Brevet FR2893682A1 — publié le 20070525

Dispositif de fixation et d'indexation de deux organes de véhicule automobile. L'invention concerne le domaine des dispositifs de fixation et d'indexation de deux organes, notamment de véhicule automobile et en particulier la fixation et l'indexation d'un turbocompresseur sur le collecteur d'échappement d'un moteur. Généralement un turbocompresseur est relié, en amont des gaz d'échappement, à un collecteur d'échappement, et en aval à une ligne d'échappement comprenant par exemple un filtre à particules. Cette ligne d'échappement forme un bras de levier. Le positionnement de la ligne d'échappement par rapport au véhicule est conditionné par la précision de positionnement du turbocompresseur sur le collecteur d'échappement solidaire du bloc moteur. La fixation du turbocompresseur sur le collecteur d'échappement doit s'accompagner d'une indexation précise des deux organes l'un par rapport à l'autre. Ce type d'organe pose également des problèmes d'accessibilité d'un opérateur au voisinage de l'interface des deux organes. Ce problème se pose dès lors que l'on veut associer deux organes de véhicule suffisamment volumineux et devant être positionnés précisément l'un par rapport à l'autre. Pour faciliter le montage, un dispositif connu de fixation des deux organes consiste à fixer des goujons de grande longueur dans un des organes. Les goujons traversent une partie de l'autre organe pour déboucher à un endroit plus accessible par la personne chargée du montage ou du démontage des organes. Les goujons et les alésages de traversée peuvent être répartis sur l'un ou l'autre des organes à fixer. Dans un tel dispositif, la tolérance de perpendicularité entre l'interface des organes et les goujons est d'autant plus importante que le goujon est long. De ce fait, les trous de passage des goujons présentent un jeu radial de manière à faciliter le montage, mais provoquent une dispersion angulaire excessive de la position des organes l'un par rapport à l'autre. La demande de brevet EP 1 270 891 (PORSCHE) a décrit un appareil pour fixer un turbocompresseur de gaz d'échappement sur le collecteur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion. Le turbocompresseur possède un flasque munis de trois filetages et le collecteur d'échappement possède un flasque muni de trois guides de grande longueur traversant le collecteur d'échappement et recevant des vis. Ainsi, les têtes de vis sont accessibles d'un côté du collecteur d'échappement et les extrémités des vis sont vissées dans les filetages du flasque du turbocompresseur. Un tel dispositif de fixation, appliqué à des organes portés à haute température, présente l'inconvénient d'avoir tendance à se souder. En effet, la température d'un turbocompresseur et d'un collecteur d'échappement peut être de l'ordre de 900 C. Le fait que l'extrémité des vis se soude dans une interface inaccessible empêche tout démontage, ce qui est très pénalisant pour les opérations de maintenance du véhicule. L'invention propose un dispositif qui remédie aux problèmes précédents et notamment qui permet la fixation et l'indexation précises de deux organes volumineux, susceptibles d'être portés à haute température et réduisant les contraintes d'accessibilité. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de fixation et d'indexation de deux organes, notamment de véhicule automobile, comprend une première semelle fixe par rapport au premier organe, une deuxième semelle fixe par rapport au deuxième organe, un joint d'interface entre les deux semelles, au moins une vis de fixation et un moyen de maintien temporaire de la vis dans le joint d'interface. On conçoit qu'un tel dispositif de fixation, équipé d'un moyen de maintien temporaire des vis par rapport au joint d'interface, permet à des vis de grande longueur d'être positionnées de manière souple et de pouvoir s'adapter à des surfaces de guidage précises dans chacune des deux semelles. Selon une variante, le dispositif comprend un moyen antirotation limitant la rotation de la vis, et/ou un moyen de positionnement axial de deux vis l'une par rapport à l'autre. Selon une autre variante, l'un des organes est muni d'un moyen d'appui sur le moyen de positionnement axial des deux vis. Avantageusement, la première semelle présente des rainures parallèles aptes à recevoir la ou les vis de fixation, la deuxième semelle présente des logements traversant la deuxième semelle et aptes à guider la ou les vis de fixation, au moins un logement, et au moins une rainure étant ajustés à une partie de guidage de la vis de fixation correspondante. Avantageusement, le moyen de positionnement axial des vis comprend une tôle pliée entourant la base et le sommet de chacune des têtes de vis de manière que les vis soient sensiblement parallèles, la tôle entourant également un côté de chaque tête de vis pour limiter la rotation des vis. Selon un autre mode de réalisation, une des semelles présente une portion d'épaisseur réduite par rapport au reste de la semelle. L'autre semelle comprend un goujon court destiné à traverser ladite portion et à déboucher dans une zone accessible à un opérateur. Avantageusement, le moyen de maintien temporaire de la vis est constitué par une partie du joint d'interface apte pénétrer dans le filetage de la vis et apte à se déformer sous l'action d'un effort axial sur la vis supérieur à un seuil de déformation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation du dispositif pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une coupe transversale de deux organes fixés et indexés par un mode de réalisation du dispositif de l'invention selon le plan de coupe I-I de la figure 2 ; -la figure 2 est une vue partielle en coupe d'une semelle de fixation du dispositif selon le plan de coupe II-II de la figure 1 ; et -la figure 3 est une illustration d'un moyen de maintien temporaire entre une vis et un joint d'interface du dispositif. Comme illustré sur la figure 1, le dispositif relie un collecteur d'échappement 1 d'un moteur thermique, non représenté, et un turbocompresseur 2. Le turbocompresseur 2 comprend une semelle de fixation 3 présentant une surface sensiblement plane 4. Un goujon 5 est emmanché dans la semelle de fixation 3 selon un axe sensiblement perpendiculaire à la surface plane 4. Le goujon présente une partie filetée 6 du côté de la semelle de fixation opposé au turbocompresseur 2. La semelle de fixation 3 comprend deux rainures 7 et 7a traversées par deux vis 8 et 8a. Le collecteur d'échappement 1 comprend une semelle de fixation 9 présentant une surface plane 10. Une portion 11 de la semelle 9 fait saillie d'une partie principale du collecteur d'échappement 1. La portion 11 présente une épaisseur plus réduite que le reste de la semelle 9 qui fait partie intégrante du collecteur d'échappement 1. La surface plane 10 s'étend sur une portion de la partie principale du collecteur et sur la portion 11. Cela permet d'avoir une surface de fixation 10 de grande dimension par rapport aux dimensions de l'organe à fixer. Le collecteur d'échappement 1 comprend deux alésages 12 et 12a (non visible sur les figures) traversant le collecteur 1 dans sa partie épaisse et un alésage 13 traversant la portion 11 de la semelle 9. Les trois alésages 12, 12a et 13 sont sensiblement perpendiculaires à la surface plane 10 et débouchent dans la surface 10. Les alésages 12 et 12a sont ajustés au diamètre extérieur 14 et 14a des vis de fixation 8 et 8a. Le diamètre 14a n'est pas visible sur les figures. L'alésage 13 est ajusté au diamètre extérieur 15 de la partie filetée 6 du goujon 5. Les diamètres extérieurs 14, 14a et 15 constituent des sorties de guidage des vis 12, 12a du goujon 5. Les alésages 12, 12a et 13 débouchent du collecteur d'échappement 1, du côté opposé à la surface plane 10 dans une zone accessible à un opérateur. Les vis 8 et 8a présentent une tête de vis 16 et 16a de type hexagonal. Une tôle ondulée 17 entoure les têtes de vis 16 et 16a et présente un plateau 18 situé sous les têtes de vis 16 et 16a, un montant latéral 19 s'étendant perpendiculairement au plateau 18, et un couvercle 20 recourbé parallèlement au plateau 18 est situé au-dessus des têtes de vis 16 et 16a. Le plateau 17 est percé de deux orifices 21 et 21a correspondant aux vis 8 et 8a, la distance séparant les orifices 21, 21a du montant latéral 19 est ajustée à la demi-largeur sur plat des têtes de vis hexagonales 16 et 16a. La tôle ondulée 17 est un moyen anti-rotation limitant la rotation des têtes de vis 16 et 16a. Le couvercle 20 présente un jeu avec le sommet des têtes de vis 16 et 16a, de manière que les vis 8 et 8a puissent être introduites dans les orifices 21 et 21a et pivoter sous le couvercle 19 en position bloquant leur rotation. Le jeu entre le couvercle 20 et les têtes de vis 16 et 16a est suffisamment réduit pour maintenir les vis dans une direction sensiblement perpendiculaire à la tôle ondulée 17 pour contribuer à maintenir la position relative axiale d'une vis par rapport à l'autre. Le turbocompresseur 2 présente une proéminence 22 avec une surface d'appui 23 sensiblement parallèle à la surface plane 4 et du même côté de la proéminence 22 que la semelle de fixation 3. La portion de la semelle 3 correspondant aux rainures 7 et 7a est d'épaisseur réduite et présente une surface supérieure 24 et 24a. Le turbocompresseur 2 présente un espace libre entre les surfaces supérieures 24 et 24a de la semelle de fixation 3 et la surface d'appui 23 de la proéminence 22. L'épaisseur de cet espace est supérieure à l'encombrement allant du plateau 18 au couvercle 20. Un joint d'interface 26 est situé contre la surface plane 10 et présente un orifice 27, non représenté sur la figure, correspondant à l'alésage 13 apte à recevoir sans frottement le goujon 5. Le joint d'interface 26 présente également deux orifices 28 et 28a aptes à recevoir avec frottement les vis de fixation 8 et 8a. L'orifice 28a n'est pas représenté. Comme illustré sur la figure 2, les rainures 7 et 7a sont parallèles et débouchent d'un même côté de la semelle de fixation 3 et sont situées de part et d'autres d'un conduit 25 de raccordement du turbocompresseur 2. Le goujon 5 est situé à l'opposé des rainures 7 et 7a par rapport au conduit de raccordement 25. L'emplacement des vis 8 et 8a et du goujon 5 sont répartis à sensiblement 120 autour du centre du conduit 25. Une telle disposition des points de fixation permet de réduire les efforts supportés par les vis lors de la fixation du turbocompresseur qui est un organe lourd. La rainure 7 présente une largeur 29 ajustée au diamètre extérieur 14 de la vis 8. En revanche, la largeur 29a de la rainure 7 présente un jeu par rapport au diamètre extérieur 14a de la vis 8a. Comme illustré sur la figure 3, les orifices 28, 28a du joint d'interface 26 présentent une forme oblongue dont la partie étroite correspond au diamètre 30, 30a correspondant au fond de filé des vis 8, 8a. Les vis étant empêchées de tourner, la translation des vis 8 et 8a par rapport au joint d'interface 26 s'accompagne d'un effort minimum en dessous duquel la position relative des vis par rapport au joint d'interface est maintenue. Ce maintien est temporaire, tant que l'on n'exerce pas sur les vis un effort supérieur à l'effort de rétention des vis. Par exemple, le joint d'interface est une feuille en acier inoxydable d'épaisseur 0,3 mm et l'effort de rétention de la vis 8 est compris entre 2 daN et 5 daN. On va maintenant décrire le procédé de fixation du turbocompresseur 2 par rapport au collecteur d'échappement. Dans une première étape, les vis 8 et 8a sont positionnées à l'intérieur de la tôle ondulée 17, le joint d'interface 26 est positionné sur le collecteur d'échappement 1 et les deux vis sont introduites dans les alésages 14 et 14a à travers les orifices 28 et 28a, en exerçant un premier effort d'insertion supérieur à l'effort de maintien temporaire. Les deux vis sont maintenues dans une position de pré-installation grâce au moyen de maintien temporaire. La hauteur de pré-installation des têtes de vis par rapport au joint d'interface 26, satisfait aux deux conditions suivantes. D'une part, la distance entre le plateau 18 et le joint d'interface 26 est supérieure à la distance entre la surface supérieure 24 et l'extrémité du goujon 5. D'autre part, la distance entre le sommet du couvercle 20 et le joint d'interface 26 est inférieure à la distance séparant la surface d'appui 23 et l'extrémité du goujon 5. Dans une deuxième étape, le collecteur d'échappement 1, muni du dispositif de fixation et d'indexation, est vissé sur le moteur thermique, comme illustré par les axes 31 de la figure 1. Dans cette position, le collecteur d'admission 32 du moteur thermique, illustré en pointillés sur la figure 1, vient occuper un espace au-dessus des alésages 14, de sorte que si les vis 8 et 8a n'avaient pas été pré-introduites, il aurait été trop tard pour le faire une fois le collecteur d'échappement fixé sur le moteur. Dans une troisième étape, le turbocompresseur est amené, grâce à des moyens de levage, non représentés, dans une position illustrée en figure 1 où les semelles de fixation 3 et 9 sont parallèles à une distance l'une de l'autre supérieure à la longueur du goujon 5. Grâce à la hauteur de pré-installation des têtes de vis par rapport au joint d'interface 26, il suffit de déplacer parallèlement à lui-même le turbocompresseur 2 pour amener simultanément le goujon 5 en face de l'alésage 13 et les deux vis 8 et 8a à l'intérieur des rainures 7 et 7a. Dans cette position, la surface d'appui 23 de la proéminence 22 arrive au-dessus du couvercle 20. Le jeu entre la largeur 29a de la rainure 7a et la vis 8a, permet l'assemblage malgré les tolérances de perpendicularité et de positionnement des deux alésages 14 et 14a et des deux rainures 7 et 7a ainsi que les tolérances d'ajustement entre les vis 8 et 8a et les alésages 14 et 14a. Dans une quatrième étape, les moyens de levage du turbocompresseur 2 font descendre le turbocompresseur 2, la proéminence 22 exerce alors un effort sur la tôle ondulée 17 d'un montant supérieur au maintien temporaire, de sorte que les deux vis 8 et 8a s'enfoncent parallèlement au goujon 5 à l'intérieur des alésages 13, 12 et 12a du collecteur d'échappement 1. Les extrémités du goujon 5 et des deux vis 8 et 8a débouchent dans une zone accessible à l'opérateur, qui peut assembler trois écrou. Le goujon 5 est immobilisé en rotation grâce à l'emmanchement dans la semelle de fixation 3 et les deux vis 8 et 8a sont immobilisées en rotation l'une par rapport à l'autre grâce à la tôle pliée 17. On remarque qu'avec un tel dispositif de positionnement, l'organe lourd, tel que le turbocompresseur, nécessite uniquement d'être déplacé en translation. En utilisation, la température des deux organes est de l'ordre de 900 . La pression dans le conduit de raccordement 125 est de l'ordre de 7 bars. Ces conditions sont très sévères pour les raccordements des deux semelles 3 et 9. Cependant, grâce au dispositif de l'invention, les endroits où un filetage d'écrous coopère avec un filetage de vis, sont situés à l'extérieur des parties chaudes. En cas de grippage de l'écrou sur la vis, il suffit à un opérateur de maintenance de scier cet écrou et de disposer d'un nouveau joint d'interface équipé de ses deux vis prépositionnées, pour pouvoir de nouveau fixer et indexer le turbocompresseur par rapport au collecteur d'échappement. Le nombre de vis de fixation peut être réduit à deux, soit deux vis prépositionnées glissant dans deux rainures, soit une vis et un goujon court. Le nombre de vis peut être réduit à un, associé à un pion de centrage. Le moyen de rétention temporaire permet de prépositionner une tête de vis à une hauteur donnée de la semelle de fixation d'un des organes. L'autre organe peut être introduit par translation grâce à une rainure. Un moyen anti-rotation et un moyen d'appui permettent d'amener la tête de vis dans sa position finale. L'extrémité de la vis débouche à un endroit moins chaud que l'interface, et facile d'accès pour un installateur ou un opérateur de maintenance. REVENDICATIONS 1-Dispositif de fixation et d'indexation de deux organes (2, 1), notamment de véhicule automobile, comprenant une première semelle (3) fixe par rapport au premier organe (2), une deuxième semelle (9) fixe par rapport au deuxième organe (1), un joint d'interface (26) entre les deux semelles (3, 9) et au moins une vis de fixation (8), caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de maintien temporaire (28) entre la vis (8) et le joint d'interface (26). 2-Dispositif selon la revendication 1, comprenant un moyen anti-rotation (19) limitant la rotation de la vis (8). 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins deux vis (8, 8a) et un moyen de positionnement axial (17) des vis (8, 8a) l'une par rapport à l'autre. 4-Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'un (2) des organes est muni d'un moyen d'appui (22) sur le moyen de positionnement axial (17) des deux vis (8, 8a). 5-Dispositif selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la première semelle (3) présente des rainures (7, 7a) parallèles aptes à recevoir les vis de fixation (8, 8a), la deuxième semelle (9) présente des logements (12, 12a) traversant la deuxième semelle (9) et aptes à guider les vis de fixation (8, 8a), au moins un logement (12), et au moins une rainure (7) étant ajustés à une partie de guidage (14) de la vis de fixation correspondante (8). 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel le moyen de positionnement axial (17) des vis (8, 8a) comprend une tôle pliée (17) entourant la base et le sommet de chacune des têtes de vis (16, 16a) de manière que les vis (8, 8a) soient parallèles, la tôle (17) entourant également un côté de chaque tête de vis (16, 16a) pour limiter la rotation des vis (8, 8a). 11 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une des semelles présente une portion (11) d'épaisseur réduite par rapport au reste de la semelle (9), l'autre semelle (3) comprenant un goujon (5) court destiné à traverser ladite portion (11) et à déboucher dans une zone accessible à un opérateur. 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen de maintien temporaire (28) de la vis (8) est constitué par une partie du joint d'interface (26) apte pénétrer dans le filetage de la vis (8) et apte à se déformer sous l'action d'un effort axial sur la vis (8), supérieur à un seuil de déformation.