Bloc moteur coulé pour moteur à combustion interne La présente invention a pour objet un bloc mo teur coulé pour moteur à combustion interne.
Les blocs des moteurs à combustion interne en V du commerce sont obtenus par un procédé de cou lée au sable. Les blocs ainsi produits ,présentent cer taines caractéristiques indésirables dont plusieurs sont inhérentes au procédé de coulée.
Parmi ces facteurs indésirables on rencontre la rugosité de la galerie de réfrigération due aux noyaux de sable, un manque d'uniformité des parois des cylindres et des conduits de refroidissement dû au déplacement des noyaux de sable, la nécessité d'utiliser des capuchons ou des bouchons pour scel ler les trous à travers lesquels, pendant la coulée, s'étendent des tiges de support pour les noyaux in ternes, l'usinage important nécessaire pour obtenir une uniformité de dimension, et l'impossibilité de noyauter de petits trous ou de petits passages.
Il faut également prendre de grands soins dans le net toyage des produits coulés au sable, de manière que tout le sable et tous les dépôts soient éliminés de l'intérieur du bloc, sinon il peut en résulter une obstruction des canaux de refroidissement.
Dans les moteurs modernes, les paliers du vile brequin et de l'arbre à cames et les tiges de soupapes sont ordinairement lubrifiés au moyen de trous d'huile, qui communiquent avec au moins un trou d'huile principal s'étendant longitudinalement à tra vers le bloc moteur. Ces trous d'huile, de faible dia mètre, qui doivent être actuellement percés dans les blocs, sont sujets à s'obstruer par la boue formée par le lubrifiant ou le dépôt provenant d'un net toyage insuffisant lors de la coulée. Une telle obstruction entraîne une mauvaise lubrification de ces parties vitales, accompagnée d'une usure exces sive.
Avec la tendance actuelle à utiliser un carburant à indice d'octane élevé et des moteurs toujours plus puissants, on peut remarquer que les parois entre le vilebrequin et les cylindres constituent un point faible du bloc moteur. Ces parois sont soumises à d'énormes efforts chaque fois qu'une charge de car burant est allumée dans un cylindre, et plus les cy lindres, la culasse et les pistons sont étudiés pour donner une plus grande puissance lors de l'allumage de chaque charge de carburant, plus les contraintes et les efforts augmentent.
D'après ce qui précède, et en vue d'éviter les in convénients cités, le bloc moteur faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il présente, obte nus lors de la coulée et en une seule opération, des évidements cylindriques délimités par des parois dé finissant des rangées de cylindres, et en ce qu'il com prend un carter relié auxdites parois et comprenant des parois transversales évidées constituant des sup ports pour les paliers du vilebrequin, ledit carter définissant des poches d'huile s'étendant depuis les dits supports pour les paliers vers une conduite d'ali mentation d'huile principale,
formée au moins en partie pendant la coulée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, cinq formes d'exécution du bloc moteur selon l'in vention.
La fig. 1 est une vue en plan de la première for me d'exécution.
La fig. 2 est une coupe selon 2-2 de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe selon 3-3 de la fig. 1. La fig. 4 est une vue par-dessous de cette forme d'exécution, prise selon 4-4 de la fig. 2.
La fig. 5 est une coupe partielle selon 5-5 de la fig. 2.
La fig. 6 est une coupe partielle selon 6-6 de la fig. 2. La fig. 7 est une coupe selon 7-7 de la fig. 1. La fig. 8 est une coupe, correspondant à la fig. 5, de la seconde forme d'exécution.
La fig. 9 est une vue en plan de la troisième forme d'exécution.
La fig. 10 est une coupe selon 10-10 de la fig. 9.
La fig. 11 est une coupe selon 11-11 de la fig. 9.
La fig. 12 est une coupe partielle selon 12-12 de la fig. 10.
La fig. 13 est une coupe partielle selon 13,13 de la fig. 10.
La fig. 14 est une coupe, correspondant à la fig. 2, de la quatrième forme d'exécution.
La fig. 15 est une coupe, correspondant à la fig. 10, de la cinquième forme d'exécution.
D'une manière générale, les blocs représentés comprennent quatre parties principales : des rangées de cylindres, un logement pour l'arbre à cames, une galerie pour l'huile et un carter. Ils sont en métal léger, tel que l'aluminium, et coulés en matrice sous pression.
Les rangées de cylindres peuvent avoir deux for mes générales. Dans une forme (fig. 14 et 15), les parois cylindriques des cylindres individuels sont coulées d'une pièce avec le bloc moteur. Dans la seconde forme, préférée, les parois cylindriques in dividuelles sont faites d'une matière différente de celle du bloc, ordinairement en métal ferreux, et sont insérées lors de l'assemblage sous forme de man chons séparés. Les extrémités inférieures de ces manchons sont logées dans des évidements récep teurs cylindriques ménagés dans une plaque de base des rangées de cylindres.
Les manchons cylindriques dans chaque groupe de cylindres peuvent être joints à leur extrémité supérieure à un couvercle commun qui peut être monté entre les extrémités extérieures des parois de la rangée de cylindres et la culasse, ou chaque manchon peut être inséré comme une pièce individuelle, dans lequel cas l'extrémité supérieure est fixée en position et maintenue par la culasse. La remise à neuf d'un moteur dont les parois des cylin dres sont éraflées, ou usées de manière à n'être plus cylindriques, est plus économique si les parois des cylindres sont constituées par des manchons séparés qui peuvent être facilement enlevés et remplacés par des manchons neufs.
Le choix de l'une ou l'autre de ces formes est principalement une question d'ap préciation et n'intervient pas dans les caractéristiques des blocs moteurs qui vont être décrits.
Le bloc moteur comprenant des parois de cylindres séparées du bloc lui-même, qui constitue une forme préférée, est décrit en détail dans les trois formes d'exécution représentées aux fig. 1 à 13.
Dans la première forme d'exécution représentée aux fig. 1 à 7, le bloc moteur comprend deux ran gées de cylindres 10 disposées obliquement ,par rap- port au plan passant par les axes des paliers du vile- brequin et de l'arbre à cames. Chaque rangée de cylindres est limitée par des parois extrêmes, à sa voir une paroi extérieure 12, une paroi intérieure 14 et une plaque de base 20. Ces parois 12 et 14 sont coulées d'une pièce avec la plaque de base 20 et comprennent des nervures 16 qui constituent des piè ces de renfort pour les parois.
Les parois se termi nent à leur extrémité extérieure par des faces extrê mes 34 qui sont usinées ;pour former une surface de scellage pour un couvercle qui supporte les extrémi tés supérieures de manchons cylindriques non repré sentés. Des pattes de boulonnage 24 sont disposées à proximité des faces 34 pour permettre de fixer de manière amovible au bloc le couvercle et la culasse. Une fois le couvercle et les manchons cylindriques en place, une chambre de refroidissement est formée autour de chaque cylindre et présente des ouvertures qui communiquent avec l'intérieur des culasses pour la circulation du réfrigérant.
La plaque de base 20 présente des évidements récepteurs 22 de forme cylindrique qui constituent des ouvertures s'étendant à travers cette plaque de base et qui sont destinées à recevoir les extrémités inférieures des manchons cylindriques. Ces évide ments peuvent être agencés pour permettre un ajus tage à la ,presse des manchons cylindriques, ou ils peuvent être filetés ou présenter d'autres moyens pour fixer lesdits manchons.
Dans la forme d'exécu tion représentée, ces évidements assurent un ajustage à glissement avec des manchons flottants non repré sentés qui comprennent des anneaux en 0 ou d'au tres moyens assurant l'étanchéité pour éviter toute perte de réfrigérant dans le carter. La plaque de base comprend aussi des évidements 30 et 32 (fig. 6) qui forment un espace de refroidissement supplémentaire autour des cylindres et évitent la présence de pièces métalliques lourdes dans ces zones.
Un logement 40 pour l'arbre à cames est coulé sous forme d'une pièce séparée, d'une forme géné rale tubulaire, comprenant des brides 46 permettant de le fixer à une surface de siège 26 sur les ,parois 14 par des boulons 48 qui sont vissés dans des pattes de boulonnage 28. Ce logement peut être coulé avec des paliers, ou l'intérieur du logement peut être usiné et des paliers peuvent y être introduits par pression. Deux rangées de lumières 42 pour les tiges de soupapes sont disposées obliquement par rapport à l'arbre à cames et sont disposées par paires, cha que paire étant adjacente à un cylindre.
A la place des trous d'huile longitudinaux ren contrés normalement dans les blocs moteurs connus pour l'alimentation du lubrifiant aux tiges de sou papes et aux paliers de l'arbre à cames et du vile brequin, le bloc moteur représenté comprend une ga lerie d'huile 50 pour la lubrification directe de ces zones vitales. Cette galerie d'huile est formée par le logement de l'arbre à cames qui couvre un canal d'huile 52, ce canal étant disposé entre les rangées de cylindres et comprenant une pièce de fond 54 coulée d'une pièce avec les rangées de cylindres et s'étendant longitudinalement par rapport à celles-ci. Le canal d'huile étant coulé directement d'une pièce avec le bloc moteur, aucun perçage ni aucun usinage n'est nécessaire pour former les trous d'huile con ventionnels.
Les tiges de soupapes sont lubrifiées directement depuis ladite galerie d'huile à travers des passages d'huile 56 qui sont obtenus lors de la cou lée dudit logement. Les paliers de l'arbre à cames peuvent être lubrifiés par l'huile s'écoulant dans le logement depuis les lumières de poussée des sou papes ou à travers des passages d'huile qui peuvent être ménagés dans les supports des paliers.
Un carter 60 (fig. 4) est disposé au-dessous des rangées de cylindres et entre celles-ci, ses parois la térales étant définies par des parois latérales 62 des rangées de cylindres et ses extrémités par les ran gées de cylindres et les parois décrites plus haut. La partie supérieure du carter comprend la plaque de base 20 des rangées de cylindres et la pièce de fond 54 du canal d'huile longitudinal. La paroi laté rale 62 est double et présente des évidements 64 séparés longitudinalement par des pattes de boulon nage 85 coulées d'une pièce au moyen desquelles une cuvette d'huile est fixée au carter.
Des parois intermédiaires 70 s'étendent transver salement au carter et sont coulées d'une pièce avec lui. Ces parois renforcent le bloc moteur et suppor tent le vilebrequin au moyen de supports de paliers 72 et de capuchons de paliers qui s'ajustent sur des pattes 80 et sont maintenus en place par des bou lons vissés dans des trous 84. Ces ;parois intermé diaires sont également doubles et présentent des ca vités 76 s'étendant dans la paroi depuis le bord infé rieur. Elles forment une structure en caisson défi nissant une poche d'huile 74 s'étendant au-dessus de chacun desdits supports de paliers.
Ces cavités et les poches d'huile définissent deux parois jointes par des membrures 78 coulées d'une pièce, assurant la résistance et la rigidité nécessaires sans poids excessif. Ces parois intermédiaires présentent des évidements 82 directement au-dessous des évide ments récepteurs 82 des cylindres, ces évidements 82 facilitant l'usinage des évidements 22 et consti tuant des espaces libres favorisant l'insertion des pistons.
Les paliers du vilebrequin sont lubrifiés par des trous d'huile 86 à partir des poches d'huile 74, celles-ci communiquant directement avec la galerie d'huile 50. De cette manière, tous les paliers et tou tes les tiges de soupapes sont lubrifiés au moyen de la galerie d'huile longitudinale et les conduites tribu taires qui sont toutes coulées directement avec le bloc moteur, éliminant la nécessité de perçage ou d'un autre usinage de trous d'huile longs et étroits.
Dans la seconde forme d'exécution représentée à la fig. 8, le logement 40a de l'arbre à cames est ouvert sur son côté inférieur, son côté supérieur ser vant à fermer le côté supérieur de la galerie d'huile comme dans la première forme d'exécution décrite. Des surfaces cylindriques continues 44 du logement 40a sont disposées au-dessus de chacune des parois du bloc moteur. Ces surfaces 44 supportent l'arbre à cames et des paliers peuvent être coulés sur place ou insérés à la presse plus tard. La galerie d'huile entoure l'arbre à cames, et les cames et les extré mités des tiges de soupapes sont noyées dans l'huile.
Le bloc moteur représenté aux fig. 9 à 13 est semblable à celui représenté aux fig. 1 à 7, sauf que la distance axiale entre l'arbre à cames et le vilebre quin est raccourcie. Ce raccourcissement nécessite de disposer une galerie d'huile 90 au-dessus des paliers 96 de l'arbre à cames. Ce dernier, au lieu d'être logé dans un logement séparé, est disposé dans le bloc moteur coulé. Des ouvertures pour les paliers de l'arbre à cames peuvent être ménagées dans des pa rois intermédiaires 94 au moyen de noyaux s'éten dant à travers le moule.
Pendant une opération d7usi- nage subséquente, ces ouvertures peuvent être per cées à un diamètre plus grand, si nécessaire, ou les parois peuvent être obtenues pleines et percées plus tard, les paliers 96 de l'arbre à cames étant mis en place ,par pression.
Le carter 60a comprend une partie supérieure 98 qui forme aussi le fond de la galerie d'huile 90. Des lumières 100 des tiges de soupapes, disposées obli- quement, sont formées comme partie intégrante du bloc moteur, et des parois internes 102 de bossages des tiges de soupapes forment une partie de la paroi latérale de la galerie d'huile. Des membrures 104 s'étendent entre ces divers bossages et aussi entre les bossages extrêmes et les parois extrêmes du bloc mo teur et contribuent à former la paroi latérale de la galerie d'huile.
Des canaux d'huile 106 et<B>108</B> (fig. 12) sont formés d'une pièce avec le bloc moteur et s'étendent depuis les parois extrêmes jusqu'aux pa rois intermédiaires 94 du bloc. Ces canaux sont obte nus à l'aide de noyaux latéraux et des parties 112 des parois extrêmes sont de forme cylindrique pour faci liter la fermeture au moyen de bouchons ou de ca puchons.
La partie supérieure du bloc moteur est ouverte au-dessus des parois intermédiaires 94 pour permet tre un noyautage afin de donner à ces parois une structure en caisson. Un couvercle séparé 114 est fixé à cette partie centrale, entre les canaux 106 et 108, par des boulons 116, pour compléter la galerie d'huile.
Des trous d'huile 118 sont ménagés dans les bos sages des tiges de soupapes pour permettre à l'huile contenue dans la galerie 90 de lubrifier lesdites tiges. La structure en caisson des parois intermédiaires dé finit des ,poches d'huile 120 en communication di recte avec la galerie d'huile. Des ouvertures 121 mé nagées dans les paliers de l'arbre à cames permettent au lubrifiant de s'écouler depuis les poches d'huile autour de l'arbre à cames.
Des bossages 122 sont ménagés dans les poches d'huile 120 et s'étendent depuis les supports de paliers 72a du vilebrequin à une courte distance du fond des paliers de l'arbre à cames, ces bossages étant joints aux parois frontale et arrière des parois intermédiaires en caisson par des membrures<B>125.</B> Des trous d'huile 124 sont ménagés au centre des bossages 122 pour lubrifier les paliers de l'arbre à cames. Les poches d'huile 120, qui s'ou vrent dans la galerie 90, se remplissent d'huile et les bossages verticaux 122 empêchent la boue de s'écou ler dans les paliers.
Des trous cylindriques 126 (fig. 10 à 13) sont ménagés dans le fond du plateau de base 20a et des trous 128, coaxiaux aux trous 126 et de ,plus grand diamètre, sont ménagés immédiatement au-dessus et s'étendent le long des galeries de cylindres. Des évi dements 127 sont formés dans les parois du carter directement au-dessous des trous 126 pour former des espaces libres favorisant l'insertion des pistons. Les épaulements formés à la jonction de ces trous coaxiaux permettent de fixer la position des man chons cylindriques et d'empêcher tout mouvement axial de l'extrémité inférieure de ces manchons.
Les deux formes d'exécution du bloc moteur représentées aux fig. 14 et 15 comprennent des pa rois cylindriques 23 pour les cylindres individuels, coulées comme parties intégrantes des extrémités in térieures des cylindres et jointes par deux plaques de base 20b et 20c respectivement. Les extrémités supérieures des cylindres ne sont pas supportées par les parois des rangées de cylindres, car une telle construction demanderait des parties découpées qui ne pourraient être coulées, ou obstrueraient la cir culation du réfrigérant autour des cylindres.
Une chambre de refroidissement 29 est fermée à sa par tie supérieure par un couvercle ou par la culasse en utilisant des joints pour empêcher toute fuite du ré frigérant dans les cylindres ou les chambres de com bustion. En outre, tout en fermant la partie supé rieure de la chambre de refroidissement, le couver cle ou la culasse aide à supporter les extrémités su périeures des cylindres.
On peut voir sur les diverses figures que l'utili sation de cylindres coulés tels que ceux représentés aux fig. 14 et 15, ou celle de manchons cylindriques séparés conjointement aux évidements récepteurs des cylindres dans les plaques de base, comme repré senté aux fig. 1 à 13, est une question de choix.
Le choix de l'une ou l'autre forme pour ces cylindres ne modifie en rien les caractéristiques décrites du bloc moteur, à savoir 1) l'incorporation d'une galerie d'huile qui est cou lée comme partie du bloc moteur et qui élimine la nécessité de percer les trous d'huile longitu dinaux habituels, et 2) la construction à double paroi des parois inter médiaires du carter fournissant des supports en forme de caissons pour les paliers du vilebrequin qui assurent la résistance et la rigidité nécessaires sans poids supplémentaire.