Brevet FR2886360A1 — publié le 20061201

La présente invention est relative à une biellette du type comprenant un corps de liaison entre au moins deux alésages d'axes parallèles, et notamment une biellette de commande pour un mécanisme de turbo compresseur pour moteur à combustion interne. Afin d'améliorer leurs performances, certains moteurs à combustion interne pour automobile ou industriels sont équipés de turbo compresseur permettant d'augmenter la pression d'admission d'air grâce à une énergie des gaz d'échappement. Pour optimiser ces systèmes, la géométrie du turbo compresseur peut être adaptée en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le régime ou la charge. Pour effectuer cette adaptation de la géométrie du turbo compresseur, un actionneur électromécanique ou pneumatique pilote un mécanisme de réglage du turbo compresseur. Cet actionneur agit sur le mécanisme du turbo compresseur par l'intermédiaire d'une biellette. Cette biellette est soumise à des mouvements alternatifs rapides et fréquents, dans un environnement agressif du fait notamment de températures élevées, de vibrations, de projections. Pour que le mécanisme de réglage du turbo compresseur fonctionne dans des conditions de fiabilité satisfaisante, tout risque de grippage doit être évité par des moyens autres que la lubrification classique qui est exclue compte tenu des conditions d'environnement dans lequel la biellette fonctionne. Suivants les modèles de turbo compresseur et les conditions d'utilisation de ceux-ci, la géométrie des biellettes est différente, notamment 25 pour des raisons d'encombrement. En particulier, la biellette peut être soit droite, soit comporter des coudes afin notamment de tenir compte des déports qu'il y a entre l'axe de commande et l'axe commandé ou pour obtenir une géométrie permettant d'éviter l'interférence avec d'autres pièces. Les biellettes de commande de mécanisme de réglage de turbos compresseurs sont réalisées sous forme d'un assemblage constitué d'un tube, courbé ou incurvé si besoin est, en acier inoxydable, sur lesquels sont fixés deux embouts aux deux extrémités, usinés, réalisés en acier inoxydable 304 L. Ces embouts sont brasés sur les tubes de façon à être maintenus de façon rigide. Pour éviter un mauvais montage sur le turbo compresseur, les deux embouts sont d'épaisseur différente. Pour fabriquer un tel assemblage, les embouts sont d'abord emmanchés aux deux extrémités du tube, puis l'ensemble est préparé au brasage notamment par le dépôt d'une pâte d'un mélange de cuivre et de nickel, puis brasé en passant l'ensemble dans un four de brasage continu sous atmosphère contrôlée. Le passage au four est effectué à très haute température (> 1000 C), ce qui modifie les caractéristiques des matériaux dont sont constitués le tube et les embouts. En particulier, ce passage à haute température abaisse la dureté et dégrade l'efficacité de la protection anti-corrosion de l'acier inoxydable. De plus, ce passage dans un four à haute température peut libérer des contraintes internes créées notamment lors du cintrage du tube et ainsi peut provoquer une modification de la géométrie de la pièce. Compte tenu de la dégradation des propriétés, en particulier de tenue à la corrosion, résultant du brasage, la pièce doit subir un traitement destiné à améliorer ses propriétés d'emploi, notamment celles des surfaces des alésages des embouts destinés à coopérer avec les axes de commande déplacés par l'intermédiaire de la biellette. Ce traitement qui a également pour but de limiter les risques de grippage, est destiné à conférer en particulier aux surfaces qui travaillent, une dureté supérieure à 700 HV et à assurer une protection contre la corrosion du type rouille rouge suffisante pour permettre de travailler pendant au moins 96 heures. Alors que la dureté et l'état de surface ne sont fonctionnellement nécessaires que dans les alésages des embouts où viennent se loger les axes de commande du turbo compresseur du fait du brasage et des géométries des pièces, les embouts ne peuvent pas être traités avant 2886360 3 assemblage. Le traitement doit être réalisé sur l'ensemble de la pièce. Il en résulte qu'il est difficile de réaliser dans des conditions économiques des biellettes dont les caractéristiques mécaniques et la géométrie ne sont pas affectées par un traitement du type brasage. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un moyen pour réaliser des biellettes et notamment des biellettes destinées à des mécanismes de commande de turbo compresseur de moteur à combustion interne sans faire subir à la biellette un traitement à haute température qui détériore ses caractéristiques. A cet effet, l'invention a pour objet une biellette du type comprenant un corps de liaison entre au moins deux alésages d'axes parallèles dans laquelle au moins un alésage est réalisé dans un insert disposé dans un trou prévu dans le corps de liaison, l'axe du trou étant généralement parallèle à l'axe de l'alésage. Suivant des modes particuliers de réalisation, le système comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: l'insert est obtenu par au moins un procédé d'usinage, de frittage, de moulage ou d'emboutissage d'un matériau métallique tel qu'un acier inoxydable. l'insert est maintenu dans le trou prévu dans le corps de liaison par clipsage, par emmanchement, par sertissage, par rivetage ou par soudage électrique. le corps de liaison est en acier inoxydable ou en acier revêtu d'un revêtement anticorrosion, par exemple de zinc. le corps de liaison est un tube éventuellement mis en forme par cintrage ou casse presse, ou est constitué d'une tôle emboutie, et au moins un trou destiné à recevoir un insert est obtenu par poinçonnage ou par usinage ou par découpe, par exemple par laser. l'insert est traité pour que la surface interne de l'alésage ait une 30 dureté supérieure à 600 HV sur une couche d'épaisseur supérieure à 10pm et une protection contre la corrosion permettant de fonctionner plus de 80 heures sans former de rouille rouge. le traitement de l'insert est de type sulfonitrocarburation ou du type cementation. le traitement de l'insert est réalisé avant montage sur le corps de liaison. au moins deux alésages sont chacun réalisés dans un insert disposé dans un trou prévu dans le corps de liaison. la biellette est une biellette de commande d'un mécanisme de 10 turbo compresseur de moteur à combustion interne. la biellette comprend au moins un insert maintenu par clipsage dans un trou du corps de liaison de la biellette, constitué d'un manchon de révolution comportant au moins une gorge externe séparant une bride et une lèvre comportant une pluralité de fentes longitudinales permettant de déformer élastiquement la partie constituée par la gorge et la lèvre afin de pouvoir fixer l'insert par clipsage dans un trou. L'invention va maintenant être décrite de manière plus précise mais non limitative en regard des figures annexées dans lesquelles: la figure 1 est une vue en perspective d'une biellette droite pour un mécanisme de commande d'un turbo compresseur de moteur à combustion interne, la figure 2 est une vue en perspective agrandie d'un insert destiné à former un alésage d'une biellette pour mécanisme de commande d'un turbo compresseur pour moteur à combustion interne, la figure 3 est une vue d'une biellette pour mécanisme de commande d'un turbo compresseur de moteur à combustion interne, dont le corps n'est pas rectiligne. La biellette représentée à la figure 1 est constituée d'un corps repéré généralement par 1 de forme généralement cylindrique et constituée d'un tube dont les extrémités 2 ont été aplaties pour former des palettes disposées dans le prolongement de l'axe du tube, et dans lesquelles sont poinçonnés des trous 2' dont les axes sont perpendiculaires à la surface des palettes 2 et perpendiculaires à l'axe longitudinal du corps de liaison tubulaire 1. Les axes de ces deux trous sont séparés par une longueur L qui correspond à la longueur précise de I'entraxe des axes qui doivent être commandés par la biellette. A l'intérieur des trous 2' sont disposés des inserts 3 de forme généralement cylindrique et comportant chacun dans leur axe un alésage 4 dont l'axe est parallèle à l'axe du trou 2' dans lequel est inséré et éventuellement confondu avec cet axe. L'alésage 4 de l'insert 3 est destiné à recevoir en fonctionnement un axe d'un mécanisme, par exemple, d'un mécanisme de commande d'un turbo compresseur de moteur à combustion interne. L'insert 4 qui peut être réalisé soit par frittage, soit par usinage, soit par moulage et éventuellement usinage, soit encore par emboutissage et éventuellement usinage d'un matériau métallique, est fixé dans les trous 2' par clipsage. Pour obtenir ce clipsage, l'insert 3 qui est représenté de façon agrandie à la figure 2, est constitué d'un manchon de révolution, comprenant un alésage central 4 cylindrique et, à sa partie supérieure, une bride 5 qui est prolongée vers la partie inférieure par une lèvre 8 en saillie vers l'extérieur, séparée de la bride 5 par une gorge 6. La paroi de l'insert constitué par la gorge 6 et la lèvre 8 comprend une pluralité de fentes longitudinales 7 destinées à permettre une déformation élastique de l'insert afin de pouvoir l'insérer et le clipser à l'intérieur d'un trou 2'. En particulier, la largeur de la gorge 6 est sensiblement égale à l'épaisseur de la palette 2 située à l'extrémité du corps de la biellette. Afin d'améliorer les caractéristiques mécaniques de l'insert, et en particulier de la paroi interne de l'alésage 4, l'insert est soumis à un traitement de surface destiné à conférer une dureté de surface supérieure à 600 HV sur une épaisseur d'au moins 10pm, et de préférence une dureté supérieure à 700 HV sur une épaisseur comprise entre 20 et 40 pm, de façon à obtenir une résistance à l'usure importante et à limiter le grippage. Ce traitement assure également une protection contre la corrosion permettant de fonctionner plus de 80 heures sans former de rouille rouge, et de préférence pouvant fonctionner plus de 96 heures sans former de rouille rouge. D'une façon générale, le traitement doit être adapté à la nature du matériau dont est constitué l'insert. L'insert est par exemple en acier inoxydable AISI 304L. Dans ce cas, notamment, le traitement de surface auquel est soumis l'insert peut être, par exemple, un traitement de type sulfonitrocarburation ou un traitement du type cémentation, de préférence en évitant de former des carbures grossiers. Ce traitement de surface peut être effectué uniquement sur les parties fonctionnelles ou au moins essentiellement sur les parties fonctionnelles de la pièce, simplement parce qu'il peut être effectué sur l'insert avant que celui-ci soit monté sur le corps de liaison, donc sans que l'ensemble de la biellette soit soumise au traitement de surface. Cela a l'avantage de réduire les coûts et de permettre d'éviter que le traitement de surface n'ait d'influence défavorable sur la géométrie de la biellette. Sur la biellette telle qu'elle vient d'être décrite, le corps de liaison 1 est par exemple en acier de construction protégé contre la corrosion par une couche de zinc déposée par exemple par électrodéposition de zinc. D'autres traitements de protection contre la corrosion sont possibles. L'homme du métier sait choisir de tels traitements en fonction des conditions particulières d'utilisation. Le corps peut également être en acier inoxydable, et par exemple en acier AISI 304L. La biellette qui vient d'être décrite est une biellette rectiligne mais cette biellette peut être également une biellette d'une forme plus compliquée telle que la biellette représentée à la figure 3 dont tous les éléments portent les mêmes repères que les éléments correspondants à la biellette de la figure 1 et qui s'en distingue essentiellement par la forme du corps de liaison 1 qui est en forme de Z et qui a été obtenue en utilisant un tube qui a été coudé. On notera que le corps d'une telle biellette peut comporter plus de deux coudes successifs, que ces coudes peuvent être réalisés dans différents plans de façon, notamment, à pouvoir éviter d'interférer avec des pièces situées entre les deux axes, la forme étant adaptée en fonction des conditions particulières d'utilisation. La seule caractéristique essentielle est que les deux alésages situés aux deux extrémités de la biellette aient des axes parallèles entre eux, avec des entraxes définis avec précision. En outre, le dimensionnement de la biellette, et notamment des parties destinées à recevoir les inserts, doit être adapté pour que, compte tenu des efforts qu'elle doit transmettre et de la température de fonctionnement, sa géométrie ne soit pas effectuée par une utilisation même longue. On notera également que dans l'exemple qui vient d'être décrit, les inserts sont fixés sur le corps de liaison par clipsage. Mais, d'autres modes de fixation des inserts sont possibles. En particulier, les inserts peuvent être emmanchés à force dans les trous 2', les inserts peuvent être également maintenus en position par sertissage ou par rivetage, ils peuvent enfin être soudés, par exemple par soudage électrique. Dans le cas du soudage électrique, les palettes d'extrémité 2 peuvent être formées de façon à comporter des bossages permettant un soudage dans de bonnes conditions. Lorsque les inserts ne sont pas fixés par clipsage, ils peuvent avoir des géométries plus simples que la géométrie de l'insert destiné à être maintenu en position par clipsage. En particulier, ils peuvent avoir des formes de type cylindrique, leurs sections extérieures n'étant d'ailleurs pas nécessairement de révolution. La biellette telle qu'elle vient d'être décrite qui a l'avantage de pouvoir être fabriquée sans traitement à haute température, peut être utilisée par exemple dans un mécanisme de commande d'un turbo compresseur de moteur à combustion interne à usage automobile ou à usage industriel, mais plus généralement de telles biellettes peuvent être utilisées pour commander des mécanismes qui doivent fonctionner dans des conditions sévères et qui nécessitent donc des états de surface et des duretés importantes au niveau des interfaces avec des axes de commande, et qui puissent fonctionner en l'absence de lubrifiant ou de graisse. On notera également que le corps de liaison de la biellette n'est pas nécessairement constitué d'un tube, mais peut être également constitué d'une tôle qui a été emboutie de façon à lui donner une forme convenable pour obtenir, en particulier, une rigidité suffisante de façon à assurer un maintien précis de la position relative des deux inserts comportant les alésages. Enfin, les trous destinés à recevoir les inserts peuvent être réalisés par tout moyen permettant d'obtenir une géométrie suffisamment précise. En particulier, les trous, qui ne sont pas nécessairement circulaires, peuvent être réalisés par usinage ou par découpe, notamment par découpe laser. REVENDICATIONS 1. Biellette du type comprenant un corps de liaison (1) entre au moins deux alésages (4) d'axes parallèles, caractérisée en ce que au moins un alésage (4) est réalisé dans un insert (3) disposé dans un trou (2') prévu 5 dans le corps de liaison (1), l'axe du trou étant généralement parallèle à l'axe de l'alésage. 2. Biellette selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'insert (3) est obtenu par au moins un procédé d'usinage, de frittage, de moulage ou d'emboutissage d'un matériau métallique tel qu'un acier inoxydable. 3. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que l'insert (3) est maintenu dans le trou prévu dans le corps de liaison par clipsage, par emmanchement, par sertissage, par rivetage ou par soudage électrique. 4. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le corps de liaison (1) est en acier inoxydable ou en acier revêtu d'un revêtement de protection contre la corrosion tel que le zinc. 5. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le corps de liaison (1) est un tube éventuellement mis en forme par cintrage ou par casse presse, ou une tôle emboutie et en ce que au moins un trou (2') destiné à recevoir un insert est obtenu par poinçonnage ou par usinage ou par découpe, par exemple par laser. 6. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'insert est traité pour que la surface interne de l'alésage (4) ait une dureté supérieure à 600 HV sur une couche d'épaisseur supérieure à 10pm et une protection contre la corrosion permettant de fonctionner plus de 80 heures sans former de rouille rouge. 7. Biellette selon la revendication 6 caractérisée en ce que le traitement de l'insert est de type sulfonitrocarburation ou du type cémentation. 8. Biellette selon la revendication 6 ou la revendication 7, 5 caractérisée en ce que le traitement de l'insert (3) est réalisé avant montage sur le corps de liaison (1). 9. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que au moins deux alésages (4) sont chacun réalisés dans un insert (3) disposé dans un trou (2') prévu dans le corps de liaison 10 (1). 10. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est une biellette de commande d'un mécanisme de turbo compresseur de moteur à combustion interne. 11. Biellette selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un insert maintenu par clipsage dans un trou du corps de liaison de la biellette, et en ce que l'insert est constitué d'un manchon de révolution comportant au moins une gorge externe (6) séparant une bride (5) et une lèvre (8) et comportant une pluralité de fentes longitudinales (7) permettant de déformer élastiquement la partie constituée par la gorge et la lèvre afin de pouvoir fixer l'insert par clipsage dans un trou.