FR2993800A1

FR2993800A1 - Procede de fabrication de carters bi-matieres alleges par fonderie d'un squelette et surmoulage d'une enveloppe en matiere plastique

Info

Publication number: FR2993800A1
Application number: FR1257287A
Authority: FR
Inventors: Alain Paumier; Geoffrey Jamart
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-01-31

Abstract

Un procédé est destiné à fabriquer un carter (CD) propre à loger des éléments produisant des contraintes induisant dans leur environnement des sollicitations locales. Ce procédé comprend une étape (i) dans laquelle on détermine par calcul des zones de sollicitation locale nécessitant un environnement renforcé d'élément(s), puis on détermine par calcul un squelette de carter (SC) définissant des environnements renforcés d'éléments pour au moins chacune des zones de sollicitation locale déterminées, une étape (ii) dans laquelle on fabrique par fonderie le squelette de carter (SC) déterminé, et une étape (iii) dans laquelle on place dans un moule le squelette de carter (SC) fabriqué, puis on surmoule sur une partie de ce dernier (SC) une enveloppe (EC) en matériau plastique afin de définir un carter (CD) bi-matière de masse optimisée.

Description

PROCÉDÉ DE FABRICATION DE CARTERS BI-MATIÈRES ALLÉGÉS PAR FONDERIE D'UN SQUELETTE ET SURMOULAGE D'UNE ENVELOPPE EN MATIÈRE PLASTIQUE L'invention concerne certains carters destinés à loger des éléments qui produisent des contraintes. Dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement de type automobile, on utilise des carters pour loger des éléments qui produisent des contraintes induisant dans leur environnement des sollicitations locales. C'est par exemple le cas des carters de boîte de vitesses, des carters de différentiel ou des carters de moteur thermique qui contiennent des éléments mécaniques qui vibrent fortement et/ou entraînent en rotation des arbres.

Afin de supporter les sollicitations des éléments, les carters sont actuellement intégralement réalisés en métal très résistant, par fonderie. De ce fait, leur masse est assez élevée, même lorsqu'ils sont réalisés en aluminium, ce qui s'avère pénalisant lorsqu'ils sont embarqués dans un véhicule dont la consommation énergétique est notamment fonction de sa masse. En outre, l'utilisation de métaux tels que l'aluminium et l'acier s'avère onéreuse. Afin de réduire la masse et les coûts de fabrication des carters, il est possible de réduire l'épaisseur de certaines parties de leurs parois. Mais cela s'avère encore insuffisant.

L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un procédé destiné à fabriquer un carter propre à loger des éléments qui produisent des contraintes induisant dans leur environnement des sollicitations locales, et comprenant : - une étape (i) dans laquelle on détermine par calcul des zones de sollicitation locale nécessitant un environnement renforcé d'élément(s), puis on détermine par calcul un squelette de carter définissant des environnements renforcés d'éléments pour au moins chacune des zones de sollicitation locale déterminées, - une étape (ii) dans laquelle on fabrique par fonderie le squelette de carter déterminé, et - une étape (iii) dans laquelle on place dans un moule le squelette de carter fabriqué, puis on surmoule sur une partie de ce dernier une enveloppe en matériau plastique afin de définir un carter bi-matière de masse optimisée. Ainsi, seules les parties des carters qui sont les plus sollicitées sont réalisées en métal (et constituent le squelette de carter), tandis que les parties les moins sollicitées de ces carters sont réalisées par surmoulage d'une matière plastique afin d'assurer l'imperméabilité de l'ensemble par rapport à l'environnement extérieur. Cela permet de réduire notablement la masse des carters. Le procédé selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - le matériau plastique peut être choisi parmi (au moins) le polypropylène (ou PP), le polyamide (ou PA) et le polyéthylène (ou PE) ; - le squelette de carter peut être réalisé dans un matériau choisi parmi (au moins) l'aluminium, l'acier et la fonte ; le carter peut constituer un équipement choisi parmi (au moins) un carter de boîte de vitesses, un carter de différentiel et un carter de moteur thermique. L'invention propose également un carter, destiné à loger des éléments produisant des contraintes induisant dans leur environnement des sollicitations locales, et comprenant, d'une part, un squelette de carter réalisé par fonderie et définissant des environnements renforcés d'éléments pour au moins des zones de sollicitation locale, et, d'autre part, une enveloppe en matériau plastique surmoulée sur une partie du squelette de carter. Le carter selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - le matériau plastique peut être choisi parmi (au moins) le polypropylène, le polyamide et le polyéthylène ; - le squelette de carter peut être réalisé dans un matériau choisi parmi (au moins) l'aluminium, l'acier et la fonte ; - il peut constituer un équipement choisi parmi (au moins) un carter de boîte de vitesses, un carter de différentiel et un carter de moteur thermique. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un carter du type de celui présenté ci- avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO, d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes et les niveaux de gris), sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un exemple de réalisation d'un squelette de carter obtenu par la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention, et - la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un exemple de réalisation d'un carter obtenu par la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention et comprenant un squelette de carter du type de celui illustré sur la figure 1. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé destiné à fabriquer des carters CD bi-matières de masse optimisée.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que les carters CD sont destinés à équiper des véhicules, éventuellement de type automobile. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout système, appareil, installation ou dispositif comportant au moins un carter.

Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que les carters CD, fabriqués selon l'invention, sont des carters de différentiel de véhicule automobile. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de carter. Elle concerne en effet tout carter devant loger des éléments qui produisent des contraintes induisant dans leur environnement des sollicitations locales. Ainsi, elle concerne également les carters de boîte de vitesses, les carters de moteur thermique, les carters d'huile, et les couvercles couvre-culasse de moteur, par exemple.

Un procédé de fabrication, selon l'invention, comprend trois étapes (i) à (iii). Une première étape (i) consiste à déterminer par calcul des zones de sollicitation locale d'un carter CD qui nécessitent un environnement renforcé d'élément(s), puis à déterminer par calcul un squelette de carter SC qui définit des environnements renforcés d'éléments pour au moins chacune des zones de sollicitation locale qui ont été déterminées. La détermination des zones de sollicitation locale d'un carter CD peut, par exemple, se faire par des calculs numériques effectués par un ordinateur 1 o (ou une station de travail) en fonction de l'agencement (déjà prédéfini) des différents éléments qu'il doit loger et des fonctions que doivent assurer ces derniers, et en particulier des contraintes qu'ils vont exercer au sein du carter CD. Cette détermination peut, par exemple, être effectuée au moyen d'un outil de calcul numérique, comme par exemple OPTISTRUCTO.

15 Par exemple, les zones qui ne sont pas considérées comme sollicitantes sont principalement celles qui sont destinées à assurer l'imperméabilité de l'ensemble par rapport à l'environnement extérieur. De même, la détermination de la forme du squelette de carter SC peut se faire par des calculs numériques effectués par un ordinateur (ou une 20 station de travail). Une deuxième étape (ii), du procédé selon l'invention, consiste à fabriquer par fonderie le squelette de carter SC qui a été déterminé lors d'une première étape (i). Toute technique de fonderie connue de l'homme de l'art peut être ici 25 utilisée. Ainsi, il pourra s'agir d'une technique de type coulée de sable ou sous pression. Le squelette de carter SC peut être réalisé dans tout métal adapté aux besoins de l'application, et notamment en aluminium, en acier ou en fonte.

30 Un exemple non limitatif de squelette SC d'un carter CD de différentiel de voiture, obtenu grâce au procédé selon l'invention, est illustré sur la figure 1. Les parties transparentes ou vides du squelette SC sont destinées à être complétées lors d'une troisième étape (iii) décrite ci-après. Une troisième étape (iii), du procédé selon l'invention, consiste à placer dans un moule prédéfini le squelette de carter SC qui a été fabriqué par fonderie lors d'une deuxième étape (ii), puis à surmouler sur une partie de ce dernier (SC) une enveloppe EC en matériau plastique. On définit ainsi un carter CD bi-matière de masse optimisée, mais également de coût réduit (du fait de la moindre quantité de métal utilisée). L'enveloppe EC peut être réalisée dans tout matériau plastique (ou 1 o synthétique) adapté aux besoins de l'application, et notamment en polypropylène (ou PP), en polyamide (ou PA) ou en polyéthylène (ou PE). Un exemple non limitatif de carter CD de différentiel de voiture, obtenu grâce au procédé selon l'invention, et comprenant un squelette de carter SC du type de celui illustré sur la figure 1 avec une enveloppe EC 15 surmoulée, est illustré sur la figure 2. Comme on peut le constater, les parties transparentes ou vides du squelette SC sont désormais masquées par la matière plastique de l'enveloppe EC surmoulée. Un tel carter bi-matière CD répond ainsi aux contraintes fonctionnelles (comme par exemple la tenue sous effort et l'étanchéité) tout 20 en étant optimisé sur le plan de la masse et sur le plan du coût.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un carter (CD) destiné à loger des éléments produisant des contraintes induisant dans leur environnement des sollicitations locales, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (i) dans laquelle on détermine par calcul des zones de sollicitation locale nécessitant un environnement renforcé d'élément(s), puis on détermine par calcul un squelette de carter (SC) définissant des environnements renforcés d'éléments 1 o pour au moins chacune desdites zones de sollicitation locale déterminées, une étape (ii) dans laquelle on fabrique par fonderie ledit squelette de carter (SC) déterminé, et une étape (iii) dans laquelle on place dans un moule ledit squelette de carter (SC) fabriqué, puis on surmoule sur une partie de ce dernier (SC) une enveloppe (EC) en matériau plastique afin de définir un 15 carter (CD) bi-matière de masse optimisée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau plastique est choisi dans un groupe comprenant au moins le polypropylène, le polyamide et le polyéthylène.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que 20 ledit squelette de carter (SC) est réalisé dans un matériau choisi dans un groupe comprenant au moins l'aluminium, l'acier et la fonte.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit carter (CD) constitue un équipement choisi dans un groupe comprenant au moins un carter de boîte de vitesses, un carter de différentiel et un carter 25 de moteur thermique.
5. Carter (CD), destiné à loger des éléments produisant des contraintes induisant dans leur environnement des sollicitations locales, caractérisé en ce qu'il comprend un squelette de carter (SC) réalisé par fonderie et définissant des environnements renforcés d'éléments pour au 30 moins des zones de sollicitation locale, et une enveloppe (EC) en matériau plastique surmoulée sur une partie dudit squelette de carter (SC).
6. Carter selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau plastique est choisi dans un groupe comprenant au moins le polypropylène, lepolyamide et le polyéthylène.
7. Carter selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit squelette de carter (SC) est réalisé dans un matériau choisi dans un groupe comprenant au moins l'aluminium, l'acier et la fonte.
8. Carter selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il constitue un équipement choisi dans un groupe comprenant au moins un carter de boîte de vitesses, un carter de différentiel et un carter de moteur thermique.
9. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un carter (CD) la selon l'une des revendications 5 à 8.
10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.