Brevet FR2862915A1 — publié le 20050603

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UN CATALYSEUR FIXE SUR LE CARTER L'invention concerne un moteur à combustion interne de véhicule automobile comportant un catalyseur fixé sur le carter au moyen d'un dispositif de fixation. Plus particulièrement, l'invention concerne les moteurs à combustion comportant un carter de bloc-cylindres, un collecteur d'échappement et un turbocompresseur. De manière connue, l'orifice d'entrée de la turbine du turbocompresseur est raccordé à la sortie du collecteur d'échappement, et l'orifice de sortie de ce dernier est raccordé à l'entrée du catalyseur primaire. Le catalyseur primaire présente en général une forme globalement cylindrique contenant au moins un support monolithique pour le traitement des gaz d'échappement. Jusqu'à présent, le catalyseur primaire était fixé à la structure du véhicule, notamment au moyen de béquilles. Cependant, en raison du poids croissant des catalyseurs, les béquilles actuellement utilisées ne sont plus suffisamment résistantes pour supporter de manière fiable de telles charges. De plus, leur résistance aux vibrations n'est pas suffisante pour permettre une fixation du catalyseur directement sur le carter du moteur. Enfin, les solutions actuelles utilisées pour fixer les catalyseurs ne permettent pas de répondre aux nouvelles contraintes d'implantation dues à la réduction de la place disponible sous le capot du véhicule. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un moteur pour véhicule comportant un catalyseur fixé sur une partie rigide du moteur au moyen d'un dispositif de fixation permettant un maintien rigide d'un catalyseur tout en assurant une bonne tenue vibratoire de l'ensemble. Le dispositif de fixation permet en outre de fixer directement sur le moteur un catalyseur de poids élevé et de compenser les dilatations différentielles des pièces en autorisant de légers déplacements du catalyseur par rapport à son dispositif de fixation. Ces résultats sont notamment obtenus en supprimant l'utilisation de béquilles dans le dispositif de fixation. Enfin, le dispositif de fixation permet la fixation du catalyseur alors que les points d'ancrage de ce dernier sur le moteur ne sont pas accessibles. A cet effet, l'invention concerne un moteur à combustion interne de véhicule automobile présentant une partie rigide et comportant un 2862915 2 catalyseur, dans lequel le catalyseur est fixé sur la partie rigide au moyen d'un dispositif de fixation comprenant une plaque d'ancrage fixée sur la partie rigide, au moins un élément support de catalyseur et une ou plusieurs sangles de serrage, la plaque d'ancrage étant pourvue d'éléments de retenue des sangles, dans lequel ledit catalyseur est entouré par lesdites sangles et maintenu rigidement par celles-ci en appui contre l'élément support de catalyseur, ce dernier étant en contact avec la plaque d'ancrage. L'utilisation des sangles permet d'augmenter la résistance aux vibrations de la fixation du catalyseur tout en autorisant un léger déplacement de ce dernier. De préférence, les éléments de retenue sont solidaires de la plaque d'ancrage ou supportés par celle-ci. Avantageusement, les éléments de retenue sont des axes ou des pattes d'accrochage s'étendant sensiblement dans une même direction. Plus particulièrement, les extrémités libres des éléments de retenue sont dirigées dans une même direction. Dans un mode de réalisation, la ou les sangles sont formées d'au moins deux demi colliers dont une extrémité est accrochée à un élément de retenue et dont l'autre extrémité est pourvue de moyens de serrage. Les sangles sont ainsi en permanence attachées à la plaque d'ancrage, de sorte qu'il suffit de mettre en place le catalyseur et de serrer les sangles pour le fixer. Dans un autre mode de réalisation, la ou les sangles sont formées d'au moins un collier dont une partie vient en prise avec un élément de retenue et dont les extrémités sont pourvues de moyens de serrage. Dans ce cas, les sangles sont de préférence mises en place sur le catalyseur, puis accrochées à l'élément de retenue et serrées. Dans un mode de réalisation, l'élément de support de catalyseur est solidaire de la plaque d'ancrage. Avantageusement, 1' élément de support de catalyseur supporte un ou plusieurs éléments de retenue. Dans un autre mode de réalisation, l'élément de support de catalyseur est solidarisé au catalyseur, et agencé de manière à venir en appui contre la plaque d'ancrage lorsque le catalyseur est serré par les sangles. 2862915 3 Avantageusement, 1' élément support de catalyseur présente sensiblement une forme en Oméga dont le sommet supporte le catalyseur et les pieds sont en appui contre la plaque d'ancrage et/ou il est solidarisé au catalyseur au moyen d'une ou plusieurs sangles de serrage. Le catalyseur présentant une bride d'échappement, de préférence, le dispositif de fixation comprend en outre un support pour ladite bride d'échappement fixé sur ladite partie rigide. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un catalyseur fixé sur le carter d'un moteur au moyen de sangles de serrage faisant partie d'un dispositif de fixation selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de fixation de la figure 1 dans une position de fixation, le catalyseur n'étant pas représenté pour plus de clarté ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un catalyseur et d'un dispositif de fixation selon les figures 1 et 2; - la figure 4 est une vue en perspective de la plaque d'ancrage du dispositif de fixation selon la figure 2 - la figure 5 est une vue en perspective d'un catalyseur fixé sur le carter d'un moteur au moyen de sangles de serrage faisant partie d'un dispositif de fixation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue en perspective du dispositif de fixation de la figure 5 dans une position de fixation, le catalyseur n'étant pas représenté pour plus de clarté; - la figure 7 est une vue en coupe transversale d'un catalyseur et d'un dispositif de fixation selon les figures 5 et 6. Les figures 1 et 5 représentent schématiquement chacune un moteur 1 pourvu d'un carter cylindres 2, d'un collecteur d'échappement 3, d'un turbocompresseur 4 et d'un catalyseur primaire 5. Le catalyseur 5 est fixé au carter cylindres 2 au moyen d'un dispositif de fixation 6. Le catalyseur présente une partie centrale 7 2862915 4 sensiblement cylindrique, dont une extrémité d'entrée est raccordée à la sortie du collecteur d'échappement au moyen d'une bride plate 8, et dont l'autre extrémité de sortie présente une bride plate de raccordement 9. Cette bride est supportée par un support de bride 10 fixé au carter 2 au moyen de vis de fixation. Dans les modes de réalisation représentés, ce support de bride 10 présente sensiblement une forme d'équerre dont une face 11 sensiblement horizontale supporte la bride de raccordement 9. Cette dernière peut être maintenue sur la face 11 au moyen de vis (non représentées). Le dispositif de fixation 6 comprend en outre une plaque d'ancrage 12, au moins un élément support de catalyseur 13 et une ou plusieurs sangles de serrage 14. La plaque d'ancrage 12, destinée à supporter le catalyseur 5, est en outre pourvue d'éléments de retenue des sangles 15. Cette plaque 12 est sensiblement plane et apte à être fixée sur le carter cylindres 2 du moteur au moyen de vis (non représentées). A cet effet, elle est pourvue d'orifices traversant 16. La plaque d'ancrage 12 est par exemple réalisée en tôle. Le catalyseur 5, et plus particulièrement sa partie cylindrique 7, est entouré par lesdites sangles 14 et maintenu rigidement par celles-ci en appui contre ledit au moins un élément support de catalyseur 13, ce dernier étant en contact avec la plaque d'ancrage 12. Un premier mode de réalisation du dispositif de fixation, et plus particulièrement des sangles 14, de l'élément support de catalyseur 13 et des éléments de retenue 15, est décrit en référence aux figures 1 à 4. Dans ce mode de réalisation, les sangles de serrage se présentent sous la forme de colliers 14 dont les extrémités sont pourvues de moyens de serrage. Dans l'exemple, ces moyens de serrage consistent en des vis tangentes 17 traversant chacune un axe 18 et un écrou 19 montés chacun sur une extrémité d'un collier 14. Ces colliers 14 sont au nombre de deux dans l'exemple. La plaque d'ancrage 12, représentée figure 4, présente, sur sa face dirigée vers le catalyseur 5, des éléments de retenue formés de pattes d'accrochage 15 aptes à retenir les colliers de serrage 14. Chaque patte 15 présente une forme générale en L, tel que visible sur les figures 2 à 4, avec une partie 20 formant crochet, s'étendant dans un plan sensiblement parallèle au plan de la plaque 12, à distance de celle-ci. Les parties 20 formant crochet présentent une forme sensiblement 2862915 5 rectangulaire dont la largeur est suffisante pour servir d'appui à un collier 14 dans sa largeur, tel que visible sur la figure 2. Les pattes 15 s'étendent suivant leur longueur dans des directions sensiblement parallèles et sont disposées sensiblement à la même distance des bords inférieur 121 et supérieur 122 de la plaque d'ancrage 12. L'extrémité libre 21 de chaque patte 15 est orientée dans une même direction de la plaque d'ancrage 12, de préférence sensiblement horizontale lorsque la plaque est montée sur le carter 2, c'est-à-dire correspondant sensiblement à la direction de l'axe de la partie cylindrique 7 du catalyseur. Dans ce mode de réalisation, l'élément support de catalyseur 13 est solidarisé à ce dernier au moyen d'une sangle de maintien 22. Le support 13 présente une forme générale sensiblement en Oméga, tel que visible sur les figures 2 et 3. Il présente une face supérieure 23 destinée à être appuyée contre la partie centrale du catalyseur 7 et deux pattes d'appui 24 destinées à venir en appui sur la plaque d'ancrage 12 formant les pattes du Oméga. La face supérieure est conformée de manière à épouser sensiblement la surface du catalyseur sur laquelle elle prend appui. Elle est prolongée sur un de ses bords par une surface d'appui 25 suffisamment grande pour servir d'appui à la sangle de maintien 22, tel que visible sur les figures 2 et 3. La mise en place de ce dispositif de fixation est réalisée de la manière suivante. La plaque d'ancrage 12 est fixée au carter cylindres 2 au moyen de vis de fixation. La face supérieure 23 du support en Oméga 13 est mise en appui contre la partie centrale du catalyseur 7 et le support 13 est maintenu contre le catalyseur au moyen de la sangle de maintien 22 qui passe sous la surface d'appui 25 du support en Oméga 2. Cette fixation de l'élément support 13 sur le catalyseur peut être réalisée lors de la fabrication du catalyseur. La sangle 22 est par exemple une sangle métallique qui peut être maintenue par sertissage. Bien entendu, on pourrait utiliser d'autres moyens de serrage de la sangle 22, tel que par exemple une vis tangente. Les deux colliers de serrage 14 sont placés autour de la partie centrale du catalyseur 7 de part et d'autre de l'élément support 13 et de sa sangle 23. L'opérateur place alors le catalyseur 5 équipé du support en Oméga 13 et des colliers 14 de manière à ce que les pattes d'appui 2862915 6 24 du support en Oméga 13 soient en appui contre la plaque d'ancrage 12, entre les deux pattes d'accrochage 15. A cet effet, ces dernières doivent être suffisamment distantes. Puis, l'opérateur fait glisser le support en Oméga 13 sur la plaque d'ancrage 12, sensiblement horizontalement, suivant la direction de l'axe de la partie centrale du catalyseur, jusqu'à ce que chaque collier de serrage 14 soit glissé sous la partie 20 correspondante des pattes d'accrochage 15. Ceci est possible grâce au fait que les extrémités 21 des pattes d'accrochage 15 sont dirigées dans une même direction, sensiblement parallèle à l'axe de la partie centrale du catalyseur. Le serrage des vis tangentes 17 permet ensuite d'exercer une tension sur chaque collier de serrage 14, ce qui a pour effet de solidariser le catalyseur 5 et le support en Oméga 13 à la plaque d'ancrage 12. De préférence, le serrage appliqué est suffisant pour que la tension subsiste quelles que soient les vibrations du moteur. Le catalyseur est ainsi maintenu rigidement sur le carter cylindres 2. De préférence, la sangle de maintien 22 et les colliers de serrage 14 sont métalliques pour pouvoir supporter le poids du catalyseur. Les colliers de serrage peuvent alors comporter une déformation correspondant à la partie formant crochet 20 de la plaque d'ancrage, afin de faciliter l'engagement des colliers sous les parties 15. Ou encore, on peut prévoir des pattes de maintien des colliers sur la partie centrale 7 du catalyseur afin de maintenir les colliers à distance du catalyseur du côté où ils doivent être glissés sous les pattes d'accrochage 15 de la plaque d'ancrage. De préférence, chaque patte d'accrochage 15 présente au niveau des bords 26 de la partie formant crochet 20 en contact avec le collier 14 des formes arrondies afin de ne pas blesser le collier. Un deuxième mode de réalisation du dispositif de fixation, comportant un agencement particulier de sangles 14', d'éléments supports de catalyseur 13' et d'éléments de retenue 15', est décrit en référence aux figures 5 à 7. Dans ce mode de réalisation, les sangles de serrage se présentent sous la forme de trois demi colliers 14'. Chaque demi collier 14' présente une extrémité 27 accrochée à un élément de retenue 15' de la plaque d'ancrage, son autre extrémité 28 étant pourvue de moyens de serrage. Dans le mode de réalisation représenté, ces moyens de serrage 2862915 7 consistent en une vis tangente 17' traversant un axe 18' et un écrou 19'. L'axe 18' est monté sur l'extrémité 28 de l'un des demi colliers, tandis que l'écrou 19' est monté sur les extrémités 28 des deux autres demi colliers 14'. La plaque d'ancrage 12 présente, sur sa face dirigée vers le catalyseur 5, des éléments de retenue constitués d'axes 15' s'étendant dans une même direction, sensiblement horizontale dans l'exemple, c'est-à-dire correspondant à l'axe de la partie centrale du catalyseur. Ces axes sont au nombre de deux et sont supportés par des éléments supports de catalyseur constitués de trois pattes 13' saillant de la plaque d'ancrage. Ils sont disposés sur des côtés opposés de la plaque d'ancrage. L'extrémité 29 de chaque patte 13' est recourbée de manière à former un logement cylindrique pour un axe 15'. Deux de ces pattes 13' sont coaxiales et disposées sur la partie inférieure de la plaque d'ancrage distantes axialement, de sorte qu'elles supportent les extrémités d'un même axe 15', et que la partie centrale de ce dernier peut servir d'accrochage à l'extrémité 27 de l'un des demi colliers 14'. L'autre patte 13' est disposée sur la partie supérieure de la plaque d'ancrage 12 de manière à supporter la partie centrale d'un autre axe 15' dont les extrémités saillant de chaque côté de la patte 13' peuvent servir d'accrochage aux extrémités 27 des deux autres demi colliers 14' tel que visible sur la figure 5. Les pattes 13' sont agencées de manière à ce que les deux demi colliers 14' disposés d'un même côté soient situés de part et d'autre du demi collier opposé. Dans l'exemple, les deux demi colliers adjacents sont fixés du côté supérieur de la plaque d'ancrage, ils pourraient bien entendu être fixés du côté inférieur de celle-ci. De préférence, les parties supérieures 30 de chaque patte 13', sur lesquelles le catalyseur 5 est en appui, sont situées sensiblement à la même distance de la plaque d'ancrage 12. La mise en place de ce dispositif de fixation est réalisée de la manière suivante. La plaque d'ancrage 12, pourvue des trois demi colliers 14', est fixée au carter cylindres 2 au moyen de vis de fixation. Les demi colliers 14' sont écartés afin de permettre la mise en place du catalyseur 5, puis resserrés autour de la partie centrale 7 du catalyseur, et fixés et serrés par la mise en place de la vis tangente 17'. De même que pour le mode 2862915 8 de réalisation précédent, la tension exercée sur les demi colliers doit être suffisante pour éviter un dévissage de la vis dû aux vibrations du moteur. Dans les deux modes de réalisation, lors du fonctionnement du moteur, les dilatations différentielles des pièces entre elles sont compensées par le glissement et la rotation du catalyseur 5 sur les colliers 14, 14'. Bien entendu, les deux modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés. Notamment, les pattes de fixation du premier exemple peuvent être remplacées par des axes de fixation, et vice-versa. Un nombre supérieur ou inférieur de sangles (colliers ou demi colliers) peut par ailleurs être utilisé dans l'un et/ou l'autre des modes de réalisation. Notamment, un seul collier, ou deux demi colliers peuvent être utilisés seulement, leur largeur pouvant alors être relativement importante. Dans les exemples, le catalyseur est fixé sur le carter cylindres du moteur. Bien entendu, il peut également être fixé sur toute autre pièce rigide du moteur. Les dispositifs de fixation décrits présentent l'avantage d'une grande simplicité de montage, d'une bonne tenue vibratoire et d'un bon comportement thermo-mécanique. 2862915 9 REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne de véhicule automobile présentant une partie rigide (2) et comportant un catalyseur (5), caractérisé en ce que le catalyseur est fixé sur ladite partie rigide au moyen d'un dispositif de fixation (6) comprenant une plaque d'ancrage (12) fixée sur la partie rigide, au moins un élément support de catalyseur (13, 13') et une ou plusieurs sangles de serrage (14, 14'), la plaque d'ancrage étant pourvue d'éléments de retenue des sangles (15, 15'), dans lequel le catalyseur est entouré par les sangles (14, 14') et maintenu rigidement par celles- ci en appui contre l'élément support de catalyseur (13, 13'), ce dernier étant en contact avec la plaque d'ancrage. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de retenue (15, 15') sont solidaires de la plaque d'ancrage (12) ou supportés par celle-ci. 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments de retenue sont des axes (15') ou des pattes d'accrochage (15) s'étendant sensiblement dans une même direction. 4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités libres (21) des éléments de retenue (15) sont dirigées dans une même direction. 5. Moteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les sangles sont formées d'au moins deux demi colliers (14') dont une extrémité (27) est accrochée à un élément de retenue (15') et dont l'autre extrémité (28) est pourvue de moyens de serrage (17', 18', 19'). 6. Moteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les sangles sont formées d'au moins un collier (14) dont une partie vient en prise avec un élément de retenue (15) et dont les extrémités sont pourvues de moyens de serrage (17, 18, 19). 7. Moteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que 1' élément de support de catalyseur (13') est solidaire de la plaque d'ancrage. 8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de support de catalyseur (13') supporte un ou plusieurs éléments de retenue (15'). 9. Moteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément de support de catalyseur (13) est solidarisé au catalyseur, 2862915 10 et agencé de manière à venir en appui contre la plaque d'ancrage (12) lorsque le catalyseur est serré par les sangles (14). 10. Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément support de catalyseur (13) présente sensiblement une forme en Oméga dont le sommet (23) supporte le catalyseur et les pieds (24) sont en appui contre la plaque d'ancrage (12) et/ou en ce qu'il est solidarisé au catalyseur au moyen d'une ou plusieurs sangles de serrage (22). 11. Moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le catalyseur présente une bride d'échappement (9), caractérisé en ce que le dispositif de fixation (6) comprend en outre un support (10) pour bride d'échappement (9) fixé sur la partie rigide (2).