Brevet FR3018792A1 — publié le 20150925

PIECE MECANIQUE METALLIQUE ISSUE DE FONDERIE [0001] L'invention concerne des pièces mécaniques métalliques issues de procédé de fonderie. Elle concerne notamment les pièces mécaniques utilisées pour fabriquer des moteurs thermiques, fabrication impliquant de différentes étapes de fabrication de pièces, notamment un moulage par fonderie, ou des opérations d'usinage et d'assemblage. [0002] Elle s'intéresse plus particulièrement aux culasses de moteurs thermiques. [0003] La culasse d'un moteur à combustion présente une très grande complexité et doit satisfaire à des tolérances de fabrication très réduites, induisant de très nombreuses phases de fabrication. Le procédé de fabrication d'une culasse comprend le plus souvent la formation d'un brut en fonderie, le brut subissant alors différentes étapes d'usinage puis d'assemblage de différents composants. Dans toute la suite du présent texte, quand on se réfèrera à des culasses, par soucis de concision, il est à comprendre que l'invention ne se limite cependant pas à des culasses de moteur. [0004] Durant ces différentes étapes de production, il peut s'avérer nécessaire de stocker provisoirement et/ou de transporter les culasses dans l'usine de fabrication. Il est alors connu de constituer des piles de culasses, notamment sur des palettes, de façon à les stocker sous une forme compacte et à les transporter plus rapidement. [0005] Pour ce faire, il est connu d'interposer entre chaque culasse, au fur et à mesure que l'on constitue la pile, des espaceurs que l'on vient poser sur la face supérieure de chaque culasse avant de poser dessus la culasse suivante. Ces espaceurs se présentent généralement sous forme de feuilles continues en plastique rigide (thermoformé pour les pièces de forme les plus complexes) ou éventuellement en bois (contreplaqué) relativement épaisses (avec des épaisseurs de l'ordre de 1 à 2 cm). [0006] Ces espaceurs ou intercalaires permettant de recréer à la surface de la culasse une surface plane offrant une surface d'appui stable pour la culasse suivante dans la pile, sachant que la surface supérieure des culasses peut présenter des protubérances fonctionnelles saillantes, par exemple constituées par la ligne d'arbre à cames. Cette solution est efficace en ce sens qu'elle permet de stabiliser la pile de culasses : on peut constituer les piles de culasses sans endommager la face supérieure des culasses, et sans risquer de faire tomber les culasses, que la pile soit destinée à rester statique ou à être transportée sur palette. Cette solution n'est cependant pas dénuée d'inconvénients : Elle nécessite d'utiliser des espaceurs, dont il faut gérer le stockage et l'approvisionnement. Elle complique les opérations d'empilage, dans la mesure où des interventions d'opérateurs (ou à tout le moins des manipulations supplémentaires éventuellement automatisées) nécessaires pour positionner correctement les espaceurs au fur et à mesure de la constitution de la pile de culasses. [0007] L'invention a alors pour but de remédier à ces inconvénients. Elle a notamment pour but de trouver un nouveau procédé d'empilage ou une nouvelle conception de pièces autorisant un empilage de pièces mécaniques de fonderie garantissant une stabilité au moins égale des piles une fois constituées et qui soit plus simple de mise en oeuvre. [0008] L'invention a tout d'abord pour objet une pièce mécanique métallique issue de fonderie et empilable, telle que la face supérieure de ladite pièce comprend au moins trois plots également issus de fonderie dont les sommets sont coplanaires. [0009] L'invention prévoit ainsi d'intégrer des plots à la pièce, dès sa fabrication par fonderie. Ces plots vont pouvoir avantageusement remplacer les espaceurs utilisés précédemment pour l'empilage des pièces, puisqu'ils définissent, vis-à-vis de la face inférieure de la pièce suivante dans la pile, des surfaces d'appui locales par l'intermédiaire des sommets des plots en question. On peut ainsi supprimer le recours à des espaceurs, et supprimer l'opération manuelle d'insertion de ceux-ci entre deux pièces au fur et à mesure que l'on constitue la pile de pièces. Le fait que ces plots ne sont pas rapportés mais sont obtenus lors du moulage même de la pièce est très intéressant : il n'y a pas de modification à apporter dans la fabrication de la pièce elle-même, pas d'étapes de fabrication supplémentaire, mais simplement une modification du profil du moule. [0010] On comprend dans le présent texte par face « supérieure » ou face « inférieure » des références à l'orientation spatiale des pièces en question une fois empilées selon un axe sensiblement vertical. [0011] Avantageusement, quand la face supérieure de la pièce est munie d'une ou plusieurs parties protubérantes, la hauteur des plots est choisie supérieure ou égale à la hauteur maximale de chacune desdites parties protubérantes. [0012] On peut en effet avoir plusieurs cas de figures. Si la face supérieure de la pièce est plane, et que les plots sont les seules portions saillantes de ladite face, il suffit de prévoir des plots d'égale hauteur entre eux pour assurer les points d'appui suffisants. Si la face supérieure de la pièce comprend au moins une portion saillante :- soit les plots ont tous une hauteur supérieure à la ou les portions saillantes, de façon à ce que leurs points d'appui se trouvent au-dessus de ces portions saillantes, la pièce qu'on vient disposer par-dessus celle-ci ne risquant pas d' endommager cette/ces portions saillante(s) ; - soit on exploite la ou les portions saillantes, en choisissant une hauteur de plot identique à la hauteur de la ou des portions saillantes, celle(s)-ci devenant un(des) point(s) d'appui supplémentaire pour la pièce suivante dans la pile, faisant ainsi office de plot additionnel, outre sa fonction propre. [0013] Avantageusement, les plots sont utilisés brut de fonderie : ils peuvent remplir 10 correctement leur rôle d'espaceurs intégrés sans nécessiter d'usinage ou de retraitement. [0014] Usuellement, on prévoit quatre plots par face supérieure, de préférence disposés plutôt en périphérie (aux quatre coins si la pièce est sensiblement parallélépipédique par exemple). 15 [0015] Selon un mode de réalisation, les plots sont supprimés au moins partiellement, notamment par usinage, avant assemblage de la pièce avec au moins une autre pièce mécanique. Ce sont donc des plots provisoires, qui n'ont de fonction que lors de la production et le traitement de la pièce, et qu'on retire ensuite, avant assemblage, car leur présence pourrait gêner l'assemblage de la pièce avec d'autres composants, ou 20 tout au moins nécessiter de les modifier en conséquence. [0016] Selon un autre mode de réalisation, la pièce est assemblée sur sa face supérieure avec une pièce mécanique de forme adaptée à la présence des plots. Ici, on conserve donc les plots, et, si nécessaire, on adapte la forme de la pièce à associer. [0017] De préférence, les plots ont un sommet définissant une surface plane. Ils 25 offrent ainsi chacun une surface d'appui plane pour la pièce suivante dans la pile, donc offrant plus de stabilité et de facilité de positionnement de la pièce suivante, et moins de risque d'endommagement de celle-ci. [0018] De préférence, la surface plane des sommets des plots est comprise entre 5 mm2 et 20 mm2. 30 [0019] De préférence, les plots ont une hauteur d'environ 3 à 25 mm, notamment d'environ 5 à 15 mm. [0020] Selon une application de l'invention, la pièce en question est une culasse de moteur. [0021] L'invention a également pour objet un procédé d'empilage de pièces mécaniques métalliques issues de fonderie, tel qu'on prévoit sur les faces supérieures des pièces au moins trois plots également issus de fonderie et dont les sommets sont coplanaires, et en ce qu'on empile directement lesdites pièces les unes sur les autres. [0022] Le procédé s'applique avantageusement aux pièces mécaniques décrites plus haut. [0023] Il s'applique notamment à des pièces dont les faces supérieures sont munies d'une ou plusieurs parties protubérantes, la hauteur des plots étant choisie supérieure ou égale à la hauteur maximale de chacune desdites parties protubérantes. [0024] Il s'applique notamment à des pièces dont les plots ont un sommet définissant une surface plane. [0025] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, d'un exemple de réalisation en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe transversale selon un plan vertical d'une palette de deux piles de culasses de moteur thermique selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon un plan vertical d'une palette de deux piles de culasses de moteur thermique selon l'invention ; - la figure 3 est une vue de dessus d'une culasse selon l'invention, telle que représentée à la figure 2. [0026] L'ensemble des figures est très schématique et ne respecte pas nécessairement l'échelle pour en faciliter la lecture. Des références identiques d'une figure à l'autre désignent le même composant. [0027] La figure 1 représente une palette 1 sur laquelle sont disposées l'une à côté de l'autre deux piles 2,3 de culasses 4 de moteur thermique, de façon connue. Les culasses sont métalliques (elles peuvent notamment être réalisées en alliage d'aluminium ou en fonte) et obtenues de façon connue par un procédé de fonderie. On n'a représenté ici que les deux premières culasses de chacune des piles par soucis de simplicité. Dans la réalité, dans une unité de production et d'assemblage de pièces de moteur, il peut être nécessaire de stocker les culasses sous forme de piles d'au moins 4 à 10 culasses (et généralement de 6 à 7 culasses), notamment pour les transporter d'un poste de traitement à un autre, les culasses brutes de fonderie devant subir un certain nombre de transformations/traitements du type usinage. Les culasses sont ici très schématiquement représentées sous forme de parallélépipèdes. Naturellement, comme il est connu dans le domaine des moteurs, si les culasses présentent effectivement une enveloppe substantiellement parallélépipédique, elles sont susceptibles de présenter, notamment sur leurs faces supérieures 4a des éléments saillants, comme ici une ligne d'arbre à cames 5. Pour donner un ordre de grandeur dimensionnel, ici les culasses 4 ont une hauteur d'environ 10 cm, la ligne d'arbre à came 5 dépassant d'environ 20 à 30 mm de cette hauteur. [0028] La figure 1 représente la façon connue d'empiler les culasses, où l'on procède de la façon suivante : on dispose la première culasse 4 de la pile sur la palette 1, puis on dispose sur la face supérieure 4a de la culasse 4 un espaceur 6. Cet espaceur se présente sous forme d'un panneau en contreplaqué bois d'environ 20 mm d'épaisseur, et présentant la rigidité suffisante pour servir de surface d'appui intermédiaire pour poser la seconde culasse 4 sur la première. Ici, il repose ici sur les parties saillantes 5 des surfaces supérieures 4a des culasses 4. De fait, ici, l'espaceur 6 présente la largeur et la longueur suffisantes pour servir d'espaceur commun aux deux piles 2,3 de culasses 4, de façon à avoir suffisamment de points d'appui via les éléments saillants 5 des culasses adjacentes des deux piles 2,3. Pour continuer de constituer la pile, on vient ensuite poser un second espaceur sur la seconde culasse de chaque pile, afin de servir de surface d'appui à la troisième culasse de chaque pile, et ainsi de suite. Ce procédé d'empilage est difficile à automatiser, et nécessite donc généralement l'intervention d'un opérateur pour insérer les espaceurs, espaceurs qu'il faut positionner correctement, sans créer de porte-à-faux. Il faut aussi prévoir des stocks d'espaceurs. [0029] Les figures 2 et 3 représentent la solution selon l'invention, toutes choses égales par ailleurs. Ici, la conception des culasses 4' a été modifiée de façon à intégrer quatre plots 7, saillants de la face supérieure 4'a des culasses et disposés au voisinage de ses quatre coins. Ces plots sont monobloc avec le reste de la culasse, et sont obtenus par la même opération de fonderie. Ils ont la forme de petits pavés parallélépipédiques, d'une hauteur d'environ 5 mm, d'une largeur d'environ 8 mm et d'une longueur d'environ 12 mm. Dans ce cas de figure, ces plots définissent chacun un sommet plan qui est coplanaire également avec la face supérieure de la ligne 5 d'arbre à came (même hauteur). On a ainsi défini, avec les quatre plots 7 et avec la partie 5 plusieurs points d'appui plans et coplanaires qui vont pouvoir directement accueillir la face inférieure de la culasse suivante dans la pile de culasses. Au lieu d'avoir des espaceurs distincts définissant une surface d'appui continue pour la culasse suivante, on a des plots intégrés qui fournissent des points d'appui locaux. [0030] Après désempilage, les culasses 4' peuvent être assemblées avec des couvre-culasses, soit telles quelles, le couvre-culasse étant alors de forme adaptée prenant en compte les plots (en les contournant ou en les recouvrant), soit après retrait des plots 7 par usinage. [0031] En variante, on peut choisir des plots d'une hauteur supérieure à celle des autres éléments fonctionnels saillants de la face supérieure des culasses, ce qui présente aussi l'avantage de préserver de l'endommagement ces éléments fonctionnels lors des opérations d'empilage/désempilage et de transport. [0032] Avec ce procédé d'empilage à espaceurs intégrés, on peut aisément entièrement automatiser les opérations d'empilage et de désempilage des culasses, on gagne en temps et en matériel, puisqu'on s'affranchit d'espaceurs indépendants. [0033] A noter que ce procédé et cette conception de pièces peuvent être déclinés à de nombreuses pièces mécaniques autres que des culasses, tant qu'elles sont empilables et obtenues par fonderie.15 REVENDICATIONS1. Pièce (4') mécanique métallique issue de fonderie et empilable, caractérisée en ce que la face supérieure (4'a) de ladite pièce comprend au moins trois plots (7) également issus de fonderie dont les sommets sont coplanaires. 2. Pièce (4') selon la revendication précédente, caractérisée en ce que sa face supérieure (4'a) est munie d'une ou plusieurs parties (5) protubérantes, la hauteur des plots (7) étant choisie supérieure ou égale à la hauteur maximale de chacune desdites parties protubérantes. 3. Pièce (4') selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les plots sont utilisés brut de fonderie. 4. Pièce (4') selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les plots sont supprimés au moins partiellement, notamment par usinage, avant assemblage de la pièce avec au moins une autre pièce mécanique. 5. Pièce (4') selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est assemblée sur sa face supérieure (4'a) avec une pièce mécanique de forme adaptée à la présence des plots (7). 6. Pièce (4') selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les plots (7) ont un sommet définissant une surface plane. 7. Pièce (4') selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface plane des sommets des plots (7) est comprise entre 5 mm2 et 20 mm2. 8. Pièce (4') selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les plots (7) ont une hauteur d'environ 3 à 25 mm. 9. Pièce (4') selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est une culasse de moteur. 10. Procédé d'empilage de pièces (4') mécaniques métalliques issues de fonderie, caractérisé en ce qu'on prévoit sur les faces supérieures (4'a) des pièces au moins trois plots (7) également issus de fonderie et dont les sommets sont coplanaires, et en ce qu'on empile directement lesdites pièces les unes sur les autres.40