Brevet FR2863305A1 — publié le 20050610

"Agencement pour le raccordement étanche de deux conduits dans une ligne d'échappement et moteur comportant un tel agencement" La présente invention concerne un agencement pour le 5 raccordement étanche de deux conduits d'une ligne d'échappement. La présente invention concerne plus particulièrement un agencement pour le raccordement étanche d'un premier conduit tubulaire avec un second conduit qui appartiennent à une ligne io d'échappement d'un moteur à combustion interne, comportant une première bride qui est fixée sur le tronçon d'extrémité du premier conduit et une seconde bride, complémentaire de la première bride, qui est fixée sur le tronçon d'extrémité du second conduit, et comportant un moyen de serrage axial entre les deux brides. Les éléments d'une ligne d'échappement de moteur à combustion interne sont soumis à de fortes sollicitations thermomécaniques, notamment au niveau du raccordement entre les différents éléments. Le raccordement entre un collecteur d'échappement et un turbocompresseur, ainsi que le raccordement entre le turbocompresseur et un dispositif de dépollution, sont particulièrement sollicités. Compte tenu de ces sollicitations, il devient de plus en plus difficile de réaliser l'étanchéité du raccordement entre les éléments de la ligne d'échappement. En particulier, les systèmes classiques d'étanchéité avec des joints sont souvent peu efficace car les fortes dilatations et les déformations à chaud des pièces raccordées créent des passages de fuite. On observe fréquemment une dégradation rapide des joints 30 tels que des ruptures, un aplatissement total par effet de repli, etc. Pour résoudre ces problèmes, il est nécessaire d'utiliser des systèmes d'étanchéité spécifiquement prévus pour résister à ces sollicitations, qui sont donc très coûteux. Il est nécessaire notamment d'utiliser des interfaces de raccordement dont les surfaces d'appui sont particulièrement soignées, au moyen d'une étape de rectification. II est aussi nécessaire d'utiliser des goujons de très bonne qualité et des joints spécifiques. L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une solution simple, efficace et économique. Dans ce but, l'invention propose un agencement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité io du premier conduit comporte au moins une nervure radiale annulaire externe qui vient en contact linéaire avec la paroi concave d'un alésage sensiblement tronconique formé dans le tronçon d'extrémité du second conduit, de manière à réaliser l'étanchéité du raccordement. Grâce à l'invention, l'étanchéité du raccordement n'est plus dépendante de la planéité de la surface d'appui du joint de l'assemblage, ou de la tension appliquée sur les moyens de serrage axial des brides. L'étanchéité dépend ici de la pression exercée par la nervure sur le pourtour de la paroi concave de l'alésage. Cette pression est assurée par la réserve élastique de la nervure due à sa déformation lors de l'emmanchement du conduit de sortie dans l'élément de conduit aval. La nervure permet de rattraper les dilatations différentielles du conduit de sortie et de l'élément de conduit aval lors des cycles de variation de température chaud/froid. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: le tronçon d'extrémité du premier conduit est réalisé en tôle et la nervure est réalisée par emboutissage; - la première bride est fixée par soudage sur le tronçon d'extrémité du premier conduit, axialement en arrière par rapport à la nervure; - la seconde bride est réalisée par moulage en une pièce avec le tronçon d'extrémité du second conduit; - en position serrée, les deux brides sont en appui mutuel direct, sans jeu axial; - le moyen de serrage est constitué par des vis axiales; - le premier conduit est constitué par le conduit de sortie d'un collecteur d'échappement de moteur à combustion interne; - le second conduit est constitué par l'entrée de turbine d'un turbocompresseur équipant le moteur à combustion interne. L'invention propose aussi un moteur à combustion interne de véhicule automobile comportant un collecteur d'échappement io en tôle dont le conduit de sortie est raccordé à l'entrée de turbine d'un turbocompresseur, du type dans lequel une bride est fixée sur le conduit de sortie et une bride est réalisée par moulage autour de l'entrée de turbine, et du type comportant un moyen de serrage axial entre les deux brides, caractérisé en ce que l'entrée de turbine comporte un alésage sensiblement tronconique, et en ce que le tronçon d'extrémité du conduit de sortie comporte une nervure radiale annulaire externe qui est réalisée par emboutissage et qui vient en contact linéaire avec la paroi concave de l'alésage de manière à réaliser l'étanchéité du raccordement entre le collecteur et le turbocompresseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective qui représente schématiquement un moteur équipé d'un agencement pour le raccordement étanche de son collecteur d'échappement avec un turbocompresseur conforme aux enseignements de l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective qui représente schématiquement les brides du collecteur d'échappement et du turbocompresseur de la figure 1 en position serrées axialement; - la figure 3 est une vue de côté qui représente schématiquement les brides de la figure 2 avant le serrage; - la figure 4 est une vue selon le plan de coupe axiale 4-4 qui représente schématiquement les brides de la figure 2 en position serrée. Dans la suite de la description, des éléments similaires ou 5 identiques seront désignés par les mêmes références. Sur la figure 1, on a représenté un moteur à combustion interne 10 dont la ligne d'échappement 12 est équipée d'un agencement de raccordement 14 conforme aux enseignements de l'invention. io La ligne d'échappement 12 comporte un collecteur d'échappement 16 qui est fixé sur la culasse 18 du moteur 10. Selon le mode de réalisation représenté ici, le collecteur 16 est réalisé en tôles mécano-soudées. C'est-à-dire qu'il est constitué d'un assemblage de plusieurs pièces de tôle qui sont liées les unes aux autres par soudage. Le collecteur 16 comporte un conduit de sortie tubulaire 20 qui est raccordé à un élément du conduit aval 22, constitué ici par l'entrée de turbine d'un turbocompresseur 24. Le turbocompresseur 24 est raccordé en aval à un 20 dispositif antipollution tel qu'un catalyseur 26. Comme on peut le voir sur les figures 2 à 4, une première bride, ou bride amont 28, est fixée sur le tronçon d'extrémité axial aval 30 du conduit de sortie 20, ici par soudage. Une seconde bride, ou bride aval 32, est fixée sur le 25 tronçon d'extrémité amont 34 de l'entrée de turbine 22 du turbocompresseur 24. La bride aval 32 est réalisée ici par moulage en une seule pièce avec le tronçon d'extrémité amont 34 de l'entrée de turbine 22. Un moyen de serrage axial constitué ici par des vis axiales 36 permet de serrer axialement les deux brides 28, 32 l'une contre l'autre. Dans la suite de la description, on utilisera à titre non limitatif une orientation axiale suivant l'axe Al du conduit de sortie 20. Conformément aux enseignements de l'invention, le s tronçon d'extrémité aval 30 du conduit de sortie 20 est pourvu d'une nervure radiale annulaire externe 38. La nervure radiale annulaire 38 s'étend sur le pourtour circonférentiel du tronçon d'extrémité 30 du conduit de sortie 20, axialement en aval par rapport à la bride amont 28. io Selon une autre caractéristique de l'invention, le tronçon d'extrémité amont 34 de l'entrée de turbine 22 est pourvu d'un alésage coaxial sensiblement tronconique 40. En position serrée des brides 28, 32, la nervure 38 vient en contact linéaire avec la paroi concave 42 de l'alésage 40, de manière à réaliser l'étanchéité du raccordement entre le collecteur 16 et le turbocompresseur 24. De préférence, le diamètre externe de la nervure 38 est compris entre le grand diamètre et le petit diamètre de l'alésage 40. Avantageusement, la nervure 38 est réalisée par emboutissage. Avantageusement, en position serrée, les deux brides 28, 32 sont en appui mutuel direct, sans jeu axial. L'agencement 14 selon l'invention permet de se dispenser d'intercaler un joint d'étanchéité entre les deux brides 22, 28. Toutefois, selon une variante de réalisation (non représentée), il est possible d'intercaler un joint d'étanchéité entre les deux brides 22, 28. Ce joint peut être d'un type plus simple et moins coûteux que ceux utilisés habituellement pour un tel raccordement. Selon une variante de réalisation (non représentée), le conduit de sortie 20 peut comporter plusieurs nervures radiales 38. Lors du serrage, la bride aval 32, ou bride femelle, est emmanchée à force sur le tronçon d'extrémité 30 du conduit d'extrémité 20. La pression axiale exercée par l'alésage 40 sur la nervure 5 38 augmente du fait de la forme tronconique de l'alésage 40, jusqu'à ce que les faces d'appui des brides 28, 32 soient en contact. Lors des cycles de variation de température passant du chaud au froid, la réserve élastique de la nervure 38, produite par io sa déformation lors de l'emmanchement, permet dans une certaine mesure de rattraper les dilatations différentielles entre les deux brides 28, 32 et permet d'assurer l'étanchéité du raccordement. On note que le compromis entre un emmanchement aisé et une réserve élastique de la nervure 38 suffisante pour assurer l'étanchéité est déterminé par la dimension radiale, le profil dans un plan axial, et la valeur d'interférence du rayon de la nervure 38 avec le rayon de l'alésage 40. De préférence, on choisi des matériaux, pour les deux brides 28, 32, dont les coefficients de dilatation sont peu éloignés, afin de garantir un bon rattrapage des jeux axiaux. De préférence, on choisi ces matériaux de manière que la bride aval 32 se dilate moins que la bride amont 28, et moins que la tôle constituant le conduit de sortie 20, de manière à assurer une pression croissante de la nervure 38 contre la paroi concave 42 de l'alésage 40, lors de la montée en température de la ligne d'échappement 12. Pour garantir une bonne étanchéité du raccordement, il est préférable que l'état de surface de la paroi concave 42 de 30 l'alésage 40 soit suffisamment lisse. REVENDICATIONS 1. Agencement (14) pour le raccordement étanche d'un premier conduit tubulaire (20) avec un second conduit (22) qui appartiennent à une ligne d'échappement (12) d'un moteur à combustion interne (10), comportant une première bride (28) qui est fixée sur le tronçon d'extrémité (30) du premier conduit (20) et une seconde bride (32), complémentaire de la première bride (28), qui est fixée sur le tronçon d'extrémité (34) du second conduit (22), et comportant un moyen de serrage axial (36) entre io les deux brides (28, 32), caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité (30) du premier conduit (20) comporte au moins une nervure radiale annulaire externe (38) qui vient en contact linéaire avec la paroi concave (42) d'un alésage (40) sensiblement tronconique formé dans le tronçon d'extrémité (34) du second conduit (22), de manière à réaliser l'étanchéité du raccordement. 2. Agencement (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité (30) du premier conduit (20) est réalisé en tôle et en ce que la nervure (38) est réalisée par emboutissage. 3. Agencement (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première bride (28) est fixée par soudage sur le tronçon d'extrémité (30) du premier conduit (20), axialement en arrière par rapport à la nervure (38). 4. Agencement (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde bride (32) est réalisée par moulage en une pièce avec le tronçon d'extrémité (34) du second conduit (22). 5. Agencement (14) selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce que, en position serrée, les deux brides (28, 32) sont en appui mutuel direct, sans jeu axial. 6. Agencement (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de serrage est constitué par des vis axiales (36). 7. Agencement (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier conduit est constitué par le conduit de sortie (20) d'un collecteur d'échappement (16) de moteur à combustion interne (10). 8. Agencement (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le second conduit est constitué par l'entrée io de turbine (22) d'un turbocompresseur (24) équipant le moteur à combustion interne (10). 9. Moteur à combustion interne (10) de véhicule automobile comportant un collecteur d'échappement (16) en tôle dont le conduit de sortie (20) est raccordé à l'entrée de turbine (22) d'un turbocompresseur (24), du type dans lequel une bride (28) est fixée sur le conduit de sortie (20) et une bride (32) est réalisée par moulage autour de l'entrée de turbine (22), et du type comportant un moyen de serrage axial (36) entre les deux brides (28, 32), caractérisé en ce que l'entrée de turbine (22) comporte un alésage (40) sensiblement tronconique, et en ce que le tronçon d'extrémité (30) du conduit de sortie (20) comporte une nervure radiale annulaire externe (38) qui est réalisée par emboutissage et qui vient en contact linéaire avec la paroi concave (42) de l'alésage (40) de manière à réaliser l'étanchéité du raccordement entre le collecteur (16) et le turbocompresseur (24).