Brevet FR2918715A1 — publié le 20090116

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des équipements des véhicules à moteur à combustion interne, plus particulièrement les systèmes d'admission d'air de tels véhicules. L'invention porte plus spécifiquement sur un collecteur d'admission à double plénum et sur un véhicule intégrant un tel collecteur. Les collecteurs ou répartiteurs à double plénum ou à double chambre trouvent notamment leur application dans les systèmes d'admission d'air dans lesquels les gaz EGR sont recyclés. Ils permettent d'alimenter les cylindres du moteur par un double flux gazeux, l'un basé sur de l'air frais et l'autre constitué par les gaz EGR. Ce double flux gazeux peut être maintenu séparé jusqu'à l'injection dans la culasse. Il est alors nécessaire de fournir, au niveau du collecteur, deux circuits de circulation indépendants l'un de l'autre, de l'ouverture d'admission jusqu'aux sorties des tubulures. Il en résulte une structure complexe, surtout dans le cas d'une constitution aplatie du collecteur permettant de réduire l'encombrement. Actuellement, ce type de collecteur est au mieux formé par l'assemblage d'au moins trois parties constitutives séparées. Le but de l'invention consiste à proposer un collecteur à double plénum du type décrit cidessus qui est formé par l'assemblage de deux parties seulement, permettant de réduire notablement le prix de revient (deux moules au lieu de trois et un seul cycle d'assemblage au lieu de deux) et d'augmenter les performances en termes de résistance mécanique, d'étanchéité et de fiabilité de construction du collecteur obtenu, en particulier par une simplification et une réduction des zones d'interfaces. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à deux variantes d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en élévation latérale, côté sortie des tubulures, d'un collecteur selon l'invention ; les figures 2A, 2B, 2C et 2D sont des vues en coupe respectivement selon A-A, B-B, C-C et D-D de l'objet de la figure 1 ; -2- la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1, la seconde partie étant enlevée (seule la première partie est représentée) ; la figure 4 est une vue en coupe selon A-A de l'objet de la figure 3 ; la figure 5 est une vue en élévation latérale gauche de l'objet représenté sur la figure 3 ; la figure 6 est une vue en coupe selon B-B de l'objet représenté sur la figure 5 ; la figure 7 est une vue en perspective de la seconde partie du 10 collecteur des figures 1 et 2 ; la figure 8 est une vue en élévation latérale de la seconde partie représentée figure 7 ; la figure 9 est une vue en coupe selon PC et en perspective du collecteur de la figure 1 ; 15 la figure 10 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du collecteur de la figure 1, l'entrée d'admission des gaz EGR étant munie d'un organe de régulation, et les figures 11A et 11B sont des vues en coupe selon A-A (parallèle à PC) du collecteur de la figure 10, l'organe de régulation étant 20 respectivement en position ouverte et fermée. Les figures 1, 2, 9, 10 et 11 représentent un collecteur ou répartiteur d'admission 1 à double plénum ou double chambre, constituant une unité structurelle comprenant deux plénums 2 et 2' distincts accolés avec une paroi commune 3, une ouverture d'admission 4 et 4' séparée pour 25 chacun des deux plénums et plusieurs tubulures distinctes 5 et 5' par chacun desdits plénums. Les plénums 2 et 2' superposés présentent des structures générales sensiblement aplaties et forment avec leurs ouvertures d'admission et tubulures respectivement associées deux circuits de circulation indépendants depuis l'entrée au niveau des ouvertures 30 d'admission 4 et 4' jusqu'à la sortie au niveau des ouvertures extérieures 6 et 6' des tubulures, lesdites ouvertures extérieures ou de sortie des tubulures étant regroupées par paire, avec chaque paire comprenant une ouverture 6 et 6' de chacun des deux types de tubulures 5 et 5'. Conformément à l'invention, ce collecteur 1 est constitué de 35 deux parties monoblocs 7 et 7' assemblées entre elles, de manière étanche aux gaz, au niveau de zones d'assemblage continues, une première partie 7 intégrant au moins les deux ouvertures d'admission 4 et 4' et des premières -3- portions des parois 3, 8, 8' des deux plénums 2 et 2', attenantes auxdites ouvertures 4 et 4' et la seconde partie 7' intégrant les tubulures 5 et 5' et des secondes portions des parois 3, 8, 8' des deux plénums 2 et 2', attenantes auxdites tubulures 5 et 5' et complémentaires des premières portions précitées, les interfaces d'assemblage 9, 10, 11 , 9', 10', Il' respectives des deux parties constitutives 7 et 7' étant formées sur des configurations de bords complémentaires mutuellement en contact desdites deux parties 7 et 7'. Grâce à ces différentes dispositions, l'invention permet 10 d'aboutir au but principal énoncé précédemment. Avantageusement, les premières portions de parois constituent des portions majeures et les secondes portions de parois constituent des portions mineures, chacune des parties 7 et 7' consistant en une pièce d'un seul tenant venue de moulage. 15 De manière préférée, la première partie 7 intègre également au moins certaines portions extérieures 12 de la platine ou bride et/ou certains oeillets périphériques 13 pour la fixation du collecteur 1, situé(e)s autour des ouvertures de sortie 6, 6' des tubulures 5, 5', la seconde partie 7' formant ainsi un insert du type cassette emboîté dans la première partie 7. 20 En accord avec une réalisation pratique économiquement et productivement privilégiée, les deux parties 7 et 7' sont chacune constituées d'un matériau thermoplastique, d'un même type ou compatibles entre eux, et l'assemblage mutuel est réalisé par soudure, par exemple par vibrations ou par infrarouge. 25 Comme le montrent les figures 2, 7, 9 et 11, la seconde partie 7' intègre essentiellement des portions des parois 8, 8' des plénums 2 et 2' se prolongeant continûment par ou dans les tubulures (5 et 5') et fermant lesdits plénums 2 et 2' entre ces tubulures 5 et 5' et une portion de la paroi commune 3 aux deux plénums 2 et 2'. 30 En vue d'aboutir à une constitution simple, aisée à fabriquer et peu encombrante (au moins dans une direction transversale), la paroi 3 et les parties principales des parois 8 et 8' des deux plénums accolés sont avantageusement vues en coupe selon un plan PC perpendiculaire aux zones d'assemblage principales, sont sensiblement disposées dans trois 35 plans parallèles, conférant auxdits plénums des structures générales plates et des volumes internes à sections transversales sensiblement rectangulaires, les premières portions desdites parois 3, 8, 8', intégrées à la première partie -4- constitutive 7, présentant, en section selon le plan PC, une configuration en forme de 3 ou de deux C superposés, la branche de milieu du 3 ou les branches communes des deux C correspondant à la seconde partie constitutive 7' présentant, en section selon le même plan (PC), une configuration complémentaire de zones d'assemblage opposées et fournissant des secondes portions des parois 3, 8, 8' fermant les volumes des plénums 2 et 2' et y raccordant de manière continue les tubulures 5 et 5'. Préférentiellement, les deux parties constitutives 7 et 7' comportent chacune trois interfaces d'assemblage principales 9, 10 ; 9', 10' à extension linéaire ou en bande plane formant, vues en coupe, les trois extrémités libres de la configuration en 3 fournie par la première partie 7 et de la configuration complémentaire fournie par la seconde partie 7', ces trois interfaces d'assemblage linéaires parallèles 9, 10 ; 9', 10' étant reliées entre elles deux à cieux, au niveau des deux parties constitutives 7 et 7', pour former des interfaces d'assemblage composées continues au niveau de chaque plénum 2 ; 2', correspondant aux bords des deux portions de la paroi commune 3 et des parois extérieures 8 et 8' respectivement intégrées aux première et deuxième parties 7 et 7'. Ce triple assemblage réalise simultanément l'étanchéité au niveau des deux portions de chaque plénum 2 et 2' et entre ces deux plénums et garantit une grande résistance et rigidité de la liaison obtenue. Pour fournir un montage calé de la seconde partie 7' dans la première 7 et assurer un maintien latéral bloqué de cette seconde partie 7' dans cette dernière, les bords formant les interfaces 9 des portions des parois 8 et 8' des plénums 2 et 2' faisant partie intégrante de la première partie constitutive 7 se prolongent préférentiellement pour former une structure en manchon 7" de section rectangulaire dans laquelle est reçue, par emboîtement ajusté et préférentiellement étanche, la seconde partie constitutive 7' formant insert, cette dernière intégrant, outre les parois des tubulures 5 et 5' et les secondes portions attenantes des parois 3, 8, 8' des plénums 2 et 2' se terminant par les interfaces 9' et 10', également des portions de parois structurelles 16 de remplissage, de liaisonnement et de raidissement, constituant le corps de la platine de fixation 12 dudit collecteur 1. Afin de faciliter l'opération d'assemblage (auto-centrage), d'aboutir à une liaison mécanique supplémentaire avec calage entre les deux parties et de garantir un positionnement relatif précis entre ces dernières, il peut être prévu que les la structure en manchon 7" présente, au niveau de ses deux côtés latéraux opposés et sensiblement parallèles au plan PC, des formations 11 en creux, notamment sous forme de déformations vers l'extérieur de la paroi desdits côtés, coopérant par conjugaison de forme avec des formations complémentaires 11' sous forme de portions de parois latérales opposées de la seconde partie 7', leur emboîtement mutuel assurant l'alignement des interfaces 9, 10 ; 9', 10' mutuellement en regard des deux parties 7 et 7', ces formations 11 et 11' respectivement complémentaires présentant préférentiellement des surfaces de contact planes ou rectilignes sous forme de segments linéaires inclinés avec des inclinaisons mutuellement opposées, de manière à constituer des formations en coins ou triangulaires 11 et Il' respectivement rentrante et saillante, dont les pointes sont contiguës aux bords avec les interfaces d'assemblage 10 et 10' des deux parties constitutives 7 et 7' au niveau de la paroi 3 commune aux deux plénums 2 et 2' (figures 4, 5, 7 et 8). Selon une caractéristique constructive particulière de l'invention, ressortant également des figures annexées, toutes les ouvertures de sortie 6 et 6' des tubulures 5 et 5' reliées aux deux plénums 2 et 2' sont alignées sur un même niveau, en ayant une disposition alternée et en étant regroupées par paires, et la seconde partie 7' présente une forme générale parallélépipédique, avec un contour extérieur sensiblement rectangulaire. Par ailleurs, comme représenté sur les figures 2B, 2C, 9, 11A et 11B, les interfaces d'assemblage principales 9, 10, 9', 10' des deux parties constitutives 7 et 7' se présentent sous la forme de surfaces en bandes situées dans un même plan P. Des joints de compression 18, par exemple une paire de tels joints, peuvent être prévus sur la seconde partie 7' formant insert, par exemple au niveau d'une zone frontale en décrochement latéral venant en appui contre un décrochement latéral interne complémentaire de la structure en manchon 7". Selon une évolution avantageuse possible de l'invention, ressortant de la figure 9 des dessins annexés, l'ouverture d'admission 4' du plénum 2' destiné à recevoir les gaz d'échappement recyclés ou gaz EGR est pourvue d'une pièce 15 de protection thermique rapportée, préférentiellement une pièce monobloc 14 en un matériau thermorésistant, notamment en matériau thermodurcissable, ladite pièce 15 comprenant une partie tubulaire 15 emboîtée dans l'ouverture d'admission 6' concernée et - h - une partie en forme de platine 15' pour sa fixation extérieure, ladite platine 15' formant également élément de découplage thermique. Une telle pièce 15 est notamment décrite dans la demande de brevet français n 07 55484 de la demanderesse. Conformément à une autre évolution avantageuse possible de l'invention, illustrée sur les figures 10 et 11 des dessins annexés, un organe de régulation, par exemple une vanne ou un clapet à étranglement 17, associé(e) à un actionneur 17', est monté sur l'ouverture d'admission 4' du plénum recevant les gaz EGR, ou sur l'embout débouchant sur cette ouverture 4', le cas échéant en amont de la pièce 15 de protection thermique. L'invention concerne également un véhicule automobile à moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur d'admission 1 tel que décrit ci-dessus. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1) Collecteur ou répartiteur d'admission à double plénum ou double chambre, constituant une unité structurelle comprenant deux plénums distincts accolés avec une paroi commune, une ouverture d'admission pour chacun des deux plénums et plusieurs tubulures par chacun desdits plénums, lesdits plénums superposés présentant des structures générales sensiblement aplaties et formant avec leurs ouvertures d'admission et tubulures respectivement associées deux circuits de circulation indépendants depuis l'entrée au niveau des ouvertures d'admission jusqu'à la sortie au niveau des ouvertures extérieures des tubulures, lesdites ouvertures extérieures ou de sortie des tubulures étant regroupées par paire, avec chaque paire comprenant une ouverture de chacun des deux types de tubulures, collecteur (1) caractérisé en ce qu'il est constitué de deux parties monoblocs (7 et 7') assemblées entre elles, de manière étanche aux gaz, au niveau de zones d'assemblage continues, une première partie (7) intégrant au moins les deux ouvertures d'admission (4 et 4') et des premières portions des parois (3, 8, 8') des deux plénums (2 et 2'), attenantes auxdites ouvertures (4 et 4') et la seconde partie (7') intégrant les tubulures (5 et 5') et des secondes portions des parois (3, 8, 8') des deux plénums (2 et 2'), attenantes auxdites tubulures (5 et 5') et complémentaires des premières portions précitées, les interfaces d'assemblage (9, 10, 11 , 9', 10', 11') respectives des deux parties constitutives (7 et 7') étant formées sur des configurations de bords complémentaires mutuellement en contact desdites deux parties (7 et 7'). 2) Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premières portions de parois constituent des portions majeures et les secondes portions de parois constituent des portions mineures, chacune des parties (7 et 7') consistant en une pièce d'un seul tenant venue de moulage. 3) Collecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première partie (7) intègre également au moins certaines portions extérieures (12) de la platine ou bride et/ou certains oeillets périphériques (13) pour la fixation du collecteur (1), situé(e)s autour des ouvertures de sortie (6, 6') des tubulures (5, 5'), la seconde partie (7') formant ainsi un insert du type cassette emboîté dans la première partie (7).-8- 4) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux parties (7 et 7') sont chacune constituées d'un matériau thermoplastique, d'un même type ou compatibles entre eux, et en ce que l'assemblage mutuel est réalisé par soudure, par exemple par vibrations ou par infrarouge. 5) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la seconde partie (7') intègre essentiellement des portions des parois (8, 8') des plénums (2 et 2') se prolongeant continûment par ou dans les tubulures (5 et 5') et fermant lesdits plénums (2 et 2') entre ces tubulures (5 et 5') et une portion de la paroi commune (3) aux deux plénums (2 et 2'). 6) Collecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que, vues en coupe selon un plan (PC) perpendiculaire aux zones d'assemblage principales, la paroi (3) et les parties principales des parois (8 et 8') des deux plénums accolés (2 et 2') sont sensiblement disposées dans trois plans parallèles, conférant auxdits plénums des structures générales plates et des volumes internes à sections transversales sensiblement rectangulaires, les premières portions desdites parois (3, 8, 8'), intégrées à la première partie constitutive (7), présentant, en section selon le plan (PC), une configuration en forme de 3 ou de deux C superposés, la branche de milieu du 3 ou les branches communes des deux C correspondant à la seconde partie constitutive (7') présentant, en section selon le même plan (PC), une configuration complémentaire de zones d'assemblage opposées et fournissant des secondes portions des parois (3, 8, 8') fermant les volumes des plénums (2 et 2') et y raccordant de manière continue les tubulures (5 et 5'). 7) Collecteur selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les deux parties constitutives (7 et 7') comportent chacune trois interfaces d'assemblage principales (9, 10 ; 9', 10') à extension linéaire ou en bande plane formant, vues en coupe, les trois extrémités libres de la configuration en 3 fournie par la première partie (7) et de la configuration complémentaire fournie par la seconde partie (7'), ces trois interfaces d'assemblage linéaires parallèles (9, 10 ; 9', 10') étant reliées entre elles deux à deux, au niveau des deux parties constitutives (7 et 7'), pour former des interfaces d'assemblage composées continues au niveau de chaque plénum (2 ; 2'), correspondant aux bords des deux portions de la paroi-9- commune (3) et des parois extérieures (8 et 8') respectivement intégrées aux première et deuxième parties (7 et 7'). 8) Collecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les bords formant les interfaces (9) des portions des parois (8 et 8') des plénums (2 et 2') faisant partie intégrante de la première partie constitutive (7) se prolongent pour former une structure en manchon (7") de section rectangulaire dans laquelle est reçue, par emboîtement ajusté et préférentiellement étanche, la seconde partie constitutive (7') formant insert, cette dernière intégrant, outre les parois des tubulures (5 et 5') et les secondes portions attenantes des parois (3, 8, 8') des plénums (2 et 2') se terminant par les interfaces (9' et 10'), également des portions de parois structurelles (16) de remplissage, de liaisonnement et de raidissement, constituant le corps de la platine de fixation (12) dudit collecteur (1). 9) Collecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la structure en manchon (7") présente, au niveau de ses deux côtés latéraux opposés et sensiblement parallèles au plan (PC), des formations (11) en creux, notamment sous forme de déformations vers l'extérieur de la paroi desdits côtés, coopérant par conjugaison de forme avec des formations complémentaires (11') sous forme de portions de parois latérales opposées de la seconde partie (7'), leur emboîtement mutuel assurant l'alignement des interfaces (9, 10 ; 9', 10') mutuellement en regard des deux parties (7 et 7'), ces informations (11 et 11') respectivement complémentaires présentant préférentiellement des surfaces de contact planes ou rectilignes sous forme de segments linéaires, inclinés avec des inclinaisons mutuellement opposées, de manière à constituer des formations en coins ou triangulaires (11 et 11') respectivement rentrante et saillante, dont les pointes sont contiguës aux bords avec les interfaces d'assemblage (10 et 10') des deux parties constitutives (7 et 7') au niveau de la paroi (3) commune aux deux plénums (2 et 2'). 10) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que toutes les ouvertures de sortie (6 et 6') des tubulures (5 et 5') reliées aux deux plénums (2 et 2') sont alignées sur un même niveau, en ayant une disposition alternée et en étant regroupées par paires, et en ce que la seconde partie (7') présente une forme générale parallélépipédique, avec un contour extérieur sensiblement rectangulaire. 11) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les interfaces d'assemblage principales (9, 10, 9',-10- 10') des deux parties constitutives (7 et 7') se présentent sous la forme de surfaces en bandes situées dans un même plan (P). 12) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'ouverture d'admission (4') du plénum (2') destiné à recevoir les gaz d'échappement recyclés ou gaz EGR est pourvue d'une pièce (15) de protection thermique rapportée, préférentiellement une pièce monobloc (14) en un matériau thermorésistant, notamment en matériau thermodurcissable, ladite pièce (15) comprenant une partie tubulaire (15) emboîtée dans l'ouverture d'admission (6') concernée et une partie en forme de platine (15') pour sa fixation extérieure, ladite platine (15') formant également élément de découplage thermique. 13) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'un organe de régulation, par exemple une vanne ou un clapet à étranglement (17), associé(e) à un actionneur (17'), est monté sur l'ouverture d'admission (4') du plénum recevant les gaz EGR, ou sur l'embout débouchant sur cette ouverture (4'), le cas échéant en amont de la pièce (15) de protection thermique. 14) Véhicule automobile à moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur d'admission (1) selon l'une 20 quelconque des revendications 1 à 13.