Brevet FR3094783A1 — publié le 20201009

Description Titre de l'invention : Dispositif de fixation en oblique sur culasse [Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne un moteur à combustion interne. [0002] La présente invention concerne également un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique avec un dispositif d'échangeur de chaleur à l'admission [0003] La présente invention concerne plus particulièrement une fixation d'un carter en biais sur une culasse de moteur thermique Etat de la technique [0004] Un véhicule automobile connait de plus en plus de contraintes de réduction d'encombrement des 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 motopropulscur 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. [0005] 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 éléments entre eux. [0006] 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. [0007] L'invention présentée ici concerne la face admission de la culasse. L'air 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 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 2 d'admission. [0008] Pour réduire le poids du moteur, le carter est fixé contre la face d'admission de la culasse grâce à une bride en plastique. 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. [0009] 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 [0010] La publication DE102014217314-A1 divulgue une fixation d'un carter en biais 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. [0011] Un problème de cette fixation est d'assurer un contact entre les deux faces or- thogonales de la culasse, ce qui peut entrainer des précisions de côtes entre le carter et la culasse notamment au niveau des parois d'appui du carter avec les surfaces orthogonales de la culasse. [0012] Un autre problème est que la fixation est partie du carter cc qui entraine une aug- mentation de poids du moteur. [0013] Le but de l'invention est de remédier à ces problèmes et un des objets de l'invention est un dispositif de fixation en biais d'une bride de fixation d'un carter à une culasse avec un appui sur deux faces d'appui de la culasse, Présentation de l'invention [0014] La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de fixation en biais d'un élément de moteur thermique à une culasse dudit moteur qui présente une face de fixation et une face d'appui sensiblement orthogonales, ledit dispositif comprenant une paroi de vissage et une paroi d'appui sensiblement orthogonales entre elles et parallèles respectivement aux faces de fixation et d'appui de la culasse, caractérisé en ce que la paroi d'appui du dispositif comporte une protubérance s'étendant vers la culasse et présentant une surface de contact destinée en appui contre la face d'appui en vis-à-vis de la culasse [0015] De manière avantageuse, le dispositif de fixation comporte une protubérance s'étendant depuis la paroi d'appui en vis-à-vis avec la face d'appui de la culasse, ladite protubérance présente une surface d'appui qui est destinée à être pressée en appui contre la face d'appui de la culasse afin d'assurer un contact avec la culasse. [0016] Selon d'autres caractéristiques de l'invention : [0017] -la protubérance comporte un méplat médian. [0018] De manière avantageuse, la protubérance comporte un méplat médian destiné au contact et en appui contre la culasse pour assurer un contact plan et favoriser une ré- 3 partition des contraintes. [0019] -la protubérance présente une courbure unique, [0020] De manière avantageuse, la paroi d'appui présente une courbure unique pour une meilleure répartition des contraintes lorsque le dispositif est monté fixé sur la culasse. [0021] -la courbure s'étend autour d'un axe orthogonal à la paroi de vissage du dispositif [0022] De manière avantageuse, la courbure s'étend autour d'un axe orthogonal à la paroi de fixation du dispositif pour faciliter le montage et avoir une meilleure répartition des contraintes ensuite. [0023] -la protubérance comprend au moins trois surfaces planes telles que deux surfaces planes voisines consécutives sont obliques l'une par rapport à l'autre. [0024] Dc manière avantageuse, la courbure est formée par trois surfaces planes dont deux voisines et successives sont jointes selon une arête parallèle à l'axe orthogonal à la paroi de fixation. La surface centrale est plane est parallèle à la face d'appui de la culasse. Elle est entourée par les deux surfaces latérales qui s'étendent de façon oblique par rapport à la surface centrale. Les trois surfaces planes permettent une bonne répartition des contraintes à l'assemblage et de réduire le risque de pivotement du dispositif lors de l'assemblage par vissage. [0025] -la paroi d'appui comprend au moins une nervure de rigidification s'étendant de façon orthogonale à la paroi de vissage. [0026] Dc manière avantageuse, la paroi d'appui comprend au moins une nervure de rigidi- fication s'étendant de façon orthogonale à la paroi de vissage pour assurer le maintien de la paroi d'appui contre la culasse. [0027] -le dispositif comprend un conduit de guidage entourant un moyen de guidage de la fixation du dispositif contre la culasse [0028] De manière avantageuse, le dispositif comprend un moyen de guidage pour faciliter le montage et la fixation du dudit dispositif contre la culasse. Le moyen de guidage permet de maitriser voire d'annihiler tout pivotement du dispositif lors de la fixation. [0029] -le moyen de guidage participe à la fixation du dispositif contre la culasse. [0030] De manière avantageuse, ledit moyen de guidage participant également à la fixation du dispositif contre la culasse permet de réduire le nombre de pièces du dispositif et le nombre d'opérations pour le montage et l'assemblage du dispositif avec la culasse. [0031] -Le dispositif comprend un conduit tubulaire de maintien de l'élément du moteur contre la culasse [0032] De manière avantageuse, le dispositif comprend un moyen tubulaire pour maintenir l'élément du moteur, ledit moyen tubulaire traverse un conduit de maintien de l'élément du moteur. L'assemblage est facilité. [0033] -la bride de fixation délimite une chambre (18) d'un plénum d'admission. [0034] De manière avantageuse, la bride de fixation permet une fixation en biais du carter contre la paroi d'admission de la culasse et forme aussi une chambre d'un plénum d'admission pour le moteur thermique. [0035] -la bride de fixation est fixée au carter par clipsagc. [0036] De manière avantageuse, la bride de fixation est rapportée au carter par clipsagc ce pui permet un montage facile du carter. Brève description des figures [0037] 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 : [0038] [fig.1] est une vue schématique du dispositif de fixation monté sur une bride de carter d'un échangeur. [0039] [fig.2] est une vue schématique de face d'une culasse de moteur thermique. [0040] [fig.3] est une vue de coupe transversale de la culasse avec le carter d'échangeur monté contre la culasse grâce à la bride de fixation et au dispositif de fixation. [0041] [fig.4] est une vue de devant tournée vers la culasse du dispositif de fixation selon un mode de réalisation. [0042] [fig.5] est une vue de devant tournée vers la culasse du dispositif de fixation selon un autre mode de réalisation. [0043] [fig.6] est une vue de derrière tournée vers la bride du dispositif de fixation. Description détaillée des figures [0044] Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. [0045] L'invention propose un dispositif de fixation en biais d'un élément de moteur thermique de véhicule automobile, ici un carter d'un échangeur de chaleur, à une extrémité haute d'une culasse dudit moteur. [0046] Selon les figures 1 à 3, la description qui suit présente une fixation en biais d'un carter 42 d'un échangeur de chaleur 11 ou d'une bride de fixation dudit carter, d'un moteur thermique à une extrémité haute 12 d'une face d'admission 14 d'une culasse 15 dudit moteur thermique, c'est-à-dire que l'axe de la vis de fixation est oblique par rapport au plan de la face d'admission 14 de la culasse. [0047] 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. Le circuit d'admission comprend des passages par des éléments du moteur qui peuvent comprendre un filtre à air, une vanne d'admission, un étage de compresseur qui peut être le compresseur d'un turbocompresseur, un échangeur de chaleur généralement de type air-eau pour réduire la température de l'air d'admission. L'air peut également être mélangé avec des gaz d'échappement recirculés captés dans un circuit d'échappement. [0048] Selon les figures 1 à 3, l'air d'admission porté à température élevée lors de la com- pression 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. L'échangeur de chaleur est logé dans un carter 16 qui est fixé en appui contre la face d'admission 14 de la culasse. [0049] Pour optimiser l'encombrement du moteur et de ses éléments installés dans un com- partiment moteur du véhicule automobile, le carter 17 de l'échangeur 11 est fixé en biais contre ladite face admission 18 sensiblement verticale. L'axe d'écoulement de l'air d'admission est oblique par rapport à la paroi d'admission 14 de la culasse. Pour faciliter la compréhension de l'invention, la culasse 15 est de façon schématique de forme parallélépipédique avec une face d'admission 14 verticale diamétralement opposée à une face d'échappement également verticale. [0050] Le carter d'échangeur 17 est ainsi fixé en biais contre la face d'admission et à proximité de l'extrémité haute de ladite face d'admission.14 tel que représenté en figure 3 grâce à une bride de fixation 19. [0051] 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 sont en biais pal- rapport à la face d'appui 20 en extrémité haute de la bride, 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. [0052] Pour optimiser le poids du moteur et de ses éléments ou accessoires, la bride de fixation 19 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 l'échangeur contre la culasse 15 notamment en extrémité haute.de la face d'admission 14. [0053] De manière préférentielle, la bride de fixation 19 est rapportée au carter d'échangeur par exemple par clipsage. [0054] L'invention propose un dispositif de rigidification et de fixation 10 de la bride de fixation 19, disposé en partie haute de ladite bride, et monté entre ladite bride de fixation 19 et la culasse 15 tel que représenté en figures 1 et 3. Le dispositif permet une fixation de la bride avec un vissage en biais dans la culasse. En effet, une fixation en biais sur une face (l'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 de la bride. [0055] Selon les figures 4 et 5, le dispositif de rigidification et de fixation 10 est en forme 6 d'équerre 21 comportant une première paroi de vissage 22 présentant une surface de contact 24 destinée à être en appui contre la face d'admission 14 verticale de la culasse 15, et une seconde paroi d'appui 23 sensiblement orthogonale à la paroi de vissage 22. Il est adapté pour être fixé contre la culasse, à l'extrémité haute de la culasse 15 en appui sur le trottoir de fixation 30 qui comprend une face de fixation 28 et une face d'appui 29 sensiblement orthogonale à ladite face d'admission 14. [0056] Dc manière préférentielle, les faces fixation 28 et d'appui 29 du trottoir de fixation de la culasse sont usinées. [0057] La paroi de vissage 22 de l'équerre 21 comprend 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 en biais depuis la paroi de vissage 22. 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. Dc 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. Dc 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. [0058] Le dispositif de fixation 10 comporte un moyen de guidage 50 de la fixation dudit dispositif contre la culasse 15. Ledit moyen de guidage selon un mode de réalisation présenté en figure 3 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 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 de fixation 28 est percée puis taraudée pour accueillir un goujon 51 qui dépasse de la face de fixation 28 selon une direction en biais par rapport à ladite face de fixation 28. Ce goujon est enfilé au travers du conduit de guidage 24 du dispositif de fixation 10 pour déboucher à l'extrémité opposée. [0059] 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. [0060] La paroi d'appui 23 de l'équerre 21 est destinée à venir au contact et en appui contre la face d'appui 29 du trottoir de fixation 30 de la culasse. Elle est en forme de plaque rectangulaire délimitée par deux extrémités latérales avec une épaisseur et comprend une face d'appui 41 en vis-à-vis avec la face d'appui 29 du trottoir de fixation 30. Elle 7 s'étend parallèlement à un axe orthogonal V à la paroi de vissage 22. Elle comporte au moins une nervure de rigidification 33 qui s'étend de façon orthogonale à la paroi de vissage 22. [0061] La paroi d'appui 23 comprend une protubérance ou un bossage 40 qui s'étend vers la culasse 15. La protubérance comprend une face de contact 41 destinée à être au contact et appui contre la face d'appui 29 du trottoir de fixation 30 lorsque le dispositif 10 est monté contre la culasse 15. Ladite face de contact peut comprendre un méplat 37 médian de largeur limitée de l'ordre de 2 à 5mm qui est pressé contre la face d'appui 29. Ledit méplat est sensiblement parallèle à la face d'appui 29 du trottoir de fixation 30 de la culasse et permet un contact plan et non linéaire entre la paroi d'appui 23 du dispositif 10 et la face d'appui 29 du trottoir de fixation de la culasse. Ledit méplat s'étend également selon l'axe orthogonal V à la paroi de vissage 22. [0062] La protubérance 40 présente une courbure unique. [0063] Selon un mode de réalisation, ladite courbure s'étend d'une extrémité latérale de la paroi d'appui à l'autre extrémité opposée. La courbure s'étend ainsi autour d'un axe orthogonal V à la paroi de vissage 22. La courbure permet une meilleure répartition des contraintes. [0064] Selon un mode de réalisation, la protubérance ou bossage 40 comprend au-moins trois faces planes 34,35,36 dont une face médiane 35 sensiblement parallèle à la face d'appui 29 du trottoir de fixation 30 de la culasse. Les faces planes sont telles que deux surfaces planes voisines consécutives 34-35 , 35-36 sont obliques l'une par rapport à l'autre. Ce mode de réalisation est simple à réaliser. [0065] De manière préférentielle, le dispositif de fixation est en matière métallique avec une rigidité suffisante de l'ordre de 30000 à 200000N/mm. [0066] L'objectif est atteint : le dispositif de fixation est apte à se fixer sur la face de fixation de la culasse avec un contact en appui sur la face d'appui orthogonale à la face de fixation. Le dispositif comporte des moyens de guidage pour éviter des erreurs de montage. [0067] 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. 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif de fixation (10) en biais d'une bride de fixation (19) d'un carter (42) d'un élément de moteur thermique à une culasse (15) dudit moteur qui présente une face de fixation (28) et une face d'appui (29) sensiblement orthogonales, ledit dispositif comprenant une paroi de vissage (22) et une paroi d'appui (23) sensiblement orthogonales entre elles et parallèles respectivement aux faces de fixation (28) et d'appui (29) de la culasse, Caractérisé en ce que la paroi d'appui (23) du dispositif comporte une protubérance (40) s'étendant vers la culasse et présentant une face de contact (41) destinée en appui contre la face d'appui (29) en vis-à-vis de la culasse [Revendication 2] Dispositif de fixation (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la protubérance (40) comprend un méplat médian (37) [Revendication 3] Dispositif de fixation (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la protubérance (40) présente une courbure unique, [Revendication 4] Dispositif de fixation (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la courbure s'étend autour d'un axe orthogonal à la paroi de de vissage (22) du dispositif. [Revendication 5] Dispositif de fixation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la protubérance (40) d'appui comprend au moins trois surfaces planes (34,35,36) telles que deux surfaces planes voisines consécutives (34-35) , (35-36) sont obliques l'une par rapport à l'autre. [Revendication 6] Dispositif de fixation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi d'appui (23) comprend au moins une nervure de rigidification (33) s'étendant de façon orthogonale à la paroi de vissage (22). [Revendication 7] Dispositif de fixation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend un conduit de guidage (24) entourant un moyen de guidage (50,51) de la fixation du dispositif contre la culasse. [Revendication 8] Dispositif de fixation (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que -le moyen de guidage (50) débouche en saillie de la face de fixation (28) de la culasse. [Revendication 9] Dispositif de fixation (10) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le moyen de guidage (51) participe à la fixation du dispositif contre la culasse (15). 9 [Revendication 10] Dispositif de fixation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend un conduit tubulaire (25) de maintien de l'élément du moteur contre la culasse (15) [Revendication 11] Dispositif de fixation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en cc que la bride de fixation (19) délimite une chambre (18) d'un plénum d'admission. [Revendication 12] Dispositif de fixation (10) selon la revendication 11, caractérisé en cc que la bride de fixation (19) est fixée au carter (42) par clipsage.