k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 knúmero de publicación: 2 192 689 1 kint. Cl. 7 : B22D 19/00 k 12 TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 k k k k 86 Número de solicitud europea: 97932896.0 86 Fecha de presentación: 11.07.1997 87 Número de publicación de la solicitud: 0 98 076 87 Fecha de publicación de la solicitud: 24.11.1999 k 4 Título: Procedimiento y macho para la realización por moldeo de una culata de motor de combustión interna. 30 kprioridad: 19.07.1996 FR 96.09071 73 k Titular/es: Renault s.a.s. 13-1 Quai Alphonse le Gallo 92100 Boulogne Billancourt, FR k 4 Fecha de la publicación de la mención BOPI: 16.10.2003 k 72 Inventor/es: Baudlot, François; Gallard, Patrick y Le Nezet, André k 4 Fecha de la publicación del folleto de patente: 16.10.2003 k 74 Agente: Tavira Montes-Jovellar, Antonio ES 2 192 689 T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 28036 Madrid
1 ES 2 192 689 T3 2 DESCRIPCION Procedimiento y macho para la realización por moldeo de una culata de motor de combustión interna. La presente invención se refiere a un procedimiento para la elaboración de piezas de fundición, siendo su objeto es, más concretamente, un procedimiento de colada de una culata para motor de combustión interna así como un macho para la aplicación de este procedimiento, que permiten mejorar las precisiones dimensionales del conjunto cámaras de combustión, conductos de admisión, conductos de escape. Clásicamente, la ejecución de una culata de motor de combustión interna se efectúa en un molde que comprende, por lo menos, un macho para cada uno de los subconjuntos cámaras de combustión, conductos de admisión y conductos de escape. El macho que define las formas de las cámaras de combustión se fabrica frecuentemente por medio de una cavidad integrada en la placa de base (fondo metálico) del molde. Tales dispositivos presentan el inconveniente de ser sensibles a las desviaciones de posicionamiento de los machos entre sí, proviniendo estas desviaciones de posicionamiento de las imprecisiones durante el montaje de los machos en el molde o de los movimientos de los machos durante la colada del metal, provocados por la diferencia entre las densidades de los machos y el metal colado. Estas desviaciones de posicionamiento de los machos que realizan los conductos de admisión y de escape, provocan generalmente un desajuste entre la posición del asiento de válvula relacionado con la cámara de combustión y el extremo del conducto de admisión o de escape, que perturba la circulación del aire y deteriora el rendimiento del motor. Para remediar este inconveniente, es conocido que se efectúa un mecanizado de calibración de la unión entre los conductos y los asientos de válvula. Este mecanizado, realizado por ejemplo por fresado, permite la alineación del asiento de válvula con el conducto, pero la mayoría de las veces lleva aparejada la creación de una desviación, correspondiente a una discontinuidad de la pendiente del conducto al nivel de la intersección del mismo con la trayectoria de la fresa, que llega a perturbar la circulación del aire. Esta perturbación engendrada por la desviación es menos importante que la precedente, creada por el desajuste del extremo del conducto con el asiento de válvula, pero penaliza, sin embargo, el caso de conductos y válvulas de reducido diámetro. El objeto de la presente invención es, por lo tanto, proponer un procedimiento de colada de una culata así como un macho, que permiten obtener directamente una buena localización de los asientos de válvula con relación a los conductos de admisión y escape, para suprimir el mecanizado de calibración y obtener una mejor circulación de los gases. La ejecución de este procedimiento y de su macho asociado resultan simples y económicos de llevar a cabo. El procedimiento según la invención se refiere al moldeo de una culata de motor de combustión 2 10 1 20 2 30 3 40 4 0 60 6 interna, del tipo por el cual se cuela una aleación metálica en un molde que contiene machos no fusibles que corresponden en particular a las partes huecas de la culata, tales como las cámaras de combustión, los conductos de admisión, los conductosdeescapeylascámaras de agua o aceite. Según la invención, el procedimiento se caracteriza porque comprende una etapa de montaje, en el molde, de un macho monobloque que integra las formas que definen simultáneamente las cámaras de combustión y los conductos de admisión, y que soporta aros que conforman los asientos de válvula. Según otra característica del procedimiento de ejecución por moldeo de una culata según la invención, el macho monobloque integra igualmente las formas que definen los conductos de escape. Según otra característica del procedimiento de realización por moldeo de una culata según la invención, los asientos de válvula de la culata son llevados a cabo por aros añadidos e incorporados a la colada, estando soportados dichos aros por el macho monobloque. Según otra característica del procedimiento de realización por moldeo de una culata según la invención, el macho monobloque integra igualmente las formas adaptadas que definen la referencia bruta utilizada para las partidas de mecanizado. La invención se refiere igualmente a un macho destinado a ser utilizado en la aplicación del procedimiento anteriormente definido, y caracterizado porque es de tipo monobloque e integra las formas que definen simultáneamente las cámaras de combustión y los conductos de admisión, y porque soporta los aros que sirven de asientos de válvula. Ventajosamente, el macho monobloque integra igualmente las formas que definen los conductos de escape y soporta los aros que sirven de asiento de válvulas. Según otra característica de la invención, el macho monobloque integra igualmente las formas adaptadas que definen la referencia bruta utilizada para las partidas de mecanizado. Según otra característica más de la invención, dicho macho monobloque se fabrica en una caja de machos y está constituido por arena comprimida y aglomerada con un ligante del tipo de la resina. Se comprenderán mejor los fines, aspectos y ventajas de la presente invención por la descripción que sigue acerca de diferentes modos de ejecución de la invención, presentados a título de ejemplos no limitativos, y haciendo referencia a los dibujos del anexo, en los que: -lafigura1representaunavistaesquemática, en perspectiva, de un modo de realización particular de un macho monobloque que sirve para el moldeo de una culata de motor de combustión interna según la invención; - la figura 2 es una vista superior del macho monobloque representado en la figura 1; - la figura 3 es una vista lateral del macho monobloque representado en la figura 1; -lafigura4esunavistasuperiordeundispositivo de moldeo utilizado para la aplicación del procedimiento; - la figura representa una sección transver-
3 ES 2 192 689 T3 4 sal, según la línea V-V, del dispositivo de moldeo representado en la figura 4; - la figura 6 representa una vista parcial, en corte longitudinal, del dispositivo de moldeo según la línea VI-VI de la figura 4; Para facilitar la lectura de los dibujos, las mismas piezas llevan las mismas referencias en las distintas figuras. Por otra parte, sólo se han representado los elementos necesarios para la comprensión de la invención. La figura 1 presenta un modo de ejecución particulardeunmacho1paralarealización de una culata de motor de combustión interna por moldeo según la invención. En las figuras 1 a 3 puede verse un macho 1 de tipo monobloque para el moldeo de una culata de motor de combustión interna de tipo de cuatro cilindros en línea y cuatro válvulas por cilindro. El macho monobloque 1 de las figuras 1 a 3 comprende cuatro partes idénticas 4 regularmente separadas, alineadas y que definen las cuatro cámaras de combustión de la culata a moldear. Cada cámara de combustión 4 del macho monobloque 1 está unida, por su parte superior, a dos brazos 2 y a un brazo 3 que definen, respectivamente, los dos conductos de admisión y los dos conductos de escape, gemelos y unidos, de la culata a moldear. Como puede verse de forma más precisa en la figura 3, aros 7, no representados en las figuras 1 y2,están dispuestos alrededor de los conductos de admisión 2 y de escape 3, contra las cámaras de combustión 4 del macho monobloque 1. Estos aros 7 son de material adaptado para la ejecución de un asiento de válvula, y permiten la incorporacióndelosasientosdeválvula a la colada durante el moldeo de la culata. Conforme a las figuras 1 a 3, el macho monobloque 1 comprende una parte dispuesta bajo las cámaras de combustión 4. Esta parte se extiende principalmente en dirección a las cámaras de combustión 4 vecinas para formar un zócalo que soporta las cámaras de combustión 4 a una distancia ajustada. El zócalo se prolonga igualmente, de forma transversal, para formar los brazos 6, cuyos extremos 8 definen la referencia bruta utilizada para las partidas de mecanizado. El espesor del zócalo se selecciona en función de la rigidez y del comportamiento deseado del macho monobloque 1. El macho 1, representado en las figuras 1 a 3, puede ser fabricado de forma conocida en una caja de machos con arena comprimida y aglomerada conunligante. Las figuras 4 a 6 presentan un modo particular de realización de un dispositivo de moldeo que utiliza el macho monobloque 1 para la aplicación del procedimiento de moldeo de una culata según la invención. La figura 4 presenta, más en particular, una vista superior de un molde cuando solamente está montado el macho monobloque 1. Este molde comprende cuatro elementos laterales y móviles de molde 11, 12, 16 y 17, que se pueden separar para facilitar el desmoldeo de la culata, y, un elemento inferior de molde o placa de base 10, que comprende una superficie plana 1 que lleva acabolacarainferiordelaculataamoldear. 10 1 20 2 30 3 40 4 0 60 6 La figura presenta una sección del molde de la figura 4 cuando están montados los diferentes machos clásicos necesarios para el moldeo de la cámara de agua de la culata. El molde comprende un elemento de molde superior 13 móvil, no representado en la figura 4, que cierra el molde para definir el espesor de las paredes de la culata a moldear y el volumen de la cámara de aceite. A través del elemento superior de molde están dispuestos unos orificios de llenado, no representados en la figura, para permitir la operación de colada. El elemento 11 lateral y móvil de molde, comprende una cavidad que permite mantener la posición del extremo libre de los brazos 2 que llevan a cabo los conductos de admisión cuando se cierra el molde. De igual manera, el elemento 12 lateral y móvil de molde, comprende una cavidad que permite mantener la posición del extremo libre de los brazos 3 que llevan a cabo los conductos de escape. Como puede verse en las figuras y 6, la placa de base 10 comprende una cavidad 14 destinada a recibir el macho monobloque 1 antes del cierre del molde y de la operación de colada. La forma y el volumen de la cavidad 14 se adaptan y ajustan al zócalo y a los brazos 6 del macho monobloque 1, tal como se representa en las figuras 1 a 3, de forma que el zócalo y los brazos 6 estén íntegramente dispuestos en la cavidad 14 de la placa de base 10 cuando el macho monobloque 1 está dispuesto en el molde. Así, solamente los elementos del macho monobloque 1 que definen cavidades particulares de la culata a moldear, tales como los conductos de admisión 2, los conductos de escape 3, las cámaras de combustión 4 y los extremos 8 de los brazos 6, están dispuestos sobre la superficie del plano 1 de la placa de base 10 que define la cara interior de la culata. Conforme a la descripción precedente y a las figuras 4 y 6, el procedimiento de ejecución por moldeo de la culata comprende las operaciones siguientes: - apertura del molde por separación de los elementos laterales de molde 11, 12, 16 y 17 y del elemento superior de molde 13; - montaje del macho monobloque 1 en la placa de base 10; - montaje de los machos que definen la cámara de agua y los pasos de aceite; - cierre de los elementos laterales de molde 11, 12, 16 y 17 que permiten la inmovilización de los machos presentes en el molde; - cierre del elemento superior de molde 13 y ejecución de una operación de colada clásica; - desmoldeo, después de un cierto tiempo que varía según el modo de enfriamiento elegido. El proceso de moldeo así ejecutado, permite obtener una culata que tiene una localización óptima de los aros 7 que forman los asientos de válvula con relación a los conductos de admisión 2 y escape 3. En efecto, al ser estos últimos moldeados directamente por el macho monobloque 1 y al ser incorporados a la colada los aros 7, que están soportados por este mismo macho monobloque 1, la precisión dimensional del conjunto cámara de combustión, asientos de válvula, conductos de admisión, conductos de escape, es independiente del 3
ES 2 192 689 T3 6 emplazamiento de los diferentes machos presentes en el molde, y depende únicamente de la calidad de ejecución del macho monobloque 1. Este procedimiento de moldeo que utiliza el macho monobloque 1, permite prescindir del mecanizado de calibración habitualmente necesario en los procedimientos de moldeo clásico de culata, que utilizan varios machos para los conductos y la cámara de combustión. La utilización del macho monobloque 1 permite igualmente llevar a cabo una unión entre los conductos y la cámara de combustión cuya aerodinámica esté optimizada de manera que ofrezca una resistencia muy pequeña al flujo de aire. La minimización de las pérdidas de carga obtenida por este procedimiento es particularmente importante para la mejora de las prestaciones del motor. Así, la disminución de las pérdidas de carga al nivel de la unión entre el conducto de admisión y la cámara de combustión, contribuye 10 1 20 a mejorar claramente el llenado del motor y a disminuir la polución que resulta de la combustión. Por otra parte, el macho monobloque 1 define igualmente la referencia bruta utilizada para las partidas de mecanizado, lo que permite suprimir las incertidumbres de localización vinculadas a la utilización de machos diferentes y obtener una mejor localización de todos los mecanizados. Desde luego, la invención no está limitada en modo alguno al modo de realización descrito e ilustrado, que se proporciona únicamente a título de ejemplo. Así, el procedimiento de utilización de un macho monobloque que integra las formas que definen simultáneamente las cámaras de combustión, los conductos de admisión y los conductos de escape, puede ser utilizado con otros tipos de moldes, tales como moldes de colada a presión o squeeze-casting, o moldes de arena (en crudo o autocurable). 2 30 3 40 4 0 60 6 4
7 ES 2 192 689 T3 8 REIVINDICACIONES 1. Procedimiento de realización de una culata de motor de combustión interna por moldeo, del tipo por el cual se cuela una aleación metálica en un molde (11, 12, 13, 16, 17) que contiene machos no fusibles que correspondan en particular a las partes huecas de la culata, tales como las cámaras de combustión (4), los conductos de admisión (2), los conductos de escape (3) y las cámaras de agua o de aceite, caracterizado porque comprende una etapa de montaje, en el molde, de un macho monobloque que integra las formas que definen simultáneamente las cámaras de combustión (4) y los conductos de admisión, y que soporta aros (7) que conforman los asientos de válvula. 2. Procedimiento de realización de una culata de motor de combustión interna por moldeo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho macho monobloque (1) integra igualmente las formas que definen los conductos de escape. 3. Procedimiento de realización de una culata de motor de combustión interna por moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque los aros (7) se incorporan a la colada. 4. Procedimiento de realización de una culata de motor de combustión interna por moldeo se- 10 1 20 2 30 gún una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho macho monobloque (1) integra igualmente las formas adaptadas que definen la referencia bruta (8) utilizada para las partidas de mecanizado.. Macho (1) que integra las formas que definen las cavidades particulares de una culata de motor de combustión interna para el moldeo de lamisma, caracterizado porque dicho macho (1) es monobloque, porque integra las formas que definen simultáneamente las cámaras de combustión (4) y los conductos de admisión (2), y porque soporta los aros (7) que sirven de asientos de válvula. 6. Macho según la reivindicación, caracterizado porque dicho macho monobloque (1) integra igualmente las formas que definen los conductosdeescape(3). 7. Macho según la reivindicación ó la 6, caracterizado porque dicho macho monobloque (1) integra igualmente las formas adaptadas (8) que definen la referencia bruta utilizada para las partidas de mecanizado. 8. Macho según las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque dicho macho monobloque (1) se fabrica en una caja de machos, y está constituido por arena comprimida y aglomerada con un ligante del tipo de la resina. 3 40 4 0 60 6 NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluída en la mencionada reserva.
6 ES 2 192 689 T3
ES 2 192 689 T3 7
8 ES 2 192 689 T3
ES 2 192 689 T3 9