Brevet FR2819557A1 — publié le 20020719

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des produits ou articles de forme complexe réalisés par assemblage de plusieurs parties ou pièces élémentaires, et a plus particulièrement pour objet un collecteur ou répartiteur d'admission pour moteur thermique de véhicule, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel collecteur ou répartiteur. Les collecteurs ou répartiteurs d'admission constituent des pièces creuses fermées de formes complexes et multicompartimentées, n'autorisant généralement pas une fabrication d'un seul tenant. De manière générale, de tels articles sont obtenus par assemblage mutuel de plusieurs parties distinctes produites séparément par moulage, tout en recherchant des fragmentations générant un nombre minimum, préférentiellement deux, de parties élémentaires, aisées à assembler et permettant d'obtenir une bonne étanchéité d'ensemble. Les tubulures d'admission constituent généralement du fait de leur structure tubulaire, allongée et incurvée des éléments délicats à obtenir d'un seul tenant par moulage et, par conséquent, le plan d'assemblage du collecteur ou du répartiteur les traverse souvent, ou même suit leur axe longitudinal. Toutefois, la prévision de segments de joints d'assemblage du collecteur au niveau des tubulures fragilisent la constitution de ces dernières, en les soumettant directement aux tensions pouvant survenir entre les parties constitutives du collecteur, et ne permet pas un assemblage local précis, et donc étanche de manière fiable, le joint d'assemblage de grande longueur s'étendant également à d'autres parties ou emplacements du collecteur. De plus, lorsque l'assemblage est réalisé par un procédé générant des bavures (soudage par vibration par exemple), des protubérances ou n'assurant pas une continuité physique de la paroi interne des tubulures, on aboutit à une perturbation du flux gazeux les traversant. La présente invention a pour but principal de pallier les inconvénients et limitations indiqués ci-dessus. Elle a également pour but de diminuer la complexité de forme des parties à assembler, notamment, de la partie intégrant lesdites tubulures, totalement ou partiellement. Elle a enfin pour but de fournir un collecteur dont l'étanchéité entre tubulures est renforcée, notamment du côté plénum, et qui autorise une obturation étanche de chacune de ses tubulures. A cet effet, la présente invention a pour objet un collecteur ou répartiteur d'admission pour moteur thermique constitué par au moins deux parties assemblées entre elles, notamment deux parties en matière thermoplastique assemblées par soudage par vibration, et comprenant une chambre d'admission ou plénum relié (e), pour une communication fluidique, à des tubulures d'admission débouchant dans cette dernière, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce rapportée supplémentaire composée, d'une part, d'un corps principal formant platine support et de montage et, d'autre part, de portions de tubulures réalisées d'un seul tenant avec ledit corps et définissant au moins les bouches d'entrée desdites tubulures, ladite pièce rapportée étant mise en place, et le cas échéant fixée, avant assemblage desdites au moins deux parties formant ledit collecteur ou répartiteur, sur ou dans l'une de ces dernières. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ciaprès, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue partielle en coupe d'un collecteur d'admission à l'invention selon un plan comprenant l'axe longitudinal d'une tubulure dudit collecteur ; les figures 2 à 4 sont des vues en perspective, selon trois directions différentes, d'une pièce rapportée faisant partie du collecteur à trois tubulures représenté sur la figure 1 ; la figure 5 est une vue de la pièce rapportée similaire à celle de la figure 2, ladite pièce étant artificiellement dépourvue de matériau élastomère d'étanchéité et les clapets étant en position ouverte ; la figure 6 est une vue partielle en perspective de la partie constitutive du collecteur recevant la pièce rapportée et intégrant les portions complémentaires des tubulures d'admission ; la figure 7 est une vue de détail en perspective représentant l'axe de commande et les clapets formés sur ce dernier, faisant partie du collecteur selon l'invention, et, la figure 8 est une vue de détail, en coupe et à une échelle différente d'un palier de montage et de guidage en rotation de l'ensemble axe de commande/clapets. Comme le montre la vue de la figure 1, le collecteur ou répartiteur d'admission pour moteur thermique est constitué par au moins deux parties 1, l'assemblées entre elles, notamment deux parties en matière thermoplastique assemblées par soudage par vibration, et comprenant une chambre d'admission ou plénum 2 relié (e), pour une communication fluidique, à des tubulures d'admission 3 débouchant dans cette dernière. Conformément à l'invention et comme le montrent les figures 2 à 6 en relation avec la figure 1, ledit collecteur comporte une pièce rapportée supplémentaire 4 composée, d'une part, d'un corps principal 5 formant platine support et de montage et, d'autre part, de portions de tubulures 6 réalisées d'un seul tenant avec ledit corps 5 et définissant au moins les bouches d'entrée 6 desdites tubulures 3, ladite pièce rapportée 4 étant mise en place, et le cas échéant fixée, avant assemblage desdites au moins deux parties 1, l'formant ledit collecteur ou répartiteur, sur ou dans l'une de ces dernières. Selon une caractéristique de l'invention, les portions de tubulures d'admission 6,6'comprennent, outre les manchons 6 formant ou prolongeant les bouches d'entrée desdites tubulures 3 ouvertes sur le plénum 2, également des parties de conduits ou de segments de conduits 6' prolongeant lesdites bouches d'entrée 6 et formant des portions à section sensiblement demi-circulaire, au moins partiellement constitutives desdites tubulures 3. Les segments de conduits 6'pourront par exemple, comme le montre la figure 1 des dessins annexés, s'étendre jusqu'à l'extrémité des tubulures 3, c'est-à-dire jusqu'à la bride de fixation. La pièce rapportée 4 intégrant des portions des tubulures 3, il est possible de réaliser plus facilement les parties constitutives 1, l'dudit collecteur et, le cas échéant, de réaliser des tubulures d'admission 3 de forme complexe sans être obligé d'avoir recours à un moule de forme compliquée, à des opérations de moulage complexes et/ou à une partie constitutive, à assembler avec les autres supplémentaires, en choisissant de manière adaptée la fragmentation desdites tubulures 3 en portions 6'et 6". De plus, la pièce rapportée 4 ne forme pas en tant que telle une partie constitutive du collecteur d'admission, notamment de l'enveloppe extérieure de ce dernier, mais en fait un insert ou une cassette qui n'est pas soumis (e) directement aux effort pouvant s'exercer entre lesdites parties constitutives 1,1'. Enfin, dans le cas de parties 1, l'en matériau thermoplastique assemblées par soudure par vibration, la mise en oeuvre d'une pièce rapportée 4 telle que mentionnée ci-dessus permet d'éviter que le plan de soudure ne passe par les tubulures 3, et donc la formation de cordons de soudure à leur niveau. Cette disposition est d'une importance majeure compte tenu de la diminution de l'espace libre autour du moteur et de l'augmentation de la densité de dispositifs accessoires autour de ce dernier (par exemple passage des injecteurs et de leur connectique entre les tubulures sur les véhicules à injection directe). En outre, cette disposition évite la présence d'aspérités sur les parois intérieures des tubulures susceptibles de perturber le bon écoulement de l'air (par décollement) à travers ces dernières. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, représenté aux figures 1 et 6 des dessins annexés, la partie constitutive 1 du collecteur comprenant les portions complémentaires 6"des tubulures d'admission 3 est pourvue d'une portion de paroi 7 pour le montage du corps principal 5 de la pièce rapportée 4, ladite portion de paroi 7 étant munie d'ouvertures 7'pour le passage des portions de tubulures d'admission 6,6'de ladite pièce rapportée 4 en vue de leur assemblage jointif et coopérant avec les portions 6"et l'emboîtement ajusté d'au moins une partie des manchons 6 formant ou prolongeant les bouches d'entrée des portions de tubulures d'admission 6,6'de ladite pièce rapportée 4. De manière avantageuse, ladite portion de paroi 7 présentera une structure plane, de même que le corps principal 5 de la pièce rapportée 4, cette dernière étant préférentiellement constituée de deux plaques parallèles 5', 5"reliées entre elles par des entretoises consistant en des manchons 6 formant ou prolongeant les bouches d'entrée des portions de tubulures 6, 6', les tubulures d'admission 3 étant préférentiellement alignées entre elles dans un arrangement parallèle (figures 2 à 5) Le blocage en position de la pièce rapportée 4 sur la partie constitutive 1 et son assemblage étanche avec cette dernière pourra être réalisée de différentes manières. Préférentiellement, la portion de paroi 7 est pourvue de plusieurs sites 8 de positionnement et/ou de fixation du corps principal 5 de la pièce rapportée 4, par exemple de doigts ou d'ergots, coopérant avec des sites complémentaires 8', tels que des orifices ou des passages traversants par exemple, ménagés ou formés sur le corps principal 5 de la pièce rapportée 4, ce lors du montage de cette dernière sur ladite portion de paroi 7. Le montage de la pièce rapportée 4 sur la partie 1 pourra être bloqué et verrouillé par vissage, par clippage, par maintien par compression par l'autre partie constitutive l'après son assemblage avec la partie 1, par collage ou autre, les sites coopérants 8 et 8', éventuellement présents n'assurant alors qu'un rôle de positionnement relatif et/ou de maintien temporaire. Toutefois, le montage et l'assemblage de ladite pièce 4 sur ladite partie 1 pourront également être réalisés simultanément par coopération mécanique et fonctionnelle desdits sites 8 et 8', par exemple en effectuant un boutrolage des extrémités des ergots 8 dépassant des orifices 8'après montage de la pièce 4 sur la partie 1. Afin de garantir une bonne étanchéité des tubulures 3 au niveau des interfaces de jonction entre les portions 6 et 6'et les portions 6", les portions de tubulures 6,6'sont pourvues au niveau de leurs bords destinées à venir en contact avec les bords conjugués des portions complémentaires 6"desdites tubulures 3 intégrées à l'une 1 desdites parties constitutives 1, l' du collecteur, d'un revêtement 9 d'étanchéification par compression, tel qu'un matériau élastomère, rapportée par surmoulage ou co-injection sur lesdits bords de contact desdites portions de tubulures 6,6' (voir figures 2 à 4). Conformément à une variante de réalisation avantageuse de l'invention, permettant de réguler le flux dans les tubulures 3, et représentée aux figures 2 à 6 des dessins annexés, la pièce rapportée 4 est munie, au niveau de chaque portion de tubulure 6,6'd'un clapet 10 ou volet rotatif, pouvant être déplacé entre une position de fermeture dans laquelle il obture le passage dans la tubulure 3 considérée et une position d'ouverture dans laquelle il libère ledit passage, lesdits clapets ou volets 10 étant montés sur un unique axe de commande 11, s'étendant à travers les manchons 6 formant ou prolongeant les bouches d'entrée desdites portions de tubulures 6, 6'au niveau d'orifices de montage 11 adaptés, du côté du corps principal 5 opposé aux ouvertures 6"'desdites bouches d'entrée. Préférentiellement, les clapets ou volets 10 sont réalisés par moulage in situ sur l'axe de commande 11, ce dernier présentant une section non circulaire, préférentiellement polygonale, au moins au niveau de ses segments recevant les clapets 10 par surmoulage. Afin de garantir une bonne étanchéité au niveau des orifices de montage 12, et simultanément une réalisation peu fastidieuse des paliers support de l'ensemble clapets 10/axe 11, il peut être prévu que le corps de chaque clapet ou volet 10 se prolonge latéralement, sur l'axe de commande 11, par des manchons de matière 10's'étendant au moins partiellement dans les deux orifices de montage 12 opposés, ménagés dans le manchon 6 de la portion de tubulure recevant ledit clapet ou volet 10 pivotant, et formant paliers de guidage en rotation (voir notamment figures 5,7 et 8). L'axe 11 n'est, par conséquent, pas directement sollicité pour le guidage en rotation de l'ensemble précité, mais sert uniquement au positionnement et au déplacement en rotation simultanés des clapets 10. L'axe de rotation et de commande 11 étant placé entre les corps de clapets et les tubulures, il en résulte que, lorsque la pièce 4 est en place, l'axe 11 est ainsi invisible pour le flux interne, ce qui assure la protection de cet axe par rapport à l'air admis (mélange air, huile, gaz EGR (gaz d'échappement recyclés) avec des oxydes pouvant détériorer un axe métallique). De plus, il n'y a pas d'aspérités dans le plénum car l'axe, les guidages en rotation et les butées sont masquées par les parois des corps de clapets 10. En outre, les corps de clapets étant réalisés en plastique, il est possible de réaliser une forme, au niveau des ouvertures 6"'des bouches d'entrée 6, de type trompette ou tulipe symétrique ou disymétrique, permettant de favoriser l'écoulement d'air. En vue de diminuer les fuites en position fermée des clapets 10, chaque portion de tubulure 6,6'peut être pourvue sur la face interne de la paroi du manchon 6 et au niveau de bandes semi-circulaires en regard ou en contact avec le clapet ou le volet 10 en position d'obturation de ce dernier, d'un revêtement 9'en un matériau d'étanchéité, notamment en élastomère, rapporté par surmoulage ou bi-injection sur ladite paroi, ledit revêtement 9' s'étendant également au moins partiellement dans les orifices de montage 12 de l'axe de commande 11 et du clapet ou volet 10 ménagés dans la portion de tubulure 6, 6'considérée (Figures 1, 2 et 3). Ainsi, l'étanchéité entre les clapets 10 et la paroi interne des tubulures 3 est obtenue en périphérie par application d'un revêtement élastomère 9', puis injection in situ dans les manchons 6 des clapets 10 sur l'élastomère. En effet, la forme des clapets 10 épouse intimement le contour intérieur des tubulures 3 définit par le revêtement 9 au niveau de la zone en regard du bord périphérique des clapets 10 lorsque ces dernières sont en position fermée. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un collecteur ou répartiteur d'admission tel que décrit cidessus, comprenant une chambre d'admission 2 et plusieurs tubulures 3 en communication fluidique avec ladite chambre, caractérisé en ce qu'il consiste à fournir les différentes parties constitutives 1, l'du corps du collecteur, ainsi qu'une pièce supplémentaire 4 composée au moins d'un corps principal 5 formant platine support et de montage et de plusieurs portions de tubulures 6,6', à rapporter ensuite, par emboîtement partiel, ladite pièce supplémentaire 4 sur la partie constitutive du collecteur 1 intégrant les portions de tubulures complémentaires 6", le cas échéant en la fixant ou en la bloquant en position, puis à assembler les différentes parties constitutives 1, l'dudit collecteur. Préférentiellement, comme le montre la figure 1 des dessins annexés, les parties constitutives du collecteur 1, l'sont au nombre de deux, réalisées en matière thermoplastique et assemblées par soudage par vibration au niveau de zones d'assemblage adaptées 1"coopérantes. Selon une variante de réalisation avantageuse de l'invention, la pièce rapportée 4 est obtenue par moulage par injection de matière thermoplastique et surmoulage par injection de matériau élastomère 9,9'à des emplacements déterminés des portions de tubulures 6,6', puis, le cas échéant, par mise en place d'un axe de commande 11 et injection de clapets d'obturation 10 en position fermée sur cet axe 11 et sur ledit matériau élastomère 9,9', dans les différentes portions de tubulures 6,6', suivi d'un retrait différentiel du matériau constituant les corps desdits clapets 10. La pièce 4 est donc obtenue par multi-injections successives du matériau thermoplastique formant, d'un seul tenant, le corps 4 et les portions de tubulures 6 et 6', puis des revêtements 9 et 9'de matériau élastomère et enfin du matériau thermoplastique constituant les clapets 10, après mise en place de l'axe 11, les clapets 10 étant injectés en position fermée pour obtenir une bonne étanchéité périphérique. La rotation des clapets 10 dans les manchons 6 formant corps supports et de guidage de ces derniers, est rendu possible du fait du retrait différentiel contrôlé des deux matériaux thermoplastiques formant les clapets 10 et la pièce rapportée 4 (corps 5 + portions 6,6'). Il y a lieu de noter que l'invention permet, avec deux mêmes parties 1 et 1', de réaliser toute une gamme de répartiteurs différents, chacun de ces derniers comportant des pièces rapportées ou inserts 4 de formes, de structures et de dimensions différentes pouvant être montées de manière ajustée dans des sites adaptés de l'une des deux parties et constituant avec cette dernière, par complémentarité de forme, les tubulures d'admission. Ces différentes pièces rapportées 4 pourront comprendre des portions de tubulures 6,6'pourvues ou non de clapets 10, de longueurs et/ou de diamètres différents, de conformations d'ouverture différentes ou analogues. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés, en particulier en ce qui concerne la forme du collecteur et des tubulures. 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) Collecteur ou répartiteur d'admission pour moteur thermique constitué par au moins deux parties assemblées entre elles, notamment deux parties en matière thermoplastique assemblées par soudage par vibration, et comprenant une chambre d'admission ou plénum relié (e), pour une communication fluidique, à des tubulures d'admission débouchant dans cette dernière, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce rapportée supplémentaire (4) composée, d'une part, d'un corps principal (5) formant platine support et de montage et, d'autre part, de portions de tubulures (6,6') réalisées d'un seul tenant avec ledit corps (5) et définissant au moins les bouches d'entrée (6,6') desdites tubulures (3), ladite pièce rapportée (4) étant mise en place, et le cas échéant fixée, avant assemblage desdites au moins deux parties (1, 1') formant ledit collecteur ou répartiteur, sur ou dans l'une de ces dernières. 2) Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions de tubulures d'admission (6,6') comprennent, outre les manchons (6) formant ou prolongeant les bouches d'entrée desdites tubulures (3) ouvertes sur le plénum (2), des parties de conduits ou de segments de conduits (6') prolongeant lesdites bouches d'entrée (6) et formant des portions à section sensiblement demi-circulaire, au moins partiellement constitutives desdites tubulures (3). 3) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie constitutive (1) du collecteur comprenant les portions complémentaires (6") des tubulures d'admission (3) est pourvue d'une portion de paroi (7) pour le montage du corps principal (5) de la pièce rapportée (4), ladite portion de paroi (7) étant munie d'ouvertures (7') pour le passage des portions de tubulures d'admission (6,6') de ladite pièce rapportée (4) et l'emboîtement ajusté d'au moins une partie des manchons (6) formant ou prolongeant les bouches d'entrée des portions de tubulures d'admission (6,6') de ladite pièce rapportée (4). 4) Collecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion de paroi (7) est pourvue de plusieurs sites de positionnement et/ou de fixation (8) du corps principal (5) de la pièce rapporté (4), par exemple de doigts ou d'ergots, coopérant avec des sites complémentaires (8'), tels que des orifices ou des passages traversants par exemple, ménagés ou formés sur le corps principal (5) de la pièce rapportée (4), ce lors du montage de cette dernière sur ladite portion de paroi (7). 5) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps principal (5) de la pièce rapportée (4) présente une structure plane et est constitué de deux plaques parallèles (5', 5") reliées entre elles par des entretoises consistant en des manchons (6) formant ou prolongeant les bouches d'entrée des portions de tubulures (6,6'), les tubulures d'admission (3) étant préférentiellement alignées entre elles dans un arrangement parallèle. 6) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les portions de tubulures (6,6') sont pourvues au niveau de leurs bords destinées à venir en contact avec les bords conjugués des portions complémentaires (6") desdites tubulures (3) intégrées à l'une (1) desdites parties constitutives (1, 1') du collecteur, d'un revêtement (9) d'étanchéification par compression, tel qu'un matériau élastomère, rapportée par surmoulage ou co-injection sur lesdits bords de contact desdites portions de tubulures (6,6'). 7) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pièce rapportée (4) est munie, au niveau de chaque portion de tubulure (6,6') d'un clapet (10) ou volet rotatif, pouvant être déplacé entre une position de fermeture dans laquelle il obture le passage dans la tubulure (3) considérée et une position d'ouverture dans laquelle il libère ledit passage, lesdits clapets ou volets (10) étant montés sur un unique axe de commande (11), s'étendant à travers les manchons (6) formant ou prolongeant les bouches d'entrée desdites portions de tubulures (6,6') au niveau d'orifices de montage (11) adaptés, du côté du corps principal (5) opposé aux ouvertures (6"') desdites bouches d'entrée. 8) Collecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les clapets ou volets (10) sont réalisés par moulage in situ sur l'axe de commande (11), ce dernier présentant une section non circulaire, préférentiellement polygonale au moins au niveau de ses segments recevant les clapets (10) par surmoulage. 9) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le corps de chaque clapet ou volet (10) se prolonge latéralement, sur l'axe de commande (11), par des manchons de matière (10') s'étendant au moins partiellement dans les deux orifices de montage (12) opposés, ménagés dans le manchon (6) de la portion de tubulure recevant ledit clapet ou volet (10) pivotant, et formant paliers de guidage en rotation. 10) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que chaque portion de tubulure (6,6') est pourvue, sur la face interne de la paroi du manchon (6) et au niveau de bandes semicirculaires en regard ou en contact avec le clapet ou le volet (10) en position d'obturation de ce dernier, d'un revêtement (9') en un matériau d'étanchéité, notamment en élastomère, rapporté par surmoulage ou bi-injection sur ladite paroi, ledit revêtement (9') s'étendant également au moins partiellement dans les orifices de montage (12) de l'axe de commande (11) et du clapet ou volet (10) ménagés dans la portion de tubulure (6,6') considérée. 11) Procédé de fabrication d'un collecteur ou répartiteur d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant une chambre d'admission et plusieurs tubulures en communication fluidique avec ladite chambre, caractérisé en ce qu'il consiste à fournir les différentes parties constitutives (1, 1') du corps du collecteur, ainsi qu'une pièce supplémentaire (4) composée au moins d'un corps principal (5) formant platine support et de montage et de plusieurs portions de tubulures (6,6'), à rapporter ensuite, par emboîtement partiel, ladite pièce supplémentaire (4) sur la partie constitutive du collecteur (1) intégrant les portions de tubulures complémentaires (6"), le cas échéant en la fixant ou en la bloquant en position, puis à assembler les différentes parties constitutives (1, 1') dudit collecteur. 12) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les parties constitutives du collecteur (1, 1') sont au nombre de deux, réalisées en matière thermoplastique et assemblées par soudage par vibration au niveau de zones d'assemblage adaptées (1") coopérantes. 13) Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que la pièce rapportée (4) est obtenue par moulage par injection de matière thermoplastique et surmoulage par injection de matériau élastomère (9,9') à des emplacements déterminés des portions de tubulures (6,6'), puis, le cas échéant, par mise en place d'un axe de commande (11) et injection de clapets d'obturation (10) en position fermée sur cet axe (11) et sur ledit matériau élastomère (9,9'), dans les différentes portions de tubulures (6,6'), suivi d'un retrait différentiel du matériau constituant les corps desdits clapets (10).