Brevet FR2753256A1 — publié le 19980313

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des véhicules à moteur à combustion interne, notamment de la recirculation ou du recyclage des gaz d'échappement émis par ces derniers, et a pour objet un dispositif de fixation et de branchement d'une vanne d'amenée de gaz d'échappement chauds recyclés. On connaît actuellement déjà différents types de dispositifs du genre précité qui permettent de relier un conduit d'amenée des gaz d'échappement chauds recyclés (ou conduit de recirculation des gaz d'échappement) à un collecteur d'admission en un matériau thermoplastique, au niveau d'une ouverture correspondante de ce dernier, ledit matériau thermoplastique présentant une température de ramollissement nettement inférieure à la température des gaz d'échappement recyclés. Ainsi, le brevet français n" 2 693 252 décrit un tel dispositif dans lequel une tubulure est montée et supportée au niveau d'une ouverture d'admission du collecteur, avec prévision d'un espace libre entre ladite tubulure et la paroi du collecteur pour la circulation d'air froid entre elles, le conduit d'amenée des gaz d'échappement étant raccordé à ladite tubulure au niveau de l'extrémité libre externe de cette dernière. Cette construction, bien que satisfaisante en ce qui concerne le découplage thermique entre les parois en matériau thermoplastique du collecteur d'admission et le conduit de recirculation ou d'amenée des gaz d'échappement recyclés, ne permet pas de fournir un maintien solide et rigide de l'extrémité raccordée de ce dernier, et ne permet en aucun cas de fixer directement la vanne d'amenée de gaz d'échappement chauds recyclés (ou vanne EGR). I1 existe également différents dispositifs dans lesquels le conduit de recirculation est relié et fixé au corps du collecteur d'admission, soit directement, soit par l'intermédiaire d'au moins une pièce de connexion allongée. Toutefois, il est nécessaire, dans le premier cas, d'injecter un flux d'air froid extérieur au niveau de l'extrémité du conduit de recirculation afin de refroidir ladite extrémité jusqu'à des températures compatibles avec le matériau formant le collecteur d'admission. Cette obligation entraîne la mise en oeuvre de systèmes complémentaires et une structure supplémentaire complexe, susceptibles de défaillance aux conséquences graves. De plus, dans le second cas, l'obligation de réaliser une chute de température importante (de l'ordre de plusieurs centaines de degrés Celsius) entre l'extrémité du conduit de recirculation et la partie du collecteur d'admission servant à la fixation de ce dernier, nécessite la mise en oeuvre d'une pièce de connexion de grande longueur ou d'un assemblage de plusieurs pièces de connexion en des matériaux différents, aucune de ces deux solutions ne permettant d'aboutir à un maintien rigide et solide de l'extrémité du conduit de recirculation, à plus forte raison de la vanne d'amenée de gaz d'échappement recyclés elle-m8me. Par ailleurs, aucune des réalisations techniques connues indiquées cidessus ne présente des propriétés de découplage vibratoire, même partiel, entre le conduit de recirculation prolongeant la vanne et le collecteur d'admission. La présente invention a notamment pour but de pallier l'ensemble des inconvénients précité et plus particulièrement de proposer une solution permettant de fixer directement la vanne EGR sur un répartiteur en un matériau plastique. A cet effet, elle a pour objet un dispositif de fixation et de branchement de la vanne d'amenée de gaz d'échappement chauds recyclés sur un collecteur d'admission en un matériau thermoplastique, au niveau d'une ouverture correspondante de ce dernier, ledit matériau thermoplastique présentant une température de ramollissement nettement inférieure à la température des gaz d'échappement recyclés, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué, d'une part, par une pièce intermédiaire de raccordement comportant un corps de forme tubulaire et de faible longueur, dont une extrémité se prolonge par une collerette de solidarisation avec collecteur d'admission et dont l'autre extrémité est pourvue d'une bride de connexion avec l'extrémité libre de la vanne d'amenée des gaz d'échappement et, d'autre part, par un joint plat à structure stratifiée métal élastomère, disposé entre la collerette de solidarisation et la bride de fixation formée autour de l'ouverture d'admission des gaz d'échappement ménagée dans le collecteur d'admission. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence au dessin schématique annexé, dont la figure unique représente une vue en coupe partielle d'un collecteur d'admission comprenant un dispositif de fixation et de raccordement selon l'invention. Comme le montre la figure annexée, le dispositif 1 réalise la fixation et le branchement de la vanne 2 d'amenée de gaz d'échappement chauds recyclés sur un collecteur d'admission 3 en un matériau thermoplastique, au niveau d'une ouverture 4 correspondante de ce dernier, ledit matériau thermoplastique présentant une température de ramollissement nettement inférieure à la température des gaz d'échappement recyclés. Conformément à l'invention, ce dispositif 1 est principalement constitué, d'une part, par une pièce intermédiaire de raccordement 5 comportant un corps de forme tubulaire et de faible longueur, dont une extrémité se prolonge par une collerette 6 de solidarisation avec le collecteur d'admission 3 et dont l'autre extrémité est pourvue d'une bride 7 de connexion avec l'extrémité libre de la vanne d'amenée 2 des gaz d'échappement et, d'autre part, par un joint plat 8 à structure stratifiée métal/élastomère, disposé entre la collerette de solidarisation 6 et la bride de fixation 4' formée autour de l'ouverture 4 d'admission des gaz d'échappement, ménagée dans le collecteur d'admission 3. Afin d'augmenter, d'une part, la surface d'échange thermique entre la pièce intermédiaire de raccordement 5 et l'air ambiant et, d'autre part, la rigidité de la structure de cette pièce, il peut être prévu que le corps tubulaire 5' de la pièce intermédiaire de raccordement 5 soit muni, sur sa face extérieure, d'une pluralité de structures saillantes 9, tels que des nervures ou des ailettes longitudinales, formées d'un seul tenant avec ledit corps tubulaire, et que l'assemblage de la bride de connexion 7 de la pièce intermédiaire 5 avec une collerette 10 de l'extrémité libre correspondante de la vanne d'amenée de gaz d'échappement 2, soit réalisé avec interposition d'un joint métallique plat 11. Selon une caractéristique de l'invention, la pièce intermédiaire de raccordement 5, préférentiellement en métal moulé, porte, rapportée sur sa face interne, une portion de tube 12 concentrique, qui se prolonge vers l'intérieur du collecteur d'admission 3, notamment jusqu'à une chambre ou un passage 3' traversé(e) par de l'air froid provenant de l'extérieur, les faces internes de ladite portion de tube 12 et de l'extrémité de la vanne d'amenée 2 des gaz d'échappement recyclés étant contigues et affleurantes. De manière avantageuse, la portion de tube 12 est maintenue de manière serrée dans la pièce intermédiaire de raccordement 5 au moyen d'au moins quatre nervures saillantes espacées 13, 13', continues ou non et formées sur la face interne du corps tubulaire 5' de ladite pièce intermédiaire de raccordement 5, ce dernier s'évasant en direction de l'ouverture 4 d'admission des gaz d'échappement du collecteur d'admission 3, préférentiellement à partir de la zone des nervures saillantes 13' à proximité de ladite ouverture d'admission 4. Ainsi, la portion de tube 12 est maintenue à distance de la paroi du collecteur d'admission 3, notamment au niveau de l'ouverture 4 de ce dernier, et n'est en contact que sur une surface limitée avec la pièce intermédiaire de raccordement 5. Ladite portion de tube 12 pourra être montée en force dans la pièce intermédiaire 5 et présente préférentiellement une butée radiale annulaire 12' pouvant coopérer avec conjugaison de forme avec une découpe ou un chanfrein intérieur correspondant de ladite pièce intermédiaire 5 en vue du blocage longitudinal de cette dernière, l'assemblage entre la portion de tube 12 et la pièce intermédiaire 5 pouvant être bloqué par une liaison soudée par exemple. Comme le montre la figure annexée, portion de tube 12 est conformée de manière à diriger le flux de gaz d'échappement vers une chambre 3' du collecteur d'admission 3 dans laquelle circule un flux d'air d'admission frais, ledit flux de gaz d'échappement étant mélangé audit flux d'air d'admission frais pour obtenir, immédiatement à la sortie la portion de tube 12, un flux résultant de température suffisamment faible pour ne pas affecter le matériau thermoplastique constituant ladite chambre 3'. En effet, l'air d'admission circulant dans la chambre 3' est à une température relativement basse, équivalente à la température de l'air ambiant extérieur ou à la température de sortie d'un échangeur dans le cas d'un moteur à turbocompresseur, le débit dudit air d'admission étant proportionnel à la consommation du moteur. Or, la portion de tube 12 dirige les gaz d'échappement chauds recyclés à travers la vanne EGR, vers le centre dudit flux de gaz ou d'air frais d'admission, ce qui permet d'aboutir au flux résultant précité. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, le joint plat 8 est formé par plusieurs plaques métalliques 8' pourvues de crevés ou de perçages similaires générant des bavures, entre lesquelles sont disposées des couches 8" de caoutchouc ou d'un élastomère similaire, ces dernières se prolongeant au niveau de la paroi définissant l'orifice central de passage 8"' dudit joint 8 pour former un joint d'étanchéité annulaire 15 continu recouvrant ladite paroi et s'étendant préférentiellement au delà des bords de ladite paroi, de manière à être proéminent par rapport aux surfaces extérieures des deux plaques métalliques 8' extérieures délimitant ledit joint plat stratifié 8. Une telle réalisation du joint plat 8 permet d'obtenir une bonne cohésion structurelle de ce dernier et de réaliser une très bonne étanchéité radiale au niveau des zones d'assemblage avec la bride de fixation 4' et la collerette 6. En outre, il autorise un assemblage rigide de la pièce intermédiaire 5 avec ladite bride de fixation 4' (par exemple par l'intermédiaire de vis traversant ledit joint plat 8 et coopérant avec des orifices filetés borgnes ménagés dans ladite bride de fixation - ces vis pouvant être découplées thermiques -, tout en assurant un découplage thermique important, de même qu'un découplage vibratoire au moins partiel. De manière avantageuse, le joint plat 8 est un joint du type connu sous la désignation B 4545 03 par la société MEILLOR. Grâce au dispositif selon l'invention, il est possible, pour des températures de gaz d'échappement de l'ordre de 800"C, d'avoir une température d'environ 440"C au niveau de la bride de connexion 7 de la pièce intermédiaire 5 à une température de moins de 130"C au niveau de la bride de fixation 4' du collecteur d'admission 3. La présente invention concerne également un collecteur d'admission 3, tel que représenté notamment sur la figure du dessin annexé, lequel comprend au moins un dispositif 1 de fixation et de branchement tel que décrit précédemment. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté au dessin annexé. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation et de branchement de la vanne d'amenée de gaz d'échappement chauds recyclés sur un collecteur d'admission en un matériau thermoplastique, au niveau d'une ouverture correspondante de ce dernier, ledit matériau thermoplastique présentant une température de ramollissement nettement inférieure à la température des gaz d'échappement recyclés, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué, d'une part, par une pièce intermédiaire de raccordement (5) comportant un corps de forme tubulaire et de faible longueur, dont une extrémité se prolonge par une collerette (6) de solidarisation avec le collecteur d'admission (3) et dont l'autre extrémité est pourvue d'une bride (7) de connexion avec l'extrémité libre de la vanne d'amenée (2) des gaz d'échappement et, d'autre part, par un joint plat (8) à structure stratifiée métal/élastomère, disposé entre la collerette de solidarisation (6) et la bride de fixation (4') formée autour de l'ouverture (4) d'admission des gaz d'échappement, ménagée dans le collecteur d'admission (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps tubulaire (5') de la pièce intermédiaire de raccordement (5) est muni, sur sa face extérieure, d'une pluralité de structures saillantes (9), tels que des nervures ou des ailettes longitudinales, formées d'un seul tenant avec ledit corps tubulaire, et en ce que l'assemblage de la bride de connexion (7) de la pièce intermédiaire (5) avec une collerette (10) de l'extrémité libre correspondante de la vanne (2) d'amenée des gaz d'échappement, est réalisé avec interposition d'un joint métallique plat (11). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire de raccordement (5) porte, rapportée sur sa face interne, une portion de tube (12) concentrique qui se prolonge vers l'intérieur du collecteur d'admission (3), notamment jusqu'à une chambre ou un passage (3') traversé(e) par de l'air froid provenant de l'extérieur, les faces internes de ladite portion de tube (12) et de l'extrémité de la vanne d'amenée (2) des gaz d'échappement recyclés étant contigues et affleurantes. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion de tube (12) est maintenue de manière serrée dans la pièce intermédiaire de raccordement (5) au moyen d'au moins quatre nervures saillantes espacées (13, 13'), formées sur la face interne du corps tubulaire (5') de ladite pièce intermédiaire de raccordement (5), ce dernier s'évasant en direction de l'ouverture (4) d'admission des gaz d'échappement du collecteur d'admission (3), préférentiellement à partir de la zone des nervures saillantes (13') à proximité de ladite ouverture d'admission (4). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la portion de tube (12) est conformée de manière à diriger le flux de gaz d'échappement vers une chambre (3') du collecteur d'admission (3) dans laquelle circule un flux d'air d'admission frais, ledit flux de gaz d'échappement étant mélangé audit flux d'air d'admission frais pour obtenir, immédiatement à la sortie la portion de tube (12), un flux résultant de température suffisamment faible pour ne pas affecter le matériau thermoplastique constituant ladite chambre (3'). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le joint plat (8) est formé par plusieurs plaques métalliques (8'), pourvues de crevés ou de perçages similaires générant des bavures, entre lesquelles sont disposées des couches (8") de caoutchouc ou d'un élastomère similaire, ces dernières se prolongeant au niveau de la paroi définissant l'orifice central de passage (8"') dudit joint (8) pour former un joint d'étanchéité annulaire (15) continu recouvrant ladite paroi et s'étendant préférentiellement au delà des bords de ladite paroi, de manière à être proéminent par rapport aux surfaces extérieures des deux plaques métalliques (8') extérieures délimitant ledit joint plat stratifié (8). 7. Collecteur d'admission pour véhicules à moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif (1) de fixation et de branchement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.