Brevet FR2897101A1 — publié le 20070810

DISPOSITIF DE FIXATION D'UN COLLECTEUR La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un collecteur d'échappement à la culasse d'un moteur et plus particulièrement un dispositif permettant le maintien par coincement d'un collecteur à la culasse d'un moteur. Du brevet US5918912 est connu un moyen de fixer les brides d'un collecteur d'échappement sur une culasse munie de poches ou surfaces de raccordement recevant les brides de raccordement des canaux d'échappement. La partie inférieure des brides de raccordement est enserrée dans les surfaces de raccordement de la culasse et la partie supérieure des brides est fixée à la culasse au moyen d'une bretelle de serrage. Une telle conception de la culasse peut poser des problèmes à hautes températures, une culasse par exemple en aluminium, se dilatant plus vite qu'une bride de collecteur d'échappement en fonte. Cela peut créer un jeu entre les deux éléments, et la bride du collecteur n'est alors plus soutenue par les surfaces de raccordement. Par ailleurs les surfaces de raccordement de la culasse nécessitent un usinage supplémentaire, ce qui engendre une étape de fabrication et un coût supplémentaires. Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un dispositif de fixation composé de deux barrettes, la première barrette étant constituée d'une seule pièce rapportée et montée sur la culasse, et la deuxième barrette étant constituée d'une seule pièce rapportée et montée sur l'extrémité supérieure de la bride. Un tel collecteur présente l'avantage d'être plus compact, les conduits d'échappement sont plus fluides et il est simple à réaliser et peut être utilisé quelles que soient les formes de la culasse et collecteur. La culasse n'a pas besoin d'une étape supplémentaire d'usinage. Un autre avantage est sa grande précision de positionnement vis-à-vis de la culasse. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la première barrette peut présenter une première face de support permettant le maintien de la bride, et une deuxième face d'appui apte à assurer le plaquage de la bride sur une surface d'étanchéité de la culasse. - la face de support de la première barrette maintenant l'extrémité inférieure de la bride du collecteur et la face inférieure de la bride du collecteur ont avantageusement des formes complémentaires. - une face de retenue de la deuxième barrette maintenant la bride sur la culasse est apte à coopérer avec la face supérieure de la bride. - les barrettes ont chacune un flanc incliné du côté de la bride. - les barrettes ont une section transversale tronconique. - la première barrette a une forme en demi-queue d'aronde et la deuxième barrette a une forme en queue d'aronde. - la deuxième barrette a une forme en U. - la première et la deuxième barrette comportent des perçages et retiennent la bride sur la culasse par l'intermédiaire de goujons de fixation. L'invention a également pour objet un procédé de mise en place du dispositif de fixation comportant les étapes suivantes : a. placer les goujons sur la culasse b. placer et fixer la première barrette sur la culasse c. placer la bride du collecteur sur la première barrette d. introduire la deuxième barrette sur les goujons e. fixer la deuxième barrette L'invention a aussi pour objet un moteur à combustion comportant un tel dispositif de maintien. L'invention sera mieux comprise par la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lequel : - la figure 1 est une vue en coupe du dispositif proposé selon l'axe vertical de la culasse dans une première variante de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue en perspective de la culasse selon la première variante de réalisation - la figure 3 est une vue en perspective du collecteur maintenu à la culasse selon la première variante de réalisation - la figure 4 est une vue en perspective de la bride du collecteur selon la première variante de réalisation - la figure 5 est une vue en perspective de la bride du collecteur selon une deuxième variante de réalisation - la figure 6 est une vue en perspective du collecteur maintenu à la culasse selon la deuxième variante de réalisation Une première variante est représentée sur les figures 1, 2, 3 et 4. Une bride 10 d'un collecteur 1 est en appui sur une culasse 2. Un dispositif de fixation composé de deux barrettes 3 et 4 permet de fixer la bride 10 du collecteur 1 sur la culasse 2 par l'intermédiaire de moyens de mise en position et de moyens de fixation tels que par exemple des goujons de mise en position et des goujons de fixation 21, 22, 23. La culasse 2 présente une face d'étanchéité 24, sensiblement plane sur laquelle la bride 10 du collecteur 1 d'échappement vient se mettre en appui. Dans ce mode de réalisation, la culasse 2 présente une face de renvoi d'effort 25. La face d'étanchéité 24 de la culasse 2 est équipée d'une rangée inférieure et d'une rangée supérieure de goujons de mise en position et de fixation 21, 22, 23. Les goujons de mise en position et de fixation 21, 22 forment la rangée inférieure et permettent le positionnement et la fixation de la première barrette 3 sur la culasse 2. Les goujons de fixation 23 formant la rangée supérieure permettent la fixation du collecteur d'échappement 1 sur la culasse 2. Dans ce mode de réalisation, l'axe des goujons de mise en position et de fixation 21, 22, 23 est sensiblement perpendiculaire à la face d'étanchéité 24 de la culasse 2. Un collecteur 1 est muni de rainures 11, 12, sur l'extrémité inférieure de sa bride 10. La rainure 11 appelée rainure de mise en position et les rainures 12 appelées rainures de passage de goujons bas de fixation permettent respectivement le logement du goujon de mise en position 21 et les logements des goujons de fixation 22. La rainure de mise en position 11 a des dimensions plus petites et moins larges que les rainures 12 de passage des goujons bas de fixation, de manière à permettre le positionnement radial du collecteur 1 sur la culasse 2. Le collecteur 1 comporte une face appelée face de mise en position 13 permettant de positionner la bride 10 sur la première barrette 3 et une face 14 de passage d'efforts et de fixation au niveau de la partie supérieure de la bride 10, les deux faces 13, 14 étant inclinées. La face de mise en position 13 de la bride 10 du collecteur d'échappement 1, est ainsi en appui sur la face de support 31 de la première barrette 3. La première barrette 3 est constituée d'une seule pièce rapportée et montée sur la culasse 2. Telle que représentée sur les figures, la première barrette 3 a une forme en demi-queue d'aronde avec une première face de support 31 et de transfert d'effort de plaquage permettant le maintien la face inférieure 13 de la bride 1 de forme complémentaire à cette même face inférieure 13, et une deuxième face d'appui 32 apte à assurer le plaquage de la bride 10 sur la surface d'étanchéité 24 de la culasse 2. La première barrette 3 comporte également des perçages. Des goujons de fixation tels que des écrous 5, permettent alors de solidariser la culasse 2 et la première barrette 3 après avoir introduit les goujons de mise en position 21 et les goujons de fixation 22 dans les perçages de la première barrette 3. La deuxième barrette 4 est constituée d'une seule pièce rapportée et montée sur l'extrémité supérieure de la bride 10. Elle a une forme en queue d'aronde et comporte également des perçages. Elle est en appui sur la bride 10 du collecteur 1 et sur la face d'étanchéité 24 de la culasse 2. Les deux faces de retenue 41, 42 maintenant la bride 10 du collecteur 1 sur la culasse 2 ont une forme apte respectivement à coopérer avec la face supérieure 14 de passage d'efforts et fixation de la bride 10 du collecteur 1 et avec la face de renvoi d'effort 25 de la culasse 2. Les deux faces ont une forme avantageusement inclinée. La première barrette 3 et la deuxième barrette 4 retiennent donc la bride 10 sur la culasse 2 par l'intermédiaire de goujons de fixation 23. Dans ce mode de réalisation, il existe un effort de compression des écrous 5 et une réaction des couples d'une part de la face de renvoi d'effort 25 par rapport à la face de retenue 41 de la deuxième barrette 4 et d'autre part de la face supérieure 14 de passage d'efforts et de fixation par rapport à la face de retenue 42 de la deuxième barrette 4. L'effort ainsi créé sur la bride du collecteur 10 permet d'assurer une mise en compression de la bride 10 par réaction de la face de support 31 inclinée de la première barrette 3 en forme de demi-queue d'aronde. Selon une autre variante de l'invention présentée sur les figures 5 et 6, la culasse 2 est équipée de goujons de fixation 23 inclinés par rapport à la face d'étanchéité 24 de la culasse 2 . Par rapport au premier mode de réalisation dans lequel la culasse 2 présente une face de renvoi d'effort 25, la face d'étanchéité 24 selon le deuxième mode de réalisation présente une surface entièrement plane et la deuxième barrette 4 a une forme en U. La bride 10 du collecteur 1 possède également des rainures de passages 15 des goujons de fixation 23 inclinés sur sa face supérieure 14 de passage d'efforts et de fixation. La mise en tension des goujons de fixation 23 induit des composantes d'effort sur la bride 10 de fixation. Cela se traduit par un effort de plaquage sur la face d'étanchéité 24 de la culasse 2. La valeur de l'effort de plaquage appliqué à la première barrette 3 dépend du couple appliqué aux goujons de fixation du collecteur 1, de l'angle d'inclinaison de la face supérieure 14 de passage d'efforts et de fixation ainsi que de l'angle de la face de support 31 de mise en position et transfert d'effort de plaquage. Conformément à l'invention et dans les modes de réalisation précités, le procédé de fixation du collecteur 1 sur la culasse 2 est composé de plusieurs étapes : Lors d'une première étape, les goujons sont placés sur la surface d'étanchéité 24 de la culasse 2. Une deuxième étape consiste à placer et à fixer la première barrette 3 sur la culasse 2. Les goujons de fixation 22 assurent la mise en position relative de la première barrette 3 par rapport à la culasse 2. Une troisième étape consiste à mettre en place la bride du collecteur 1 sur la culasse 2. Sa position est assurée par la face d'étanchéité 24 de la culasse 2 et par la face de support 31 de la première barrette 3 en forme de demi-queue d'aronde. La mise en position est assurée par le goujon de mise en position 21 qui vient se loger dans la rainure 11. Le collecteur 1 reste solidaire de la culasse 2 par coincement de sa bride 10 entre la première barrette 3 et la culasse 2. L'opérateur est alors libre de passer à une autre étape du montage ou de faire autre chose. Lors d'une quatrième étape, la deuxième barrette 4, permettant de fixer la bride 10 du collecteur 1 sur la culasse 2, est introduite sur les goujons de fixation 23. Une dernière étape consiste ensuite à fixer cette deuxième barrette 4 par exemple par l'intermédiaire d'écrous 5. Il est avantageux que les barrettes 3 et 4 aient chacune un flanc incliné du côté de la bride 10. Elles peuvent avoir une même section transversale tronconique. Cela permet notamment un stockage facile lors de la production des barrettes, et le montage est plus rapide pour l'opérateur qui peut placer les barrettes 3 et 4 indifféremment en haut ou en bas. La deuxième barrette 4 peut être remplacée par des rondelles. L'utilisation avantageuse de la deuxième barrette 4 permet d'assurer une plus grande uniformité dans le plaquage de la bride 10, et augmente la raideur de cette même bride 10. Les goujons de mise en position et les goujons de fixation 21, 22, 23 peuvent être mis en place sur la culasse 2, lors du positionnement du collecteur 1 sur la culasse 2, ou peuvent avantageusement être prémontés pour une mise en position plus rapide. Un tel dispositif de maintien présente un avantage non négligeable lorsque le collecteur est muni d'une turbine. La partie turbine, en général volumineuse, est implantée de manière à laisser passer les visseuses de fixation. De ce fait, le collecteur est beaucoup moins compact, sa masse est plus importante, sa raideur est plus faible et sa fonderie plus compliquée. La bride du collecteur sur la culasse, coincée par le dispositif de fixation, est alors maintenue aisément et reste solidaire de la culasse permettant ainsi à un opérateur de passer à une autre étape du montage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation permettant le maintien d'une bride (10) d'un collecteur d'échappement (1) sur une culasse (2) caractérisé en ce qu'il est composé de deux barrettes (3) et (4), la première barrette (3) étant constituée d'une seule pièce rapportée et montée sur la culasse (2), et la deuxième barrette (4) étant constituée d'une seule pièce rapportée et montée sur l'extrémité supérieure de la bride (10). 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première barrette (3) a une première face de support (31) permettant le maintien de la bride (10), et une deuxième face d'appui (32) apte à assurer le plaquage de la bride (10) sur une surface d'étanchéité (24) de la culasse (2). 3. Dispositif de fixation selon la revendication 2 caractérisé en ce que la face de support (31) de la première barrette (3) maintenant l'extrémité inférieure de la bride (10) du collecteur (1) et la face inférieure (13) de la bride (10) du collecteur (1) ont des formes complémentaires et en ce qu'une face de retenue (41) de la deuxième barrette (4) maintenant la bride (10) sur la culasse (2) est apte à coopérer avec la face supérieure (14) de la bride (10). 4. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les barrettes (3, 4) ont chacune un flanc incliné du côté de la bride. 5. Dispositif de fixation selon la revendication 4 caractérisé en ce que les barrettes (3, 4) ont une section transversale tronconique.30 6. Dispositif de fixation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première barrette (3) a une forme en demi-queue d'aronde et la deuxième barrette (4) a une forme en queue d'aronde. 7. Dispositif de fixation selon les revendications 4 caractérisé en ce que la deuxième barrette (4) a une forme en U. 8. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la première et la deuxième barrette (3, 4) 10 comportent des perçages et retiennent la bride (10) sur la culasse (2) par l'intermédiaire de goujons de fixation (23). 9. Procédé de mise en place du dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte les 15 étapes suivantes : a. placer les goujons sur la culasse (2), b. placer et fixer la première barrette (3) sur la culasse (2), c. placer la bride (10) du collecteur (1) sur la première barrette (3), 20 d. introduire la deuxième barrette (4) sur les goujons, e. fixer la deuxième barrette (4). 10. Moteur à combustion comportant un collecteur et une culasse caractérisé en ce que le collecteur (1) d'échappement est 25 maintenu sur la culasse (2) par un dispositif de fixation conforme à au moins l'une des revendications 1 à 8.