EP2039895B1 - Carter d'huile structurel en plastique à fond rapporté pour moteur à combustion et procédé de fabrication d'un tel carter - Google Patents

Carter d'huile structurel en plastique à fond rapporté pour moteur à combustion et procédé de fabrication d'un tel carter Download PDF

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EP2039895B1
EP2039895B1 EP08164649A EP08164649A EP2039895B1 EP 2039895 B1 EP2039895 B1 EP 2039895B1 EP 08164649 A EP08164649 A EP 08164649A EP 08164649 A EP08164649 A EP 08164649A EP 2039895 B1 EP2039895 B1 EP 2039895B1
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EP
European Patent Office
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sump
piece
top part
transversal
opening
Prior art date
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EP08164649A
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German (de)
English (en)
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EP2039895A1 (fr
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Laurent Decker
Samuel Deschamps
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Sogefi Filtration SA
Original Assignee
Filtrauto SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F01M2011/0087—Sump being made of different parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F01M2011/0091—Oilsumps characterised by used materials

Definitions

  • the present invention relates to the field of oil sump for an internal combustion engine, typically placed at the bottom of the engine.
  • the invention thus relates to a so-called structural plastic oil sump, that is to say that it supports dynamic bending and torsion forces (consequences of the reactions of the engine supports and the gearbox of a vehicle).
  • the invention also relates to the manufacturing process of this housing, and a use of a bottom piece in an oil sump.
  • a combustion engine casing often has a structuring role for the engine, when it is not made of thin sheet.
  • the casing comprises a tank or tank delimiting an oil receiving volume on the one hand, and an upper opening on the other hand. This upper opening is bordered by a flange integral with the tank, for mounting on a complementary member of a combustion engine.
  • the engine casing is thus brought to provide rigidity in cases where it forms a tank at the bottom of the engine or the engine block because it must withstand dynamic bending and torsion forces, consequences of the reactions of the engine supports and the gearbox (to which it is also attached).
  • the tank comprises a plastic container molded on a metal or plastic support structure.
  • An anti-turbulence or anti-emulsion plate can be inserted inside the tank and rest on suitable supports. Passages for oil flow are left around this plate.
  • WO 01/83954 describes a polyamide-based oil sump, in which an anti-turbulence or anti-emulsion plate is supported in the internal volume of the casing by separators arranged transversely inside the casing.
  • the present invention therefore aims to eliminate one or more of the disadvantages of the prior art by defining a light weight casing and simplified design, therefore less expensive, which has good structural strength characteristics.
  • the housing is obtained by the meeting of two parts, at least the upper part can be light (this upper part is furthermore simple to mold).
  • the bridge formed by the transverse part which is firmly connected to the side walls allows with the inner ribs to stiffen and consolidate the structure of the housing.
  • the priority function of this plastic bridge is a structural function, unlike anti-emulsion plates whose essential function is to allow a circulation of the oil.
  • the invention also relates to a relatively simple manufacturing process and easily industrializable to obtain a housing both lightweight and highly structural.
  • the present invention it is possible to minimize the impact, on the cost of the manufacturing process, of changes made to an oil sump essentially made of plastic. It is thus possible to use a bottom piece to form part of a structural oil sump according to the invention, this bottom part serving in a bottom closure method of said casing. It is therefore advantageously allowed to easily and inexpensively evolve the shape of the housing, modifying only the lower part. The modifications do not relate to the upper part which includes the reinforcing ribs. Thanks to the flexibility of the design of the injected plastic forms, undercuts, overmoldings of pipes, plastic welds, sometimes even gluing can be achieved.
  • the structural oil sump 100 is formed by an assembly of two complementary parts, one of which comprises a bottom 10 of the casing 100 and the other upper is a superimposed piece and provided with ribs 24, 25 of reinforcement.
  • the two complementary parts are preferably plastic.
  • the lower part can be made of lightweight material other than plastic.
  • the plastics material used is, for example, a thermoplastic that tolerates temperatures of the order of 100.degree. more.
  • at least the upper part of the housing 100 is based on polyamide.
  • the PA6.6GF35 plastic can be used for the design of the parts of the casing 100. The temperatures continuously accepted by such plastic materials such as PA6.6GF35 have reached those of the alloys (as an indication, the mechanical characteristics of the aluminum alloys drop to 150 ° C).
  • the upper part 30 consists of a one-piece multi-wall part including side walls 31, 32, 33, 34 (typically at least four side walls), and at least one transverse part 20 connecting at least two of the side walls 31, 32, 33, 34 to form a bridge.
  • the side walls form for example a peripheral portion 31, 32, 33, 34 which surrounds the transverse portion 20.
  • This transverse portion 20 may consist of a plate. It can also form a wall extending in the internal volume substantially transversely to the direction of elongation in height of the upper part 30.
  • the distance separating the transverse part 20 from the upper end of the upper part is less (for example at least four times smaller) than the distance between the transverse portion 20 of the lower end of the upper piece 30.
  • a tight connection 40 is made between the lower part 50 including the bottom 10 and the upper part 30.
  • the resulting assembly forms a casing 100 which is provided with raised ribs 26, 27 inward and vis-à-vis relative to the bottom 10.
  • the casing 100 comprises at its upper end a flange 36 which may be formed by a continuous flange or not of the one-piece piece 30.
  • the flange 36 may extending laterally outwards with respect to the upper edge of the side walls 31, 32, 33, 34 of the one-piece piece 30.
  • This flange 36 defines an upper opening of the casing 100.
  • the flange 36 constitutes a member through which the casing 100 can be attached, for example to a motor cylinder block 120. Holes 35 with vertical component are for example distributed over the flange 36 to ensure the connection to the bottom of the block 120.
  • the monobloc upper part 30 does not comprise crankshaft bearing (s) or bearing support (source of stress) but can be fixed to the bottom of the motor (directly at the bottom of the cylinder block 120 or indirectly, for example via a sole) .
  • the mounting on one or additional member (s) of the combustion engine or cylinder block 120 of a motor vehicle can be realized in a conventional manner.
  • the flange 36 delimits an access opening to the casing 100, opening through which the oil can flow onto the bottom 10.
  • the parts 30, 50 constituting the oil sump 100 are assembled one on the other.
  • the lower piece 50 can be flattened and form a base and, more generally, can define the bottom 10 where can rest a volume of oil (oil reserve).
  • the upper part 30 is obtained by injection.
  • the upper piece 30 has four side walls 31, 32, 33, 34 on the one hand, which may constitute all or part of the lateral periphery of the casing 100, and at least one transverse plate on the other hand , joining two opposite walls of the upper part 30 and possibly other side walls.
  • the transverse part 20 forms a bulkhead or irremovable upper wall delimiting a lower volume of the casing 100.
  • the volume oil reserve in which can typically draw a pumping system known per se, can occupy part of this lower volume.
  • the bottom piece 50 may form part of the base of the housing. Different shapes are adapted for this piece 50: the latter can be for example flat, curved, provided with reliefs.
  • the lower piece 50 can also delimit cavities.
  • a housing L can thus be defined by a cavity formed in the lower surface of the part 50.
  • the lower part 50 is thus adapted to support for example a circulation module and / or oil treatment F.
  • This type of housing L allows the module F to be integrated inside the volume space delimited by the casing 100.
  • the lower part 50 can support functional members or fastening projecting members 67, 68.
  • An oil pump can also be supported.
  • the lower part 50 can also carry forms facilitating the flow of oil or protecting the oil drain operator.
  • the lower part 50 can support fewer or no elements and the dimensions of the part 50 can be smaller than those of the lateral contour of the casing 100. In this case, it is the upper part 30. that can support most of the above or illustrated elements in the figure 6 .
  • the lower part 50 comprises at least one fastener 68 enabling to support a coating 61 of absorption or acoustic attenuation.
  • This coating 61 is for example maintained attached to the underside of the piece 50.
  • Acoustic ribs 63 and therefore several converge towards the same zone, can be provided on the underside of the lower piece 50.
  • Ribs 52 for absorbing the shocks are for example present, at least in a peripheral zone of the lower piece 50.
  • a drainage system 66 for example in the form of a connection interface to a drain pipe, can also be formed on the bottom piece 50. Shapes facilitating the flow of the oil to the drain plug can also be formed. on the lower part 50. Alternatively, the drain hole can be made in a lower part of the upper part 30. A sensor 62 and / or an oil level gauge can be fixed on the lower part 50. the example of the figure 6 and for practical reasons, the lower piece 50 comprises a bottom surface and side walls extending the bottom 10 in height. This facilitates the integration of functions such as the oil suction pipes (and its strainer) to a filter or circulation of cooling water to an exchanger.
  • the bottom piece 50 can then have the general shape, in vertical section, of an open U upwards. As illustrated in figure 6 the piece 50 can in this case laterally support fasteners 67, a system 65 for oil cooling and other supports.
  • the shape of the lower part 50 is therefore not fixed and typically adapts to constraints the height, length and / or width of this part 50 can be adjusted accordingly.
  • the crankcase height can be minimized and a surplus of volume 69 can be added at the bottom of the casing 100, as illustrated in FIG. figure 6 .
  • one or more access shafts 64 may be provided for members 37 ( figure 2 ) for attachment to the bottom of the cylinder block 120.
  • this lower part 50 can advantageously act as a version plate, that is to say that it can evolve , for the same engine, from one vehicle application to another (other U-shaped section, with the vertical branches higher, other lateral oil volumes, shape to avoid a nearby accessory or to wear a new or different one, etc.).
  • the upper part 30 forming the bulk of the casing 100 for example, does not vary (or only by the mounting or not of accessories), and only the bottom part 50 of closure by the bottom, more economical, fits the vehicle application.
  • the Figures 5A and 5B illustrate examples of housing 100 with variable shapes for the lower part 50.
  • a height gain is obtained by using the lower part 50 shown in FIG. Figure 5B .
  • at least one external enlargement or bulge 500 is provided, making it possible to increase the internal volume at the base of the casing 100.
  • the lower piece 50 may thus have a portion of internal volume which, perpendicularly at the elongation direction, has a section greater than that of the interior volume of the upper part 30.
  • the structure of the lower part 50 is consolidated by internal ribs 101 formed on either side of a median or intermediate vertical plane of the lower part 50, and extending on the bottom towards the inside of the housing. Preferably, there is no separation of the volume of oil caused by these ribs 101.
  • Two enlargements or external lateral bulges 500 may be provided, as illustrated in FIG. Figure 5B .
  • One or more wells can be provided at the level of these lateral bulges making it possible to vertically screw the casing 100 on the bottom of the engine, through the additional volume.
  • Each well can group several screw countersinks to improve its strength, particularly during a welding operation of the two parts 30, 50 of the casing 100.
  • the protuberances formed by these bulges 500 extend outside the demoldable volume naturally . In this case, movements are generated at the time of demolding the lower part 50, using a suitable tooling.
  • the inner surfaces of the side walls 31, 32, 33, 34 and the bottom 10 of the bottom piece 50 define a hollow interior.
  • the casing thus defines a vessel provided with a reinforcing bridge formed by one or more transverse plate (s) 20.
  • the side walls 31, 32, 33, 34 extend in a generally vertical direction from the bottom 10
  • a sealed connection 40 is made at these side walls 31, 32, 33, 34 to connect the lower part 50 and the multi-wall upper part 30.
  • the multi-walled upper part 30 is therefore designed without a bottom. This results in ease of demolding: it can therefore easily be done on each side of the part transverse 20 of plastic, ribs 24, 26, 27 joining the side walls of the casing 100.
  • the ribs 24, 26, 27 made are integrally bonded both to one of the side walls of the upper part 30 and to said transverse part 20.
  • Some ribs 26, 27 formed on the underside of the transverse part 20 may extend downwards over a height representing at least half the height of the volume defined at the bottom of the casing by the transverse part 20.
  • respective ribs 27 which are identical to each other may be arranged in the width direction, on either side of a longitudinal median plane of the casing 100.
  • ribs 26 are provided which extend for example until at the bottom of the side walls 31, 32, 34 of the upper part 30.
  • Several parallel ribs 26, 27 can thus be formed on the underside of the transverse part 20 and project towards the bottom 10 of the casing 100.
  • Concurrent ribs are also provided in relation to the bottom 10. It is understood that this type of rib makes it possible not to reduce the volume of oil actually usable for the operation of the engine because they do not form separations of the volume of oil. Thus, it limits the risk of using the oil faster.
  • the downstream ribs 26, 27 may also be narrower at their lower end.
  • These internal ribs 26, 27 are preferably raised with respect to the bottom 10. At least the largest ribs 26, formed in shape on the upper piece 30 can descend at a distance of less than about 5 cm from the bottom 10 and penetrate into the oil. At this point, they do not interfere with the flow of oil from the engine or returning. These ribs 26 allow, on the contrary, to calm this fluid, delaying its movements during acceleration.
  • the casing 100 makes it possible to close down the voids or voids formed in the cylinder block 120 of the engine.
  • the casing 100 does not generally exceed the height level of the crankshaft 140.
  • the camshaft bearing caps 130 constitute one of the lowest parts of the cylinder block 120, these bearing caps 130 being able to fit into the volume of the cylinder. 100 of the casing 100.
  • a metal closure plate 160 can also be used to connect the oil sump 100, as illustrated in FIG. figure 3C .
  • An outer face of the casing 100 may also have fasteners with a gearbox 150.
  • the casing 100 can also accommodate a reinforcement piece extending from the bottom of the cylinder block to the gearbox 150.
  • An anti-emulsion plate (English windage tray or baffle plate) may sometimes be present below the crankshaft 140, in a position for example higher than that of the transverse portion 20. This type of plate insufficiently reinforces the inertia of the housing because it is not strongly linked to the side walls 31, 32, 33, 34 and is in contact with them only on a reduced area in height.
  • a housing 100 according to the invention has at least one transverse part (plate, wall, or similar element) formed integrally with the peripheral portion of the upper part 30.
  • an anti-emulsion plate may optionally be attached directly to the upper part 30.
  • orifices 103 are provided in a wall 34 of the peripheral portion of the upper 30.
  • the orifices 103 may receive screws or studs or nuts mounted, crimped or overmoulded by the plastic, or studs. These orifices 103 allow the connection with the gearbox 150.
  • the plastic well formed at each of the orifices 103 may be reinforced internally by a tubular sleeve made of material of greater rigidity. A metallic material can typically be used, so that the sleeve limits or prevents deformations of the associated well.
  • fixing members preferably rigid, may be provided in the lower part 50 and / or the upper part 30, on one side to allow to connect an outer surface of the casing 100 to the gearbox 150.
  • the upper piece 30 of plastics material can extend between an upper end for defining the upper opening of the casing 100 and a lower edge 300 can rest on the bottom 10 of the oil sump 100, the lower part 50 being flattened .
  • the upper part 30 extends over almost the entire height of the casing 100.
  • the advantage of providing the one-piece part 30 with a transverse part 20 is to greatly improve the response capacity with respect to solicitations on the structure of the housing 100. Indeed with simple plastic side walls of high height and smooth, lateral stresses exerted to the hollow interior can very quickly cause wall deformations, especially as the thickness is small.
  • the transverse portion 20 is further provided with ribs 24, 26, 27 integral both with the transverse portion 20 and with one of the side walls 31, 32, 33, 34 of the one-piece piece 30.
  • These ribs 24, 26, 27 provide a reinforcement, and it is allowed to keep a low thickness and thus lighten the casing 100.
  • the fact of providing internal ribs 26, 27 does not cause any problem of size of the housing 100. It is not necessary to provide too prominent ribs around the housing 100.
  • the advantage of providing a reinforcement through a transverse part 20 and the associated ribs 24, 26, 27 is to improve the mechanical behavior of the casing 100, without requiring too much wall thickness. This avoids the manufacture of casings with walls 5 mm thick or more.
  • the upper piece 30 injected plastic, unlike parts of too large thickness, can then easily be manufactured in series. A considerable time saving is obtained for the manufacturing cycles.
  • the architecture of the upper part 30 allows demolding without difficulty, and in particular without risk of deformation at the mold outlet.
  • the housing 100 represented at Figure 1B forms a container accessible from the top. Closing the hollow interior, visible on the figure 2 six powerfully connected faces makes it possible to considerably increase the inertia of the housing 100 thus formed, with equal bulk. The inertia is also increased by the internal ribs 26, 27, visible on the figure 2 .
  • the transverse portion 20 thus forms a bridge covering the hollow interior and provided with orifices 22 for the passage of the oil. These orifices 22 are preferably spaced from the side walls (31, 32, 33, 34) so as not to lower the inertia of the casing 100.
  • the transverse portion 20 is disposed about halfway up or a little higher and rigidifies by itself the connection between the gearbox 150 and the cylinder block 120.
  • the transverse portion 20 extends from the middle of the wall 33 opposite the gearbox 150, towards the middle of the wall 34 of contact of the box 150 with the casing 100.
  • the section of the transverse portion 20 is shaped to withstanding the torsional forces relatively parallel to the axis of rotation of the motor (longitudinal axis for the housing 100).
  • the transverse portion 20 should not interfere with the flow of oil cascading back the block, nor its return through the suction pipe.
  • the one-piece multi-walled part 30 can be produced by a controlled injection of plastic into a mold, by one or more injection points, so as to obtain the same thickness for the transverse part 20 and for the side walls 30, 31 , 32, 33.
  • the room upper 30 has an H-section in at least one vertical sectional plane.
  • the lower piece 50 completes the base of the H and defines the hollow interior at the bottom of the casing 100.
  • the mold used for the manufacture of the one-piece piece 30 receives a thermoplastic material to an upper boundary whose edge is substantially the same as the border of the lower piece 50.
  • the multi-walled monoblock piece 30 may have a U-shape, inverted, respectively in two vertical cross-sectional planes orthogonal to each other.
  • the multi-walled upper part 30 may also have an H-shape according to two orthogonal vertical section planes respectively.
  • the leaktight connection 40 is made at the base of the casing 100, on a plate forming the bottom 10.
  • the bottom part forming the bottom 10 is for example welded to an entire contour with a lower edge 300 of the upper piece 30, so that sealed by a suitable technique such as welding by mechanical vibration, ultrasound or laser.
  • the sealed connection 40 is also made at a distance from the transverse part 20, but at a level raised relative to the base of the casing 100. An interlocking of the part 30 can be produced in a peripheral peripheral part of the piece 50.
  • the plastic may be melted in a zone 105 of contact between the side walls 31, 32, 33, 34 of the upper part 30 and the lower part 50.
  • a recessed molding 102 may be provided on an upper edge of the part 50 to receive the bottom of a corresponding wall P of the upper part.
  • the wall P is thus embedded in the recessed molding 102.
  • the molding 102 is for example made on a continuous periphery of the upper edge.
  • One or more ribs 25 formed on the outside of the wall P may also be fused, at their lower end, with the outside of the upper edge of the piece 50 forming the bottom.
  • the illustrated wall P is vertical but could also be inclined and / or extended in a predominantly horizontal component direction, according to embodiments of lesser preference.
  • the sealed connection 40 can therefore be obtained by a continuous weld.
  • the leaktight connection 40 extends both along the thickness e1 of the wall P and the excess thickness e2 provided by the outer ribs 25.
  • the leaktight connection 40 involves not only the lower end of the wall P but also zones adjacent side contacts in contact with the inside of the molding 102. Note also in the embodiment of Figures 4A and 4B ribs 28 formed on the underside of the lower piece 50.
  • the gasket 112 may consist of a sealing ring which is deposited on the upper piece of the mold, in a hollow molding. formed at the end of the piece 30 on the outlet side of the mold.
  • the casing 100 can be assembled with the upper piece 30 multi-walled monoblock returned from the position illustrated in the Figures 1A and 1B .
  • the assembly can be made as illustrated in FIG. Figure 4B with the multi-walled piece 30 placed at the place after it leaves the mold.
  • the two complementary parts 30, 50 are preferably made of the same plastic, which makes it possible to produce a plastic weld and to obtain a monomatized housing.
  • one and / or the other of the two parts 30, 50 is made of a material transparent to the emissions of a laser.
  • the melting zone (s) f may be narrower than that illustrated in FIG. Figure 4A . It is possible to provide discontinuous fusion zones or a single peripheral fusion zone.
  • a clipping or screwing may be performed prior to welding so as to ensure the proper positioning of the parts 30, 50 against each other.
  • an elastic seal 112 is used to seal, such clipping or screwing compresses the seal 112.
  • One or more clipping fingers 113 allow for example to retain the free end 115 of an element 111 covering said finger, to hold together the lower piece 50 and the upper piece 30.
  • the clipping of the lower part 50 allows a maintenance of this piece 50 against the side walls 31, 32, 33, 34 of the upper part 30.
  • the maintenance is obtained when the clips 113 are engaged with a complementary part.
  • the complementary part may be a perforated zone 114 or a female member disposed in a flange 111 or similar covering member (s) of the lower part 50.
  • the clips 113 are laterally distributed on the periphery of one or the other of the parts 30, 50, so as to connect in a completely sealed manner said lower parts 50 and higher 30.
  • the welding operation can, if necessary, be eliminated if the tightness and a good mechanical strength of the structure are obtained via clipping or even a screwing.
  • the lower piece 50 may be sealingly and removably attached to the upper piece 30.
  • An unclipping using a suitable tool is for example used to break the seal 40 and to separate the pieces 30, 50.
  • the manufacturing process of the oil sump 100 may comprise two injection steps in a mold to obtain respectively the upper part 30 and the lower part 50, then a step of assembling these two parts 30, 50.
  • the steps of FIG. injection are simple to implement.
  • the multi-walled upper part 30 illustrated in FIG. Figure 1A typically weighs several kilograms at the molding outlet. To inject such a large amount of plastic into a short cycle time and retain the dimensional characteristics necessary for the assembly of the components and the functions of the finished part, it is preferably required several points or injection plies.
  • the practice of a controlled injection for example of the sequential type, gives a good development flexibility. Thus, several injection points will preferably be provided for at least one of the two lower and upper parts 30, 50.
  • thermoplastic s
  • the housing 100 consisting for example entirely of thermoplastic, can itself attenuate the noise emitted from several dBA, according to the audible frequency. Therefore, it allows, to a large extent, to avoid using an additional piece of absorption, expensive, heavy, cumbersome and troublesome for maintenance.
  • One of the advantages of the method is to provide the possibility of ribbing the housing from a high position corresponding to the position of the transverse plate 20 towards the outside, in particular downwards, with an interesting rib height, since it is necessary to minimize the height of the structural casing 100 to preserve the ground clearance of the vehicle and not to reduce the required capacity in oil.
  • the ribs can be of significant thickness and play a real role of structural stiffening of the lower part of the housing 100, and not just limiting acoustic effects.
  • Another of the advantages of the method lies in the simplicity of manufacturing a plastic casing of optimized shape and made highly structural. It is indeed easy to get the two pieces to assemble. In addition, it is allowed to modify only one of the two parts 30, 50 to achieve a new crankcase shape.
  • the shape of the bottom 10 can be modified locally for example without requiring a complete replacement of the manufacturing facility. This process can be easily industrialized and is particularly suitable for meeting mass production requirements, in contrast to complex parts molding methods, so expensive. In addition, the use of a thin plastic material and therefore low weight is of interest both economic and ecological.

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • La présente invention est relative au domaine des carters d'huile pour moteur à combustion interne, typiquement placés au bas du moteur. L'invention concerne ainsi un carter d'huile en plastique dit structurel, c'est-à-dire qu'il supporte des efforts dynamiques de flexion et de torsion (conséquences des réactions des supports du moteur et de la boîte de vitesse d'un véhicule). L'invention concerne également le procédé de fabrication de ce carter, ainsi qu'une utilisation d'une pièce de fond dans un carter d'huile.
  • Un carter de moteur à combustion a souvent un rôle structurant pour le moteur, lorsqu'il n'est pas réalisé en tôle fine. De façon connue, le carter comporte une cuve ou bac délimitant un volume de réception d'huile d'une part, et une ouverture supérieure d'autre part. Cette ouverture supérieure est bordée par une bride solidaire de la cuve, pour le montage sur un organe complémentaire d'un moteur à combustion. Le carter de moteur est ainsi amené à apporter de la rigidité dans les cas où il forme une cuve au bas du moteur ou du bloc moteur car il doit supporter des efforts dynamiques de flexion et de torsion, conséquences des réactions des supports du moteur et de la boite de vitesses (à laquelle il est également rattaché).
  • Pour répondre à cette problématique de rigidité, il est connu dans l'art antérieur pour la fabrication de carters d'huile, d'utiliser des matériaux métalliques moulés, comme la fonte ou les alliages légers, nervurés lors de leur conception, sur la preuve de calculs et de tests d'endurance. Un inconvénient de ces matériaux métalliques utilisés pour l'obtention de carters structurels est leur poids. En outre, leur mise en oeuvre réclame plus d'énergie. Leur utilisation donne un bilan écologique qui est donc médiocre.
  • Il est connu par le document WO 03/102387 A1 une cuve d'huile pour moteur à combustion, dans laquelle des composants en métal sont remplacés par des composants en plastique moulé présentant une rigidité comparable à celle des composants métalliques. La cuve comprend un contenant plastique moulé sur une structure d'appui métallique ou plastique. Une plaque anti-turbulence ou anti-émulsion peut venir s'insérer à l'intérieur de la cuve et reposer sur des supports adaptés. Des passages pour l'écoulement d'huile sont laissés autour de cette plaque.
  • Ce type de cuve permet de répondre à la double problématique de poids et de rigidité. Cependant, le procédé de fabrication avec surmoulage est relativement complexe à mettre en oeuvre. Les produits obtenus selon l'enseignement du document WO 03/102387 A1 sont plus coûteux à fabriquer qu'un carter monomatière, en particulier en plastique injecté. Un carter constitué de plusieurs matières est aussi plus difficile à valoriser en fin de vie, car il faut en séparer les composants de matières différentes, d'ailleurs fermement liés pour assurer le rôle des renforts, surtout lorsque ces renforts ont été surmoulés.
  • Il faut également insister ici sur le fait que, jusqu'à présent, l'utilisation de plastique injecté pour fabriquer un carter a été limitée à un nombre très réduit d'applications, lorsque les contraintes exercées sur le bas du moteur sont relativement faibles. Pour des applications plus sévères, les efforts (flexion, torsion, contraintes exercées sur les parois en plastique) sont trop importants et le carter doit être conçu en matière métallique. Le document US 5161642 décrit ainsi un carter d'huile, dans lequel le carter est assemblé à partir de plusieurs pièce métalliques. Il existe donc un besoin pour des carters réalisés essentiellement ou complètement en matière plastique et présentant de bonnes caractéristiques structurelles.
  • Le document WO 01/83954 décrit un carter d'huile à base de polyamide, dans lequel une plaque anti-turbulence ou anti-émulsion est supportée dans le volume interne du carter par des séparateurs disposés en travers à l'intérieur du carter.
  • La présente invention a donc pour objet de supprimer un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en définissant un carter de poids léger et de conception simplifiée, donc moins coûteuse, qui présente de bonnes caractéristiques de résistance structurelle.
  • A cet effet, il est proposé selon l'invention un carter d'huile structurel pour moteur à combustion, doté d'une ouverture supérieure et comprenant :
    • une pièce supérieure monobloc en matière plastique incluant plusieurs parois latérales délimitant de façon périphérique un volume intérieur, et au moins une partie transversale s'étendant dans ledit volume intérieur en rejoignant au moins deux des parois latérales, la pièce supérieure s'étendant entre une extrémité supérieure définissant ladite ouverture supérieure et une extrémité inférieure définissant une ouverture inférieure ;
    • une pièce inférieure comprenant un fond et fixée de manière étanche à l'extrémité inférieure de la pièce supérieure ;
      le carter étant doté de nervures intérieures formées intégralement avec la pièce supérieure et disposées en vis-à-vis du fond.
  • Ainsi, le carter est obtenu par la réunion de deux pièces, au moins la pièce supérieure pouvant être légère (cette pièce supérieure étant de surcroît simple à mouler). Le pont formé par la partie transversale qui est fermement relié aux parois latérales permet avec les nervures intérieures de rigidifier et de consolider la structure du carter. La fonction prioritaire de ce pont en plastique est une fonction structurelle, à l'inverse des plaques anti-émulsion dont la fonction essentielle est de permettre une circulation de l'huile.
  • Dans divers modes de réalisation du carter d'huile structurel selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
    • la pièce inférieure est en matière plastique ;
    • la partie transversale est plus éloignée dudit fond que de l'extrémité supérieure de la pièce supérieure ;
    • La partie transversale est plus éloignée de l'extrémité inférieure que de l'extrémité supérieure de la pièce supérieure ;
    • les nervures intérieures comprennent des nervures liées intégralement à la fois à une des parois latérales et à ladite partie transversale ;
    • la partie transversale forme un pont muni d'orifices distants des parois latérales pour permettre une circulation d'huile ;
    • la pièce supérieure présente une forme de U inversé, selon respectivement deux plans de coupe verticaux orthogonaux entre eux ;
    • la pièce inférieure présente un volume intérieur dont une portion a une section, perpendiculairement à la direction d'allongement en hauteur de la pièce supérieure, supérieure à la section du volume intérieur de la pièce supérieure (la direction d'allongement en hauteur de la pièce supérieure est typiquement aussi la direction de démoulage de cette pièce) ;
    • la pièce inférieure est essentiellement en matière plastique et est maintenue par soudure à l'extrémité inférieure de la pièce supérieure ;
    • la soudure s'étend continument tout autour de l'ouverture inférieure ;
    • le carter comprend en outre un dispositif de maintien pour maintenir la partie inférieure accolée contre la partie supérieure.
    • la pièce inférieure comprend sur au moins une face externe un ou plusieurs organes saillants de fixation venus de forme avec la pièce inférieure.
    • la pièce inférieure comprend une cavité pour intégrer un module de traitement d'huile dans un logement situé à l'intérieur du volume d'encombrement délimité par le carter.
  • Par ailleurs, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication relativement simple et aisément industrialisable permettant d'obtenir un carter à la fois léger et hautement structurel.
  • A cet effet, il est proposé un procédé de fabrication d'un carter d'huile structurel pour moteur à combustion, comprenant une étape d'assemblage de deux parties complémentaires dont l'une est une pièce inférieure comprenant un fond et l'autre une pièce supérieure comprenant une extrémité supérieure délimitant une première ouverture de la pièce supérieure, caractérisé en ce que :
    • on réalise un moulage par injection de matière plastique pour fournir d'un seul tenant ladite pièce supérieure avec une partie transversale intégrée qui s'étend dans un volume intérieur de la pièce supérieure ;
    • pendant le moulage par injection on forme, intégralement avec la partie transversale, des nervures faisant saillie vers une deuxième ouverture de la pièce supérieure ; et
    • lors de l'étape d'assemblage, on fixe la pièce inférieure à l'extrémité inférieure de la pièce supérieure, à distance de la partie transversale, pour obturer de manière étanche ladite deuxième ouverture.
  • Grâce à la présente invention, il est permis de minimiser l'impact, sur le coût du procédé de fabrication, d'évolutions apportées à un carter d'huile essentiellement en plastique. On peut ainsi utiliser une pièce de fond pour former une partie d'un carter d'huile structurel selon l'invention, cette pièce de fond servant dans une méthode de fermeture par le bas dudit carter. Il est donc avantageusement permis de faire évoluer facilement et à moindre coût la forme du carter, en modifiant uniquement la pièce inférieure. Les modifications ne portent pas sur la pièce supérieure qui comprend les nervures de renfort. Grâce à la souplesse de la conception des formes en plastique injecté, on peut réaliser des contre-dépouilles, des surmoulages de tuyaux, des soudures plastiques, parfois même un collage.
  • D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • les figures 1A et 1B représentent des vues en perspective d'un carter selon un mode de réalisation de l'invention, avec respectivement dissociation et association des pièces constitutives ;
    • la figure 2 représente en perspective le dessous de la pièce supérieure du carter illustrée à la figure 1A ;
    • les figures 3A, 3B et 3C montrent des vues en coupe respectives qui illustrent des implantations typiques d'un carter selon l'invention au bas d'un moteur à combustion ;
    • les figures 4A et 4B représentent en coupe des exemples respectifs de liaison étanche entre les pièces constitutives d'un carter selon la présente invention ;
    • les figures 5A et 5B montrent schématiquement des exemples respectifs de forme pour un carter selon l'invention ;
    • la figure 6 représente une vue de dessous d'un carter selon une variante de réalisation de l'invention.
  • Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
  • Le carter d'huile pour moteur à combustion va maintenant être décrit en liaison avec les figures 1A, 1B, 2 et 6.
  • Le carter d'huile structurel 100 est formé par un assemblage de deux parties complémentaires dont l'une inférieure comprend un fond 10 du carter 100 et l'autre supérieure est une pièce superposée et dotée de nervures 24, 25 de renfort. Les deux parties complémentaires sont de préférence en plastique. Alternativement la partie inférieure peut être réalisée en matériau léger autre que du plastique.
  • Dans un mode de réalisation préféré, la matière plastique utilisée est par exemple un thermoplastique tolérant des températures de l'ordre de 100°C et davantage. De manière non limitative, au moins la pièce supérieure du carter 100 est à base de polyamide. Le plastique PA6.6GF35 peut servir pour la conception des pièces du carter 100. Les températures acceptées en continu par de tels matériaux plastiques tels que le PA6.6GF35 ont atteint celles des alliages (à titre indicatif, les caractéristiques mécaniques des alliages d'aluminium chutent vers 150°C).
  • La pièce supérieure 30 consiste en une pièce monobloc multi-parois incluant des parois latérales 31, 32, 33, 34 (typiquement au moins quatre parois latérales), ainsi qu'au moins une partie transversale 20 reliant au moins deux des parois latérales 31, 32, 33, 34 pour former un pont. Les parois latérales forment par exemple une partie périphérique 31, 32, 33, 34 qui entoure la partie transversale 20. Cette partie transversale 20 peut consister en une plaque. Elle peut aussi former une paroi s'étendant dans le volume intérieur sensiblement transversalement à la direction d'allongement en hauteur de la pièce supérieure 30. La distance séparant la partie transversale 20 de l'extrémité haute de la pièce supérieure est inférieure (par exemple au moins quatre fois inférieure) à la distance séparant la partie transversale 20 de l'extrémité basse de la pièce supérieure 30.
  • Une liaison étanche 40 est réalisée entre la pièce inférieure 50 incluant le fond 10 et la pièce supérieure 30. L'ensemble obtenu forme un carter 100 qui est pourvu de nervures 26, 27 intérieures surélevées et en vis-à-vis par rapport au fond 10.
  • Le carter 100 comprend à son extrémité supérieure une bride 36 qui peut être formée par une collerette continue ou non de la pièce monobloc 30. La bride 36 peut s'étendre latéralement vers l'extérieur par rapport au bord supérieur des parois latérales 31, 32, 33, 34 de la pièce monobloc 30. Cette bride 36 délimite une ouverture supérieure du carter 100. La bride 36 constitue un organe par lequel le carter 100 peut être attaché, par exemple à un bloc cylindre 120 de moteur. Des trous 35 à composante verticale sont par exemple répartis sur la bride 36 pour assurer la liaison au bas du bloc 120. On comprend à la vue des figures 1A et 1B que la pièce supérieure monobloc 30 ne comporte pas de palier(s) de vilebrequin ni support de palier (source de contraintes) mais peut se fixer au bas du moteur (directement au bas du bloc cylindre 120 ou indirectement, par exemple via une semelle). Le montage sur un ou des organe(s) complémentaire(s) du moteur à combustion ou bloc cylindre 120 d'un véhicule automobile peut être réalisé de façon conventionnelle. La bride 36 délimite une ouverture d'accès au carter 100, ouverture par laquelle l'huile peut se déverser sur le fond 10.
  • En référence aux figures 1A et 1B, les pièces 30, 50 constitutives du carter d'huile 100 sont assemblées l'une sur l'autre. La pièce inférieure 50 peut être aplatie et former une base et, plus généralement, peut définir le fond 10 où peut reposer un volume d'huile (réserve d'huile). La pièce supérieure 30 est obtenue par injection. Dans un mode préféré de réalisation, la pièce supérieure 30 possède quatre parois latérales 31, 32, 33, 34 d'une part, pouvant constituer tout ou partie de la périphérie latérale du carter 100, et au moins une plaque transversale d'autre part, joignant deux parois opposées de la pièce supérieure 30 et éventuellement d'autres parois latérales. La partie transversale 20 forme un cloisonnement ou une paroi supérieure inamovible délimitant un volume inférieur du carter 100. Le volume de réserve d'huile, dans lequel peut typiquement puiser un système de pompage connu en soi, peut occuper une partie de ce volume inférieur. Dans des formes de réalisation différentes, la pièce inférieure 50 peut former une partie de la base du carter. Différentes formes sont adaptées pour cette pièce 50 : cette dernière peut être par exemple plate, incurvée, munie de reliefs.
  • La pièce inférieure 50 peut aussi délimiter des cavités. En référence à la figure 6, un logement L peut être ainsi défini par une cavité formée dans la surface inférieure de la pièce 50. La pièce inférieure 50 est ainsi adaptée pour supporter par exemple un module de circulation et/ou traitement d'huile F. Ce type de logement L permet d'intégrer le module F à l'intérieur du volume d'encombrement délimité par le carter 100. La pièce inférieure 50 peut supporter des organes fonctionnels ou des organes saillants de fixation 67, 68. A titre illustratif, on peut raccorder ainsi tout ou partie du tuyau de crépine, une partie des canalisations, tout ou partie du logement d'un filtre à huile, tout ou partie d'un système de refroidissement de l'huile. Une pompe à huile peut aussi être supportée. La pièce inférieure 50 peut également porter des formes facilitant l'écoulement de l'huile ou protégeant l'opérateur de vidange des projections d'huile. Dans d'autres modes de réalisation, la pièce inférieure 50 peut supporter moins d'éléments voire aucun et les dimensions de la pièce 50 peuvent être inférieures à celles du contour latéral du carter 100. Dans ce cas, c'est la pièce supérieure 30 qui peut supporter la plupart des éléments susmentionnés ou illustrés à la figure 6.
  • Dans l'exemple de la figure 6, la pièce inférieure 50 comprend au moins un organe de fixation 68 permettant de supporter un revêtement 61 d'absorption ou d'atténuation acoustique. Ce revêtement 61 est par exemple maintenu accolé sur le dessous de la pièce 50. Des nervures acoustiques 63, donc plusieurs convergent vers une même zone, peuvent être prévues sur le dessous de la pièce inférieure 50. Des nervures 52 d'absorption des chocs sont par exemple présentes, au moins dans une zone périphérique de la pièce inférieure 50.
  • Un ou plusieurs organes de fixation 67 d'une tuyauterie T peuvent également être prévus. Un système de vidange 66, par exemple sous la forme d'une interface de connexion à un tuyau de vidange, peut aussi être formé sur la pièce inférieure 50. Des formes facilitant l'écoulement de l'huile vers le bouchon de vidange peuvent aussi être prévues sur la pièce inférieure 50. Alternativement, le trou de vidange peut être réalisé dans une partie basse de la pièce supérieure 30. Un capteur 62 et/ou une jauge de niveau d'huile peuvent être fixés sur la pièce inférieure 50. Dans l'exemple de la figure 6 et pour des raisons pratiques, la pièce inférieure 50 comprend une surface de fond et des parois latérales prolongeant en hauteur le fond 10. Ceci facilite l'intégration de fonctions telles que les tuyaux d'aspiration d'huile (et sa crépine) vers un filtre ou la circulation d'eau de refroidissement vers un échangeur. La pièce inférieure 50 peut alors avoir la forme générale, en section verticale, d'un U ouvert vers le haut. Comme illustré à la figure 6, la pièce 50 peut dans ce cas supporter latéralement des organes de fixation 67, un système 65 de refroidissement d'huile et d'autres supports. La forme de la pièce inférieure 50 n'est donc pas figée et s'adapte typiquement à des contraintes d'encombrement, la hauteur, la longueur et/ou la largeur de cette pièce 50 pouvant être ajustées en conséquence.
  • A titre d'exemple, la hauteur de carter peut être minimisée et un surplus de volume 69 peut être ajouté en bas du carter 100, comme illustré à la figure 6. On peut prévoir, dans la zone de volume supplémentaire, un ou plusieurs puits d'accès 64 aux organes 37 (figure 2) de fixation prévus au niveau de la bride 36 pour le rattachement au bas du bloc cylindre 120. On comprend ainsi que cette pièce inférieure 50 peut avantageusement jouer le rôle de plaque de version, c'est-à-dire qu'elle peut évoluer, pour un même moteur, d'une application sur véhicule à une autre (autre section en U, avec les branches verticales plus hautes, autres volumes d'huile latéraux, forme pour éviter un accessoire proche ou en porter un nouveau ou un différent, etc.). Dans ce cas, la pièce supérieure 30 formant l'essentiel du carter 100, par exemple, ne varie pas (ou seulement par le montage ou non d'accessoires), et seule la pièce inférieure 50 de fermeture par le fond, plus économique, s'adapte à l'application sur véhicule.
  • Les figures 5A et 5B illustrent des exemples de carter 100 avec des formes variables pour la pièce inférieure 50. En particulier, un gain en hauteur est obtenu en utilisant la pièce inférieure 50 montrée à la figure 5B. Pour obtenir ce gain en hauteur, il est prévu au moins un élargissement ou renflement latéral extérieur 500 permettant d'augmenter le volume intérieur au niveau de la base du carter 100. La pièce inférieure 50 peut ainsi présenter une portion de volume intérieur qui, perpendiculairement à la direction d'allongement, possède une section supérieure à celle du volume intérieur de la pièce supérieure 30. La structure de la pièce inférieure 50 est consolidée par des nervures intérieures 101 formées de part et d'autre d'un plan vertical médian ou intermédiaire de la pièce inférieure 50, et s'étendant sur le fond vers l'intérieur du carter. De préférence, il n'y a pas de séparation du volume d'huile causée par ces nervures 101.
  • Deux élargissements ou renflements latéraux extérieurs 500 peuvent être prévus, comme illustré à la figure 5B. On peut disposer au niveau de ces renflements latéraux un ou plusieurs puits permettant de visser verticalement le carter 100 sur le bas du moteur, à travers le volume supplémentaire. Chaque puits peut regrouper plusieurs lamages de vis pour améliorer sa tenue, en particulier lors d'une opération de soudure des deux pièces 30, 50 du carter 100. Les excroissances formées par ces renflements 500 s'étendent à l'extérieur du volume démoulable naturellement. Dans ce cas, des mouvements sont générés au moment du démoulage de la pièce inférieure 50, à l'aide d'un outillage adapté.
  • Dans l'exemple non limitatif des figures 1A et 1B, les surfaces intérieures des parois latérales 31, 32, 33, 34 et le fond 10 de la pièce inférieure 50 définissent un intérieur creux. Le carter définit ainsi une cuve dotée d'un pont de renfort formé par une ou plusieurs plaque(s) transversale(s) 20. Les parois latérales 31, 32, 33, 34 s'étendent selon une direction générale verticale depuis le fond 10. Une liaison étanche 40 est réalisée au niveau de ces parois latérales 31, 32, 33, 34 pour raccorder la pièce inférieure 50 et la pièce supérieure 30 multi-parois.
  • La pièce supérieure 30 multi-parois est donc conçue sans fond. Il en résulte une facilité de démoulage : on peut donc aisément réaliser, de chaque côté de la partie transversale 20 en plastique, des nervures 24, 26, 27 rejoignant des parois latérales du carter 100. Autrement dit, les nervures 24, 26, 27 réalisées sont liées intégralement à la fois à une des parois latérales de la pièce supérieur 30 et à ladite partie transversale 20. Certaines nervures 26, 27 formées sur le dessous de la partie transversale 20 peuvent s'étendre vers le bas sur une hauteur représentant au moins la moitié de la hauteur du volume délimité en bas de carter par la partie transversale 20.
  • Comme illustré à la figure 2, des nervures 27 respectives identique entre elles peuvent être disposées dans le sens de la largeur, de part et d'autre d'un plan médian longitudinal du carter 100. Par ailleurs, on prévoit des nervures 26 qui s'étendent par exemple jusqu'en bas des parois latérales 31, 32, 34 de la pièce supérieure 30. Plusieurs nervures parallèles 26, 27 peuvent ainsi être formées sur le dessous de la partie transversale 20 et faire saillie en direction du fond 10 du carter 100. Des nervures concourantes sont également prévues en vis-à-vis du fond 10. On comprend que ce type de nervure permet de ne pas réduire le volume d'huile effectivement utilisable pour le fonctionnement du moteur car elles ne forment pas des séparations du volume d'huile. Ainsi, on limite les risques d'user l'huile plus vite. Les nervures 26, 27 descendantes peuvent aussi être plus étroites à leur extrémité basse. Ces nervures 26, 27 intérieures sont préférentiellement surélevées par rapport au fond 10. Au moins les nervures 26 les plus grandes, venues de forme sur la pièce supérieure 30 peuvent descendre à une distance inférieure à environ 5 cm du fond 10 et pénétrer dans l'huile. A cet endroit, elles ne gênent pas l'écoulement de l'huile venant du moteur ou y retournant. Ces nervures 26 permettent, au contraire, de tranquilliser ce fluide, en retardant ses mouvements lors des accélérations.
  • En référence aux figures 3A, 3B et 3C, des modes de raccordement conventionnels d'un carter d'huile 100 conforme à l'invention sont montrés. Ces modes de raccordement et tout autre mode adapté peuvent s'appliquer pour un carter 100 conforme à l'invention. Comme peut le concevoir l'homme du métier, le carter 100 permet de refermer par le bas le ou les espaces vides formés dans le bloc cylindre 120 du moteur. Le carter 100 ne dépasse pas généralement le niveau de hauteur du vilebrequin 140. Les chapeaux de paliers 130 des arbres à cames constituent une des parties les plus basses du bloc cylindre 120, ces chapeaux de palier 130 pouvant s'insérer dans le volume d'encombrement du carter 100. Une semelle métallique de fermeture 160 peut aussi servir à raccorder le carter d'huile 100, comme illustré dans la figure 3C. Une face extérieure du carter 100 peut également présenter des organes de fixation avec une boîte de vitesses 150. Le carter 100 peut acueillir en outre une pièce de renfort s'étendant du bas du bloc cylindre à la boite de vitesses 150.
  • Une plaque anti-émulsion (en anglais windage tray ou baffle plate) peut parfois être présente en-dessous du vilebrequin 140, dans une position par exemple plus haute que celle de la partie transversale 20. Ce type de plaque renforce insuffisamment l'inertie du carter car elle n'est pas puissamment liée aux parois latérales 31, 32, 33, 34 et n'est en contact avec ces dernières que sur une zone réduite en hauteur. Pour être véritablement structurel, un carter 100 conforme à l'invention possède au moins une partie transversale (plaque, paroi, ou élément similaire) formée intégralement avec la partie périphérique de la pièce supérieure 30. Naturellement, une plaque anti-émulsion peut le cas échéant être rattachée directement à la pièce supérieure 30.
  • Dans l'exemple des figures 1A et 1B, des orifices 103 sont prévus dans une paroi 34 de la partie périphérique de la supérieure 30. De manière non limitative, les orifices 103 peuvent recevoir des vis ou des goujons ou des écrous montés, sertis ou surmoulés par le plastique, ou des goujons. Ces orifices 103 permettent la liaison avec la boîte de vitesses 150. Dans un mode de réalisation, le puits en matière plastique formé au niveau de chacun des orifices 103 peut être renforcé intérieurement par un manchon tubulaire en matière de plus grande rigidité. Une matière métallique peut typiquement être utilisée, de façon à ce que le manchon limite ou empêche des déformations du puits associé. Plus généralement, des organes de fixation, préférentiellement rigides, peuvent être prévus dans la pièce inférieure 50 et/ou la pièce supérieure 30, sur un côté pour permettre de raccorder une surface extérieure du carter 100 à la boîte de vitesses 150.
  • Comme illustré à la figure 1A, la pièce supérieure 30 en matière plastique peut s'étendre entre une extrémité supérieure permettant de délimiter l'ouverture supérieure du carter 100 et un bord inférieur 300 pouvant reposer sur le fond 10 du carter d'huile 100, la pièce inférieure 50 étant aplatie. Dans ce cas la pièce supérieure 30 s'étend sur quasiment toute la hauteur du carter 100. L'intérêt de pourvoir la pièce monobloc 30 d'une partie transversale 20 est d'améliorer très fortement la capacité de réponse vis-à-vis des sollicitations sur la structure du carter 100. En effet avec de simples parois latérales en matière plastique de hauteur importante et lisses, des sollicitations latérales exercées vers l'intérieur creux peuvent très vite entraîner des déformations de paroi, d'autant plus que l'épaisseur est faible.
  • Avec la partie transversale 20 formée intégralement avec les parois latérales 31, 32, 33, 34, de telles déformations sont empêchées. La partie transversale 20 est dotée en outre de nervures 24, 26, 27 intégrales à la fois avec la partie transversale 20 et avec une des parois latérales 31, 32, 33, 34 de la pièce monobloc 30. Ces nervures 24, 26, 27 apportent un renfort, et il est permis de conserver une épaisseur peu élevée et alléger ainsi le carter 100. L'efficacité structurelle obtenue ainsi est bien supérieure à l'utilisation d'une simple plaque jointive rapportée. Par ailleurs, le fait de prévoir des nervures intérieures 26, 27 ne cause pas de problème d'encombrement du carter 100. Il n'est pas nécessaire de prévoir des nervures trop saillantes autour du carter 100.
  • L'intérêt de fournir un renfort par une partie transversale 20 et les nervures 24, 26, 27 associées est d'améliorer le comportement mécanique du carter 100, sans requérir une épaisseur de paroi trop importante. On évite ainsi de fabriquer des carters avec des parois de 5 mm d'épaisseur ou plus. La pièce supérieure 30 en plastique injecté, contrairement à des pièces d'épaisseur trop importante, peut alors aisément être fabriquée en série. Un gain de temps considérable est obtenu pour les cycles de fabrication. De plus, l'architecture de la pièce supérieure 30 autorise un démoulage sans difficulté, et notamment sans risque de déformation en sortie de moule.
  • La carter 100 représenté à la figure 1B forme un contenant accessible par le haut. Le fait de fermer l'intérieur creux, visible sur la figure 2, six faces puissamment liées permet d'augmenter considérablement l'inertie du carter 100 ainsi constitué, à encombrement égal. L'inertie est également augmentée par les nervures intérieures 26, 27, visibles sur la figure 2. La partie transversale 20 forme donc un pont couvrant l'intérieur creux et muni d'orifices 22 pour le passage de l'huile. Ces orifices 22 sont préférentiellement distants des parois latérales (31, 32, 33, 34), de façon à ne pas abaisser l'inertie du carter 100.
  • Dans un mode de réalisation de l'invention, la partie transversale 20 est disposée environ à mi-hauteur ou un peu plus haut et rigidifie par elle-même la liaison entre la boite de vitesses 150 et le bloc cylindre 120. Dans l'exemple des figures 1A et 1B, la partie transversale 20 s'étend du milieu de la paroi 33 opposée à la boîte de vitesses 150, vers le milieu de la paroi 34 de contact de la boîte 150 avec le carter 100. La section de la partie transversale 20 est conformée pour supporter les efforts de torsion relativement parallèles à l'axe de rotation du moteur (axe longitudinal pour le carter 100). Bien entendu, quelle que soit sa forme, la partie transversale 20 ne doit pas gêner la circulation de l'huile revenant en cascade du bloc, ni son retour par le tuyau d'aspiration.
  • La pièce monobloc 30 multi-parois peut être réalisée par une injection contrôlée de matière plastique dans un moule, par un ou plusieurs points d'injection, de façon à obtenir une même épaisseur pour la partie transversale 20 et pour les parois latérales 30, 31, 32, 33. Dans l'exemple des figures 1A, 1B, 2 5A et 5B, la pièce supérieure 30 a une section en H selon au moins un plan de coupe vertical. La pièce inférieure 50 vient compléter la base du H et permet de délimiter l'intérieur creux en bas du carter 100. Le moule utilisé pour la fabrication de la pièce monobloc 30 reçoit une matière thermoplastique jusqu'à une délimitation supérieure dont la bordure est sensiblement la même que la bordure de la pièce inférieure 50.
  • Dans un mode de réalisation de l'invention, la pièce 30 monobloc multi-parois peut présenter une forme de U, inversé, selon respectivement deux plans de coupe verticaux orthogonaux entre eux. La pièce supérieure 30 multi-parois peut aussi présenter une forme de H selon respectivement deux plans de coupe verticaux orthogonaux entre eux.
  • Dans l'exemple des figures 1A et 1B, 4A et 4B, la liaison étanche 40 est réalisée à la base du carter 100, sur une plaque formant le fond 10. La pièce inférieure formant le fond 10 est par exemple soudée sur un contour entier avec un bord inférieur 300 de la pièce supérieure 30, de manière étanche par une technique adaptée telle que la soudure par vibrations mécaniques, par ultrasons ou par laser. Dans les exemples des figures 5A et 5B, la liaison étanche 40 est également réalisée à distance de la partie transversale 20, mais à un niveau surélevé par rapport à la base du carter 100. Un emboîtement de la pièce 30 peut être réalisé dans une partie périphérique receveuse de la pièce 50.
  • En référence à la figure 4A, le plastique peut être ainsi fondu dans une zone 105 de contact entre les parois latérales 31, 32, 33, 34 de la pièce supérieure 30 et la pièce inférieure 50. Une moulure en creux 102 peut être prévue sur un bord supérieur de la pièce 50 pour recevoir le bas d'une paroi P correspondante de la pièce supérieure. La paroi P est ainsi encastrée dans la moulure 102 en creux. La moulure 102 est par exemple réalisée sur une périphérie continue du bord supérieur. Une ou plusieurs nervures 25 formées sur l'extérieur de la paroi P peuvent également être fusionnées, par leur extrémité inférieure, avec l'extérieur du bord supérieur de la pièce 50 formant le fond. La paroi P illustrée est verticale mais pourrait aussi être inclinée et/où être prolongée selon une direction à composante majoritairement horizontale, selon des variantes de réalisation de moindre préférence.
  • La liaison étanche 40 peut donc être obtenue par une soudure continue. Dans l'exemple de la figure 4A, la liaison étanche 40 s'étend à la fois suivant l'épaisseur e1 de la paroi P et la surépaisseur e2 apportée par les nervures extérieures 25. La liaison étanche 40 fait intervenir non seulement la terminaison inférieure de la paroi P mais également des zones latérales adjacentes en contact avec l'intérieur de la moulure 102. On remarque par ailleurs dans l'exemple de réalisation des figures 4A et 4B des nervures 28 formées sur le dessous de la pièce inférieure 50.
  • En référence à la figure 4B, au moins un joint 112 peut être utilisé dans la liaison étanche 40. A titre d'exemple, le joint 112 peut consister en une couronne d'étanchéité que l'on dépose sur la pièce supérieure 30 sortie du moule, dans une moulure creuse formée à l'extrémité de la pièce 30 du côté de la sortie du moule.
  • On peut venir ensuite déposer la pièce inférieure 50 pour recouvrir la couronne d'étanchéité et réaliser l'assemblage des deux pièces 30, 50 constitutives du carter 100. Le carter 100 peut être assemblé avec la pièce supérieure 30 monobloc multi-parois retournée par rapport à la position illustré dans les figures 1A et 1B. Alternativement, l'assemblage peut être réalisé de la façon illustrée à la figure 4B, avec la pièce 30 multi-parois mise à l'endroit après sa sortie du moule.
  • Les deux pièces 30, 50 complémentaires sont préférentiellement réalisées dans un même plastique, ce qui permet de réaliser une soudure plastique et d'obtenir un carter monomatière. Pour permettre une soudure laser, l'une et/ou l'autre des deux pièces 30, 50 est constituée d'un matériau transparent aux émissions d'un laser. Dans l'exemple de la figure 4B, la ou les zone de fusion f peuvent être moins larges par rapport à celle illustré dans la figure 4A. Il est possible de prévoir des zones de fusion f discontinues ou une seule zone périphérique de fusion. Un clippage ou un vissage (ou toute autre fixation adaptée) peut être réalisé préalablement à la soudure de façon à s'assurer du bon positionnement des pièces 30, 50 l'une contre l'autre. Lorsqu'un joint 112 élastique est utilisé pour assurer l'étanchéité, un tel clippage ou vissage permet de comprimer ce joint 112. Un ou plusieurs doigts 113 de clipsage permettent par exemple de retenir l'extrémité libre 115 d'un élément 111 recouvrant ledit doigt, pour maintenir ensemble la pièce inférieure 50 et la pièce supérieure 30.
  • Le clippage de la pièce inférieure 50 permet un maintien de cette pièce 50 contre les parois latérales 31, 32, 33, 34 de la pièce supérieure 30. Le maintien est obtenu lorsque les clips 113 sont engagés avec une partie complémentaire. En prenant un exemple de réalisation nullement limitatif dans lequel les clips 113 sont venus du moulage avec la pièce monobloc 30 multi-parois (cas de la figure 4B), la partie complémentaire peut être une zone ajourée 114 ou un organe femelle disposé dans une collerette 111 ou élément(s) recouvrant(s) analogue(s) de la pièce inférieure 50. Lors de l'engagment des clips 113 ; on obtient une position de sollicitation de la pièce inférieure 50 contre la pièce supérieure 30, du fait de la traction exercée par les clips 113 sur la partie d'extrémité 115 de la pièce 50 (traction vers le haut dans le cas de la figure 4B). Selon un mode de réalisation du procédé de fabrication du carter 100, les clips 113 sont répartis latéralement sur la périphérie de l'une ou l'autre des pièces 30, 50, de façon à relier de manière complètement étanche lesdites pièces inférieure 50 et supérieure 30. L'opération de soudure peut le cas échéant être supprimée si l'étanchéité et une bonne tenue mécanique de la structure sont obtenues via le clippage ou même un vissage. Dans un mode de réalisation, la pièce inférieure 50 peut être fixée de manière étanche et amovible à la pièce supérieure 30. Un déclipsage à l'aide d'un outillage adapté est par exemple mis en oeuvre pour permettre de rompre la liaison étanche 40 et désolidariser les pièces 30, 50.
  • Le procédé de fabrication du carter d'huile 100 peut comporter deux étapes d'injection dans un moule pour obtenir respectivement la pièce supérieure 30 et la pièce inférieure 50, puis une étape d'assemblage de ces deux pièces 30, 50. Les étapes d'injection sont simples de mise en oeuvre. La pièce supérieur 30 multi-parois illustrée à la figure 1A pèse typiquement plusieurs kilogrammes en sortie de moulage. Pour injecter une telle quantité de plastique dans un temps de cycle court et conserver des caractéristiques dimensionnelles nécessaires à l'assemblage des constituants et aux fonctions de la pièce finie, il est préférablement requis plusieurs points ou nappes d'injection. La pratique d'une injection pilotée, par exemple du type séquentiel, donne une bonne souplesse de mise au point. Ainsi, plusieurs points d'injection seront préférentiellement prévus pour au moins une des deux pièces inférieure et supérieure 30, 50.
  • Un des avantages du carter à base de matière plastique, en particulier de thermoplastique(s), est la faculté propre à ce carter 100 d'absorber des ondes acoustiques. Or, pour des raisons environnementales, on cherche à diminuer le bruit de passage des véhicules, généré en grande partie par la réflexion des ondes acoustiques provenant du moteur, sur la route. Les écrans sous-moteurs ne sont plus suffisants pour atténuer cette énergie, qui se propage vers le bas du moteur, à travers le carter. Le carter 100, constitué par exemple entièrement en thermoplastique, peut atténuer lui-même le bruit émis de plusieurs dBA, suivant la fréquence audible. Par conséquent, il permet, dans cette large mesure, d'éviter de faire appel à une pièce supplémentaire d'absorption, coûteuse, pesante, encombrante et gênante pour la maintenance.
  • Un des avantages du procédé est de donner la possibilité de nervurer le carter depuis une position haute correspondant à la position de la plaque transversale 20 vers l'extérieur, en particulier vers le bas, avec une hauteur de nervures intéressante, car il faut minimiser la hauteur du carter structurel 100 pour préserver la garde au sol du véhicule et ne pas réduire la contenance nécessaire en huile. Les nervures peuvent être d'épaisseur importante et jouer un véritable rôle de rigidification structurelle de la partie basse du carter 100, et pas seulement de limitation des effets acoustiques.
  • Un autre des avantages du procédé réside dans la simplicité de fabrication d'un carter en plastique de forme optimisée et rendu hautement structurel. Il est en effet aisé d'obtenir les deux pièces à assembler. En outre, il est permis de modifier une seule des deux pièces 30, 50 pour réaliser une nouvelle forme de carter. La forme du fond 10 peut être ainsi modifiée localement par exemple sans exiger un remplacement complet de l'installation de fabrication. Ce procédé peut être aisément industrialisé et convient tout particulièrement pour répondre à des exigences de fabrication en grande série, contrairement à des méthodes de moulage de pièces complexes, donc coûteuses. De plus, l'utilisation d'une matière plastique de faible épaisseur et donc de faible poids présente un intérêt à la fois économique et écologique.
  • Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. En particulier, bien que la description soit relative à un carter d'huile, on comprend que tout liquide équivalent, une substance lubrifiante quelconque, un milieu liquide de point d'évaporation plus élevé que l'eau (donc moins volatil) et de préférence non miscible avec l'eau, peut aussi remplir le fond 10 du carter 100.

Claims (14)

  1. Carter d'huile structurel pour moteur à combustion, doté d'ure ouverture supérieure et comprenant une pièce en matière plastique incluant plusieurs parois latérales (31, 32, 33, 34) délimitant de façon périphérique un volume intérieur, au moins une partie transversale (20) s'étendant dans ledit volume intérieur en rejoignant au moins deux des parois latérales (31, 32, 33, 34), caractérisé en ce que la pièce en matière plastique est une pièce supérieur (30) monobloc avec la partie transversale (20), la pièce supérieure (30) s'étendant entre une extrémité supérieure définissant ladite ouverture supérieure et une extrémité inférieure (300) définissant une ouverture inférieure, et en ce que le carter comporte une pièce inférieure (50) comprenant un fond (10) et fixée de manière étanche à l'extrémité inférieure (300) de la pièce supérieure (30), ladite pièce supérieure (30) présentant des nervures (26, 27) intérieures disposées en vis-à-vis du fond (10).
  2. Carter selon la revendication 1, dans lequel la pièce inférieure (50) est en matière plastique.
  3. Carter selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, dans lequel ladite partie transversale (20) est plus éloignée dudit fond (10) que de l'extrémité supérieure de la pièce supérieure (30).
  4. Carter selon une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite partie transversale (20) est plus éloignée de l'extrémité inférieure (300) que de l'extrémité supérieure de la pièce supérieure (30).
  5. Carter selon une des revendications 1 à 4, dans lequel les nervures (26, 27) intérieures comprennent des nervures liées intégralement à la fois à une des parois latérales et à ladite partie transversale (20).
  6. Carter selon une des revendications 1 à 5, dans lequel ladite partie transversale (20) forme un pont muni d'orifices (22) distants des parois latérales (31, 32, 33, 34) pour permettre une circulation d'huile.
  7. Carter selon une des revendications 1 à 6, dans lequel la pièce supérieure (30) présente une forme de U inversé, selon respectivement deux plans de coupe verticaux orthogonaux entre eux.
  8. Carter selon une des revendications 1 à 7, dans lequel la pièce inférieure (50) présente un volume intérieur dont une portion a une section, perpendiculairement à la direction d'allongement en hauteur de la pièce supérieure (30), supérieure à la section du volume Intérieur de la pièce supérieure (30).
  9. Carter selon une des revendications 1 à 8, dans lequel la pièce inférieure (50) est essentiellement en matière plastique et est maintenue par soudure à l'extrémité inférieure (300) de la pièce supérieure (30).
  10. Carter selon la revendication 9, dans lequel la soudure s'étend continument tout autour de l'ouverture inférieure.
  11. Carter selon une des revendications 1 à 10, comprenant en outre un dispositif de maintien (111, 113, 114) pour maintenir la partie inférieure (50) accolée contre la partie supérieure (30).
  12. carter selon une des revendications 1 à 11, dans lequel la pièce inférieure (50) comprend sur au moins une face externe un ou plusieurs organes saillants de fixation (67, 68) venus de forme avec la pièce inférieure (50).
  13. Carter selon une des revendications 1 à 12, dans lequel la pièce inférieure (50) comprend une cavité pour intégrer un module (F) de traitement d'huile dans un logement (L) situé à l'intérieur du volume d'encombrement délimité par le carter (100).
  14. Procédé de fabrication d'un carter d'huile structurel (100) selon la revendication 1 pour moteur à combustion, comprenant une étape d'assemblage de deux parties complémentaires dont l'une est une pièce inférieure (50) comprenant un fond (10) et l'autre une pièce supérieure (30) comprenant une extrémité supérieure délimitant une première ouverture de la pièce supérieure (30), caractérisé en ce que :
    - on réalise un moulage par injection de matière plastique pour fournir d'un seul tenant ladite pièce supérieure (30) avec une partie transversale (20) intégrée qui s'étend dans un volume intérieur de la pièce supérieure (30) ;
    - pendant le moulage par injection on forme, intégralement avec la partie transversale (20), des nervures (26, 27) faisant saillie vers une deuxième ouverture de la pièce supérieure (30) ; et
    - lors de l'étape d'assemblage, on fixe la pièce inférieure (50) à une extrémité inférieure (300) de la pièce supérieure (30), à distance de la partie transversale (20), pour obturer de manière étanche ladite deuxième ouverture.
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