FR3071755A1 - Element d'insertion, utilisable lors du coulage d'un bloc-cylindres, et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Pour faciliter la réduction de poids et de la taille d'un élément d'insertion destiné à servir de manchon de cylindre à monter sur un bloc-cylindres, l'invention propose un élément d'insertion de forme cylindrique, destiné à être utilisé comme manchon de cylindre d'un bloc-cylindres se montant sur un moteur de véhicule, l'élément d'insertion comprenant de multiples portions saillantes (2) faisant saillie radialement vers l'extérieur sur une surface périphérique extérieure (1a) de l'élément d'insertion. Les portions saillantes (2) ont chacune une portion plane (5), sur une partie extérieure de la portion saillante dans une direction radiale, la portion plane s'étendant dans une direction orthogonale à la direction radiale. La portion saillante (2) a une portion présentant une contre-dépouille (6) formée entre une surface de paroi latérale (3a) de la portion saillante (2) et la portion plane (5).
Description
UTILISABLE LORS DU COULAGE D'UN BLOC-CYLINDRES, ET SON PROCEDE DE
ELEMENT D'INSERTION, FABRICATION.
FR 3 071 755 - A1 _ Pour faciliter la réduction de poids et de la taille d'un élément d'insertion destiné à servir de manchon de cylindre à monter sur un bloc-cylindres, l'invention propose un élément d'insertion de forme cylindrique, destiné à être utilisé comme manchon de cylindre d'un bloc-cylindres se montant sur un moteur de véhicule, l'élément d'insertion comprenant de multiples portions saillantes (2) faisant saillie radialement vers l'extérieur sur une surface périphérique extérieure (1 a) de l'élément d'insertion. Les portions saillantes (2) ont chacune une portion plane (5), sur une partie extérieure de la portion saillante dans une direction radiale, la portion plane s'étendant dans une direction orthogonale à la direction radiale. La portion saillante (2) a une portion présentant une contre-dépouille (6) formée entre une surface de paroi latérale (3a) de la portion saillante (2) et la portion plane (5).
i
ÉLÉMENT D'INSERTION, UTILISABLE LORS DU COULAGE D’UN BLOC-CYLINDRES, ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION
La présente invention concerne un élément d'insertion et son procédé de fabrication. [Arrière-Plan Technologique]
Avec le développement d'une technique de coulage sous pression et analogue, un procédé appelé coulée composite a été utilisé, dans lequel un élément coulé est placé dans un moule, du métal en fusion tel que de l'aluminium est versé entre l'élément et le moule, et le métal est lié ou collé à l’élément. L’élément à insérer dans le coulage par ce procédé s'appelle un élément d'insertion.
Par exemple, comme décrit dans le document de brevet JP 4429025 B2, un élément d'insertion (manchon de cylindre) largement utilisé pour un bloc-cylindres d'un moteur de véhicule présente des saillies en forme d'aiguille (ou des formes saillantes) à contre-dépouille et formées sur la surface périphérique externe de manière presque uniforme dans la totalité dans la direction circonférentielle.
Pour réduire le poids d'un véhicule, il est nécessaire de réduire le poids des pièces composant le véhicule, tel qu'un bloc-cylindres. Dans le cas de la réduction de l'épaisseur d'un manchon de cylindre présentant sur la surface périphérique externe des saillies indépendantes en forme d'aiguille ayant chacune une extrémité distale rétrécie comme dans JP 4429025 B2, les procédés envisageables comprennent, par exemple, un procédé selon lequel l'épaisseur effective est réduite sans modifier les hauteurs des saillies et un procédé selon lequel les hauteurs des saillies sont réduites tout en maintenant l'épaisseur effective. [Problèmes et Résumé de l'invention]
Il a été constaté cependant que, si l'épaisseur effective est réduite sans modifier les hauteurs des saillies comme dans le procédé décrit ci-dessus, la rigidité du manchon diminuera.
En général, lors de l'insertion d'un élément d'insertion (manchon de cylindre) dans le coulage sous pression d'un bloc-cylindres, le manchon de cylindre est exposé à une pression d'injection élevée de l'aluminium fondu, de sorte que le manchon de cylindre présente une contrainte résiduelle. De plus, même après le moulage du bloc-cylindres avec le manchon de cylindre inséré, la force axiale des boulons pour fixer une culasse au bloc-cylindres confère une charge de compression élevée au manchon de cylindre.
Dans les circonstances ci-dessus, lorsqu'une pression de combustion élevée dans le cylindre s'exerce par intermittence sur le manchon de cylindre pendant le fonctionnement, le manchon de cylindre avec une faible rigidité est susceptible d'avoir une distorsion radiale et axiale, de sorte que la circularité de l'alésage changerait grandement .Si cela se produit, la perte mécanique et le gaz de soufflage augmenteraient et l'économie de carburant diminuerait. De plus, la rigidité du bloc-cylindres diminuerait, ce qui pourrait également diminuer les performances NV.
Parallèlement, il existe une corrélation entre les hauteurs des saillies du manchon de cylindre et la force d'adhérence à l'aluminium utilisée pour la coulée composite du manchon de cylindre. Ainsi, les petites hauteurs des saillies réduisent la force d'adhérence à l'aluminium. Dans ce cas, un écart est susceptible de se produire facilement au niveau de l'interface du manchon durant le fonctionnement en raison de la différence de coefficient de dilatation de la chemise entre la fonte et l'aluminium, ce qui rend difficile l'obtention d'une performance de refroidissement uniforme du moteur.
La présente invention a été réalisée pour résoudre les problèmes ci-dessus, et cette invention vise à réduire le poids et la taille d'un élément d'insertion à utiliser comme manchon de cylindre destiné à être monté sur un bloc-cylindres.
Un élément d'insertion selon la présente invention pour réaliser l'objectif ci-dessus est un élément de forme cylindrique, destiné à être utilisé comme manchon de cylindre d'un bloccylindres destiné à être monté sur un moteur de véhicule. L'élément d'insertion comprend de multiples portions saillantes faisant saillie radialement vers l'extérieur sur une surface périphérique externe de l'élément d'insertion, les portions saillantes présentant chacune une portion plane sur l'extérieur de la portion saillante dans une direction radiale, la portion plane s'étendant dans une direction orthogonale à la direction radiale, et la portion saillante a une portion présentant une contre-dépouille formée entre une paroi latérale de la portion saillante et la portion plane.
Dans des options de réalisation d’un élément d’insertion conforme à l’invention, on peut avoir recours à l’une ou plusieurs des dispositions suivantes :
- la portion plane présente une portion rectiligne s'étendant dans la direction orthogonale à la direction radiale avec une distance dans la direction radiale par rapport à la surface périphérique externe et une portion étendue s'étendant depuis une extrémité distale de la portion rectiligne vers la surface périphérique externe.
- la portion saillante a une hauteur comprise entre 0,1 mm et 2,0 mm de la surface périphérique extérieure à la portion plane.
- un écart type des hauteurs des multiples portions saillantes est inférieur ou égal à 150 pm.
- les directions longitudinales selon lesquelles les portions planes s'étendent ont la même directionnalité.
On comprend que l’élément d'insertion peut être utilisé, typiquement avec d’autres éléments d’insertion de même structure, dans un procédé de coulage pour réaliser un bloccylindres. Cet élément d'insertion (manchon de cylindre) peut être directement inséré dans le coulage sous pression d'un bloc-cylindres.
Il est également proposé selon l’invention un procédé de fabrication d'un élément d'insertion de forme cylindrique, destiné à être utilisé comme manchon de cylindre d'un bloccylindres destiné à être monté sur un moteur de véhicule, le procédé comprenant les étapes consistant à :
former de multiples portions saillantes sur une surface périphérique externe de l'élément d'insertion, les multiples portions saillantes faisant saillie radialement vers l'extérieur depuis la surface périphérique externe ; et former une portion présentant une contre-dépouille en déformant plastiquement une extrémité radialement extérieure de chacune des portions saillantes à l'aide d'une charge de compression exercée radialement vers l'intérieur pour former une portion plane s'étendant le long de la surface périphérique extérieure, la portion présentant une contre-dépouille étant formée entre une paroi latérale de la portion saillante et la portion plane.
Selon une option l'étape consistant à former la portion présentant une contre-dépouille comprend une étape consistant à exercer une charge de cisaillement axialement lors de l'exercice de la charge de compression.
Typiquement, on peut prévoir un rapport total de réduction par laminage, dans l'étape d'exécution de la charge de compression, qui est compris entre 0,1 et 5,0 %, sachant que le rapport total de réduction par laminage est exprimé par la relation (01 - 02) / 01, où 01 désigne un diamètre externe d'une préforme ayant une section avant le laminage de réduction du diamètre externe ou l'extrusion de la filière, et 02 désigne un diamètre externe d'une préforme ayant une section, après le laminage de réduction du diamètre externe ou l'extrusion de la filière.
[Effets avantageux de l'invention]
La présente invention réduit le poids et la taille d'un élément d'insertion à utiliser comme manchon de cylindre destiné à être monté sur un bloc-cylindres.
[Brève description des dessins]
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description donnée cidessous, en référence aux dessins annexés, qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en œuvre de l'objet de l'invention. Sur ces dessins :
- La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un élément d'insertion selon la présente invention.
- La figure 2 est une vue en coupe transversale schématique de l'élément d'insertion sur la figure 1 illustrant schématiquement une section transversale perpendiculaire à la direction axiale.
- La figure 3 est une photographie illustrant une vue agrandie de la partie A de la figure 1.
- La figure 4 est une vue en perspective schématique de portions en saillie en forme de maille sur la figure 3.
- La figure 5 est une vue en coupe schématique d'une coupe transversale des portions linéaires de la figure 4.
- La figure 6 illustre dans la partie A un exemple d'une forme différente des portions linéaires de la figure 5 et illustre encore un autre exemple dans la partie B.
- La figure 7 est un diagramme en coupe illustrant schématiquement une portion saillante de la figure 1 dans un état avant qu'une charge de compression radiale ou similaire ne soit exercée sur la portion saillante.
[Mode de réalisation de l'invention]
Ci-après, une description sera faite en référence aux dessins (figures 1 à 7) pour un mode de réalisation d'un élément d'insertion 1 et un procédé de fabrication de celui-ci selon la présente invention.
Tout d'abord, la structure de l'élément d'insertion 1 selon ce mode de réalisation sera décrite.
L’élément d'insertion 1 selon ce mode de réalisation, qui est utilisé pour un manchon de cylindre d'un bloc-cylindres (également appelé chemise de cylindre ou manchon), est un élément cylindrique formé de fonte ou d'autres matériaux. Sur la surface périphérique externe 1a de l'élément d'insertion 1 sont formées de multiples portions saillantes 2.
La fonte utilisée pour l'élément d'insertion 1 est un alliage ternaire contenant généralement du fer, du carbone et du silicium et peut inclure d'autres éléments en fonction de l'application. Par exemple, la fonte peut contenir, outre l’élément Fe, 3,1 à 3,8 % en masse de CT (Carbone Total), 1,9 à 2,5 % en masse de Si, 0,5 à 1,0 % en masse de Mn, 0,01 à 0,5 % en masse de P et 0,002 à 0,2 % en masse de S par rapport à la masse totale de fonte.
Comme illustré sur la figure 1, les portions saillantes 2 sont formées sur la totalité de la surface périphérique externe 1a de l'élément d'insertion 1. L’élément d'insertion 1 a une épaisseur effective de T. Ici, l'épaisseur effective T est la distance radiale entre la surface périphérique intérieure 9 de l'élément cylindrique, qui compose l'élément d'insertion 1, et la portion de base des portions saillantes 2 comme illustré sur la figure 2. L'épaisseur effective T dans cet exemple est définie pour être, par exemple, dans une plage comprise entre 1 mm et 7 mm inclus.
Les portions saillantes 2 présentent de multiples portions linéaires 2a et de multiples portions convergées 2b (ou portions de jonction/croisement) comme illustré sur les figures 3 et 4. La portion linéaire 2a fait saillie radialement vers l'extérieur depuis la surface périphérique externe 1a et s'étend sur la surface périphérique externe 1a de l'élément d'insertion 1. La portion convergée 2b est une portion de convergence formée, par exemple, par la zone de réunion des extrémités de trois portions linéaires 2a reliées ensemble. Les portions saillantes 2 dans cet exemple présentent une structure maillée dans son ensemble formée par de multiples portions linéaires 2a et de multiples portions convergées 2b.
On notera que la figure 3 est une photographie au microscope électronique des portions saillantes 2 observées obliquement par-dessus. La figure 4 est une vue en perspective schématique des portions saillantes 2 qui illustre schématiquement, par exemple, la partie B de la figure 3.
La portion linéaire 2a de la portion saillante 2 comporte une portion de paroi verticale 3 et une portion plane 5. La portion de paroi verticale 3 présente une portion dans une forme de paroi longue faisant saillie radialement vers l'extérieur depuis la surface périphérique externe 1a de l'élément d'insertion 1, comme illustré sur la figure 4. La portion plane 5 est une portion située à une extrémité radialement extérieure de la portion saillante 2 et s'étendant dans une direction orthogonale à la direction radiale, comme illustré sur la figure 5. La structure de la portion plane 5 sera décrite ci-dessous.
La portion plane 5 présente une portion rectiligne 5a s'étendant dans une direction orthogonale à la direction radiale avec une distance dans la direction radiale par rapport à la surface périphérique externe 1a telle qu'illustrée sur la figure 5. La portion rectiligne 5a fait saillie depuis une surface de paroi latérale 3a de la portion de paroi verticale 3 dans une direction orthogonale à la direction radiale. La direction en saillie de la portion rectiligne 5a peut être n'importe quelle direction, par exemple une direction axiale ou une direction circonférentielle.
La portion rectiligne 5a de la portion saillante 2 illustrée sur le côté gauche de la figure 5 s'étend depuis la portion de paroi verticale 3 dans les deux directions droite et gauche sur la figure 5. La portion de paroi verticale 3 et la portion rectiligne 5a de la portion plane 5 présentent une forme semblable à une forme en T. En revanche, la portion rectiligne 5a de la portion saillante 2 illustrée sur le côté droit de la figure 5 s'étend dans une direction (vers la gauche sur la figure 5) depuis le haut de la portion de paroi verticale 3. Dans ce cas, la portion de paroi verticale 3 et la portion rectiligne 5a de la portion plane 5 présentent une forme semblable à un L inversé. Il est préférable que l'angle formé entre une surface de paroi latérale 3a de la portion de paroi verticale 3 et la portion rectiligne 5a de la portion plane 5 soit aigu, toutefois l'angle peut être obtus.
Radialement à l'extérieur de la portion rectiligne 5a est formée une surface plane 5b s'étendant dans une direction orthogonale à la direction radiale. Il est préférable que la surface plane 5b soit parallèle à la direction axiale, toutefois la surface plane 5b peut être inclinée par rapport à la direction axiale. Un procédé de formation de la surface plane 5b sera décrit ultérieurement.
La portion saillante 2 a également une portion présentant une contre-dépouille 6. La portion présentant une contre-dépouille 6 est, par exemple, comme illustré sur la figure 5, une portion formée entre la portion rectiligne 5a et la surface de paroi latérale 3a de la portion de paroi verticale 3, qui est appelée portion rétrécie. La hauteur h de la portion saillante 2 indique l’ampleur dont la portion saillante 2 fait saillie radialement vers l'extérieur, qui est la distance entre une surface de base 8 de la surface périphérique externe 1a et la surface plane 5b de la portion rectiligne 5a. Du fait que la surface de base 8 n'est pas strictement plane, la hauteur h de la portion saillante 2 peut être définie comme la distance moyenne entre la surface de base 8 et la surface plane 5b.
On notera que puisque l’intégralité de la forme de la portion de paroi verticale 3 et la portion plane 5 de la portion saillante 2 offre parfois un effet d'ancrage, l’intégralité de la forme de la portion saillante 2 comprenant la portion de paroi verticale 3 et la portion plane 5 peut être définie comme une forme à contre-dépouille. Dans ce cas, la hauteur h de la portion saillante 2 peut être définie comme étant la hauteur de la forme à contre-dépouille.
Avec la portion présentant une contre-dépouille 6 formée dans la portion saillante 2, lorsque la coulée composite est réalisée avec l'élément d'insertion 1, par exemple, le métal en fusion s'écoule autour de la portion présentant une contre-dépouille 6 présentant une portion rétrécie, ce qui améliore l'effet d'ancrage.
La portion plane 5 peut avoir une portion étendue 5c, comme la portion saillante 2 illustrée sur le côté droit de la figure 5. La portion plane 5 présente dans ce cas la portion rectiligne 5a et la portion étendue 5c qui sont formées d'un seul tenant. La portion étendue 5c est une portion dépassant de l'extrémité distale de la portion rectiligne 5a vers la surface périphérique externe 1a. La portion présentant une contre-dépouille 6 dans cet exemple est formée/délimitée par la surface de paroi latérale 3a de la portion de paroi verticale 3, la portion rectiligne 5a et la portion étendue 5c. La formation de la portion étendue 5c améliore l'effet d'ancrage de la portion présentant une contre-dépouille 6.
La figure 6 illustre des exemples de variantes de la portion saillante 2. Sur la figure 6A, une portion plane 5 est formée au sommet de la portion de paroi verticale 3 et une bordure entre la portion plane 5 et la portion de paroi verticale 3 est rétrécie. La portion saillante 2 dans cet exemple est ce que l'on appelle le type I, et une portion rétrécie formée par la surface de la portion de paroi verticale 3 forme une portion présentant une contredépouille 6.
De plus, comme illustré sur la figure 6B, une autre portion de paroi verticale 3c peut être située entre la portion rectiligne 5a et la surface périphérique externe 1a. En ayant la seconde portion de paroi verticale 3c comme ci-dessus, il y a amélioration de l'effet d'ancrage au niveau de l'extrémité distale de la portion rectiligne 5a avec la seconde portion de paroi verticale 3c. Les formes en coupe transversale de la portion présentant une contre-dépouille 6 de la portion saillante 2, comme illustré sur les figures 5 et 6 sont préférables du point de vue de l'amélioration de la force d'adhérence et de la conductivité thermique au métal utilisé pour la coulée composite lorsque l'élément est inséré.
On notera que la portion présentant une contre-dépouille 6 peut être formée dans la portion convergée 2b de la portion saillante 2 de la même manière que pour la portion linéaire 2a.
Ensuite, une description sera fournie pour un procédé de fabrication de l'élément d'insertion 1 selon le présent mode de réalisation.
Premièrement, les portions saillantes 2 en forme de maille sont formées sur la surface périphérique externe 1a de l'élément cylindrique composant l'élément d'insertion 1, les portions saillantes 2 en forme de maille s'étendant radialement vers l'extérieur depuis la surface périphérique externe 1a. Bien que l'illustration soit omise pour décrire le processus de formation des portions saillantes 2, le processus comprend les étapes consistant à appliquer un agent de revêtement de moule sur la surface d'un moule où du métal en fusion doit être versé, formant une couche de revêtement de moule présentant des formes fissurées ίο sur la surface en raison du rétrécissement dû au séchage et à la solidification de l'agent de revêtement de moule appliqué, et à verser du métal en fusion par-dessus la couche de revêtement de moule et à couler tout en faisant tourner le moule. À travers ces étapes, les portions saillantes 2 telles qu'illustrées sur la figure 7 sont formées. À ce moment, la portion saillante 2 ne comporte pas la portion plane 5.
Ensuite est formée la portion plane 5 de la portion présentant une contre-dépouille 6. Dans ce mode de réalisation, une charge de compression est exercée radialement vers l'intérieur (vers le bas sur la figure 7) sur, par exemple, l'extrémité radialement extérieure de la portion saillante 2 illustrée sur la figure 7, par exemple par laminage de réduction du diamètre externe à l'aide d'un laminoir à tuyau ou par extrusion dans une filière ayant un diamètre de trou prédéterminé. À travers ce processus, l'extrémité radiale de la portion saillante 2 est déformée plastiquement. Cette déformation plastique forme la portion rectiligne 5a qui compose la portion plane 5 s'étendant le long de la surface périphérique externe 1 a telle qu'illustrée sur les figures 5 et 6. La surface plane 5b est formée à l'extrémité radialement extérieure de la portion rectiligne 5a.
La formation de la portion plane 5 sur la portion saillante 2 rend la hauteur de la portion saillante 2 relativement basse, et la portion présentant une contre-dépouille 6 au niveau de la portion radialement extérieure de la portion saillante 2 améliore l'effet d'ancrage. Cela permet de satisfaire aux caractéristiques requises de l’élément d'insertion 1 utilisé comme manchon de cylindre; en d'autres termes, réduire l'épaisseur du manchon de cylindre. Ceci, à son tour, permet de raccourcir le pas entre les alésages des manchons de cylindre disposés en parallèle dans un bloc-cylindres.
De plus, la zone de contact entre les multiples portions saillantes 2 formées en une forme de maille et en aluminium est stabilisée dans son ensemble dans la direction circonférentielle du manchon de cylindre. Cela améliore et uniformise la conductivité thermique de la chaleur de combustion dans le cylindre, du manchon de cylindre à l'aluminium du corps de cylindre environnant, permettant de dissiper la chaleur plus uniformément .Cela améliore par conséquent les performances de dissipation thermique de la chaleur de combustion du moteur.
De plus, l'effet d'ancrage obtenu par les portions rétrécies des portions saillantes 2 en forme de maille empêche l'apparition des écarts partiels au niveau de l'interface de contact entre le manchon de cylindre et l'aluminium, ce qui stabilise la température de paroi du manchon de cylindre. Cela supprime l'élévation de la température de combustion accompagnant l'augmentation de la compression et permet également de faire face à l'élévation de la température dans le cylindre.
En conséquence, il est possible de réduire le poids et la taille du moteur, ce qui permet d’obtenir une compression encore plus élevée dans le moteur. De plus, même si les hauteurs h des portions saillantes 2 sur la surface périphérique externe 1a de l’élément d'insertion 1 à utiliser comme manchon de cylindre sont faibles, il est possible d'obtenir une force d'adhérence suffisante, ce qui permet d’obtenir un poids léger et une grande rigidité. Par conséquent, l'utilisation de l'élément d'insertion 1, ainsi configuré, en tant que manchon de cylindre améliore la rigidité du bloc-cylindres lui-même, et améliore à son tour les performances NV.
En outre, dans ce mode de réalisation, lorsque la charge de compression est appliquée, une charge de cisaillement peut être appliquée dans la direction axiale de l'élément d'insertion 1 .Dans ce cas, la portion rectiligne 5a de la portion plane 5 est formée pour s'étendre dans la direction axiale (direction du dessèchement). De plus, à l'extrémité distale de la portion rectiligne 5a est formée la portion étendue 5c.
Par exemple, sur la figure 3, la direction haut-bas de la figure 3 correspond à la direction radiale de l'élément d'insertion 1, et la direction droite-gauche de la figure 3 correspond à la direction axiale de l'élément d'insertion 1. Les flèches X sur la figure 3 indiquent la direction de la charge de compression, tandis que les flèches Y indiquent la direction de la charge de cisaillement. La charge de cisaillement indiquée sur la figure 3 est exercée vers la gauche sur la figure 3. En conséquence, de nombreuses portions planes 5 illustrées sur la figure 3 s'étendent vers la gauche sur la figure 3.
Les portions radialement extérieures des portions saillantes 2 sont déformées plastiquement en exerçant une charge de compression radialement vers l'intérieur et, en outre, en appliquant une charge de cisaillement axialement, de sorte que les portions planes 5 des multiples portions saillantes 2 sont orientées dans la direction de la charge de cisaillement, ce qui donne une orientation dominante aux portions planes 5 des portions saillantes 2. Cela améliore l'effet d'ancrage des portions présentant une contre-dépouille 6.
Ici, il est préférable que les hauteurs h des portions saillantes 2 soient fixées entre 0,1 mm et 2,0 mm. La limite supérieure des hauteurs des portions saillantes 2 est une valeur déterminée en considérant la rigidité des portions saillantes 2. Si la hauteur est inférieure ou égale à 2,0, les portions saillantes 2 auront la rigidité requise. Il est plus préférable que les hauteurs des portions saillantes 2 soient comprises entre 0,3 mm et 1,0 mm.
Il est également préférable que la variation (écart type σ) des hauteurs h des multiples portions saillantes 2 soit inférieure ou égale à 150 pm de sorte que les hauteurs h des multiples portions saillantes 2 soient uniformisées. Il est en outre préférable que l'écart type σ soit inférieur ou égal à 30 pm. Il est souhaitable que les hauteurs h des portions saillantes 2 situées à gauche et à droite soient égales comme illustré sur la figure 5. En d'autres termes, il est préférable que les positions radiales des surfaces planes 5b soient égales.
Le réglage de l'écart type σ des hauteurs h des multiples portions saillantes 2 comme ci-dessus rend les hauteurs h des multiples portions saillantes 2 uniformes et stables. Cela stabilise relativement l'effet de nervure de renfort des portions saillantes 2 en forme de maille. En conséquence, la variation du module spécifique du manchon de cylindre devient faible dans la direction axiale et dans la direction radiale, de sorte que la variation de performance provoquée par la différence de hauteur h parmi les multiples portions saillantes 2 sur la surface périphérique extérieure 1a devient extrêmement faible. Par exemple, la dimension du diamètre externe devient stable, la précision dimensionnelle du manchon de cylindre après usinage, telle que le diamètre intérieur, la circularité, la cylindricité, la perpendicularité et l'épaisseur, est améliorée, et à son tour, la conductivité thermique sur la totalité de la surface périphérique du manchon de cylindre devient stable.
Ainsi, même si une force externe est exercée, telle qu'une pression d'injection lors du coulage sous pression de la pièce moulée, une charge de compression exercée lorsqu'une culasse est fixée au bloc-cylindres et, en outre, une pression de combustion dans le cylindre pendant le fonctionnement, par exemple; il est peu probable que le manchon de cylindre soit déformé élastiquement. En d'autres termes, les performances du manchon de cylindre deviennent stables.
De plus, il est possible de réduire les changements de circularité de l'alésage lors de la fixation ou du fonctionnement d'une culasse, par exemple, après que l'usinage, effectué avant que l'élément d'insertion 1, destiné à servir de manchon de cylindre, ne soit utilisé dans la coulée composite. Par conséquent, les pertes mécaniques et les gaz de soufflage sont réduits, et une amélioration de l'économie de carburant est à prévoir.
De plus, en orientant les extrémités distales (extrémités radialement extérieures) des portions saillantes 2 dans la direction dans laquelle la charge de cisaillement est exercée, les hauteurs h des portions saillantes 2 deviennent stables et les portions présentant une contredépouille 6 des portions saillantes 2 présentent la même orientation dominante. Ceci rend relativement plus stable l'effet en tant que nervures de renfort par les portions saillantes 2 en forme de maille. En d'autres termes, les performances du manchon de cylindre deviennent stables.
Il est souhaitable de soumettre la préforme cylindrique à une température élevée (environ 400 °C ou plus) immédiatement après avoir été extraite du moule dans le coulage centrifuge décrit ci-dessus, par exemple, à un laminage de réduction du diamètre externe avec un rapport total de réduction par laminage compris entre 0,1 et 5,0 %, et de préférence compris entre 1,0 et 3,0 %.
Pour le laminage à froid ou le laminage à une température inférieure à 400 °C, après usinage préliminaire de la portion de diamètre intérieur du manchon, l’élément d'insertion 1 peut être soumis, par exemple, à un laminage de réduction du diamètre externe avec un rapport total de réduction par laminage compris entre 0,1 et 5,0 %, et de préférence compris entre 1,0 et 3,0 %, avec un mandrin à rigidité élevée disposé dans la portion de diamètre interne.
Ici, le rapport de réduction par laminage est un rapport de réduction d'épaisseur exprimé par (o1 - 02) / 01 x 100, où 01 et 02 désignent respectivement les diamètres externes d'une préforme à section cylindrique avant et après laminage. Le réglage du rapport de réduction par laminage tel que décrit ci-dessus réduit la variation des hauteurs h des multiples portions saillantes 2, autrement dit, l'écart type σ.
La description de ce mode de réalisation consiste à montrer un exemple illustratif de la présente invention et n'est pas destinée à limiter la portée l'invention. La configuration de chaque portion ou composante de la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus mais peut être modifiée de diverses manières dans la portée technique comme revendiqué.
Ainsi, bien que la charge de cisaillement exercée sur les portions planes 5 dans le présent mode de réalisation est exercée axialement dans le mode de réalisation ci-dessus; la direction n'est toutefois pas limitée à cet exemple particulier. Par exemple, la charge de cisaillement peut être exercée dans une direction optimale pour chaque zone spécifiée de la surface périphérique externe 1 a de l’élément d'insertion 1.
[Liste des signes de référence]
La liste qui suit est donnée seulement à titre indicatif et sans effet limitatif quant à l’interprétation de la portée de l’invention.
membre pour l'insertion a surface périphérique externe portion saillante
2a portion linéaire
2b portion convergée portion de paroi verticale
3a surface de paroi latérale portion plane
5a portion rectiligne
5b surface plane
5c portion étendue portion présentant une contre-dépouille surface de base surface périphérique interne
Claims (8)
1. Élément d'insertion (1 ) de forme cylindrique, destiné à être utilisé comme manchon de cylindre d'un bloc-cylindres destiné à être monté sur un moteur de véhicule, l'élément d'insertion comprenant des portions saillantes (2) multiples faisant saillie radialement vers l'extérieur sur une surface périphérique externe (1a) de l'élément d'insertion, les portions saillantes (2) ayant chacune une portion plane (5) sur l'extérieur de la portion saillante dans une direction radiale, la portion plane (5) s'étendant dans une direction orthogonale à la direction radiale, dans lequel la portion saillante (2) a une portion présentant une contre-dépouille (6) formée entre une paroi latérale de la portion saillante (2) et la portion plane (5).
2. Élément d'insertion selon la revendication 1, dans lequel la portion plane (5) présente une portion rectiligne (5a) s'étendant dans la direction orthogonale à la direction radiale avec une distance dans la direction radiale par rapport à la surface périphérique externe (1a) et une portion étendue (5c) s'étendant depuis une extrémité distale de la portion rectiligne (1a) vers la surface périphérique externe (1a).
3. Élément d'insertion selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la portion saillante (2) a une hauteur comprise entre 0,1 mm et 2,0 mm de la surface périphérique externe (1a) à la portion plane (5).
4. Élément d'insertion selon la revendication 3, dans lequel un écart type des hauteurs (h) des multiples portions saillantes (2) est inférieur ou égal à 150 pm.
5. Élément d'insertion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les directions longitudinales selon lesquelles les portions planes (5) s'étendent ont la même directionnalité.
6. Procédé de fabrication d'un élément d'insertion (1 ) de forme cylindrique, destiné à être utilisé comme manchon de cylindre d'un bloc-cylindres destiné à être monté sur un moteur de véhicule, le procédé comprenant les étapes consistant à :
former de multiples portions saillantes (2) sur une surface périphérique externe (1a) de l'élément d'insertion (1), les multiples portions saillantes (2) faisant saillie radialement vers l'extérieur depuis la surface périphérique externe (1a) ; et former une portion présentant une contre-dépouille (6) en déformant plastiquement une 5 extrémité radialement extérieure de chacune des portions saillantes (2) à l'aide d'une charge de compression exercée radialement vers l'intérieur pour former une portion plane (5) s'étendant le long de la surface périphérique extérieure (1a), la portion présentant une contredépouille (6) étant formée entre une paroi latérale de la portion saillante (2) et la portion plane (5).
10
7. Procédé de fabrication d'un élément d'insertion selon la revendication 6, dans lequel l'étape consistant à former la portion présentant une contre-dépouille (6) comprend une étape consistant à exercer une charge de cisaillement axialement lors de l'exercice de la charge de compression.
8. Procédé de fabrication d'un élément d'insertion selon la revendication 6 ou 7,
15 dans lequel :
- un rapport total de réduction par laminage dans l'étape d'exécution de la charge de compression est compris entre 0,1 et 5,0 %, et
- le rapport total de réduction par laminage est exprimé par (01 - 02) / 01, où 01 désigne un diamètre externe d'une préforme ayant une section avant le laminage de
20 réduction du diamètre externe ou l'extrusion de la filière, et 02 désigne un diamètre externe d'une préforme ayant une section, après le laminage de réduction du diamètre externe ou l'extrusion de la filière.
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