Brevet FR3024061A1 — publié le 20160129

PROCEDE ET PRESSE DE FRETTAGE SIMULTANE DES SIEGES DE SOUPAPE DANS UNE CULASSE DE MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE pool La présente invention concerne un procédé de frettage simultané des sièges de soupape dans une culasse de moteur de véhicule automobile ainsi que la presse pour la mise en oeuvre du procédé. [0002] Les guides et les sièges de soupape sont le plus souvent frettés dans un alésage préalablement usiné avec précision dans le corps de la culasse d'un moteur à combustion interne, le frettage ayant pour mission, d'une part, d'assurer un bon transfert thermique vers les parois de la culasse et, d'autre part, de garantir le bon positionnement des guides et sièges pour assurer un bon fonctionnement de la distribution. [0003] La mise en place est en général assurée avec une presse pour exercer l'effort nécessaire à l'emmanchement, assistée dans certains cas par un refroidissement préalable des sièges et/ou guides à l'azote liquide et/ou un préchauffage de la culasse pour les cas où le frettage est important. [0004] Pour des raisons de productivité et aussi d'encombrement, en particulier avec la généralisation des culasses à quatre soupapes par cylindre, on a souvent recours à une presse qui emmanche simultanément plusieurs sièges à la fois. [0005] Dans ce procédé de pressage, il est très important de garantir que chaque siège soit bien plaqué sur le fond de son logement, sans quoi il y a risque qu'en cours de fonctionnement la combinaison des dilatations différentielles entre siège et culasse et les efforts répétés de la soupape retombant sur son siège ne provoquent une migration du siège vers le fond de son logement lorsqu'il n'a pas été plaqué correctement lors de l'assemblage initial de la culasse. [0006] Ainsi, un bon fonctionnement de la distribution nécessite de garantir un positionnement précis des pièces entre elles si on veut à la fois respecter au mieux la loi de levée d'une soupape dictée par la loi de came et réduire le bruit en fonctionnement tout en assurant le jeu minimal nécessaire pour garantir la bonne fermeture de la soupape quelles que soient les conditions de température du moteur et anticiper l'éventuelle usure sur les portées entre siège et soupape. 3024061 2 [0007] C'est ainsi qu'il est classique d'adopter un jeu à froid de l'ordre 0,10 à 0,25mm avec une tolérance de ±0,05mm ou d'utiliser un dispositif de rattrapage hydraulique qui évite l'opération de réglage. [000s] On conçoit aisément qu'il est impératif de garantir que, lors de l'opération 5 d'emmanchement des sièges, ces derniers aient bien été emmanchés à fond dans leur logement, sans quoi il y a risque qu'en fonctionnement, sous l'action combinée de la dilatation différentielle entre l'aluminium de la culasse et l'acier du siège et l'effort axial répété lié à la fermeture de la soupape sur son siège, le siège ne finisse par combler le jeu qui restait entre siège et fond de logement. Cela provoquerait une annulation du jeu 10 fonctionnel avec risque important de fuite de la soupape et détérioration rapide de sa portée d'où perte de la compression. [0009] Quand l'entraxe entre les différentes soupapes est suffisant pour implanter un piston de presse individuel pour chaque poste, il est aisé de garantir un plaquage correct de chaque guide en ajustant un niveau d'effort final suffisant pour garantir 15 l'emmanchement même dans le cas des dispersions maximales des pièces impliquées dans le frettage, associé à un contrôle de la course qui garantit que le siège est bien au fond du logement et qu'il n'a pas grippé en cours de route. Cependant, dans le cas d'un entraxe faible, il n'y a pas toujours possibilité d'implanter deux têtes de presse contiguës et il faut alors réaliser l'emmanchement de deux sièges avec une seule et même presse. 20 [001 0] Si le siège n'a pas été plaqué correctement, lors de l'assemblage initial de la culasse, il peut exister un risque de perte du jeu fonctionnel entre poussoir ou basculeur et soupape si la distribution ne comporte pas de rattrapage hydraulique ou si la migration dépasse la plage de rattrapage hydraulique. Ceci entraîne une perte d'étanchéité de la soupape dont les conséquences sont une perte de performance, un risque important de 25 fusion de la portée sur la soupape voire de non démarrage du moteur. [001 1] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de garantir, lors d'un procédé de frettage en parallèle de plusieurs sièges de soupape, chaque siège devant venir en butée dans un logement respectif d'une culasse de moteur thermique de véhicule automobile, que chacun des sièges de soupape soit systématiquement en appui effectif au 30 fond de son logement à la fin du procédé de frettage. [0012] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de frettage simultané d'au moins deux sièges de soupape, chaque siège étant pressé en butée dans un logement respectif d'une culasse de moteur thermique de véhicule automobile par un 3024061 3 nez de presse présentant un support pour chaque siège, le support présentant une zone d'appui sur le siège effectuant une course sous l'action du nez de presse, caractérisé par une liberté de mouvement relatif dans la course des zones d'appui l'une par rapport à l'autre ou les unes par rapport aux autres de sorte que, quand un siège est en butée dans 5 son logement, l'effort de pressage est reporté sur les autres supports et ainsi de suite jusqu'à ce que le dernier siège associé soit en butée au fond de son logement. [0013] L'effet technique est de procéder à un frettage sous presse en garantissant que chacun des sièges de soupape est systématiquement en appui au fond de son logement. Cela est obtenu par une course différentielle entre les différents supports installés sur la 10 presse. Cela a été rendu possible en intégrant avantageusement au niveau de chaque support installé sur la presse un dispositif hydraulique permettant une individualisation du mouvement au niveau de chacun des sièges de soupape à fretter. [0014] Avantageusement, l'effort de pressage est reporté par un système hydraulique commun à tous les supports avec une pression hydraulique interne au système 15 augmentant proportionnellement à la montée des efforts de pressage, un siège arrivant en butée au fond de son logement provoquant un enfoncement de sa zone d'appui dans le nez de presse et l'arrêt de sa descente alors que les zones d'appui des autres supports continuent leur descente jusqu'à ce que tous les sièges arrivent en butée. [0015] Avantageusement, le système hydraulique est purgé préalablement à son 20 opération, les zones d'appui étant vers la position de mi-course de leur support au début du procédé de frettage. [0016] L'invention concerne aussi une presse pour la mise en oeuvre d'un tel procédé de frettage présentant un nez de presse transmettant une pression à des supports d'un siège respectif, caractérisée en ce que chaque support comprend un cylindre dans lequel est 25 mobile un piston, le piston portant la zone d'appui sur le siège associé, les cylindres des supports étant reliés par un circuit hydraulique raccordé au nez assurant à tout moment une pression hydraulique interne égale entre les supports. [0017] Ainsi, il est intégré à chaque support un système hydraulique équivalent à un dispositif de palonnier hydraulique, de type passif, qui en général est peu exigeant en 30 espace, peu sujet à usure et garantit une bonne égalité d'effort entre les différents supports. 3024061 4 [0018] Avantageusement, le circuit hydraulique débouche dans chaque cylindre par un système de gorges avec joints d'étanchéité assurant une liaison étanche entre chaque cylindre et le circuit hydraulique extérieur aux cylindres. [0019] Avantageusement, le circuit hydraulique comprend une portion logée dans le nez 5 de presse, des canaux partant du cylindre de chaque support. [0020] Avantageusement, chaque canal sert de circuit de purge du circuit hydraulique. [0021] Avantageusement, l'étanchéité entre piston et cylindre est assurée pour chaque piston par une gorge d'étanchéité pour joint torique. [0022] Avantageusement, chaque support est sous la forme d'un socle contenant le 10 cylindre en son intérieur. [0023] Avantageusement, une bague de fermeture filetée est disposée sur le socle pour sa fermeture. [0024] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés 15 donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une coupe longitudinale d'une presse de frettage avec les sièges de soupape à fretter positionnés sur la presse, la presse étant selon l'état de la technique, - la figure 2 est une représentation schématique d'une coupe longitudinale d'une 20 presse de frettage avec les sièges à fretter positionnés sur la presse, la presse étant selon la présente invention, - la figure 3 est une représentation schématique d'une coupe longitudinale d'un support pour presse de frettage avec le siège à fretter positionné sur le support, le support formant partie d'une presse selon la présente invention, 25 - la figure 4 est une représentation schématique d'une vue de dessus d'une portion d'une presse de frettage selon la présente invention avec un siège positionné sur la presse, - la figure 5 est une représentation schématique d'une vue en éclaté des divers éléments d'un support formant partie d'une presse selon la présente invention. 30 [0025] II est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas 3024061 5 nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. [0026] La figure 1 montre une presse de frettage selon l'état de la technique. A cette figure, il est montré une presse pour la mise en oeuvre d'un procédé de frettage simultané 5 d'au moins deux sièges 1 de soupape. Il se peut que le siège 1 de soupape soit couplé avec un guide lors du pressage mais ceci n'est pas obligatoire. Ceci est aussi valable pour une presse conforme à la présente invention. [0027] Chaque siège 1 est pressé en butée dans un logement respectif d'une culasse de moteur thermique de véhicule automobile par un nez 5 de presse présentant un support 3, 10 3a ou embout pour chaque siège 1. Le support 3, 3a présente une zone d'appui sur le siège 1 effectuant une course sous l'action du nez 5 de presse. Chaque support 3, 3a peut être fixé au nez 5 de presse par un insert 10, 10a respectif. [0028] Selon cet état de la technique, le nez 5 de presse est rigide, c'est-à-dire qu'il n'y pas dans la presse un quelconque dispositif qui permette de garantir que chacun des 15 sièges 1 est systématiquement en appui au fond de son logement, c'est-à-dire permettre une course différentielle entre les deux supports 3, 3a installés sur la presse. [0029] En comparant la figure 2 d'une presse selon la présente invention avec la presse de l'état de la technique montré en figure 1, dans le procédé de frettage selon l'invention d'au moins deux sièges 1 de soupape, il existe une liberté de mouvement relatif dans la 20 course des zones d'appui des supports 4, 4a l'une par rapport à l'autre, quand il n'y a que deux supports 4, 4a ou les unes par rapport aux autres, quand il y a plus de deux supports. [0030] Ainsi, quand un siège 1 est en butée dans son logement pour un support 4, 4a respectif, l'effort de pressage est reporté sur les autres supports 4, 4a et ainsi de suite 25 jusqu'à ce que le dernier siège 1 associé soit en butée au fond de son logement, la liberté de mouvement relatif étant obtenue hydrauliquement. [0031] A la figure 2, il est montré deux supports 4, 4a ce qui n'est pas limitatif, ce nombre de support 4, 4a pouvant être supérieur. Dans la pratique, le maintien du siège 1 peut être assuré par des billes rétractables logées dans le support 4, 4a. 30 [0032] Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'effort de pressage est reporté par un système hydraulique commun à tous les supports 4, 4a avec une pression 3024061 6 hydraulique interne au système augmentant proportionnellement à la montée des efforts de pressage. [0033] Avantageusement, le système hydraulique peut être purgé préalablement à son opération, les zones d'appui étant approximativement vers la mi-course de leur support 4, 5 4a. [0034] Quand un siège 1 de soupape arrive en butée au fond de son logement, ceci provoque un enfoncement de sa zone d'appui 6a dans le nez 5 de presse et l'arrêt de sa descente alors que les zones d'appui 6a des autres supports 4, 4a continuent leur descente jusqu'à ce que tous les sièges 1 arrivent en butée. Les zones d'appui dont une 10 associée à un support est référencée 6a à la figure 5 sont portées directement ou indirectement par un piston 6. [0035] Un tel système hydraulique peut s'apparenter à un dispositif de palonnier hydraulique. La contribution d'un mode de réalisation de la présente invention à l'état de la technique consiste à remplacer chacun des deux supports 3, 3a de siège rigides installés 15 au nez 5 de la presse, comme montré à la figure 1, par deux ensembles cylindre/piston associés à une liaison hydraulique assurant à tout moment une pression interne égale entre les deux supports 4, 4a, comme par exemple montré à la figure 2. [0036] En se référant aux figures 2 à 5, une presse pour la mise en oeuvre d'un procédé de frettage avec un nez 5 de presse transmettant une pression à des supports 4, 4a d'un 20 siège 1 de soupape respectif présente chacun de ses support 4, 4a comprenant un cylindre 7 dans lequel est mobile un piston 6. C'est ce piston 6 qui forme la zone d'appui contre le siège 1 associé. Les cylindres 7 des supports 4, 4a sont reliés par un circuit hydraulique 8 raccordé au nez 5 de presse assurant à tout moment une pression hydraulique interne égale entre les supports 4, 4a. Une portion des supports 4, 4a, à 25 savoir le piston 6 respectif, est donc mobile par rapport au nez 5 de pressage. [0037] Dans un mode de réalisation conforme à la présente invention, lorsque la presse est au repos, la pression hydraulique interne dans le circuit hydraulique 8 est nulle en prenant comme référence zéro la pression atmosphérique. Lorsque la presse est en action, la pression hydraulique interne dans le circuit hydraulique augmente 30 proportionnellement à la montée des efforts d'emmanchement des sièges 1 de soupape dans leur logement. 3024061 7 [0038] Quand l'un des deux sièges 1 arrive en butée contre son logement, le mouvement du piston 6 du support 4, 4a associé au siège s'arrête et l'autre piston, à la figure 2, continue sa course à une vitesse double de la descente du nez 5 de presse jusqu'à atteindre à son tour sa butée. A cet instant, la pression hydraulique interne atteindra son 5 maximum, correspondant à la consigne d'effort maximale de la presse rapportée à la somme de la section des pistons 6 des supports de siège 1. [0039] Ceci est valable pour un nombre de supports 4, 4a supérieur à deux. Cependant, auquel cas, la vitesse n'est plus doublée mais augmentée en fonction du nombre de pistons 6 continuant leur course. 10 [0040] Comme il peut être vu à la figure 3, le circuit hydraulique 8 peut déboucher dans chaque cylindre 7 par un système de gorges 9 avec joints d'étanchéité assurant une liaison étanche entre chaque cylindre 7 et le circuit hydraulique 8 extérieur aux cylindres 7. [0041] Comme il peut être vu aux figures 2 et 4, le circuit hydraulique 8 peut comprendre un portion logée dans le nez 5 de presse commune à tous les supports 4, 4a, des canaux 15 12, 12a partant du cylindre 7 de chaque support 4, 4a pour rejoindre la portion commune du circuit hydraulique 8. Les canaux 12, 12a du support 4, 4a peuvent passer avantageusement par l'insert 10, 10a du support 4, 4a. [0042] En se référant à nouveau à toutes les figures 2 à 5, d'une part, il convient, lors de la préparation de l'outillage d'assurer une purge parfaite du système hydraulique pour 20 éviter tout tampon d'air qui diminuerait la course par compression de l'air emprisonné. Chaque canal 12, 12a peut servir de circuit de purge du circuit hydraulique 8 et notamment de l'intérieur du cylindre 7 de chaque support 4, 4a. [0043] D'autre part, il convient de s'assurer que, lorsque la purge est réalisée, l'ensemble des pistons 6 se situent sensiblement au milieu de leur course de manière à garantir que 25 le système hydraulique est capable de compenser les dispersions de courses qui seront nécessaires pour assurer la mise en butée sur tous les supports 4, 4a de la presse. Cette dispersion de course sera essentiellement liée aux dispersions de profondeur d'usinage des logements et d'épaisseur entre les sièges 1 de soupape. [0044] L'étanchéité entre piston 6 et cylindre 7 est assurée pour chaque piston 6 par une 30 gorge d'étanchéité pour joint torique. 3024061 8 [0045] Comme il peut être vu plus particulièrement aux figures 2 et 5, chaque support 4, 4a peut comprendre un socle 13 comprenant en son intérieur le cylindre 7. Une bague de fermeture 11 filetée peut être disposée sur le socle 7 pour sa fermeture. [0046] Le principal avantage de la présente invention est d'assurer un bon plaquage des 5 sièges de soupape dans leur logement dans la culasse et donc d'éliminer les pertes de jeux fonctionnels liées à une migration ultérieure du siège en fonctionnement. [0047] Cela autorise un assouplissement des tolérances de profondeur d'usinage des logements et des tolérances de hauteur des sièges avant emmanchement, donc un travail de préparation des logements moins exigeant et réduit, dans la mesure où l'usinage final 10 de la portée du siège est toujours réalisé après emmanchement et permettra de compenser ces dispersions. [0048] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS1. Procédé de frettage simultané d'au moins deux sièges (1) de soupape, chaque siège (1) étant pressé en butée dans un logement respectif d'une culasse de moteur thermique de véhicule automobile par un nez (5) de presse présentant un support (4, 4a) pour chaque siège (1), le support (4, 4a) présentant une zone d'appui (6a) sur le siège (1) effectuant une course sous l'action du nez (5) de presse, caractérisé par une liberté de mouvement relatif dans la course des zones d'appui (6a) l'une par rapport à l'autre ou les unes par rapport aux autres de sorte que, quand un siège (1) est en butée dans son logement, l'effort de pressage est reporté sur les autres supports (4, 4a) et ainsi de suite jusqu'à ce que le dernier siège (1) associé soit en butée au fond de son logement. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'effort de pressage est reporté par un système hydraulique commun à tous les supports (4, 4a) avec une pression hydraulique interne au système augmentant proportionnellement à la montée des efforts de pressage, un siège (1) arrivant en butée au fond de son logement provoquant un enfoncement de sa zone d'appui (6a) dans le nez (5) de presse et l'arrêt de sa descente alors que les zones d'appui (6a) des autres supports (4, 4a) continuent leur descente jusqu'à ce que tous les sièges (1) arrivent en butée. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le système hydraulique est purgé préalablement à son opération, les zones d'appui (6a) étant vers la position de mi- course de leur support (4, 4a) au début du procédé de frettage. 4. Presse pour la mise en oeuvre d'un procédé de frettage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, présentant un nez (5) de presse transmettant une pression à des supports (4, 4a) d'un siège (1) respectif, caractérisée en ce que chaque support (4, 4a) comprend un cylindre (7) dans lequel est mobile un piston (6), le piston (6) portant la zone d'appui (6a) sur le siège (1) associé, les cylindres (7) des supports (4, 4a) étant reliés par un circuit hydraulique (8) raccordé au nez (5) assurant à tout moment une pression hydraulique interne égale entre les supports (4, 4a). 5. Presse selon la revendication 4, dans laquelle le circuit hydraulique (8) débouche dans chaque cylindre (7) par un système de gorges (9) avec joints d'étanchéité assurant une liaison étanche entre chaque cylindre (7) et le circuit hydraulique (8) extérieur aux cylindres (7). 3024061 10 6. Presse selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle le circuit hydraulique (8) comprend un portion logée dans le nez (5) de presse, des canaux (12, 12a) partant du cylindre (7) de chaque support (4, 4a). 7. Presse selon la revendication 6, dans laquelle chaque canal (12, 12a) sert de circuit de 5 purge du circuit hydraulique (8). 8. Presse selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans laquelle l'étanchéité entre piston (6) et cylindre (7) est assurée pour chaque piston (6) par une gorge d'étanchéité pour joint torique. 9. Presse selon la revendication 8, dans laquelle chaque support (4, 4a) est sous la 10 forme d'un socle (13) contenant le cylindre (7) en son intérieur. 10. Presse selon la revendication 9, dans laquelle une bague de fermeture (11) filetée est disposée sur le socle (7) pour sa fermeture.