Brevet FR3044352A1 — publié le 20170602

BOUCHON ADAPTABLE À DIVERS ORIFICES D'UN CIRCUIT DE FLUIDE [0001] L'invention a trait à un bouchon adaptable à divers orifices d'un circuit de fluide d'un moteur à combustion interne. [0002] Un moteur à combustion interne est assemblé sur une chaîne de montage. [0003] En fin de chaîne de montage, il est prévu de contrôler l'étanchéité des différents circuits de fluide (tels que le circuit de liquide de refroidissement ou le circuit d'huile) du moteur pour détecter d'éventuelles fuites, et ainsi assurer le confinement des différents fluides et en règle générale le bon fonctionnement du moteur. [0004] Ainsi, plus précisément, en amont du remplissage du circuit en fluide correspondant (liquide de refroidissement, huile), chaque circuit de fluide est contrôlé pour vérifier que les différents organes (capteur(s), bouchon de vidange ...) connectés sur le circuit sont d'une part présents et d'autre part montés de manière étanche. [0005] Un moteur à contrôler est ainsi acheminé sur un poste de contrôle où se trouve un dispositif de contrôle, le contrôle étant par exemple réalisé par l'injection dans un premier temps d'un gaz suivant des paramètres prédéfinis (pression, débit ...), via le dispositif de contrôle dans le circuit de fluide à contrôler, en ayant pris soin de boucher en amont les orifices non raccordés, puis dans un second temps par la détermination du taux de fuite (obtenu par exemple par la mesure de la pression) et la comparaison de celui-ci à une valeur seuil préprogrammée dans le dispositif de contrôle. Un indice de couleur indique par exemple la conformité ou au contraire la non conformité du moteur contrôlé. Un moteur non conforme est soumis à des tests plus approfondis, afin de déterminer l'origine de la fuite. [0006] Suivant le moteur et le circuit de fluide à contrôler, d'une part, la pression à l'intérieur du circuit lors du contrôle est différente, et d'autre part, les orifices sur lesquels se branchent le dispositif de contrôle et les bouchons peuvent avoir des caractéristiques géométriques (par exemple le diamètre extérieur) et mécaniques (par exemple la rigidité) différentes. [0007] On s'intéressera plus particulièrement dans la suite de la description, aux bouchons utilisés pour obturer les orifices du circuit de 3044352 2 fluide non raccordés, l'objectif de ces bouchons étant d'avoir un circuit fermé, dans le but de réaliser le contrôle d'étanchéité. [0008] Un premier objectif est de proposer un bouchon adaptable à divers orifices d'un circuit de fluide d'un moteur à combustion interne, 5 chaque orifice ayant des caractéristiques géométriques et mécaniques particulières. [0009] A ces fins, il est proposé, en premier lieu, un ensemble comprenant : un tuyau d'un moteur à combustion interne, ce tuyau étant 10 délimité par un connecteur tubulaire de section circulaire ; un bouchon comprenant un vérin comportant un corps et une tige mobile par rapport au corps, le vérin comprenant en outre une lèvre élastiquement déformable étant apte à être située dans le connecteur, cette lèvre étant déformable entre un état repos dans lequel la tige n'exerce pas 15 d'effort sur la lèvre, et un état déformé dans lequel la tige exerce un effort sur la lèvre ; le bouchon comprenant en outre un embout solidaire du vérin, cet embout comprenant un alésage coaxial avec la tige du vérin, le connecteur étant apte à être situé dans l'alésage, l'ensemble étant dimensionné de la 20 manière suivante : le diamètre de l'alésage est sensiblement égal au diamètre extérieur du connecteur, et ; le diamètre intérieur du connecteur est sensiblement égal au diamètre extérieur de la lèvre dans son état repos. 25 [0010] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : la lèvre est située entre une butée délimitant la tige et un guide du corps, la lèvre et le guide étant traversés par la tige ; la tige est délimitée en outre par un piston, de manière opposée à 30 la butée, le vérin étant alimenté en énergie pneumatique au travers du piston ; l'embout comprend une base plane, la base et le corps du vérin étant fixés simultanément sur une platine, l'alésage étant coaxial à la tige et la lèvre étant située dans l'alésage ; 35 - l'ensemble comprend un tuyau délimité par une bague tubulaire, la bague étant apte à être montée sur un doigt de l'embout. 3044352 3 [0011] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après du mode de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 la figure 1 est une vue d'un poste de contrôle de l'étanchéité d'un circuit principal d'huile d'un moteur à combustion interne standard à l'aide d'un dispositif de contrôle, ce dispositif de contrôle comprenant un bouchon comportant un vérin muni d'une lèvre élastiquement déformable ; la figure 2 est une vue d'un poste de contrôle de l'étanchéité d'un 10 circuit principal d'huile d'un moteur à combustion interne grand froid à l'aide du dispositif de contrôle ; la figure 3 est une section selon le plan de coupe III-III de la figure 1 ; la figure 4 est une section selon le plan de coupe IV-IV de la 15 figure 2, la lèvre du vérin étant dans un état repos ; la figure 5 est une section selon le plan de coupe IV-IV de la figure 2, la lèvre du vérin étant dans un état déformé. [0012] Sur la figure 1 est représenté un poste de contrôle sur lequel un ou plusieurs opérateurs contrôlent l'étanchéité d'un circuit de fluide d'un 20 moteur 1 à combustion interne, et plus précisément selon l'exemple illustré le circuit principal d'huile du moteur 1. [0013] Ce contrôle d'étanchéité est réalisé en fin de chaîne de montage, et plus précisément en amont du remplissage du circuit en huile, ce contrôle permettant de répondre à certaines exigences de qualité 25 prédéfinies, en identifiant entre autres l'absence d'organes connectés sur le circuit d'huile (capteur(s), bouchon de vidange...) et/ou un montage non étanche de l'un de ces organes. [0014] Selon l'exemple illustré sur la figure 1, le moteur 1 à combustion interne est destiné à être monté dans un compartiment moteur d'un véhicule 30 automobile, ce moteur 1 comprenant un bloc 2 moteur (également appelé bloc cylindres) comportant en l'occurrence quatre cylindres définissant chacun une chambre de combustion dans laquelle se déplace un piston. Le mouvement de chaque piston permet d'entraîner un vilebrequin 3 par l'intermédiaire d'une bielle à laquelle il est associé, le mouvement du 35 vilebrequin 3 étant ensuite transmis aux roues du véhicule pour permettre le déplacement de celui-ci. Chaque piston comprend différents segments qui ont pour fonction première d'assurer l'étanchéité du piston dans le 3044352 4 cylindre. Le bloc 2 moteur coopère, dans une partie supérieure, avec une culasse 4, et dans une partie inférieure avec un carter 5 (plus communément appelé carter d'huile). [0015] Pour chaque chambre de combustion, la culasse 4 comprend en 5 l'occurrence deux conduits d'admission d'air et deux conduits d'échappement permettant l'évacuation des gaz brûlés, ces conduits débouchant dans la chambre de combustion. Pour chaque chambre de combustion, le moteur 1 comprend deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement, chaque soupape permettant d'autoriser ou 10 d'interdire la communication fluidique entre un conduit et la chambre de combustion associée. Les soupapes d'admission (respectivement les soupapes d'échappement) sont contrôlées directement ou indirectement par un arbre à cames entraîné de manière synchrone avec le vilebrequin 3. L'arbre à cames pilotant les soupapes d'admission est recouvert par un 15 couvre-culasse 6 d'admission. De manière similaire, l'arbre à cames pilotant les soupapes d'échappement est recouvert par un couvre-culasse 7 d'échappement. [0016] L'huile du circuit principal est stockée dans le carter 5 et permet notamment de lubrifier et refroidir les différents composants en mouvement 20 dans le moteur 1 tels que le vilebrequin 3, les bielles, les pistons, les arbres à cames et les soupapes. [0017] L'air introduit au sein de chaque chambre de combustion, via ces conduits d'admission, pénètre au sein du moteur 1 via un circuit d'admission, l'air étant réparti entre les différentes chambres de combustion 25 par un collecteur 8 d'air. Un papillon 9 est situé entre le circuit d'admission et le collecteur 8 d'air, celui-ci permettant de réguler le flux d'air pénétrant dans le collecteur 8 d'air puis dans chaque chambre de combustion, et par voie de conséquence le couple moteur, en fonction de la volonté du conducteur, retranscrite par exemple dans le cas d'un véhicule automobile 30 par une pédale d'accélérateur. [0018] Le circuit d'admission est délimité par un filtre à air dont la fonction est notamment d'empêcher l'infiltration, au sein du moteur 1, de particules et de poussières minérales contenues dans l'air ambiant. Les gaz d'échappement sont en l'occurrence évacués via un collecteur 10 35 d'échappement relié à l'ensemble des conduits d'échappement. [0019] Le moteur 1 comprend en outre un tuyau 11 (également appelé dispositif de ventilation, dispositif de réaspiration ou plus communément 3044352 5 reniflard) permettant l'évacuation des gaz de carter (également appelé gaz de fuite), plus connu sous l'anglicisme gaz de "blow-by" (ci-après appelés gaz de blow-by), présents dans le circuit principal d'huile afin d'éviter une surpression dans celui-ci, ces gaz de blow-by chargés en huile provenant 5 essentiellement des fuites au niveau des segments des différents pistons du moteur 1. [0020] Le tuyau 11 collecte et achemine les gaz de blow-by soit directement dans le collecteur 8 d'air pour permettre un recyclage de ces derniers soit directement dans le circuit d'admission, en fonction 10 notamment de la position du papillon 9. [0021] Le moteur 12 à combustion interne illustré en figure 2 est une variante du moteur 1 illustré en figure 1, celui-ci est destiné aux territoires où la température extérieure est basse, et est plus précisément inférieure à une valeur seuil pendant une durée prédéfinie. Dans la suite de la 15 description, les moteurs 1, 12 illustrés sur les figures 1 et 2 seront respectivement appelés moteur 1 standard et moteur 12 grand froid. [0022] Le moteur 12 grand froid est similaire au moteur 1 standard et comprend ainsi les mêmes composants que le moteur 1 standard, à l'exception du tuyau qui est légèrement différent, c'est pourquoi dans la 20 suite de la description, le tuyau monté sur le moteur 1 standard sera ci- après appelé tuyau 11 standard et le tuyau monté sur le moteur 12 grand froid sera ci-après appelé tuyau 13 grand froid. La numérotation utilisée pour présenter le moteur 1 standard est également valable pour le moteur 12 grand froid. 25 [0023] De manière semblable, le tuyau 11 standard et le tuyau 13 grand froid comprennent un raccord 14 central à partir duquel s'étendent quatre tronçons, et à savoir, un tronçon 15 primaire apte à être relié fluidiquement au circuit d'admission en amont du papillon 9, un tronçon 16 secondaire apte à être relié fluidiquement au collecteur 8 d'air, un tronçon 17 tertiaire 30 apte à être relié fluidiquement au couvre-culasse 6 d'admission et un tronçon 18 quaternaire apte à être relié fluidiquement au couvre-culasse 7 d'échappement. [0024] Le tronçon 15 primaire du tuyau 11 standard est délimité par une bague 19 tubulaire de section circulaire, cette bague 19 présentant un 35 diamètre intérieur et étant réalisée en matériau polymère. [0025] Contrairement au tuyau 11 standard, le tronçon 15 primaire du tuyau 13 grand froid est délimité par un connecteur 20 tubulaire de section 3044352 6 circulaire muni d'un dispositif 21 de chauffage. Le dispositif 21 de chauffage permet d'éviter toute obturation du tronçon 15 primaire et du circuit d'admission lorsque la température extérieure est inférieure à une température seuil, et plus précisément que les gaz de blow-by se liquéfient 5 de sorte à former une émulsion obstruant l'évacuation de ceux-ci du circuit principal d'huile et/ou l'entrée d'air provenant du circuit d'admission dans le collecteur 8 d'air. [0026] Le connecteur 20 présente un diamètre intérieur, un diamètre extérieur et est réalisé en matériau métallique tel que l'aluminium. 10 [0027] Lors du contrôle d'étanchéité, tel qu'illustré sur les figures, le tronçon 15 primaire est bouché de manière étanche par un bouchon 22 et le tronçon 16 secondaire est alimenté en gaz, selon des paramètres prédéfinis (pression, débit...), par un dispositif 23 de contrôle. [0028] Le bouchon 22 est adaptable à la fois sur le tronçon 15 primaire 15 du tuyau 11 standard et sur le tronçon 15 primaire du tuyau 13 grand froid. Le dispositif 23 de contrôle vérifie ainsi l'étanchéité du circuit principal, et plus précisément la présence de l'ensemble des organes connectés sur le circuit principal d'huile et/ou le montage étanche de l'ensemble de ces organes, en déterminant le taux de fuite et le comparant à une valeur seuil 20 prédéfinie. [0029] Dans la suite de la description, on définit un ensemble 24 comprenant le bouchon 22 et le tuyau 13 grand froid. [0030] Le bouchon 22 comprend d'une part un vérin 25 comportant un corps 26, une tige 27 mobile par rapport au corps 26 et une lèvre 28 25 élastiquement déformable entre: un état repos (représenté sur les figures 3 et 4) dans lequel la tige 27 n'exerce pas d'effort sur la lèvre 28, et; un état déformé (représenté sur la figure 5) dans lequel la tige 27 exerce un effort sur la lèvre 28. 30 [0031] Plus précisément, selon le mode de réalisation illustré sur les figures, le vérin 25 est pneumatique simple effet, et autrement dit la tige 27 du vérin 25 n'est pilotée sous l'action d'un gaz sous pression que dans une unique direction, et en l'occurrence de l'état repos à l'état déformé. Le passage d'un état déformé à un état repos est obtenu par la restitution de 35 l'énergie emmagasinée par la lèvre 28, et autrement dit par le fait que la lèvre 28 retrouve sa forme initiale. 3044352 7 [0032] Le corps 26 du vérin 25 comprend un guide 29 au travers duquel coulisse la tige 27. La tige 27 est d'une part délimitée par un piston 30 et d'autre part par une butée 31. La lèvre 28 est tubulaire de section circulaire, traversée par la tige 27, et est positionnée entre le guide 29 et la 5 butée 31. [0033] La lèvre 28 présente un diamètre extérieur à l'état repos et est par exemple réalisée en élastomère. A l'état déformé, la butée 31 de la tige 27, sous l'action du gaz sous pression pénétrant dans le piston 30, exerce un effort sur la lèvre 28, de sorte à accroître le diamètre extérieur de celle- 10 ci. [0034] Le bouchon 22 comprend d'autre part un embout 32 solidaire du vérin 25 et comprenant un alésage 33 coaxial avec la tige 27 du vérin 25. [0035] L'ensemble 24 est dimensionné de la manière suivante: le diamètre de l'alésage 33 est sensiblement égal au diamètre 15 extérieur du connecteur 20, et; le diamètre intérieur du connecteur 20 est sensiblement égal au diamètre extérieur de la lèvre 28 dans son état repos. [0036] Plus précisément, selon le mode de réalisation illustré sur les figures, l'embout 32 comprend une base 34 plane de section circulaire à 20 partir de laquelle un doigt 35 cylindrique fait saillie, l'alésage 33 traversant simultanément et de manière coaxiale la base 34 et le doigt 35. L'embout 32 est par exemple réalisé en acier inoxydable. [0037] La base 34 de l'embout 32 et le corps 26 du vérin 25 sont fixés simultanément sur une platine 36 via trois vis 37 (positionnées à 120° les 25 unes des autres) de sorte que, d'une part, l'alésage 33 soit coaxial à la tige 27 et au guide 29 du corps 26, et d'autre part, que le guide 29, la lèvre 28 et la butée 31 soient situés dans l'alésage 33. [0038] La platine 36 est par exemple fixée à un dispositif réglable (non représenté) qui permet à l'opérateur de placer aisément le bouchon 22 sur 30 le tronçon 15 primaire. [0039] Le dispositif 23 de contrôle comprend un boîtier 38 de contrôle, une tubulure 39 d'alimentation relié au boîtier 38 de contrôle apte à être branchée fluidiquement au tronçon 16 secondaire lors du contrôle d'étanchéité, un tube 40 d'alimentation reliant le boîtier 38 de contrôle au 35 piston 30 du vérin 25. [0040] Le dispositif 23 de contrôle est utilisé pour contrôler les moteurs 1 standard et les moteurs 12 grand froid. 3044352 8 [0041] Tel qu'illustré, lors du contrôle d'étanchéité du circuit principal en huile, quel que soit le moteur, la tubulure 39 d'alimentation est connectée fluidiquement au tronçon 16 secondaire et le tronçon 15 primaire est bouché à l'aide du bouchon 22. 5 [0042] Plus précisément, pour boucher le tuyau 11 standard, tel qu'illustré sur les figures 1 et 3, la bague 19 est montée manuellement sur le doigt 35 de l'embout 32 de manière serrée, et autrement dit l'opérateur profite de l'élasticité de la bague 19, réalisée en matériau polymère, pour venir monter celle-ci sur l'embout 32 avec un ajustement serré. L'étanchéité 10 du montage entre l'embout 32 et la bague 19 est réalisée par le frottement résultant du montage serré de ces derniers. [0043] Selon la pression nécessaire lors du contrôle, le serrage entre l'embout 32 et la bague 19 peut être réduit ou augmenté. Afin d'intensifier le serrage, l'embout 32 peut comprendre une ou plusieurs collerettes 15 extérieures et/ou un collier réglable peut être appliqué autour de la bague 19. [0044] Plus précisément, pour boucher le tuyau 13 grand froid, tel qu'illustré sur les figures 2, 4 et 5, le connecteur 20 est placé dans l'alésage 33 de l'embout 32 jusqu'à ce que la lèvre 28 du vérin 25 soit dans 20 le connecteur 20. Les ajustements entre l'alésage 33 et le connecteur 20 ainsi qu'entre le connecteur 20 et le vérin 25 sont des ajustements avec jeu pour permettre l'introduction. Pendant le contrôle d'étanchéité du circuit principal d'huile (et plus précisément lors de l'injection de gaz dans le tronçon 16 secondaire), la lèvre 28 se trouve dans un état déformé (illustré 25 sur la figure 5), et autrement dit la lèvre 28 vient au contact et exerce un effort sur le connecteur 20 qui se transmet jusqu'au doigt 35 de l'embout 32 de sorte que l'étanchéité soit assurée à la fois entre le connecteur 20 et le vérin 25 ainsi qu'entre le connecteur 20 et l'embout 32. [0045] L'emploi du vérin 25 afin de boucher de manière étanche le 30 connecteur 20 permet de ne pas dégrader le connecteur 20 et de manière plus générale le tuyau 13 grand froid. En effet, pour rappel, le connecteur 20 est réalisé en matériau métallique (par définition peu deformable), ainsi un assemblage manuel de manière serrée engendrerait des difficultés de montage et démontage du connecteur 20, avec pour conséquence la 35 déformation voire la casse du connecteur 20 et plus globalement du tuyau 13 grand froid. 3044352 9 [0046] Le contrôle d'étanchéité du circuit principal d'huile débute par le branchement de la tubulure 39 d'alimentation au tronçon 16 secondaire et la mise en place du bouchon 22 sur le tronçon 15 primaire, et à savoir, en fonction du type de moteur, soit l'introduction du doigt 35 de l'embout 32 5 dans la bague 19 soit l'introduction du connecteur 20 dans l'alésage 33 de l'embout 32. [0047] Deuxièmement, un gaz est introduit dans le circuit principal d'huile via la tubulure 39 d'alimentation, suivant des paramètres prédéfinis. Simultanément, dans le cas d'un moteur 12 grand froid, un gaz sous 10 pression est introduit dans le vérin 25 via le tube 40 d'alimentation afin que la lèvre 28 du vérin 25 soit dans l'état déformé. [0048] Troisièmement, le dispositif 23 de contrôle, via le boîtier 38 de commande, détermine le taux de fuite et le compare à une valeur seuil prédéfinie, un indice de couleur permettant par exemple d'indiquer la 15 conformité ou la non conformité du moteur contrôlé. [0049] L'ensemble 24 qui vient d'être décrit présente les avantages suivants. [0050] Premièrement, le bouchon 22 permet de boucher aussi bien la bague 19 du tuyau 11 standard que le connecteur 20 du tuyau 13 grand 20 froid, et ainsi plus généralement, de réaliser le contrôle d'étanchéité du circuit principal d'huile des moteurs 1, 12 standard et grand froid sur un même poste de contrôle au bénéfice de la productivité. [0051] Deuxièmement, le fait d'avoir un unique bouchon 22 permet d'éviter toute erreur de l'opérateur au bénéfice de la fiabilité du contrôle. 25 REVENDICATIONS1. Ensemble (24) comprenant un tuyau (13) d'un moteur (12) à combustion interne, ce tuyau (13) étant délimité par un connecteur (20) tubulaire de section circulaire; - un bouchon (22) comprenant un vérin (25) comportant un corps (26) et une tige (27) mobile par rapport au corps (26), le vérin (25) comprenant en outre une lèvre (28) élastiquement déformable étant apte à être située dans le connecteur (20), cette lèvre (28) étant déformable entre un état repos dans lequel la tige (27) n'exerce pas d'effort sur la lèvre (28), et ; - un état déformé dans lequel la tige (27) exerce un effort sur la lèvre (28) ; caractérisé en ce q-ue le bouchon (22) comprend en outre un embout (32) solidaire du vérin (25), cet embout (32) comprenant un alésage (33) coaxial avec la tige (27) du vérin (25), le connecteur (20) étant apte à être situé dans l'alésage (33), l'ensemble (24) étant dimensionné de la manière suivante : le diamètre de l'alésage (33) est sensiblement égal au diamètre extérieur du connecteur (20), et ; - le diamètre intérieur du connecteur (20) est sensiblement égal au diamètre extérieur de la lèvre (28) dans son état repos. 2. Ensemble (24) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lèvre (28) est située entre une butée (31) délimitant la tige (27) et un guide (29) du corps, la lèvre (28) et le guide (29) étant traversés par la tige (27). 3. Ensemble (24) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige (27) est délimitée en outre par un piston (30), de manière oppo_sée à la butée (31), le vérin (25) étant alimenté en énergie pneumatique au travers du piston (30). 3044352 11 4. Ensemble (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embout (32) comprend une base (34) 5 plane; la base (34) et le corps (26) du vérin (25) étant fixés simultanément sur une platine (36), l'alésage (33) étant coaxial à la tige (27) et la lèvre (28) étant située dans l'alésage (33).