtre circulaire (25) équipant le support (10). 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape d'emboîtement à l'intérieur de la fenêtre circulaire (25) d'un cache inférieur (28) en relation avec un dispositif inférieur d'aspiration (26). 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cache inférieur (28) est pourvu d'un évasement (29). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 25 en ce que ledit procédé met en oeuvre une buse de projection (8) équipée d'un cache supérieur (16) muni d'un dispositif supérieur d'aspiration (17). 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le cache supérieur (16) est pourvu d'un conduit d'aspiration (22) comprenant un embout 30 circulaire (23) réalisé en une matière plastique souple. 20 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape de mise en butée de l'embout circulaire (23) contre une collerette (24) équipant une deuxième extrémité (12) du fût cylindrique (4). 8.- Carter-cylindres (1) pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le carter-cylindres (1) comprend au moins un fût cylindrique (4) comportant ladite deuxième extrémité (12) qui est pourvue de la collerette (24). 9.- Carter-cylindres (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la deuxième extrémité (12) du fût cylindrique (4) débouche à l'intérieur d'une cavité (13) tandis qu'une première extrémité (11) du fût cylindrique (4) débouche à l'intérieur d'un plan de tablature (P2). 10.- Carter-cylindres (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le carter-cylindres (1) comporte une pluralité de fûts cylindriques (4) alignés les uns avec les autres selon un plan médian (P1) qui est sensiblement orthogonal au plan de tablature (P2) et à un plan de collerette (P3).