Brevet FR2910389A1 — publié le 20080627

DISPOSITIF DE FIXATION PAR PINCE D'UN TURBOCOMPRESSEUR SUR UN BLOC-CYLINDRES L'invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne et concerne plus particulièrement un dispositif de fixation par pince d'un turbocompresseur sur un bloc-cylindres, ledit turbocompresseur comportant un carter de turbine. Un turbocompresseur, généralement de masse importante, nécessite des moyens de maintien fermement rigides pour résister aux sollicitations vibratoires. De manière classique, un turbocompresseur est maintenu par l'intermédiaire d'une ou plusieurs béquilles de maintien en tôle fixée(s) sur un bloc-cylindres, la ou les béquilles de maintien étant reliée(s) à des bossages intégrés à un carter de turbine du turbocompresseur. Toutefois, ce type de maintien ne donne par entière satisfaction, notamment en termes de fiabilité pour le système constitué par le turbocompresseur, la béquille de maintien et son collecteur d'échappement, en raison de la persistance de sollicitations liées à différents modes vibratoires de la face d'échappement du moteur. D'autre part, les moyens de maintien du turbocompresseur doivent pouvoir compenser les déplacements générés par les contraintes thermiques ou bien par les dispersions géométriques. Classiquement, cette compensation est réalisée par la souplesse des tôles utilisées pour réaliser les béquilles, ce qui limite la durée de vie des interfaces du dispositif de fixation avec les éléments sur lequel il prend appui. Par ailleurs, la présence de bossages sur le carter de turbine du turbocompresseur alourdit de manière significative le turbocompresseur. Enfin, cette solution proposée dans l'art antérieur pose des problèmes d'assemblage, notamment en raison de l'accessibilité des différentes vis de fixations et du poids du turbocompresseur. Le montage doit alors être effectué par l'intervention simultanée de deux opérateurs, un premier opérateur maintenant en 2910389 2 suspension le turbocompresseur et un deuxième opérateur assurant son guidage lors de la mise en place des vis de fixation sur la béquille de maintien. Il ressort de ce qui précède, qu'il existe un besoin continu de trouver des alternatives et des améliorations aux dispositifs de fixation proposés dans l'art 5 antérieur. Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif de fixation amélioré d'un turbocompresseur sur un bloc-cylindres, palliant aux inconvénients précités, tout en étant simple à réaliser et permettant de minimiser les adaptations à effectuer sur le bloc-cylindres auquel est maintenu le turbocompresseur, ou sur le 10 turbocompresseur lui-même. Dans ce but, l'invention a pour objet un dispositif de fixation du type précité dans lequel un premier élément et un deuxième élément, ledit premier élément étant adapté à être fixé sur le bloc-cylindres et à coopérer avec le deuxième élément, ledit deuxième élément étant adapté à coopérer avec le carter de turbine du 15 turbocompresseur.. Un tel dispositif de fixation est particulièrement avantageux d'un point de vue de la fabrication du turbocompresseur qui ne comprend pas de bossage ainsi que d'un point de vue du montage pouvant être réalisé par un seul opérateur. Ce dispositif de fixation permet également de compenser les dispersions et 20 les déplacements générés par les variations thermiques du carter de turbine du turbocompresseur d'une manière qui ne réduit la durée de vie de ses interfaces avec le bloc-cylindres et le turbocompresseur. Suivant des modes particuliers de réalisation, le système d'admission de 25 gaz comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier élément peut comporter une base adaptée à coopérer avec le bloc-cylindres et deux faces latérales adaptées à coopérer avec le deuxième élément, au moins un orifice d'accroche ménagé sur ladite base apte à coopérer avec des 30 moyens d'accroche sur le bloc-cylindres, au moins un orifice de fermeture ménagé sur chacune des faces latérales, sur un même 2910389 3 axe, aptes à coopérer avec des moyens de fermeture, les orifices de fermeture étant placés en vis-à-vis, sur un même axe parallèle à l'axe T, afin de permettre l'introduction d'un axe traversant simultanément les deuxièmes portions ; - le deuxième élément peut comporter deux faces latérales formant des mâchoires, coopérant avec les faces latérales du premier élément, ledit deuxième élément comportant au moins un orifice de fermeture ménagé sur chacune des mâchoires sur un même axe, apte à coopérer avec les orifices de fermeture ménagé sur chacune des faces latérales ; - chaque face latérale peut comporter une extrémité côté turbocompresseur déformable formant une butée, et une extrémité côté bloc-cylindres indéformable comportant une glissière pivot apte à faciliter le positionnement angulaires du deuxième élément, de manière que chaque mâchoire tourne dans sa glissière pivot et que les butée s'effacent sous la pression exercée ; - le premier élément peut avoir une forme sensiblement en U. 20 L'invention concerne également un procédé de montage d'un turbocompresseur sur un bloc-cylindres par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation selon l'invention comportant les étapes : • d'assembler le deuxième élément sur le premier élément par l'intermédiaire de moyen de fermeture, 25 • de fixer le deuxième élément au bloc-cylindres par l'intermédiaire de moyens d'accroche, • de positionner le turbocompresseur en vis-à-vis du deuxième élément, • de serrer les moyens de fermeture à un couple prédéfini 30 On propose également l'utilisation d'un dispositif de fixation selon l'invention pour fixer un turbocompresseur sur un bloc-cylindres. 5 10 15 2910389 4 Par ailleurs, on propose un moteur à combustion interne comportant un turbocompresseur maintenu à un bloc-cylindres par l'intermédiaire du dispositif de fixation à pince selon l'invention. L'invention sera mieux comprise par la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est représenté un turbocompresseur fixé sur un carter de moteur à combustion interne de véhicule automobile avec le dispositif objet de l'invention ; - la figure 2 présente une vue en perspective du dispositif de fixation ; la figure 3 présente une coupe transversale selon l'axe 3-3 de 15 la figure 2. A la figure 1, on a représenté un turbocompresseur 7 fixé sur une face latérale d'un carter de moteur 1 à combustion interne ou bloc-cylindres, du côté d'un 20 collecteur d'échappement 12. Le collecteur d'échappement 12 rassemble les gaz d'échappement issus de la combustion pour les faire circuler dans une turbine solidaire d'un compresseur, deux éléments que comporte le turbocompresseur 7. Dans la suite de la description, on se référera à un axe V qui s'étend 25 suivant une direction longitudinale et verticale sensiblement parallèle à la face latérale du carter 1, côté collecteur d'échappement. Le turbocompresseur 7 est fixé à la face latérale du carter de moteur 1 par un dispositif de fixation 100, qui s'accroche de préférence sur le carter de turbine 12. La plupart des efforts sont issus du carter de turbine 12, et la dilatation génère plus de 30 contraintes lorsque le dispositif de fixation 100 est fixé sur un carter central ou de compresseur. Ainsi le carter de turbine 12, partie massique du turbocompresseur 7, 5 10 2910389 5 est pincée sur son axe V de piétage , sur un talon 11 du carter de turbine 12. Ce talon 11 est une zone s'étendant sensiblement selon l'axe V en regard de la face latérale du carter du moteur 1. Ce dispositif de fixation est maintenu sur le carter du moteur 1, par 5 l'intermédiaire de vis de fixation qui s'engagent dans des orifices filetés de la face latérale du carter du moteur 1. A la figure 2 est représenté le dispositif de fixation 100 par pince selon une vue en perspective. Le dispositif de fixation 100 présente un premier élément 10 déformable 2 s'étendant sensiblement selon l'axe V, que l'on désignera dans la suite de la description, support de mâchoire . Le support de mâchoire 2 est adapté à être fixé sur le bloc-cylindres 1. Ce support de mâchoire comporte une première portion ou base 21 et deux deuxièmes portions ou faces latérales 22. Le support de mâchoire a sensiblement une forme en U. Il sera compris que 15 cette forme en U est donné à titre d'exemple, et qu'il suffit que le support de mâchoire 4 comporte une première portion 21 adaptée à coopérer avec le bloccylindres 1 et deux faces latérales 22. La première portion 21 ou base 21 du support de mâchoire s'étend sensiblement dans le plan T-V et coopère avec la face latérale du carter moteur 1. 20 Cette première portion 21 présente des orifices d'accroche pour le passage des moyens d'accroche 3 sur le carter de moteur 1. Les faces latérales 22 ou deuxièmes portions du support de mâchoire 22 s'étendent sensiblement dans le plan L-V et présentent des orifices de fermeture 25 dans lesquels des moyens de fermeture 5,6 sont logés. Il sera compris que le nombre d'orifices est illustratif et qu'il suffit qu'il y en ait au moins un sur chaque face latérale. Ces portions comportent une face extérieure 222 et une face intérieure 221, et sont arrangées de manière que le support de mâchoire 2 présente un profil dans 30 le plan L-T sensiblement en forme de U. 2910389 6 Sur chaque deuxième portion 22, les orifices de fermeture sont placés en vis-à-vis, sur un même axe parallèle à l'axe T, afin de permettre l'introduction d'un axe traversant simultanément les deuxièmes portions. 5 Par ailleurs, le dispositif comprend également un deuxième élément 4 coopérant avec le support de mâchoire 2, et adapté à coopérer avec le carter de turbine 12 du turbocompresseur 7. Le deuxième élément 4 comporte deux éléments ou faces latérales formant des mâchoires et que l'on désignera dans la suite de la description, mâchoire 4. Les mâchoires 4 comportent une extrémité côté 10 turbocompresseur 41 et une extrémité côté carter moteur 42, et ont une épaisseur en tôle choisie de manière qu'elles puissent être indéformables par rapport au support de mâchoire 2. Ces mâchoires 4 sont adaptées à coopérer avec les faces extérieures 222 des deuxièmes portions ou faces latérales 22 du support de mâchoire 2. Chaque mâchoire 4 présente également le même nombre d'orifices de 15 fermeture que les deuxièmes portions 22 des supports de mâchoire 2. Les orifices de fermeture des mâchoires 4 sont placés en vis-à-vis, de façon à coopérer avec les orifices de fermeture ménagés sur chacune des faces latérales 22 du support de mâchoire 2. En place sur le dispositif de fixation de turbocompresseur, ces mâchoires 4 20 enserrent les deuxièmes portions 22 du support de mâchoires et les prennent en sandwich , et sont maintenues contre celles-ci par la traversée des moyens de fermeture 5,6. Ces moyens de fermeture 5,6 se présentent alors sous la forme d'un ensemble vis-écrou 5,6. 25 Selon une variante, les orifices de l'une des deux mâchoires peuvent être filetées, on s'affranchit alors de l'écrou 6. Il sera compris que le nombre de moyens de fermeture est donné à titre d'exemple non limitatif, et qu'une ou plusieurs vis peuvent être utilisées. 2910389 7 A la figure 3 est représenté une coupe selon l'axe 3-3 du dispositif représenté à la figure 2, pinçant une partie du turbocompresseur 1. On observe plus particulièrement le profil des mâchoires 4 ainsi que leur support 2. Avantageusement, la partie du turbocompresseur qui est pincée est le 5 carter de turbine 12 du turbocompresseur, et plus précisément un talon du carter turbine qui s'étend longitudinalement sensiblement selon l'axe V et dont l'épaisseur est modérée selon l'axe T et de l'ordre des dimensions de la première portion du support de mâchoire. Le support de mâchoires 2 est fixé à la face latérale du carter de moteur 1 10 par des moyens d'accroche 3. Avantageusement, ces moyens d'accroche 3 sont au nombre de deux et sont constitués par un système de vis qui s'engagent dans des orifices filetés de la face latérale du carter de moteur 1. L'orifice réalisé dans la face latérale du carter moteur 1 se trouve au niveau 15 d'un bossage, ce qui permet d'avoir un engagement de la vis 3 dans le carter du moteur 1 plus important et limite les risques de rupture de ces moyens d'accroche 3. Les orifices d'accroche formés dans la première portion 21 du support de mâchoires 2 pour le passage des moyens d'accroche 3 sont de préférence oblongs, pour faciliter le positionnement du turbocompresseur 7 sur le carter du moteur 1. 20 Comme représenté sur cette figure, les deuxièmes portions ou faces latérales 22 du support de mâchoire 2 forment un angle légèrement supérieur à 90 avec la première portion et sont déformables. De cette manière, ces deuxièmes portions 22 s'approchent l'une de l'autre sous l'action de la tension réalisée par les moyens de fermeture 5. 25 Chaque deuxième portion 22 comporte une extrémité côté turbocompresseur 41 déformable et une extrémité côté bloc-cylindres indéformable 42. De manière avantageuse, les faces extérieures 222 respectives des deuxièmes portions 22 du support de mâchoire 2 présentent à leur extrémité côté 30 turbocompresseur 41 une glissière pivot 8 s'étendant sensiblement selon l'axe V. Plus généralement, ces glissières pivot 8 sont des zones de retrait plus ou moins 2910389 8 profondes ou étroites telles que des gorges, des rainures ou des encoches qui permettent de faciliter le positionnement angulaire des mâchoires 4 dans le plan V-L, par l'engagement de zones complémentaires dans ces rainures 8. Ces glissières pivots 8 ont aussi pour fonction de permettre aux mâchoires 4 de pivoter et, à leurs 5 extrémités côté turbocompresseur 41 de s'approcher l'une de l'autre selon l'axe T. Les rainures 8 ont une structure sensiblement indéformable. Pour des raisons de fabrication, il est avantageux d'emboutir ces deuxièmes portions 22 de support de mâchoire 2 pour réaliser ces rainures 8. Les extrémités côté turbocompresseur 41 forment des butées 9 d'ouverture 10 déformable qui s'effacent et s'approchent l'une de l'autre selon l'axe T lors de la tension des moyens de fermeture 5,6. Cela permet de garantir un écartement muni des mâchoires afin de permettre le passage du talon 11 du carter de turbine 12 et les dispersions géométriques. Le dispositif de fixation 100 est de préférence réalisé en acier inoxydable, le 15 turbocompresseur avoisinant des températures de l'ordre de 400 C. Le support 2 et les mâchoires 4 sont de préférence en tôle d'acier inox de manière à réduire des problèmes de corrosion. On utilise de préférence de l'acier d'emboutissage à haute limite élastique de type 1.4512 afin d'utiliser l'élasticité du dispositif de fixation pour maintenir le turbocompresseur avant le montage. 20 Pour positionner le turbocompresseur 7 sur le carter moteur 1, un procédé de montage consiste tout d'abord à assembler les deux mâchoires 4 sur le support 2 à l'aide des moyens de fermeture prévus 5, 6. Les mâchoires 4 sont positionnées sur le support 2 à l'aide des rainures 8, des butées déformables 9 et des logements 25 ménagés pour le passage des moyens de fermeture 5Cet ensemble est ensuite fixé à l'aide des vis 3 sur le carter de moteur 1, et le talon du carter de turbine 12 vient se positionner en vis-à-vis des mâchoires 4. L'écartement entre les butées 9 est adapté à l'épaisseur du talon du carter de turbine 12. Après avoir fixé les mâchoires 4 au bloc-cylindres 1 par l'intermédiaire de 30 moyens d'accroche 3, et positionner le turbocompresseur 7 en vis-à-vis des mâchoires 4, une étape suivante consiste à serrer les écrous 6 ou les vis de 2910389 9 fermeture 5 en fonction du côté du turbocompresseur bloqué en rotation. Les écrous 6 peuvent être serrés en fonction d'un couple préalablement défini. Sous la tension exercée par les vis de fermeture 5 et leurs écrous 6, les mâchoires 4 se referment sur une zone dite de contact ou de serrage 10, où les 5 mâchoires sont en contact avec le carter de turbine 12. La tension exercée dans les vis 6 est calculée en fonction du bras de levier de la mâchoire 4, de la résultante nécessaire dans la zone de contact 10 et de la tension consommée dans la déformation des butées d'ouverture 9 du support de mâchoires 2. L'effort de pression résultant appliqué en extrémité des mâchoires 4 10 sur le carter turbine 12 doit permettre de limiter les micros déplacements générés par les sollicitations vibratoires. Le seuil d'acceptation est déterminé par le cahier des charges vibratoires du turbocompresseur 7, soit un maximum sensiblement égal à 10 fois la pesanteur g et un niveau supérieur sensiblement égal à 220 Hz. Un avantage provient du fait que les moyens de fermeture 5 ne traversent 15 pas le carter de turbine 12. Celui-ci peut glisser dans le plan L-V. Sous l'effet de la dilatation, le carter de turbine 12 peut glisser dans la zone de serrage 10, par contre l'effort de pression est sensiblement supérieur aux sollicitations vibratoires. Le turbocompresseur 7 est suffisamment raide pour résister aux sollicitations vibratoires du moteur. 20 Un tel dispositif de fixation permet avantageusement de s'affranchir de la fabrication de bossage. Ce dispositif de fixation permet également de compenser les dispersions et les déplacements générés par les variations thermiques du carter de turbine du turbocompresseur d'une manière qui ne réduit la durée de vie de ses interfaces avec 25 le bloc-cylindres et le turbocompresseur. REVENDICATIONS 1) Dispositif de fixation d'un turbocompresseur (7) sur un bloc-cylindres (1), ledit turbocompresseur (7) comportant un carter de turbine (12) caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément (2) et un deuxième élément (4), ledit premier élément (2) étant adapté à être fixé sur le bloc-cylindres (1) et à coopérer avec le deuxième élément (4), ledit deuxième élément (4) étant adapté à coopérer avec le carter de turbine (12) du turbocompresseur (7). 2) Dispositif de fixation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier élément (2) comporte une base (21) adaptée à coopérer avec le bloc-cylindres (1) et deux faces latérales (22) adaptées à coopérer avec le deuxième élément (4), au moins un orifice d'accroche ménagé sur ladite base (21) apte à coopérer avec des moyens d'accroche (3) sur le bloc-cylindres 1, au moins un orifice de fermeture ménagé sur chacune des faces latérales (22), sur un même axe, aptes à coopérer avec des moyens de fermeture (5,6), les orifices de fermeture étant placés en vis-à-vis, sur un même axe parallèle à l'axe T, afin de permettre l'introduction d'un axe traversant simultanément les deuxièmes portions 3) Dispositif de fixation selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le deuxième élément (4) comporte deux faces latérales formant des mâchoires (4), coopérant avec les faces latérales (22) du premier élément (2), ledit deuxième élément (4) comportant au moins un orifice de fermeture ménagé sur chacune des mâchoires (4) sur un même axe, apte à coopérer avec les orifices de fermeture ménagé sur chacune des faces latérales (22). 4) Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque face latérale (22) comporte une extrémité côté turbocompresseur (41) déformable formant une butée (9), et une extrémité côté bloc-cylindres indéformable (42) comportant une glissière pivot (8) apte à faciliter le positionnement 2910389 11 angulaires du deuxième élément (4), de manière que chaque mâchoire (4) tourne dans sa glissière pivot (8) et que les butée (9) s'effacent sous la pression exercée. 5) Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes caractérisé 5 en ce que le premier élément (2) a une forme sensiblement en U. 6) Procédé de montage d'un turbocompresseur sur un bloc-cylindres par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes caractériser en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 10 • assembler le deuxième élément (4) sur le premier élément (2) par l'intermédiaire de moyen de fermeture (5,6), • fixer le deuxième élément (4) au bloc-cylindres (1) par l'intermédiaire de moyens d'accroche (3), • positionner le turbocompresseur (7) en vis-à-vis du deuxième élément 15 (4), • serrer les moyens de fermeture (5,6) à un couple prédéfini 10) Utilisation d'un dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 5 pour fixer un turbocompresseur (7) sur un bloc-cylindres (1). 11) Moteur à combustion interne comportant un turbocompresseur (7) maintenu à un bloc-cylindres (1) par l'intermédiaire du dispositif de fixation à pince selon l'une des revendications précédentes. 20 25