Brevet FR2938605A1 — publié le 20100521

SUPPORT DE PERIPHERIQUE D'UN MOTEUR A COMBUSTION [0001] L'invention porte sur le support d'un périphérique pour moteur à combustion, permettant la liaison mécanique entre un moteur à combustion et ce périphérique qui l'équipe, tel un turbocompresseur. [0002] Un tel support peu faire l'objet de multiples contraintes et sollicitations thermiques et mécaniques, et notamment vibratoires. [0003] La demande de brevet US2007101713 présente un support de turbocompresseur constitué de deux parties pouvant bouger l'une par rapport à l'autre. La longueur du support peut ainsi varier, ce qui permet de compenser les mouvements du turbo, dû à la dilatation thermique. Cependant, ce dispositif est complexe à mettre en oeuvre, en ce qu'il nécessite une grande précision dans l'assemblage et le serrage des deux éléments constitutifs du support. En outre, ce dispositif est peu fiable, le blocage des éléments constitutifs du support pouvant se produire du fait de l'usure ou de la corrosion par exemple. Le support ne peut alors plus absorber correctement la dilatation, et des contraintes importantes pouvant entrainer jusqu'à une casse mécanique du support ou du turbo peut se produire. [0004] La demande de brevet JP2007297982 présente une patte support de turbocompresseur dont la forme particulière permet une bonne absorption des efforts de fixation. Il s'agit cependant d'une pièce de tôlerie complexe, mettant en jeu des emboutissages de formes complexes et des renforts afin d'assurer à la pièce une rigidité compatible de l'usage automobile. [0005] Cependant, l'inventeur a constaté que le support d'un turbocompresseur doit, pour absorber les contraintes principales auquel il est soumis, être rigide selon deux directions pour bloquer le turbocompresseur dans ces deux directions et ainsi régler les problèmes vibratoires, et être relativement souple dans la troisième direction, afin de pouvoir compenser la dilatation thermique subie, c'est-à-dire compenser les efforts et déformations engendrés par sa propre dilatation ou la dilatation des éléments liants par ailleurs le turbocompresseur au moteur, notamment la dilatation du collecteur d'échappement. [0006] Un support en fonte qui serait issu de fonderie serait trop rigide pour pouvoir compenser la dilatation thermique. [0007] Un support en tôle est quant à lui trop souple pour répondre aux contraintes vibratoire, sauf en le renforçant avec des artifices qui engendrent finalement une pièce volumineuse et difficile à intégrer dans l'environnement d'un moteur à combustion. [0008] Dans la présente invention, la solution à ces problèmes consiste à proposer un support pour périphérique moteur comportant en deux parties principales, une partie en fonte, issue de fonderie, qui assure un bon comportement vibratoire, et une partie en acier, issue de tôlerie, dont la souplesse associée à une géométrie particulière assure la compensation de la dilatation longitudinale du support. [0009] Plus précisément, l'invention concerne donc un support comportant deux éléments principaux, pour la liaison entre un moteur à combustion et un périphérique de ce moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément en fonte fixé au moteur et un second élément en acier lié au périphérique, ces deux éléments étant en outre liés rigidement l'un à l'autre. Le premier élément constitue préférentiellement la majorité de la longueur totale du support. Le second élément est de longueur plus réduite, afin de ne pas trop dégrader la rigidité offerte par le premier élément. [0010] De préférence, le second élément présente un moyen conformé pour assurer la fixation dudit périphérique. Il est possible, selon la variante dans laquelle est réalisé le second élément, de fixer le périphérique pouvant être un turbocompresseur par divers moyen. Par exemple, un boulon peut traverser un orifice ménagé dans le second élément. [0011] De préférence, le second élément présente une zone de déformation entrainant une moindre rigidité de cet élément dans une direction prédéfinie. Ainsi, le second élément va permettre de reprendre et de compenser les efforts subits et liés à la dilatation thermique des différents éléments liant le périphérique au moteur, à savoir le support lui-même, et dans le cas où le périphérique considéré est un turbocompresseur, notamment la dilatation du collecteur d'échappement. [0012] De préférence, la zone de déformation est constituée par un pliage sensiblement en forme de U, entrainant une moindre rigidité dans une direction orthogonale au pliage. Un pliage en forme de U est une solution simple pour obtenir une zone de déformation élastique. Cependant, d'autres formes de pliage, par exemple en S, sont aussi envisageables. D'autres moyens permettant de créer une zone de déformation élastique peuvent également ou alternativement être mis en jeu. [0013] De préférence, le premier élément présente un méplat destiné à être en appui plan avec une paroi du moteur, caractérisé en ce que la zone de déformation du second élément entraine une moindre rigidité dans une direction orthogonale audit appui plan. Ainsi, les efforts exercés sur le périphérique selon une telle direction seront parfaitement repris. Dans le cas préférentiel ou l'appui plan du support sur le moteur est sensiblement parallèle à une face du carter cylindres, toute dilatation d'un composant tendant à éloigner le périphérique du moteur serait compensé par la zone de déformation élastique, sans risquer la casse du support, du périphérique, ou de l'élément dilaté. [0014] De préférence le second élément est en acier HLE. On entend généralement par acier HLE ou acier à haute limite élastique, un acier dont la limite élastique est égale ou supérieure à 355 N/mm2. Les aciers HLE sont particulièrement adaptés à la constitution du second élément du support selon l'invention, en garantissant des propriétés mécaniques adéquates, notamment en termes de rigidité, et par la capacité offerte par la haute limite élastique de créer une zone de déformation qui permet la compensation de dilatations importantes. [0015] Dans une variante préférentielle, le second élément est en acier S500MC selon la norme EN10149-2. Parmi les aciers HLE, l'inventeur a constaté que cette nuance convient parfaitement à la constitution du deuxième élément du support, notamment pour l'application du support à un turbocompresseur équipant un moteur automobile Diesel. [0016] De préférence, le second élément présente un traitement contre la corrosion, préférentiellement un revêtement de zinc électrolytique. Dans un environnement fortement contraint, notamment thermiquement, et vu le rôle mécanique du support, un traitement contre la corrosion du second élément permet d'en garantir la fiabilité sur le long terme. [0017] Dans une variante, la liaison entre les deux éléments comporte deux goujons. C'est une manière simple d'obtenir une liaison parfaitement rigide entre les deux éléments. [0018] Dans une autre variante, la liaison entre les deux éléments comporte deux boulons. C'est une autre manière simple d'obtenir une liaison parfaitement rigide entre les deux éléments. [0019] Dans une autre variante préférentielle, la liaison entre les deux éléments comporte un axe fileté assurant le serrage entre les deux éléments, la rotation d'un élément par rapport à l'autre autour de l'axe fileté étant empêchée par un bossage porté par l'un des éléments. C'est une autre manière simple d'obtenir une liaison parfaitement rigide entre les deux éléments. L'axe fileté peut désigner par exemple une vis ou un goujon. L'axe assurant le serrage de deux méplats porté chacun par un élément, il bloque la liaison selon deux directions de translation et une direction de rotation. Le dernier degré de liberté, à savoir la rotation des pièces l'une par rapport à l'autre selon l'axe fileté de serrage est alors supprimé en ménageant un bossage sur l'un des deux éléments, qui va coopérer avec l'autre élément pour en éviter la rotation. [0020] L'invention porte également sur l'application d'un tel support à la fixation d'un turbocompresseur. [0021] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0022] La figure 1 présente le support selon l'invention dans son mode de réalisation préférentiel, pour une application particulière en tant que support de turbocompresseur sur un moteur diesel de 1,6L de cylindrée. [0023] La figure 2 présente un support selon l'invention dans son environnement, lorsqu'il assure la liaison entre un moteur à combustion et un turbocompresseur. [0024] Le support représenté sur la figure 1 comporte un premier élément 1 en fonte, et un second élément 2 en acier. [0025] Le premier élément 1 comporte un premier orifice 11 permettant son montage sur le moteur, typiquement au moyen d'une vis. [0026] Le premier élément 1 et le second élément 2 sont liés rigidement l'un à l'autre. Dans la variante de l'invention ici représentée, les deux éléments sont assemblés avec un goujon 3 et un écrou 4, qui assurent le serrage des pièces et leur blocage dans les trois directions de translation et selon deux sens de rotation. Un bossage 12 ménagé sur le premier élément 1, dans la variante ici représentée, permet en outre de bloquer la rotation relative des deux éléments selon l'axe du goujon. [0027] Le bossage 12 présente en effet une face plate 121, de préférence usinée, sur laquelle un bord plat 23 du second élément vient prendre appui. Ainsi, la liaison entre les deux éléments est parfaitement rigide. [0028] Dans d'autres variantes de l'invention ici non représentées, la liaison rigide entre les deux éléments est obtenue par l'association de deux goujons ou de deux vis. [0029] Le premier élément 1 est en fonte présente une grande rigidité. Une fonte du type fonte GS (fonte à graphite sphéroïdal) peut répondre aux exigences mécaniques requises pour cette pièce et est préférentiellement utilisée pour la réalisation en fonderie du premier élément 1. La grande rigidité du premier élément 1 peut être améliorée par la forme qui lui est donnée, mais est avant tout garantie par sa matière de constitution. Une fonte GS est particulièrement adaptée pour constituer le premier élément 1. Par sa rigidité, le premier élément 1 permet de lutter contre les phénomènes vibratoires. [0030] La forme du premier élément 1 en fonte est avant dictée par la fonction de support de cet élément, et vise à garantir un encombrement minimum. [0031] Le second élément 2 est en acier, et présente de fait une rigidité moindre que le premier élément 1. Le second élément est constitué dans la variante ici représentée d'un acier à haute limite d'élasticité dit acier HLE qui peut notamment être un acier S500MC (selon la norme EN10149-2). De préférence, le second élément 2 présente un traitement de surface anticorrosion, par exemple un revêtement au zinc électrolytique. [0032] Le second élément 2 peut notamment être obtenu à partir d'une plaque d'acier. On notera sur le second élément dans la variante ici représentée la présence d'un méplat 21 muni d'un orifice pouvant servir, par exemple, à la fixation d'une protection thermique. [0033] La forme du second élément 2, obtenue par forgeage, estampage et pliage ou tout autre procédé de tôlerie, est dictée par plusieurs exigences. Le second élément 2, dont l'un des objectifs est d'assurer la compensation de la dilatation thermique du support, présente une zone de déformation élastique permettant la déformation mécanique dans une direction prédéterminée. La zone de déformation peut être réalisée par un pliage 24 perpendiculaire à la direction de déformation souhaitée. Dans la variante de l'invention ici représentée, il s'agit d'un pliage en U. Selon une autre variante non représentée, un pliage en forme de S pourrait avoir la même fonction. D'autres types de zones de déformations peuvent également être envisagés. [0034] Dans la variante ici représentée, le support constitué du premier élément 1 et du second élément 2 présente une forme sensiblement longitudinale et est fixé l'une de ses extrémités à un composant fixe du moteur, par exemple la culasse du moteur. Dans la variante ici représentée, le premier élément 1 présente donc un premier méplat 13 venant en appui plan sur un composant fixe du moteur. Afin de compenser la dilatation du support dans la direction orthogonale au méplat 13, et compenser les efforts sur le support générés par la dilatation des éléments liant par ailleurs le turbocompresseur au moteur, c'est-à-dire typiquement la dilation du collecteur d'échappement, le pliage 24 définissant une zone de déformation est alors réalisé selon un axe orthogonal au plans défini par le méplat 13. [0035] Dans la variante ici représentée, le second élément 2 présente un point de fixation pour le turbocompresseur 25. Il s'agit d'un bossage percé permettant la fixation du turbocompresseur par une vis, un goujon, ou un boulon. D'autres modes de fixation sont envisageables. [0036] La figure 2 permet de mieux comprendre le positionnement d'un support selon un mode de réalisation particulier de l'invention dans son environnement, lorsqu'il permet de supporter un turbocompresseur T sur un moteur M. [0037] Dans la variante ici représentée, le premier élément 1 en fonte prend appui sur le carter cylindre du moteur M, auquel il est fixé. Le turbocompresseur T est donc relié d'une part au collecteur d'échappement C du moteur M, et d'autre part au second élément 2 du support. Le second élément 2 est relié rigidement au premier élément 1 pour constituer le support selon l'invention. [0038] Le support pour périphérique moteur ainsi constitué permet de répondre aux sollicitations mécaniques subies du fait de la dilatation thermique par la présence d'une zone de déformation élastique unidirectionnelle, et des vibrations du moteur par une rigidité suffisante dans les autres directions. Par rapport à un support monobloc en acier dont les caractéristiques mécaniques seraient un simple compromis entre la rigidité pour lutter contre les sollicitations vibratoires et souplesse pour compenser la dilatation, le support développé selon l'invention peut permettre, dans sa variante préférentielle et appliqué à un diesel de 1,6L de cylindrée un gain d'une vingtaine d'hertz pour ce qui est de la réponse aux phénomènes vibratoires. Revendications: 1. Support comportant deux éléments principaux (1, 2) , pour la liaison entre un moteur à combustion (M) et un périphérique (T) dudit moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément (1) en fonte fixé au moteur (M) et un second élément (2) en acier lié au périphérique (T), ces deux éléments étant en outre liés rigidement l'un à l'autre. 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément (2) présente un moyen conformé (25) pour assurer la fixation dudit périphérique (T). 3. Support selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le second élément (2) présente une zone de déformation (24) entrainant une moindre rigidité de cet élément dans une direction prédéfinie. 4. Support selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone de déformation est constituée par un pliage (24) sensiblement en forme de U, entrainant une moindre rigidité dans une direction orthogonale au pliage (24). 5. Support selon la revendication 3 ou la revendication 4, dont le premier élément (1) présente un méplat (13) destiné à être en appui plan avec une paroi du moteur (M), caractérisé en ce que la zone de déformation (24) du second élément (2) entraine une moindre rigidité dans une direction orthogonale audit méplat (13). 6. Support selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second élément (2) est en acier HLE. 7. Support selon la revendication 6, caractérise en ce que le second élément (2) est en acier S500MC selon la norme EN10149-2. 8. Support selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second élément (2) présente un traitement contre la corrosion, préférentiellement un revêtement de zinc électrolytique. 9. Support selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison entre les deux éléments (1, 2) comporte deux goujons. 10. Support selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison entre les deux éléments (1, 2) comporte deux boulons. 11. Support selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison entre les deux éléments (1,2) comporte un axe fileté (3) assurant le serrage entre les deux éléments (1,2), la rotation d'un élément par rapport à l'autre autour de l'axe fileté (3) étant empêchée par un bossage (12) porté par l'un des éléments. 12. Application d'un support selon l'une des revendications 1 à 11 à la fixation d'un turbocompresseur.