Brevet FR3011274A1 — publié le 20150403

Dispositif de réglage pour turbocompresseur de gaz d'échappement La présente invention se rapporte à un dispositif de réglage pour un turbocompresseur de gaz échappement, notamment d'un moteur à combustion interne. L'invention se rapporte en outre à un turbocompresseur de gaz échappement équipé d'un tel dispositif de réglage. Sur les moteurs à combustion interne chargée, qui peuvent être conçu par exemple comme un moteur à gaz, un moteur diesel ou un moteur Otto, au moins un turbocompresseur de gaz échappement est fréquemment employé, pour amener à l'aide du gaz d'échappement des moteurs à combustion interne l'air frais alimenté dans le moteur à combustion interne à un niveau de pression accrue. Sur un turbocompresseur à gaz échappement, une turbine entraînée par le gaz échappement est donc prévue, qui est reliée en entraînement avec un compacteur pour compresser l'air frais. Les turbocompresseurs de gaz échappement moderne sont équipés d'un dispositif de réglage de puissance, à l'aide duquel la puissance du turbocompresseur de gaz échappement peut être réglée ou variée. Les dispositifs de réglage de puissance connus sont par exemple une géométrie de turbine variable ainsi qu'une soupape de décharge ("waste gate"). Une géométrie de turbine variable correspond donc à un dispositif conducteur réglable pour varier un flux entrant vers un groupe de turbines de la turbine. En variant le flux entrant, la vitesse d'écoulement du courant de gaz d'échappement alimenté dans la roue de turbine peut notamment être variée, ce qui entraîne une variation de puissance correspondante du turbocompresseur. A la différence de cela, une soupape de décharge ("waste gate") correspond essentiellement à une dérivation ajustable pour contourner la roue de turbine. En variant la section transversale traversée par un courant de la dérivation, la différence de pression entre une admission et un échappement de la roue de turbine peut être varié, ce qui se répercute de manière correspondante sur la puissance de la turbine et donc sur la puissance du turbocompresseur de gaz d'échappement. Pour actionner un tel dispositif de réglage de puissance, on emploie un dispositif de réglage de la technique mentionnée ci-avant. Ce dernier comprend généralement un actionneur pour générer des mouvements de réglage ainsi qu'une tige de couplage pour transmettre les mouvements de réglage de l'actionneur au dispositif de réglage de puissance. En raison des conditions environnementales agressives, qui peuvent prédominer au niveau d'un turbocompresseur de gaz échappement, et il existe un risque d'usure accrue de la tige de couplage. Une telle tige de couplage peut par exemple être constituée de métal, qui est sujet à la corrosion. L'utilisation de métaux non sujets à la corrosion est trop chère ou possède des propriétés tribologiques défavorables en ce qui concerne une liaison articulée à des points de couplage correspondant entre la tige de couplage et l'actionneur d'un côté et entre la tige de couplage et le dispositif de réglage de puissance d'un autre côté. On peut en outre envisager l'utilisation d'un revêtement de protection contre la corrosion pour une telle tige de couplage métallique. Il s'est néanmoins avéré qu'au niveau des points de couplage le mouvement relatif entre la tige de couplage et l'actionneur ou entre la tige de couplage et le dispositif de réglage de puissance peut détériorer le revêtement, de telle sorte qu'à partir des points de couplage la corrosion peut de nouveau se réinstaller. La corrosion peut entraîner que les mouvements de réglage ne sont plus transmis de manière correcte, moyennant quoi le comportement de réglage ou de régulation du dispositif de réglage de puissance varie de manière négative. On peut en outre envisager l'utilisation de tige de couplage en plastique. Du reste des températures environnementales relativement hautes prédominent au niveau du turbocompresseur de gaz échappement, de sorte que même les plastiques résistants aux températures peuvent perdre leur stabilité de forme. Les variations de forme des tiges de couplage peuvent néanmoins influencer négativement le comportement de régulation et de commande du dispositif de réglage de puissance. La présente invention traite du problème consistant à proposer un meilleur mode de réalisation pour un dispositif de réglage de la technique cité ci-avant ou pour un turbocompresseur de gaz échappement équipé de ce dernier, qui se distingue notamment par une usure réduite au niveau de la tige de couplage. Ce problème est résolu selon l'invention par l'objet de la revendication indépendante. Des modes de réalisations avantageux sont l'objet des revendications dépendantes. L'invention repose sur le concept général consistant à concevoir la tige couplage de telle sorte que la transmission de force ait lieu au moyen d'un corps métallique le alors que le positionnement de la tige de couplage sur l'actionneur ou sur le dispositif de réglage de puissance se fait par l'intermédiaire du corps en plastique. Les corps en plastique, qui sont disposés au niveau des points de couplage entre la tige de couplage et l'actionneur d'un côté ou entre la tige de couplage et le dispositif de réglage de puissance d'un autre côté, génère un système tribologique à faible friction, de sorte qu'une usure extrêmement réduite soit produite par l'érosion mécanique. Simultanément de tels corps en plastique relativement petit sont relativement stable par rapport à des températures élevées, de sorte que le risque de variation de forme soit réduit. En outre, les variations de forme au niveau des petits corps en plastique n'agissent pas ou seulement très peu sur la totalité de la tige de couplage. Le corps métallique est protégé contre l'usure mécanique et seulement exposée aux températures élevées et le cas échéant aux conditions environnementales agressives, qui peuvent néanmoins détériorer la fonction de transmission de force du corps métallique. Même la corrosion du corps métallique peut fondamentalement être tolérée, car elle ne se répercute pas ou seulement très peu sur la fonction de transmission de force en présence d'une épaisseur de matériau suffisante du corps métallique. L'invention propose en détail d'équiper la tige de couplage d'un corps métallique, qui présente les deux points de couplage à des fins de liaison articulée de la tige de couplage avec l'actionneur d'un côté ou avec le dispositif de réglage de puissance d'un autre côté. Au moins un de ces points de couplage peut être formé par un corps en plastique. De préférence, les deux points de couplage sont néanmoins respectivement formés par de tels corps en plastique, qui sont notamment identiques c'est-à-dire peuvent être des pièces similaires. Dans la description et les revendications annexées, il faut comprendre par corps en plastique un corps constitué de plastique. Les corps en plastique sont des composants séparés par rapport à la tige de couplage qui sont montées sur la tige de couplage. Une couche de plastique, de préférence une couche de protection contre la corrosion ou une couche de surface en plastique, n'est pas un corps en plastique dans l'optique de l'invention. Selon un mode de réalisation avantageux, au moins un point de couplage d'être conçu comme un palier rotatif, moyennant quoi le corps en plastique correspondant est conçu comme un manchon. On préfère une autre configuration, dans laquelle sur le corps métallique au moins un réceptacle de manchon est réalisé, dans lequel le manchon respectif est inséré, de préférence pressé. Grâce à l'utilisation de tels manchons en plastique, on peut produire de manière particulièrement simple et peu coûteuse un palier rotatif à extrêmement faible friction. Dans la mesure où les deux points de couplages sont conçus comme des paliers rotatifs, les deux manchons peuvent être configurés comme des pièces identiques de manière appropriée. Dans un autre mode de réalisation, au moins un des corps en plastique peut être conçu comme un corps fritté. De tels corps frittés peuvent notamment être optimisés simplement en ce qui concerne leurs propriétés tribologiques. Le manchon mentionné précédemment peut notamment être formé par un tel corps fritté. Selon un autre mode de réalisation avantageux, au moins un des corps en plastique peut être conçu comme un corps fritté façonné directement. Ici les avantages d'un corps fritté, à savoir la création de propriétés de matériau optimales, sont combinées avec une fabrication simple, car les corps frittés façonnés directement ne doivent subir essentiellement aucun un traitement ultérieur, mais peuvent au contraire être généralement utilisés directement. Notamment, le manchon cité précédemment peut être conçu comme un tel corps fritté, façonné directement. Le corps en plastique respectif peut par exemple être constitué d'un duroplast, comme par exemple SP22 de l'entreprise DuPont, ou un polyimide, comme par exemple TECASINT 3022, de l'entreprise Ensiger. De tels plastiques se distinguent par une résistance à des températures particulièrement élevées. Le corps métallique, qui relie les deux points de couplage, est de préférence une pièce en tôle façonnée. De telles pièces en tôle façonnée peuvent être fabriquées à un coût particulièrement modique. De préférence, le corps métallique est en acier. Il peut s'agir ici d'un acier peu coûteux qui peut être équipé digne d'un revêtement de protection contre la corrosion, de préférence en plastique. Le corps métallique peut par exemple être laqué ou revêtu par de la poudre. Il est aussi fondamentalement possible de pourvoir le corps métallique, de préférence de manière galvanique, d'une couche en chrome ou similaire. En variante, le corps métallique peut être fabriqué dans un acier inoxydable. L'inconvénient mentionné ci-avant de l'acier inoxydable, à savoir les mauvaises propriétés tribologiques pour les points de palier, n'apparaissent pas sur la tige de couplage selon l'invention, car le positionnement par palier se fait par l'intermédiaire des corps en plastique. Dans un turbocompresseur de gaz échappement selon l'invention, un dispositif de réglage de la technique mentionnée ci-avant est employé, pour actionner un dispositif de réglage de puissance. Le turbocompresseur de gaz échappement présente habituellement une turbine ainsi qu'un compacteur relié en entraînement à cette dernière. Le dispositif de réglage de puissance peut consister par exemple en un dispositif conducteur ajustable pour varier un flux entrant vers une roue de turbine de la turbine, c'est-à-dire une géométrie de turbine variable. En variante le dispositif de réglage de puissance peut consister en une dérivation réglable pour contourner de turbine de la turbine, c'est-à-dire une soupape de décharge ("waste gate"). La conception comme géométrie de turbine variable est employée de préférence quand le moteur à combustion interne chargée à l'aide du turbocompresseur de gaz d'échappement est un moteur diesel, alors qu'une soupape de décharge ("waste gate") est employée de préférence quand le moteur à combustion interne et un moteur Otto. Il est aussi envisageable fondamentalement d'équiper le turbocompresseur de gaz échappement tant d'une géométrie de turbine variable que d'une soupape de 5 décharge ("waste gate"). D'autres caractéristiques importantes et avantages de l'invention ressortiront des sous revendications, des figures et de la description des figures correspondantes basées sur les figures. Il faut comprendre que les caractéristiques mentionnées précédemment et qui restent encore à expliquer peuvent être utilisé non seulement dans la combinaison respectivement énoncée mais aussi dans d'autres combinaisons ou individuellement, sans sortir de la portée de la présente invention. Les modes de réalisation exemplaire préférée de l'invention sont représentés dans les dessins et seront expliqués en détail dans la description suivante, dans laquelle des numéros de référence identique se réfèrent à des composants identiques ou similaires ou aux fonctions similaires. Les figures représentent schématiquement, Fig. 1 une vue isométrique d'un turbocompresseur de gaz d'échappement avec un dispositif de réglage, 25 Fig. 2 une vue isométrique d'une tige de couplage du dispositif de réglage. Selon la Fig. 1, un turbocompresseur de gaz échappement 1, qui est employée de préférence pour charger un moteur à combustion interne non représentée ici, de préférence dans un véhicule automobile, comprend une turbine 2 ainsi qu'un 10 15 20 compacteur relié en entraînement 3. Un dispositif de réglage de puissance 4 est en outre prévu, qui peut être actionné à l'aide d'un dispositif de réglage 5. La turbine 2 possède un carter de turbine 6, dans lequel une roue de turbine non représentées ici est disposée de manière rotative. De manière correspondante le compacteur 3 possède aussi un logement de compacteur 7, dans lequel une roue de compacteur non représenté ici est disposé rotativement. Habituellement, la roue de compacteur et la roue de turbine sont reliées de manière solidaire en rotation à un arbre commun, moyennant quoi la turbine 2 et le compacteur sont reliés en entraînement. Le dispositif de réglage de puissance 4 est ici selon un mode de réalisation préférée conçue comme un dispositif conducteur ajustable pour varier un flux entrant de gaz d'échappement vers la roue de turbine. Un tel dispositif conducteur est fréquemment désigné comme une géométrie de turbine variable. Le dispositif de réglage de puissance 4 possède un organe de réglage du côté d'entrée 8 ou un organe d'entrée 8, qui est disposé à l'extérieur du carter de turbine 6 et est relié en entraînement aux autres composants du dispositif de réglage de puissance disposés à l'intérieur du carter de turbine. L'organe d'entrée 8 consiste de manière purement exemplaire en un levier pivotant. Le dispositif de réglage 5 comprend un actionneur 9, qui est conçu de manière purement exemplaire comme un actionneur 9 électromotorisé. Fondamentalement on peut aussi employer un actionneur pneumatique 9. L'actionneur possède un organe de réglage du côté de sortie 10 ou organe de réglage de sortie 10, qui est ici conçu de manière purement exemplaire comme un levier pivotant. L'actionneur 9 sert à actionner le dispositif de réglage de puissance 4 et est conçu de telle sorte qu'il puisse générer des mouvements de réglage bidirectionnels 11, qui sont indiqués sur la figure 1 par une flèche double. Concrètement les mouvements de réglage 11 sont générés par l'actionneur par basculement de l'organe de sortie 10. Le dispositif de réglage 5 comprend en outre une tige de couplage 12, pour transmettre les mouvements de réglage 11 de l'actionneur 9 au dispositif de réglage de puissance 4. À cette fin à la tige de couplage 11 est reliée de manière articulée à l'actionneur 9, ici à l'organe de sortie 10, par un premier point de couplagel3. En outre la tige de couplage 12 est reliée de manière articulée au dispositif de réglage de puissance 4, ici l'organe d'entrée 8 par un deuxième point de couplage 14. Selon la figure 2, la tige de couplage 12 présente un premier corps en plastique 15 formant le premier point de couplage 13, un deuxième corps en plastique 16 formant le deuxième point de couplage 14 et un corps métallique 17 reliant les deux corps en plastique 15, 16 l'un à l'autre. La tige de couplage 12 consiste en un composant composite, qui est constitué dans l'exemple de la figure 2 par le corps métallique 17 et les deux corps en plastique 15, 16. De manière adéquate, les deux points de couplage 13, 14 sont conçues respectivement comme des paliers rotatifs. Selon le mode de réalisation préférée montré ici, les deux corps en plastique 15, 16 sont conçues comme des manchons 18. Dans l'exemple le corps métallique 17 possède au niveau des points de couplage respectif 13, 14 un oeillet, qui définit un réceptacle de manchon 19, dans lequel le manchon respectif 18 est inséré et de préférence pressé. En pressant le manchon respectif 18 dans le réceptacle de manchon correspondant 19, on produit un ajustement par pressage, de sorte que d'autres mesures de fixation sont superflues, pour immobiliser le corps en plastique respectif 15, 16 suffisamment solidement sur le corps métallique 17. De préférence, le corps en plastique 15, 16 ou le manchon respectif 18 consistent en un corps fritté, qui peut être conçu de préférence comme un corps fritté façonné directement. Par exemple le corps en plastique respectifs 15, 16 peut être fabriqué dans un duroplast, notamment dans un polyimide. A la différence de cela, le corps métallique 17 consiste de préférence en une pièce de tôle façonnée, qui peut être fabriqué en acier. Le corps métallique 17 s'étend essentiellement longitudinalement et possède dans ses zones d'extrémités éloignées l'une de l'autre les points de couplage respectif 13, 14. Le corps métallique 17 fabriqué en acier usuel peut fondamentalement être équipé d'une couche de protection contre la corrosion. En variante, le corps métallique 17 peut être fabriqué dans un acier inoxydable résistant à la corrosion. 10 15 REVENDICATIONS1. Dispositif de réglage pour un turbocompresseur de gaz d'échappement (1), notamment d'un moteur à combustion interne, - comportant un actionneur(9) pour générer des mouvements de réglage (11), - comportant une tige de couplage (12) pour transmettre les mouvements de réglage (11) de l'actionneur (9) à un dispositif de réglage de puissance (4) du turbocompresseur de gaz d'échappement (1), - dans lequel la tige de couplage (12) est reliée de manière articulée par un premier point de couplage (13) à l'actionneur (9), - dans lequel la tige de couplage (12) peut être relié par un deuxième point de couplage (14) de manière articulée au dispositif de réglage de puissance (4), - dans lequel la tige de couplage (12) présente un premier corps en plastique (15) formant le premier point de couplage (13), un deuxième corps en plastique (16) formant le deuxième point de couplage (15, 16) et un corps métallique (17) reliant les deux corps en plastique l'un à l'autre. 2. Dispositif de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au moins un des points de couplage (13, 14) est conçu comme un palier rotatif, dans lequel le corps en plastique (15, 16) correspondant est conçue comme un manchon (18), qui est inséré dans un réceptacle de manchon (19) réalisés sur le corps métallique (17). 3. Dispositif de réglage selon la revendication 1 ou 2, 301 1 2 7 4 12 caractérisé en ce que, au moins un des corps en plastique (15, 16) est conçu comme un corps fritté. 4. Dispositif de réglage selon une des revendications 1 à 3, 5 caractérisé en ce que, au moins un des corps en plastique (15, 16) est conçu comme un corps fritté façonné directement. 5. Dispositif de réglage selon une des revendications 1 à 4, 10 caractérisé en ce que, au moins un des corps en plastique (15, 16) est fabriqué à partir d'un polyimide ou d'un duroplast. 6. Dispositif de réglage selon une des revendications 1 à 5, 15 caractérisé en ce que, le corps métallique (17) est une pièce en tôle façonnée. 7. Dispositif de réglage selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, 20 le corps métallique (17) est fabriqué en acier. 8. Dispositif de réglage selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, - le corps métallique (17) est fabriqué en acier et peut présenter un revêtement 25 de protection contre la corrosion, ou - le corps métallique (17) est fabriqué en acier inoxydable. 9. Turbocompresseur de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, notamment dans un véhicule automobile,- comportant une turbine (2), - comportant un dispositif de réglage de puissance (4) pour varier la puissance du turbocompresseur de gaz échappement (1), - comportant un dispositif de réglage (5) selon une des revendications 1 à 8 pour actionner le dispositif de réglage de puissance (4). 10. Turbocompresseur de gaz d'échappement selon la revendication 9, caractérisé en ce que, - le dispositif de réglage de puissance (4) est conçu comme un dispositif conducteur ajustable pour varier un flux entrant vers une roue de turbine (2) de la turbine, ou - le dispositif de réglage de puissance (4) est conçu comme une dérivation ajustable pour contourner une roue de turbine de la turbine (2).