Brevet FR2921696A1 — publié le 20090403

DISPOSITIF DE FIXATION D'UN TURBOCOMPRESSEUR SUR UN COLLECTEUR D'ECHAPPEMENT La présente invention concerne la fixation d'organes de moteurs à combustion interne de véhicules. Plus particulièrement, l'invention concerne la fixation du turbocompresseur au collecteur d'échappement d'un moteur à combustion interne. La publication EP 1 270 891 expose un dispositif de fixation du turbocompresseur sur le collecteur d'échappement d'un moteur. La bride du turbocompresseur est maintenue contre la bride du collecteur par des goujons vissés dans la bride du turbocompresseur perpendiculairement à la face de la bride et traversant de part et d'autre le collecteur d'échappement dans des manchons. Pour des impératifs économiques, le montage des véhicules et par conséquent celui de ces organes du moteur, doit être le plus rapide et le plus simple possible pour l'opérateur de montage. Cependant, l'implantation des éléments de fixation selon la publication précédente reste compliquée, car elle impose des usinages traversant les conduits d'échappement du collecteur, le vissage de trois goujons et le maintien du turbocompresseur par l'opérateur de montage durant la phase de vissage. Lorsque le collecteur d'échappement est réalisé en tôle, il n'est plus possible de maintenir le turbocompresseur par le seul biais du collecteur, compte tenu de sa faible raideur. Pour résoudre ce problème, il a été envisagé de maintenir le turbocompresseur au moyen de béquilles en tôle fixées sur le bloc-cylindres. Cependant, il est très difficile de maintenir correctement le turbocompresseur au moyen de béquilles, compte tenu de sa masse. De plus, comme il est nécessaire d'employer plusieurs béquilles pour fixer le turbocompresseur, le système constitué par le turbocompresseur, le collecteur d'échappement, et les béquilles, devient hyperstatique. Par conséquent, le système subit des contraintes thermomécaniques importantes qui sont préjudiciables à la fiabilité du système. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de fixation du turbocompresseur permettant un montage plus rapide et plus aisé pour l'opérateur de montage tout en étant fiable. Dans ce but, l'invention propose un dispositif de fixation d'un turbocompresseur sur un collecteur d'échappement de moteur à combustion interne, ledit collecteur d'échappement comprenant un organe de raccordement destiné à coopérer avec un organe de raccordement complémentaire du turbocompresseur caractérisé en ce que l'organe de raccordement du collecteur d'échappement comprend : - une bride de sortie du collecteur, - une cale intermédiaire dimensionnée pour recevoir l'organe de raccordement du turbocompresseur et apte à être fixé à la bride de sortie, et - un joint disposé entre la bride de sortie du collecteur et la cale intermédiaire apte à assurer l'étanchéité du dispositif de fixation et à guider l'opérateur de montage lors d'une étape de maintien en suspension du turbocompresseur avant la solidarisation complète des deux pièces. Grâce à l'organe de raccordement du collecteur d'échappement selon l'invention, un opérateur peut suspendre, lors d'une première étape, le turbocompresseur sous le collecteur d'échappement sans nécessiter l'intervention d'un autre opérateur. Il a ensuite les mains libres pour procéder à la solidarisation complète du collecteur d'échappement et du turbocompresseur, par exemple, par vissage. Selon les caractéristiques de l'invention : - le joint comprend une première nervure peut être apte à guider l'opérateur de montage lors d'une étape de maintien en suspension du turbocompresseur avant la solidarisation complète des deux pièces, - la première nervure peut s'étendre au moins partiellement au dessus de la surface d'appui de la cale de manière à assurer un jeu suffisant pour le coulissement de l'organe de raccordement du turbocompresseur dans l'organe de raccordement du collecteur d'échappement, - le joint peut comprendre, en outre, une seconde nervure emboutie vers la cale intermédiaire de manière à assurer l'étanchéité de la bride du collecteur d'échappement avec l'organe de raccordement du turbocompresseur, - la seconde nervure peut être adjacente au pourtour d'un perçage réalisé sur le joint et les dimensions dudit perçage peuvent correspondre sensiblement aux dimensions de l'orifice de la bride sortie du collecteur d'échappement de manière à assurer l'étanchéité entre le collecteur d'échappement et le turbocompresseur, - la hauteur de la première nervure peut être légèrement supérieure à la hauteur de la seconde nervure de manière à ce que, lorsque l'organe de raccordement (16) est assemblé, la hauteur de la première nervure soit au moins égale à celle de la seconde nervure pour que la bride (18) du turbocompresseur puisse glisser dans l'organe de raccordement (16) du collecteur, - l'organe de raccordement du collecteur d'échappement peut être assemblé par vissage de manière à fournir deux couples de serrage différents au cours de l'assemblage du turbocompresseur avec le collecteur d'échappement, - l'organe de raccordement du turbocompresseur peut présenter une surface générale plane sous laquelle est disposée une rainure apte à coopérer avec une glissière de la cale intermédiaire de manière à ce que lorsque les deux pièces sont assemblées : la surface d'appui de la rainure, se trouvant sensiblement parallèle à la surface générale de l'organe de raccordement, soit en contact 20 25 30 avec la surface d'appui de la glissière, se trouvant sensiblement parallèle à la surface générale de la cale, et - la glissière peut être une contreforme de la rainure de manière à avoir une surface de contact maximum entre la cale intermédiaire et l'organe de raccordement du turbocompresseur. L'invention concerne également un moteur à combustion comprenant un tel dispositif de fixation du turbocompresseur au collecteur d'échappement. L'invention concerne enfin un procédé d'assemblage d'un turbocompresseur sur un collecteur d'échappement comprenant un tel dispositif de fixation et comprenant des étapes dans lesquelles : o on place un joint d'étanchéité entre la bride du collecteur d'échappement et une cale intermédiaire, o on assemble, avec des moyens de fixation tel que des vis, la bride du collecteur d'échappement avec le joint et la cale intermédiaire apte à recevoir l'organe de raccordement du turbocompresseur selon un couple de serrage prédéfini, o on coulisse l'organe de raccordement du turbocompresseur dans les glissières de la cale intermédiaire, o on met en position l'organe de raccordement du turbocompresseur dans le fond de la cale intermédiaire, et o on serre les moyens de fixation avec un couple de manière à assurer l'étanchéité et la liaison rigide entre le collecteur d'échappement et le turbocompresseur. 0 L'invention sera désormais décrite dans un exemple en référence aux dessins annexés suivants : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble du dispositif de fixation du turbocompresseur au collecteur d'échappement selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté du turbocompresseur monté sur le collecteur d'échappement avec le dispositif de fixation de l'invention; - la figure 3 est une vue de dessus du joint de l'organe de raccordement du collecteur d'échappement avec une coupe selon l'axe A-A; et - la figure 4 représente un agrandissement d'une rainure (Détail B) du joint de l'organe de raccordement du collecteur d'échappement selon l'invention. 0 Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. En référence aux figures 1 à 6, un moteur d'un véhicule comprend un bloc moteur (non représenté sur les figures) sur lequel est fixé un collecteur d'échappement 10. Le collecteur d'échappement 10 récupère les gaz d'échappement des différentes chambres de combustion du moteur, et les dirige vers un unique orifice de sortie 12. Traditionnellement, un turbocompresseur 14 est monté sous le collecteur d'échappement 10 par l'intermédiaire d'organe de raccordement propre à chacune des deux pièces 10 et 14 à savoir un organe de raccordement 16 du collecteur d'échappement et un organe de raccordement 18 du turbocompresseur complémentaire. Selon l'invention, les organes de raccordement sont particulièrement innovants et permettent un maintien en suspension sécurisé pour l'opérateur de montage avant la fixation complète du turbocompresseur 14 au collecteur d'échappement 10. Ainsi, l'organe de raccordement 16 du collecteur d'échappement 10 est constitué d'une bride 20 de l'orifice de sortie 12 présentant une surface 22 sensiblement plane et comportant des zones de vissage 24 pour la fixer à une cale intermédiaire 26 dimensionnée pour recevoir l'organe de raccordement 18 du turbocompresseur, et à un joint 28 disposé entre la bride de sortie 20 du collecteur 10 et la cale intermédiaire 26. Selon la présente invention, la cale intermédiaire 26 comporte une glissière 30 apte à accueillir l'organe de raccordement du turbocompresseur qui est une bride 32 sensiblement plane comportant une rainure 33 dans sa partie inférieure complémentaire de la glissière 30. La glissière 30 possède sensiblement une forme de C et possède donc deux branches latérales parallèles 30a et 30b et une branche perpendiculaire 30c faisant la jonction entre ces deux premières branches et ayant pour fonction de stopper la course de l'organe de raccordement 18 du turbocompresseur. En effet, l'organe de raccordement 18 du turbocompresseur présente une surface générale plane sous laquelle est disposée une rainure 33 apte à coopérer avec la glissière 30 de la cale intermédiaire de manière à ce que lorsque les deux pièces sont assemblées : la surface d'appui 19 de la rainure 33, se trouvant sensiblement parallèle à la surface générale 17 de l'organe de raccordement 18, soit en contact avec la surface d'appui 21 de la glissière, se trouvant sensiblement parallèle à la surface générale de la cale. De préférence, la glissière 30 est une contre-forme de la rainure 33 de manière à avoir une surface de contact maximum entre la cale intermédiaire 26 et l'organe 18 de raccordement du turbocompresseur. D'autre part, le joint 28 est percé en son centre de façon à coopérer avec l'orifice de sortie 12 du collecteur et se présente sous la forme d'une feuille sensiblement aux dimensions de la bride 20 du collecteur d'échappement comportant des zones de vissage 24 telles que définies plus tard dans la description. Tel qu'illustré sur les figures 1, 3 et 4, le joint comporte, par ailleurs, deux nervures embouties vers la cale intermédiaire 26 lorsque ces deux pièces 28 et 26 sont montées sur la bride 20 du collecteur. Une première nervure 34 reprend la forme générale de la glissière 30 et repose sur une surface plane 38 lorsque l'organe de raccordement 16 du collecteur est assemblé. Cette première nervure 34 est destinée à fournir l'ouverture nécessaire au passage de l'organe 18 de raccordement du turbocompresseur 18. Cette nervure permet, en outre, d'appliquer un premier couple de serrage Cl sur les vis 25 de fixation. Une seconde nervure 36 reprend le contour du perçage défini plus haut de manière à réaliser l'étanchéité de l'orifice 12 avec l'orifice correspondant de l'organe 18 de raccordement du turbocompresseur. La bride 20, le joint 28 et la cale intermédiaire 26 comportent des trous de vissage de manière à les fixer ensemble lors d'une première étape d'assemblage du turbocompresseur 14 au collecteur 10 selon l'invention. De préférence, ces trois pièces comportent trois zones de vissages 24 disposées régulièrement autour de l'orifice de sortie du collecteur 10 lorsqu'elles coopèrent ensemble. La triangulation des zones de vissages 24 autour de l'orifice de sortie 12 du collecteur permet une bonne répartition de la pression sur le joint 28 et donc une bonne étanchéité ainsi qu'un bon maintien vibratoire. Ainsi, un opérateur de montage souhaitant fixer le turbocompresseur 14 au collecteur d'échappement 10 devra placer le joint d'étanchéité 28 entre la bride 20 du collecteur d'échappement et la cale intermédiaire 26 et devra les fixer ensemble par vissage selon un premier couple Cl. Ce premier couple Cl sera guider par la nervure 34 en contact avec la surface de la cale 26. Un espace suffisant entre le joint 28 et la cale intermédiaire 26 permettra à l'opérateur de coulisser l'organe 18 de raccordement du turbocompresseur dans la glissière 30 de la cale 26. L'opérateur devra mettre en place l'organe 18 bien au fond de la glissière. Le turbocompresseur sera ainsi libre en suspension sans effort de sa part. A ce moment, l'opérateur de montage aura les mains disponibles pour pouvoir serrer avec un couple C2 supérieur au premier couple Cl les vis 25 des zones de fixation 24, les nervure 34 et 36 seront ainsi écrasées, notamment la seconde nervure écrasée par ce couple C2 permettra d'assurer l'étanchéité. Le couple C2 permettant, bien évidemment, de solidariser définitivement le turbocompresseur au collecteur d'échappement. Il convient de noter que la première nervure 34 est légèrement plus haute que la seconde nervure d'étanchéité 36. En effet, la nervure 34 sera écrasée sous le premier couple de serrage Cl alors que la nervure 36 ne sera encore soumise à aucun couple à cette étape. C'est pourquoi, il est nécessaire qu'après cette première étape de serrage, la hauteur de la nervure 34 soit au moins égale à celle de la nervure 36 pour que la bride 18 du turbocompresseur puisse glisser dans l'organe de raccordement 16 du collecteur. Selon notre invention, un seul opérateur de montage est ainsi nécessaire pour monter le turbocompresseur sur le collecteur d'échappement. Ceci s'opérant de manière sécurisée et aisée, ce qui est essentiel lorsque l'on sait que le montage de moteur s'opère à la chaîne. Un gain de main d'oeuvre et donc de coût constitue un des avantages de notre invention. Les moyens de fixation tels qu'illustrés sont des vis mais tout autre moyen de fixation permettant de fournir deux couples de serrage pourrait être utilisé. 0 REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'un turbocompresseur (14) sur un collecteur d'échappement (10) de moteur à combustion interne, ledit collecteur d'échappement (10) comprenant un organe de raccordement (16) destiné à coopérer avec un organe de raccordement complémentaire (18) du turbocompresseur (14) caractérisé en ce que l'organe de raccordement du collecteur d'échappement (10) comprend : une bride (20) de sortie du collecteur, une cale intermédiaire (26) dimensionnée pour recevoir l'organe de raccordement (18) du turbocompresseur et apte à être fixé à la bride de sortie, et un joint (28) disposé entre la bride de sortie (20) du collecteur et la cale intermédiaire (26) apte à assurer l'étanchéité du dispositif de fixation et à guider l'opérateur de montage lors d'une étape de maintien en suspension du turbocompresseur avant la solidarisation complète des deux pièces (10, 14). 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que le joint (28) comprend une première nervure (34) apte à guider l'opérateur de montage lors d'une étape de maintien en suspension du turbocompresseur avant la solidarisation complète des deux pièces (10, 14). 3. Dispositif de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce 25 que la première nervure (34) s'étend au moins partiellement au dessus de la surface d'appui de la cale (26) de manière à assurer un jeu suffisant pour le coulissement de l'organe (18) de raccordement du turbocompresseur dans l'organe (16) de raccordement du collecteur d'échappement. 30 4. Dispositif de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint (28) comprend, en outre, une seconde nervure (36) emboutie vers • 2921696 10 la cale intermédiaire (26) de manière à assurer l'étanchéité de la bride du collecteur d'échappement avec l'organe de raccordement du turbocompresseur. 5. Dispositif de fixation selon la revendication 4, caractérisé en ce 5 que la seconde nervure (36) est adjacente au pourtour d'un perçage réalisé sur le joint (28) et les dimensions dudit perçage correspondent sensiblement aux dimensions de l'orifice (12) de la bride (20) sortie du collecteur d'échappement de manière à assurer l'étanchéité entre le collecteur d'échappement et le turbocompresseur. IO 6. Dispositif de fixation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la hauteur de la première nervure (34) est légèrement supérieure à la hauteur de la seconde nervure (36) de manière à ce que, lorsque l'organe de raccordement (16) est assemblé, la hauteur de la première nervure soit au 15 moins égale à celle de la seconde nervure pour que la bride (18) du turbocompresseur puisse glisser dans l'organe de raccordement (16) du collecteur. 7. Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de raccordement (16) du collecteur d'échappement est assemblé par vissage de manière à fournir deux couples de serrage différents au cours de l'assemblage du turbocompresseur (14) avec le collecteur d'échappement (10). 8. Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de raccordement (18) du turbocompresseur présente une surface générale plane sous laquelle est disposée une rainure (33) apte à coopérer avec une glissière (30) de la cale intermédiaire (26) de manière à ce que lorsque les deux pièces sont assemblées : la surface d'appui de la rainure (33), se trouvant sensiblement parallèle à la surface générale (17) de l'organe de raccordement (18), soit en contact avec la surface d'appui de la glissière, se trouvant sensiblement parallèle à la surface générale de la cale. 9. Dispositif de fixation selon la revendication 8, caractérisé en ce que, la glissière (30) est une contreforme de la rainure (33) de manière à avoir une surface de contact maximum entre la cale intermédiaire (26) et l'organe 5 (18) de raccordement du turbocompresseur. 10. Moteur à combustion interne de véhicule automobile comportant un collecteur d'échappement (10) comprenant un organe (16) de raccordement à un organe (18) de raccordement complémentaire d'un turbocompresseur (14) 10 caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de fixation du turbocompresseur au collecteur d'échappement selon l'une des revendications 1 à 9. 11. Procédé d'assemblage d'un turbocompresseur sur un collecteur d'échappement comprenant un dispositif de fixation selon l'une des 15 revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes dans lesquelles : on place un joint d'étanchéité (28) entre la bride (20) du collecteur d'échappement et une cale intermédiaire (26), on assemble, avec des moyens de fixation tel que des vis, la bride du 20 collecteur d'échappement avec le joint et la cale intermédiaire apte à recevoir l'organe de raccordement du turbocompresseur selon un couple de serrage (Cl) prédéfini, on coulisse l'organe de raccordement (18) du turbocompresseur dans les glissières de la cale intermédiaire, 25 on met en position l'organe de raccordement (18) du turbocompresseur dans le fond de la cale intermédiaire, et on serre les moyens de fixation sous un couple (C2) de manière à assurer l'étanchéité et la liaison rigide entre le collecteur d'échappement (10) et le turbocompresseur (14).