Brevet FR3096406A1 — publié le 20201127

Description Titre de l'invention : bossage sur face d'admission de culasse pour la fixation en oblique sur culasse de carter [Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne un moteur à combustion interne. La présente invention concerne également un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique avec un dispositif d'échangeur de chaleur à l'admission La présente invention concerne plus particulièrement une fixation d'un carter en biais sur une culasse de moteur thermique Etat de la technique [0002] Un véhicule automobile connait de plus en plus de contraintes de réduction d'encombrement de ses équipements pour des raisons d'esthétique ou de confort des passagers. En particulier, le véhicule équipé d'un moteur thermique appelé aussi à combustion interne comporte un compartiment moteur dans lequel est logé un groupe motopropulseur comprenant le moteur et ses éléments ou accessoires, dont les dimensions sont de plus en plus réduites entrainant des recherches d'améliorations en termes de compacité du moteur de ses éléments ou accessoires. Ainsi il est prévu d'optimiser l'espace du compartiment moteur d'une part en réduisant le volume du moteur et de ses éléments ou accessoires et d'autre part en agençant de façon astucieuse le moteur et les accessoires entre eux. Un moteur thermique comprend de manière connue un carter-cylindres sur lequel est monté une culasse. Dans ladite culasse sont creusés des conduits d'admission d'air qui mènent à des cylindres. La culasse présente une face dite « admission » contre laquelle est fixé un répartiteur d'admission apte à diriger de l'air ou des gaz d'amission vers les conduits d'admission connectés avec les cylindres, et une face dite « échappement » contre laquelle est fixé un collecteur d'échappement pour récupérer les gaz brulés issus de la combustion dans les cylindres du moteur. L'invention présentée ici concerne la face admission de la culasse et plus particulièrement la fixation du répartiteur d'air mélangé ou non à des gaz brulés d'admission à la culasse. L'air et/ou les gaz d'admission sont dirigés vers le répartiteur d'admission en ayant été au préalable compressés au passage d'un compresseur qui est par exemple l'étage de compression d'un turbocompresseur. Afin d'améliorer l'efficacité et le rendement du moteur, l'air d'admission est refroidi avant son admission dans les cylindres du moteur. Ainsi un étage de refroidisseur est installé dans le circuit d'admission d'air en amont de la culasse. Cet étage de refroidisseur comprend par exemple un échangeur air/eau par lequel l'air compressé chaud cède une partie de sa 2 chaleur à de l'eau ou à un liquide de refroidissement.. Cet échangeur est logé dans un carter qui est prolongé en aval par une bride de fixation selon le sens de circulation de l'air d'admission, formant une chambre avec par exemple un renfoncement de la culasse. qui est un plénum de répartiteur d'admission. Pour réduire le poids du moteur, le carter est fixé contre la face d'admission de la culasse grâce à une bride. La fixation de ce carter doit répondre à des contraintes mécaniques fortes qui nécessitent. une liaison de pièces de grande rigidité comme de l'acier ou d'alliage d'acier. Pour optimiser l'occupation de l'espace du compartiment moteur, ledit carter est fixé selon une direction oblique par rapport à la face d'admission de la culasse qui pour faciliter la compréhension s'étend sensiblement selon un plan vertical. La publication DE102014217314-Al divulgue une fixation d'un carter contre une face d'admission d'une culasse de moteur thermique, ladite fixation comprend deux parois d'appui sensiblement orthogonales l'une de l'autre qui sont fixées en appui contre deux surfaces orthogonales de la culasse. Un problème de cette fixation est une profondeur de vissage suffisante à l'encontre des épaisseurs de la culasse qui sont réduites pour une optimisation du poids du moteur. [0003] Un autre problème est que la fixation est partie du carter d'échangeur ce qui entrain° une augmentation de poids du moteur. Le but de l'invention est de remédier à ces problèmes et un des objets de l'invention est un agencement de fixation en biais d'une bride de fixation d'un carter à une culasse Présentation de l'invention [0004] La présente invention concerne plus particulièrement un agencement de fixation en biais d'une bride de fixation d'un carter d'un élément de moteur thermique à une paroi de fixation d'une culasse dudit moteur, ledit agencement comprenant un insert de fixation disposé entre ladite bride de fixation et la culasse, [0005] Caractérisé en cc que la culasse comprend un bossage s'étendant orthogonalement depuis la paroi de fixation vers l'extérieur du moteur et recouvert par l'insert de fixation. [0006] De manière avantageuse, la culasse comprend un bossage qui s'étend depuis la paroi de fixation vers l'extérieur du moteur sur lequel vient se fixer un insert de fixation en recouvrant ledit bossage, ainsi l'insert de fixation peut être en appui avec plusieurs faces du bossage pour répartir les contraintes de fixation. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : -le bossage comprend une première face d'appui sensiblement parallèle à la paroi de fixation de la culasse. 3 [0007] De manière avantageuse, le bossage comprend une face d'appui sensiblement parallèle à la paroi d'appui de la culasse, sur laquelle vient en appui une paroi de fixation de l'insert. [0008] -le bossage comprend au-moins une deuxième face d'appui sensiblement orthogonale à la première d'appui. [0009] De manière avantageuse, le bossage comprend au-moins une deuxième face d'appui contre laquelle vient en appui au-moins une paroi d'appui de l'insert sensiblement orthogonale à la première paroi ce qui permet une répartition des contraintes avec une réduction des amplitudes desdites contraintes. [0010] -la première face d'appui et/ou la au-moins deuxième face d'appui sont usinées. [0011] De manière avantageuse, la première face d'appui et/ou la deuxième face d'appui sont usinées pour améliorer le contact avec respectivement la paroi de fixation et la au-moins une paroi d'appui de l'insert. [0012] -Le bossage est de forme parallélépipédique. [0013] De manière avantageuse, le bossage est de forme oblongue et parallélépipédique pour permettre un contact et appui optimal de l'insert contre la culasse. [0014] -le bossage comporte un orifice débouchant de la première face d'appui dont l'axe est sensiblement oblique ou orthogonal par rapport à la première face d'appui du bossage. [0015] De manière avantageuse, un orifice est percé dans le bossage depuis la première face d'appui. Ledit orifice est destiné à recevoir une vis de fixation traversant l'insert de fixation. [0016] L'axe de l'orifice est sensiblement oblique par rapport à la première face d'appui du bossage ou orthogonal par rapport à ladite première face d'appui pour permettre le passage d'un moyen de fixation dans la culasse au travers du bossage. L'épaisseur du bossage permet la fixation du carter de l'élément du moteur en conservant une épaisseur moyenne minimale de la culasse pour optimiser le poids de la culasse. [0017] -l'insert comporte un couvercle de forme parallélépipédique sensiblement complé- mentaire au bossage. [0018] De manière avantageuse, l'insert comporte une forme de couvercle parallélé- pipédique avec une partie concave tournée vers la culasse, sensiblement complémentaire au bossage afin de répartir les contraintes de fixation. [0019] -l'insert comporte un conduit de guidage s'étendant depuis une paroi de fixation, destiné à entourer un moyen de guidage de la fixation de la bride de fixation du carter contre la culasse. De manière avantageuse, l'insert comprend un conduit tubulaire de guidage s'étendant depuis la paroi de fixation pour faciliter le montage et la fixation de la bride de fixation du carter contre la culasse. [0020] -la bride de fixation entoure le conduit de guidage de l'insert. 100211 De manière avantageuse, la bride de fixation comporte un conduit destiné à loger le conduit de guidage de l'insert pour faciliter le montage de bride de fixation et donc le carter de l'élément du moteur contre la culasse. Brève description des figures [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : [fie.11 est une vue schématique de face d'une face admission d'une culasse. [0023] [fie.21 est une vue schématique d'une culasse de moteur thermique. [0024] [fie.31 est une vue de coupe transversale de la culasse avec une bride de fixation monté contre la culasse. [0025] [fig.4] est une vue de coupe transversale de la culasse avec une bride de fixation de carter d'échangeur monté contre la culasse. [0026] W8.51 est une vue de devant tournée vers la culasse d'un insert de fixation selon un mode de réalisation. [0027] [fig.6] est une vue de derrière tournée vers la bride de l'insert dc fixation. Description détaillée des figures 100281 Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. L'invention propose un agencement de fixation en biais d'un élément de moteur thermique de véhicule automobile. Le mode de réalisation suivant présente un carter d'un échangeur de chaleur, à une extrémité haute d'une culasse dudit moteur niais il peut s'agir d'un carter d'un autre élément ou accessoire du moteur. Les figures 1 et 2 présentent une culasse 15 d'un moteur thermique et notamment une face admission 14 de ladite culasse 15. 100291 La description qui suit présente une fixation en biais d'un carter 42 d'un échangeur de chaleur 11 notamment d'une bride de fixation dudit carter, à une extrémité haute 12 d'une face d'admission 14 d'une culasse 15 d'un moteur thermique, c'est-à-dire que l'axe d'écoulement de l'air d'admission est oblique par rapport au plan de la face d'admission 14 de la culasse ; l'axe de la vis de fixation est également oblique par rapport au plan de la face d'admission 14 de la culasse. Les figures 3 et 4 présente une vue de coupe schématique d'une fixation du carter 42 d'échangeur de chaleur ii à la culasse 15 grâce à la bride de fixation 19. 100301 De manière connue, un moteur thermique de véhicule automobile est associé avec un circuit d'admission d'air. Ledit circuit conduit de l'air frais capté au niveau de la face avant du véhicule automobile vers le moteur. L'air passe par des éléments du moteur qui peuvent comprendre un filtre à air, une vanne d'admission, un étage de com- pression qui peut être le compresseur d'un turbocompresseur. La compression de l'air peut élever sa température et il est connu d'ajouter un passage par un échangeur de chaleur généralement de type air-eau pour réduire la température de l'air d'admission avant son admission dans le moteur. L'air peut également être mélangé avec des gaz d'échappement recirculés captés dans un circuit d'échappement, ce qui augmente la température du mélange air-gaz recirculés d'admission. Le mélange est généralement effectué en amont selon le sens de circulation de l'air, de l'échangeur de chaleur. [0031] L'air d'admission porté à température élevée lors de la compression ou par le mélange avec des gaz recirculés passe par l'échangeur de chaleur 11 de type eau/air connu sous le nom de anglais de «WaterCAC» pour réduire sa température avant son injection dans le moteur selon la figure 4. L'échangeur de chaleur est logé dans un carter 42 qui est fixé en appui contre la face d'admission 14 de la culasse 15. Pour optimiser l'encombrement du moteur et de ses éléments ou accessoires installés dans un compartiment moteur du véhicule automobile, le carter 42 de l'échangeur 11 est fixé en biais contre ladite face admission 18 sensiblement verticale du moteur. L'axe d'écoulement de l'air d'admission est oblique par rapport à la face d'admission 14 de la culasse tel que représenté dans la figure 4. L'écoulement de l'air d'admission se fait selon une direction A' de l'extérieur vers la culasse, ladite direction A' fait un angle aigu avec le plan de la face d'admission de la culasse 15. Pour faciliter la compréhension de l'invention, la culasse 15 est de façon schématique de forme parallélépipédique avec une face d'admission 14 plane et verticale diamétralement opposée à une face d'échappement également verticale. Le carter d'échangeur 42 est ainsi fixé en biais contre la face d'admission 14 et à proximité de l'extrémité haute 12 de ladite face d'admission.14 tel que représenté en figures 3 et 4 grâce à une bride de fixation 19. La bride de fixation 19 comporte une face d'appui 20 destinée à être fixée en appui contre la face d'admission 14 de la culasse et plus précisément contre un trottoir de fixation 30 sensiblement parallèle à la face d'admission14 de la culasse, et une face extérieure 21 opposée qui est oblique par rapport à ladite face d'appui 20. La bride de fixation 19 est fixée contre la culasse grâce à des vis de fixation agencés en bordure de la bride et dont les axes pour les vis en extrémité haute de la bride sont en biais par rapport à la face d'appui 20, et orthogonaux à ladite face d'appui 20 sur les autres bordures et notamment en extrémité basse. La bride 19 délimite une chambre 18 partie d'un plénum d'admission du moteur. Pour optimiser le poids du moteur et de ses éléments ou accessoires, la bride de fixation 19 est en matériau léger, ici du plastique. Le plastique ne présente cependant pas une rigidité suffisante pour garantir la fixation en biais de la bride 19 avec le carter d'échangeur contre la culasse 15 notamment en extrémité haute de la face d'admission 6 14. De manière préférentielle, la bride de fixation 19 est rapportée au carter d'échangeur par exemple par clipsagc. L'invention propose un agencement de fixation 10 de la bride de fixation 19 en partie haute de ladite bride et de la culasse 15 tel que représenté en figures 1 et 3. La fixation de la bride est effectuée grâce à un moyen de fixation tel qu'une vis en biais dans la culasse. En effet, une fixation en biais sur une face d'appui, ici la face d'admission 14 introduit une contrainte mécanique selon l'axe de fixation, qui est composée d'une contrainte selon un axe orthogonal à la face d'appui et une contrainte parallèle à ladite face d'appui. Il est nécessaire de disposer un dispositif de rigidification de la fixation de la bride 19 à la culasse. [0032] Selon un mode de réalisation de l'invention, la culasse 15 comprend au-moins un bossage 100, de manière préférentielle deux bossages tels que représentés en figure 2, qui s'étend depuis la face d'admission 14 vers l'extérieur de la culasse. [0033] La description est faite sur un des deux bossages qui sont identiques. Le bossage 100 est de forme parallélépipédique avec une base carrée ou oblongue notamment rectangulaire s'étirant selon l'axe longitudinal X de la culasse et du moteur et une épaisseur de l'ordre de 2 à 5mm. [0034] Le bossage 100 présente une première face d'appui 101 sensiblement parallèle à la face d'admission 14 de la culasse 15 et une deuxième face d'appui 102 orthogonale à ladite première face d'appui, ici selon l'épaisseur du bossage. La deuxième face d'appui 102 est tournée vers le haut du moteur. De manière préférentielle, ladite première face d'appui 101 et la deuxième face d'appui 102 sont obtenues par usinage. [0035] Selon la disposition du carter de l'élément moteur par rapport à la culasse, et notamment en cas de déport horizontal du carter de l'échangeur par rapport à un axe médian orthogonal à la face d'admission 14 de la culasse, le bossage 100 peut comprendre une troisième face d'appui 105 selon l'épaisseur du bossage tournée vers ledit déport du carter. De manière préférentielle, ladite troisième face d'appui est également obtenue par usinage. [0036] Chaque bossage comprend un orifice de vissage 103 débouchant de la première face d'appui 101 et dont l'axe X1 est sensiblement oblique pat- rapport au plan de la face d'admission 14 de la culasse 15. L'épaisseur dudit bossage permet de reculer par rapport à la face d'admission 14 de la culasse 15, les extrémités des moyens de fixation de la bride 19, ceux-ci peuvent être une vis de fixation ou un goujon enfoncé dans l'orifice de vissage 103, ce qui facilite le positionnement des outils d'assemblage par rapport à la culasse 15 lors de l'assemblage du carter 42 avec la culasse 15. [0037] Selon les figures 4 et 5, le dispositif de rigidification et de fixation est un insert 110 en forme de couvercle parallélépipédique 21 avec une paroi de vissage 111 et des 7 parois d'appuis 112 orthogonales à la paroi de vissage 111. Ledit dispositif présente une partie concave 113 tournée vers le bossage 100 et une partie convexe 114 tournée vers la bride 19. La partie concave 113 est sensiblement complémentaire au bossage 100 de la culasse 15. La paroi dite de vissage 111 est destinée en appui contre la première face 101 de fixation du bossage 100. La dite paroi de vissage comprend un orifice traversant 116 dont l'axe est confondu avec l'axe de l'orifice de vissage 103 du bossage une fois l'insert 110 monté par-dessus le bossage 100. [0038] Ledit insert 110 peut comprendre également tel que représenté en figures 5 et 6 un conduit de guidage 24 pour assurer le montage et le maintien de la bride de fixation d'échangeur 19. De manière préférentielle, le conduit de guidage 24 est formé par un conduit tubulaire 25 qui s'étend depuis la paroi de vissage 111 selon un axe confondu avec l'axe de l'orifice traversant 116. Le conduit tubulaire 25 est rectiligne et présente une section intérieure 26 de passage cylindrique. Le conduit tubulaire de guidage coopère avec la bride de fixation 19 d'échangeur, laquelle comporte un canal de passage apte à accueillir le conduit tubulaire cylindrique 25. De manière préférentielle, le diamètre de la section extérieure du conduit tubulaire 25 est sensiblement égal ou légèrement inférieur au diamètre de la section du canal de passage au jeu de montage près. De même la longueur du conduit tubulaire 25 est légèrement inférieure à la longueur du canal de passage de la bride de fixation 19 du carter d'échangeur 42. [0039] L'insert 110 comprend au moins une deuxième paroi d'appui 112 orthogonale à la paroi de vissage iii, qui est montée en appui contre la deuxième face d'appui 102 du bossage 100 tournée vers le haut du moteur. [0040] L'insert 110 peut également comprendre une troisième paroi d'appui 113 qui est montée en appui contre la troisième face d'appui du bossage tournée du côté du déport du carter par rapport à un axe médian orthogonal à la face d'admission 14 de la culasse 15. [0041] De manière préférentielle, les surfaces de contact de la paroi de vissage Ill et des deuxième et troisième parois d'appui 112,115 du dispositif de fixation en vis-à-vis avec les faces d'appui 101,102,103 du bossage 100 sont usinées. Selon un mode de réalisation, la deuxième face d'appui 102 du bossage 100 tournée vers le haut du moteur peut être dans le prolongement d'une face plane orthogonale à la face d'admission 14 à une extrémité haute de la culasse, ladite face plane permet l'assemblage par exemple de la culasse avec un chapeau de culasse. [0042] Selon un mode de réalisation, l'agencement de la fixation comporte un moyen de guidage 50 de la fixation du dispositif de rigidification contre la culasse 15. Ledit moyen de guidage selon un mode de réalisation présenté en figure 4 comprend un élément cylindrique en saillie depuis la face de fixation 28 du trottoir de fixation 30, qui s'étend selon un axe en biais par rapport à ladite face de fixation. Ledit moyen est 8 apte à traverser le conduit tubulaire 25 en passant par la section intérieure 26. L'élément en saillie peut être un goujon enfoncé dans la face d'e fixation 28 selon une direction en biais par rapport à ladite face. Par exemple, la face dc fixation 28 est percée puis taraudée pour accueillir un goujon 51 qui dépasse dc la face de fixation 28 selon une direction en biais par rapport à ladite face de fixation 28. [0043] L'insert 110 est monté entourant le bossage 100 en enfilant le goujon 51 dans le conduit de guidage 24, ledit goujon débouche à l'extrémité opposée du conduit dc guidage. Le dispositif de rigidification recouvre pratiquement le bossage 100. La paroi d'appui 111 est montée en appui contre la première face d'appui 101 du bossage. La deuxième paroi d'appui du couvercle est montée en appui contre la deuxième face d'appui 102 du bossage tournée vers le haut du moteur. De même, la troisième paroi d'appui vient en appui contre la troisième paroi d'appui du bossage tournée du côté du déport du carter 42 par rapport à un axe médian orthogonale à la face d'admission 14 dc la culasse 15. [0044] La bride de fixation 19 du carter d'échangeur est montée entourant le conduit tubulaire 25 et l'ensemble est ensuite assemblé contre la culasse par un vissage d'un boulon autour du goujon 51. La bride 19 est maintenue grâce audit conduit tubulaire 25 contre la culasse 15. De manière préférentielle, le dispositif de fixation est en matière métallique avec une rigidité suffisante de l'ordre de 30000 à 200000N/mm. L'objectif est atteint : l'agencement de fixation est apte à fixer une bride de fixation d'un carter contre la face d'admission de la culasse en assurant d'une part une rigidité suffisante et d'autre part une facilité d'assemblage. Le moyen de guidage permet d'éviter des erreurs de montage. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette prise, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. 9 REVENDICATIONS[Revendication 1] Agencement de fixation en biais d'une bride de fixation (19) d'un carter (42) d'un élément de moteur thermique à une paroi de fixation d'une culasse (15) dudit moteur, ledit agencement comprenant un insert de fixation (110) disposé entre ladite bride de fixation (19) et la culasse (15), Caractérisé en ce que la culasse comprend un bossage (100) s'étendant orthogonalement depuis la paroi de fixation vers l'extérieur du moteur et recouvert par l'insert de fixation (110). [Revendication 2] Agencement de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bossage (100) comprend une première face d'appui (101) sensiblement parallèle à la paroi de fixation de la culasse (15). [Revendication 3] Agencement de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bossage (100) comprend une deuxième face d'appui (102) sen- siblement orthogonale à la première d'appui (101). [Revendication 4] Agencement de fixation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première face d'appui (101) et/ou la deuxième face d'appui (102) sont usinées. [Revendication 5] Agencement de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bossage (100) est de forme parallélépipédique. [Revendication 6] Agencement de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bossage (100) comporte un orifice (103) débouchant de la première face d'appui (101) dont l'axe est sensiblement oblique par rapport à la paroi de fixation de la culasse (15). [Revendication 7] Agencement de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'insert (110) comporte un couvercle de forme parallélépipédique sensiblement complémentaire au bossage (100). [Revendication 8] Agencement de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'insert (110) comporte un conduit de guidage (24) s'étendant depuis une paroi de fixation (101), destiné à entourer un moyen de guidage (51) de la fixation de la bride de fixation (19) du carter (42) contre la culasse (15). [Revendication 9] Agencement de fixation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bride de fixation (19) entoure le conduit de guidage (24) de l'insert (110).