FR2818175A1

FR2818175A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING AN INTERIOR DUCT OF A HEAD

Info

Publication number: FR2818175A1
Application number: FR0016556A
Authority: FR
Inventors: Vincent Jouvencel
Original assignee: Renault SA
Current assignee: Renault SA
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: FR2818175B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un conduit (10) intérieur d'admission et/ ou d'échappement d'une culasse (12) qui comporte au moins un tronçon amont (14) et un tronçon aval (20), qui est destiné à être traversé par une soupape (24) du moteur, du type qui comporte au moins une première étape au cours de laquelle on moule la culasse (12) et une deuxième étape au cours de laquelle on rectifie un orifice (26) inférieur du tronçon aval (20) débouchant dans la face inférieure (22) de la culasse (12) pour réaliser le siège de soupape, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième étape de fraisage d'une zone de raccordement (25) des tronçons amont (14) et aval (20) au cours de laquelle on réalise une pluralité d'usinages d'axes décalés perpendiculaires à la face inférieure (22) de la culasse (12) pour éliminer le surplus de matériau de la culasse résultant des dispersions qui résultent de la première étape de moulage.The invention relates to a method of manufacturing an internal intake and / or exhaust duct (10) of a cylinder head (12) which comprises at least one upstream section (14) and one downstream section (20), which is intended to be traversed by a valve (24) of the engine, of the type which comprises at least a first stage during which the cylinder head (12) is molded and a second stage during which an orifice (26) is rectified lower part of the downstream section (20) opening into the lower face (22) of the cylinder head (12) to produce the valve seat, characterized in that it comprises a third step of milling a connection zone (25) of the upstream (14) and downstream (20) sections during which a plurality of machining of offset axes perpendicular to the underside (22) of the cylinder head (12) is carried out to eliminate the excess material from the cylinder head resulting from dispersions which result from the first molding step.

Description

"Procédé de fabrication d'un conduit intérieur d'une culasse" L'invention concerne un procédé de fabrication d'un conduit intérieur d'admission et/ou d'échappement d'une culasse d'un moteur thermique. "Method for manufacturing an interior duct of a cylinder head" The invention relates to a method of manufacturing an interior intake and / or exhaust duct of a cylinder head of a heat engine.

L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un conduit intérieur d'admission et/ou d'échappement d'une culasse d'un moteur thermique, qui comporte au moins un tronçon amont traversant la culasse et un tronçon aval, sensiblement perpendiculaire à une face inférieure de la culasse, qui est destiné à être traversé par une soupape du moteur, et dont un orifice inférieur débouche dans la face inférieure de la culasse par l'intermédiaire d'un siège de soupape, du type qui comporte au moins une première étape au cours de laquelle on moule la culasse, et notamment les tronçons amont et aval du conduit, et une deuxième étape au cours de laquelle on rectifie l'orifice inférieur du tronçon aval pour réaliser le siège de soupape ou pour réaliser une portée permettant le montage d'un siège de soupape rapporté. The invention relates more particularly to a method of manufacturing an internal intake and / or exhaust duct for a cylinder head of a heat engine, which comprises at least one upstream section passing through the cylinder head and a downstream section, substantially perpendicular to a lower face of the cylinder head, which is intended to be traversed by a valve of the engine, and of which a lower orifice opens into the lower face of the cylinder head by means of a valve seat, of the type which comprises at minus a first step during which the cylinder head is molded, and in particular the upstream and downstream sections of the duct, and a second step during which the lower orifice of the downstream section is rectified in order to produce the valve seat or to produce a range allowing the mounting of an attached valve seat.

Lors de la réalisation des conduits d'admission et d'échappement d'une culasse de moteur à combustion interne, les dispersions diverses qui résultent de la première étape de moulage de la culasse induisent des dispersions géométriques des conduits, et plus précisément, pour chaque conduit, des dispersions de positionnement relatif dans la zone de raccordement entre son tronçon amont et son tronçon aval. When making the intake and exhaust conduits of an internal combustion engine cylinder head, the various dispersions which result from the first step of molding the cylinder head induce geometric dispersions of the conduits, and more precisely, for each duct, relative positioning dispersions in the connection zone between its upstream section and its downstream section.

De ce fait, la forme géométrique du conduit brut s'écarte de sa définition nominale et ceci précisément au voisinage de son tronçon aval qui est généralement très court et qui est pratiquement "accolé" au siège de la soupape. Therefore, the geometrical shape of the raw pipe deviates from its nominal definition and this precisely in the vicinity of its downstream section which is generally very short and which is practically "attached" to the seat of the valve.

Cette configuration est particulièrement pénalisante car elle perturbe l'écoulement des gaz et elle nuit de ce fait à la qualité de la combustion. This configuration is particularly disadvantageous because it disturbs the flow of gases and therefore harms the quality of combustion.

Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé, dans le document FR-A-1. 405. 932, un procédé consistant à réaliser un usinage cylindrique du tronçon aval du conduit et un usinage tronconique de calibrage dans la zone de raccordement du siège de la soupape avec le tronçon aval brut. To overcome this drawback, it has been proposed in document FR-A-1. 405. 932, a method consisting in carrying out a cylindrical machining of the downstream section of the conduit and a frustoconical calibration machining in the zone of connection of the seat of the valve with the raw downstream section.

On a aussi proposé, dans le brevet français FR-A-2.694. 788, un procédé consistant à réaliser un usinage ogival dans la zone de raccordement qui est agencée entre les tronçons amont et aval du conduit. Cet usinage est incliné selon un angle déterminé entre la direction générale du siège de soupape et la direction générale du tronçon amont brut de fonderie. It has also been proposed, in French patent FR-A-2,694. 788, a method consisting in carrying out ogival machining in the connection zone which is arranged between the upstream and downstream sections of the conduit. This machining is inclined at an angle determined between the general direction of the valve seat and the general direction of the raw upstream section of the foundry.

L'inconvénient de ces procédés est qu'il ne permettent de corriger que grossièrement les dispersions de positionnement relatif entre le tronçon amont et le tronçon aval du conduit. The disadvantage of these methods is that they only make it possible to roughly correct the relative positioning dispersions between the upstream section and the downstream section of the duct.

De plus, aucun de ces procédés n'est applicable à un conduit de forme complexe. In addition, none of these methods is applicable to a complex shaped conduit.

Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un procédé comportant des usinages multiples. To overcome these drawbacks, the invention proposes a method comprising multiple machining operations.

Dans ce but, l'invention propose un procédé du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième étape de fraisage d'une zone de raccordement agencée entre les tronçons amont et aval au cours de laquelle on réalise une pluralité d'usinages dont les axes sont sensiblement parallèles à l'axe de la soupape et sont décalés sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, de manière à éliminer le surplus de matériau de la culasse résultant des dispersions de positionnement relatif entre les tronçons amont et aval qui résultent de la première étape de moulage. To this end, the invention provides a method of the type described above, characterized in that it comprises a third step of milling a connection zone arranged between the upstream and downstream sections during which a plurality of machining whose axes are substantially parallel to the axis of the valve and are offset substantially parallel with respect to each other, so as to eliminate the excess material of the cylinder head resulting from the dispersions of relative positioning between the upstream and downstream sections which result from the first molding step.

Selon d'autres caractéristiques du procédé objet de l'invention : According to other characteristics of the process which is the subject of the invention:

- au cours de la troisième étape, les usinages sont réalisés par des fraises introduites dans le conduit du côté du siège de soupape, - au cours de la première étape on moule le tronçon amont selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon amont à obtenir, et on moule le tronçon aval selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon aval à obtenir de manière à garantir, dans la zone de raccordement, l'existence d'une quantité suffisante de surplus de matériau de la culasse pouvant être enlevé par fraisage au cours de la troisième étape, - au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est cylindrique, -au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est conique, -au moins un des usinages de la troisième étape de fraisage est ogival, -au moins la troisième étape est réalisée à l'aide d'une fraiseuse à commande numérique.

- during the third step, the machining is carried out by milling cutters introduced into the duct on the side of the valve seat, - during the first step, the upstream section is molded to an average diameter less than a nominal diameter of the upstream section to obtain, and the downstream section is molded to an average diameter less than a nominal diameter of the downstream section to be obtained so as to guarantee, in the connection area, the existence of a sufficient quantity of excess material of the cylinder head which can be removed by milling during the third step, - at least one of the machining operations of the third milling step is cylindrical, -at least one of the processing operations of the third milling step is conical, -at least one of the processing operations of the third milling step is ogival, -at least the third step is performed using a CNC milling machine.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en section axiale d'un conduit d'admission obtenu selon le procédé objet de l'invention ; - la figure 2 est une vue en section transversale par le plan 2-2 de la figure 1 de la zone de raccordement des tronçons amont et aval d'un conduit d'admission obtenu selon un procédé conforme à un état antérieur de la technique ; et - la figure 3 est une vue en section transversale par le plan 2-2 de la figure 1 de la zone de raccordement des tronçons amont Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which: - Figure 1 is a schematic view in axial section of a conduit d 'admission obtained according to the process which is the subject of the invention; - Figure 2 is a cross-sectional view through the plane 2-2 of Figure 1 of the connection area of the upstream and downstream sections of an intake duct obtained according to a method according to a prior art; and - Figure 3 is a cross-sectional view through the plane 2-2 of Figure 1 of the connection area of the upstream sections

et aval d'un conduit d'admission obtenu selon le procédé objet de l'invention.

and downstream of an intake duct obtained according to the process which is the subject of the invention.

Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. In the following description, identical reference numerals designate identical parts or having similar functions.

On a représenté à la figure 1 un conduit 10 intérieur d'admission et/ou d'échappement d'une culasse 12 d'un moteur thermique. FIG. 1 shows an interior inlet and / or outlet duct 10 for a cylinder head 12 of a heat engine.

De manière connue, le conduit 10 traverse le matériau de la culasse 12, et il comporte au moins un tronçon amont 14, qui débouche par l'intermédiaire d'un orifice 16 dans une face 18 extérieure latérale de la culasse 12 culasse, et un tronçon aval 20, qui est sensiblement perpendiculaire à une face inférieure 22 de la culasse 12 et qui est destiné à être traversé par une soupape 24 du moteur. In known manner, the conduit 10 passes through the material of the cylinder head 12, and it comprises at least one upstream section 14, which opens via an orifice 16 in a lateral external face 18 of the cylinder head 12 cylinder head, and a downstream section 20, which is substantially perpendicular to a lower face 22 of the cylinder head 12 and which is intended to be crossed by a valve 24 of the engine.

Les tronçons amont 14 et aval 20 se rejoignent au niveau d'une zone 25 de raccordement. En amont de cette zone 25 de raccordement, le tronçon amont 14 est sensiblement d'un diamètre D14, et en aval de cette zone 25 de raccordement, le tronçon aval 20 est sensiblement d'un diamètre D20 supérieur au diamètre D14. The upstream 14 and downstream 20 sections meet at a connection zone 25. Upstream of this connection area 25, the upstream section 14 is substantially of a diameter D14, and downstream of this connection area 25, the downstream section 20 is substantially of a diameter D20 greater than the diameter D14.

Un orifice inférieur 26 du tronçon aval 20 débouche dans la face inférieure 22 de la culasse 12 par l'intermédiaire d'un siège 28 de la soupape 24. Le siège 28 qui a été représenté à la figure 1 est un siège rapporté, mais il pourrait, de manière non limitative de l'invention, être un siège usiné directement dans le matériau de la culasse 12. A lower orifice 26 of the downstream section 20 opens into the lower face 22 of the cylinder head 12 by means of a seat 28 of the valve 24. The seat 28 which has been shown in FIG. 1 is an attached seat, but it could, without limitation of the invention, be a seat machined directly from the material of the cylinder head 12.

De manière connue, un procédé de fabrication d'un tel conduit 10 comporte au moins une première étape au cours de laquelle on moule la culasse 12, et notamment les tronçons amont 14 et aval 20 du conduit 10, et une deuxième étape au cours de laquelle on rectifie l'orifice 26 du tronçon aval débouchant dans la face inférieure de la culasse pour réaliser une portée 30, In known manner, a method of manufacturing such a conduit 10 comprises at least a first step during which the cylinder head 12 is molded, and in particular the upstream 14 and downstream 20 sections of the conduit 10, and a second step during which rectifies the orifice 26 of the downstream section opening into the underside of the cylinder head to produce a bearing surface 30,

notamment cylindrique, permettant le montage du siège 28 rapporté de soupape, ou pour réaliser directement le siège (non représenté) de soupape usiné directement dans le matériau de la culasse 12.

in particular cylindrical, allowing the mounting of the valve seat 28, or for directly producing the valve seat (not shown) machined directly from the material of the cylinder head 12.

Comme l'illustrent les figures 2 et 3, à l'issue de la première étape de moulage de la culasse 12, le conduit 10 peut présenter des dispersions géométriques de positionnement relatif entre le tronçon amont 14 et le tronçon aval 20. As illustrated in FIGS. 2 and 3, at the end of the first step of molding the cylinder head 12, the duct 10 may have geometrical dispersions of relative positioning between the upstream section 14 and the downstream section 20.

Il est connu de l'état antérieur de la technique de réaliser au plus deux usinages d'axe commun dans la zone de raccordement 25. A titre d'exemple, comme l'illustre la figure 1, il est connu d'introduire du côté du siège de soupape 28 une fraise tronconique FT et/ou une fraise ogivale FO. En particulier, telles qu'elles sont représentées sur la figure 1, la fraise ogivale FO permet de rectifier le tronçon amont 14 en amont de la zone 25 de raccordement, et la fraise tronconique FT permet de rectifier le tronçon aval 20 en aval de la zone 25 de raccordement. It is known from the prior art to carry out at most two machining operations with a common axis in the connection zone 25. By way of example, as illustrated in FIG. 1, it is known to introduce on the side valve seat 28 a frustoconical cutter FT and / or an ogival cutter FO. In particular, as shown in FIG. 1, the ogival cutter FO makes it possible to rectify the upstream section 14 upstream of the connection area 25, and the frustoconical cutter FT makes it possible to rectify the downstream section 20 downstream of the connection zone 25.

Comme l'illustre la figure 2, du fait que le diamètre D20 est supérieur au diamètre D14, un tel usinage réalise nécessairement une arête A25 dans la zone de raccordement 25 et, à ce titre, il n'améliore qu'imparfaitement l'écoulement des gaz dans la conduite 10. As illustrated in FIG. 2, because the diameter D20 is greater than the diameter D14, such machining necessarily produces an edge A25 in the connection zone 25 and, as such, it only improves the flow imperfectly gases in line 10.

Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un procédé du type décrit précédemment caractérisé en ce qu'il comporte une troisième étape de fraisage de la zone de raccordement 25 au cours de laquelle on réalise une pluralité d'usinages dont les axes, d'une part, sont sensiblement parallèles à l'axe de la soupape 24 et, d'autre part, sont décalés sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, de manière à éliminer le surplus de matériau de la culasse 22 résultant des dispersions de positionnement relatif entre les tronçons amont et aval qui sont intervenues lors de la première étape de moulage. To overcome this drawback, the invention provides a method of the type described above, characterized in that it comprises a third step of milling the connection zone 25 during which a plurality of machining operations are carried out, the axes of which, d on the one hand, are substantially parallel to the axis of the valve 24 and, on the other hand, are offset substantially parallel with respect to each other, so as to eliminate the excess material of the cylinder head 22 resulting from positioning dispersions relative between the upstream and downstream sections which occurred during the first molding step.

Comme l'illustre la figure 1, cette troisième étape consiste à introduite différentes fraises du côté du siège 28 pour enlever le dit surplus. As illustrated in FIG. 1, this third step consists in introducing different cutters on the side of the seat 28 to remove the said surplus.

Comme l'illustrent les figures 1 et 3 à titre d'exemple et de manière non limitative de l'invention, il est ainsi possible d'introduire différentes fraises tronconiques FT1, FT2, FT3 au niveau du tronçon aval 20 et différentes fraises ogivales FO1, FO2, F03 au niveau du tronçon amont 14. Les fraises FT1, FT2, FT3, F01, FO2, F03 sont introduites successivement suivant des profondeurs diverses de manière à progressivement parvenir à une zone de raccordement entre les tronçons amont 14 et aval 20 qui soit continue et ne comporte pas d'arête. As illustrated in FIGS. 1 and 3 by way of example and without implied limitation of the invention, it is thus possible to introduce different tapered cutters FT1, FT2, FT3 at the level of the downstream section 20 and different ogival cutters FO1 , FO2, F03 at the level of the upstream section 14. The cutters FT1, FT2, FT3, F01, FO2, F03 are introduced successively at various depths so as to progressively reach a connection zone between the upstream sections 14 and downstream 20 which is continuous and has no edges.

Bien entendu, la troisième étape peut comporter l'utilisation d'un nombre supérieur ou inférieur de fraises. Of course, the third step may include the use of a higher or lower number of strawberries.

Cette configuration est représentée plus particulièrement à la figure 3. Les axes des fraises sont décalés sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres de manière que les fraises viennent "lécher" les parois de la zone 25 de raccordement. Le résultat est, dans chaque plan transversal de section de la zone de raccordement 25 du type du type de celui qui est représenté à la figure 3, un profil C25 de la zone 25 de raccordement qui est irrégulier. La succession suivant la direction axiale des profils C25 fournit une paroi de la zone de raccordement 25 qui ne présente pas de discontinuité entre les tronçons amont 14 et aval 20. This configuration is shown more particularly in FIG. 3. The axes of the cutters are offset substantially parallel with respect to one another so that the cutters come to "lick" the walls of the connection zone. The result is, in each transverse section plane of the connection zone 25 of the type of the type shown in FIG. 3, a profile C25 of the connection zone 25 which is irregular. The succession in the axial direction of the profiles C25 provides a wall of the connection zone 25 which does not have any discontinuity between the upstream 14 and downstream 20 sections.

La troisième étape peut aussi comporter l'utilisation de fraises cylindriques (non représentées). The third step may also include the use of cylindrical burs (not shown).

Bien entendu, il est nécessaire selon la première étape de ce procédé de mouler le tronçon amont 14 selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon amont 14 à obtenir, et de mouler le tronçon aval 20 selon un diamètre moyen inférieur à un diamètre nominal du tronçon aval 20 à obtenir, de manière à garantir, dans la zone 25 de raccordement, l'existence Of course, it is necessary according to the first step of this method to mold the upstream section 14 according to an average diameter less than a nominal diameter of the upstream section 14 to be obtained, and to mold the downstream section 20 according to an average diameter less than a diameter nominal value of the downstream section 20 to be obtained, so as to guarantee, in the connection area 25, the existence

d'une quantité suffisante de surplus de matériau de la culasse pouvant être enlevé par les fraises FT1, FT2, FT3, FO1, FO2, F03 au cours de la troisième étape de fraisage.

a sufficient amount of excess material from the cylinder head which can be removed by the cutters FT1, FT2, FT3, FO1, FO2, F03 during the third milling step.

Il sera compris que ce procédé est plus particulièrement adapté à la correction des dispersions de positionnement relatif entre les tronçons amont 14 et les tronçons aval 20 d'un lot de culasses 12 identiques provenant d'une même série de pièces moulées, de manière à pouvoir programmer les déplacements des fraises FT1, FT2, FT3, FO1, FO2, FO3, de manière reproductible sur un calculateur d'une fraiseuse à commande numérique. It will be understood that this method is more particularly suited to the correction of the relative positioning dispersions between the upstream sections 14 and the downstream sections 20 of a batch of identical cylinder heads 12 coming from the same series of molded parts, so as to be able to program the movements of the cutters FT1, FT2, FT3, FO1, FO2, FO3, reproducibly on a computer of a numerically controlled milling machine.

Claims

CLAIMS 1. Method for manufacturing an internal intake and / or exhaust duct (10) for a cylinder head (12) of a heat engine, which comprises at least one upstream section (14) passing through the cylinder head and a downstream section (20), substantially perpendicular to a lower face (22) of the cylinder head (12), which is intended to be crossed by a valve (24) of the engine, and of which a lower orifice (26) opens into the face lower (22) of the cylinder head (12) by means of a valve seat (28), of the type which comprises at least a first stage during which the cylinder head (12) is molded, and in particular the upstream sections (14) and downstream (20) of the conduit (10), and a second step during which the lower orifice (26) of the downstream section (20) is rectified in order to produce the valve seat or to produce a bearing surface (30 ) allowing the mounting of an attached valve seat (28), characterized in that it comprises a third milling step e of a connection zone (25) arranged between the upstream (14) and downstream (20) sections during which a plurality of machining operations are carried out, the axes of which are substantially parallel to the axis of the valve (24) and are offset substantially parallel to each other, so as to eliminate the excess material from the cylinder head resulting from the relative positioning dispersions between the upstream (14) and downstream (20) sections which result from the first molding step.

2. Manufacturing method according to the preceding claim, characterized in that, during the third step, the machining is carried out by milling cutters introduced into the conduit (10) on the side of the valve seat (28).

3. Manufacturing method according to the preceding claim, characterized in that, during the first step, the upstream section (14) is molded according to an average diameter less than a nominal diameter of the upstream section (14) to be obtained, and molds the downstream section (20) according to an average diameter less than one

nominal diameter of the downstream section (20) to be obtained so as to guarantee, in the connection zone (25), the existence of a sufficient quantity of excess material from the cylinder head (12) which can be removed by milling during the third step.

4. Manufacturing method according to the preceding claim, characterized in that at least one of the machining operations of the third milling step is carried out using a cylindrical cutter.

5. Manufacturing method according to one of claims 2 or 3, characterized in that at least one of the machining operations of the third milling step is carried out using a tapered cutter (FT1, FT2, FT3).

6. Manufacturing method according to one of claims 2 or 3, characterized in that at least one of the machining of the

third milling step is carried out using an ogival cutter (FO1, FO2, FO3).

7. Manufacturing method according to one of claims 2 or 3, characterized in that at least the third step is carried out using a numerically controlled milling machine.