FR3050232A3 - Ecran de protection de bague de fixation - Google Patents

Abstract

Dispositif (10) de protection thermique entourant un système de connexion (13) apte à fixer solidaires deux éléments d'une ligne de circulation de fluide d'un moteur thermique, et comportant un anneau ouvert (14) et un moyen de fixation (32) adapté pour relier les deux extrémités distinctes (16, 17) de l'anneau ouvert, caractérisé en ce que le dispositif est solidaire dudit anneau (14) lors de l'écartement et du rapprochement des extrémités (16,17) de l'anneau ouvert.

Description

ECRAN DE PROTECTION DE BAGUE DE FIXATION Domaine technique de l’invention

La présente invention concerne une ligne d’échappement de moteur thermique ou à combustion interne de véhicule automobile.

La présente invention concerne plus particulièrement un écran de protection d’une bride de fixation entre deux éléments de la ligne d’échappement.

Etat de la technique

Les moteurs thermiques de véhicules automobiles comprennent un carter-cylindres surmonté par une culasse. Dans le carter-cylindres sont creusés des fûts cylindriques dans lesquels coulissent dans un mouvement de va-et-vient des pistons. Une chambre de combustion est ainsi délimitée par les fûts cylindriques, les pistons et la culasse. Un mélange d’air et éventuellement de gaz recyclés avec du carburant est brûlé dans ladite chambre et les gaz brûlés générés par ladite combustion sont conduits dans une ligne d’échappement depuis la culasse. Dans ladite ligne d’échappement, les températures des gaz sont de ce fait très hautes. La ligne d’échappement comprend de manière générale un collecteur d’échappement monté contre une culasse dudit moteur et connecté à des orifices de sortie des gaz d’échappement, des éléments de dépollution tels qu’un catalyseur ou un piège à Nox, des turbines de turbocompresseur et un circuit de retour de gaz à l’admission. Certains éléments de la ligne d’échappement tels que le collecteur d’échappement ou l’un des éléments de dépollution sont ainsi portés à de très hautes températures supérieures à 350°C et nécessitent donc selon des besoins de sûreté de fonctionnement une protection thermique. Cette protection recouvre par exemple une face supérieure desdits éléments de la ligne d’échappement, cette face supérieure étant accessible à un utilisateur quelconque. Ladite protection thermique de façon générale comporte un écran thermique couvrant la partie supérieure visible par l’utilisateur du collecteur d’échappement.

Le collecteur d’échappement est connecté à d’autres éléments de la ligne d’échappement tels qu’un catalyseur qui lui-même est connecté comme dans notre cas à un flexible d’échappement sensiblement cylindrique.

En général, les connexions entre lesdits éléments sont effectuées au moyen de brides plates ou rotulées qui ne présentent pas de protubérance. L’extrémité de l’écran du collecteur d’échappement ou du catalyseur peut donc être prolongé de manière à passer au-dessus de la connexion et recouvre donc également ladite connexion.

Cependant ce type de connexion avec des brides plates ou rotulées est difficile à réaliser et/ou demande plus de manipulations de la part d’un opérateur de fabrication. L’utilisation de bride ou collier V-band permet de simplifier les manipulations de connexion entre lesdits éléments. Cependant, la fixation de la bride V-Band nécessite le serrage d’une vis de fixation, ladite vis est disposée de façon tangentielle à ladite bride et doit présenter une tête de fixation accessible par le haut pour des raisons de process d’assemblage par exemple, ce qui ne permet pas le recouvrement du collier et de tout l’environnement du collier par l’écran thermique de l’un des éléments de la ligne d’échappement voisin qui est ici par exemple le catalyseur ou le pot catalytique.

Il existe donc un besoin d’un écran thermique spécifique pour une connexion entre deux éléments de la ligne d’échappement susceptibles d’être le siège de hautes températures, ledit écran thermique comportant au moins une accessibilité à des moyens de fixation de ladite connexion.

La publication EP1577516-A divulgue un écran thermique de collecteur d’échappement fixé audit collecteur par des vis de fixation. Ledit écran comporte un recouvrement d’une connexion avec un élément de ligne d’échappement voisin. Ledit écran ne permet donc pas l’accessibilité à une tête de fixation pour par exemple une bride V-band.

Une échancrure peut être opérée cependant dans ledit écran thermique du collecteur d’échappement pour autoriser un accès à une connexion entre le collecteur et l’élément de la ligne d’échappement voisin. Ladite ouverture permet également un accès visuel par un opérateur depuis le dessus du moteur et ne remplit donc pas le besoin exprimé par la sûreté de fonctionnement.

Un autre inconvénient est que suite aux manipulations notamment en après-vente la position de la bride V-band peut être modifiée et plus particulièrement celle de la vis de fixation de ladite bride et ne plus être en vis-à-vis d’une échancrure que l’on peut disposer sur l’écran thermique du collecteur.

Un autre inconvénient est que l’échancrure dans l’écran thermique du collecteur autorise une échappée de chaleur au travers de ladite échancrure vers le haut du moteur ce qui est à l’encontre des besoins exprimés par la sûreté de fonctionnement.

Un autre inconvénient est que l’écran thermique comporte un moyen de fermeture/ouverture indépendant qui nécessite une manipulation supplémentaire à la manipulation sur la bride de fixation.

Bref résumé de l’invention

Le but de l’invention est de remédier à ces problèmes et un des objets de l’invention est un dispositif de protection thermique entourant une connexion apte à fixer solidaires deux éléments de ligne de circulation de fluide d’un moteur thermique.

La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de protection thermique entourant une connexion apte à fixer solidaires deux éléments d’une ligne de circulation de fluide d’un moteur thermique, comportant un anneau ouvert et un moyen de fixation adapté pour relier les deux extrémités de l’anneau ouvert, caractérisé en ce que le dispositif de protection est solidaire dudit anneau lors de l’écartement et du rapprochement des extrémités de l’anneau ouvert.

De manière avantageuse, le dispositif de protection thermique selon l’invention entoure une connexion apte à fixer solidaires deux éléments de la ligne d’échappement d’un moteur thermique, cette connexion comporte un anneau ouvert pour assurer la liaison desdits deux éléments et dont les extrémités sont liées ensemble grâce à un moyen de fixation. Le dispositif permet d’assurer la protection thermique d’une connexion entre deux éléments de la ligne de circulation de fluide qui peut être une ligne d’échappement des gaz brûlés d’un moteur thermique de véhicule automobile. Le dispositif de protection thermique est apte à entourer la connexion, ce qui permet un agencement facile dudit dispositif sur ladite ligne de circulation. Le dispositif de protection est solidaire dudit anneau ouvert de la connexion lors de l’écartement ou le rapprochement des extrémités de l’anneau ouvert, ledit dispositif accompagne ainsi les différents déplacements dudit anneau dus aux déformations lors de l’écartement pour ouvrir l’anneau ou du rapprochement des extrémités de l’anneau pour fermer l’anneau, ce qui permet d’une part d’assurer l’accès au moyen de fixation en toute circonstance et d’autre part de faciliter le rapprochement des extrémités de l’anneau de la connexion.

Selon d’autres caractéristiques de l’invention : -le dispositif de protection thermique comprend une plaque cylindrique ouverte selon l’axe de ladite plaque comprenant deux bordures longitudinales distinctes.

De manière avantageuse, le dispositif de protection thermique comprend une plaque cylindrique ouverte selon deux bordures longitudinales parallèles à l’axe de ladite plaque, ce qui facilite la mise en place de ladite plaque autour de la connexion. -la plaque cylindrique ouverte comporte des moyens d’accrochages adaptés pour lier les bordures longitudinales au moyen de fixation.

De manière avantageuse, la plaque cylindrique ouverte comporte des moyens d’accrochage adaptés pour lier les bordures longitudinales au moyen de fixation ce qui permet un écartement ou rapprochement desdites bordures longitudinales grâce au même moyen de fixation de la connexion. -le moyen de fixation permet l’êcartement simultané des extrémités de l’anneau ouvert et des bordures longitudinales de la plaque cylindrique.

De manière avantageuse, le moyen de fixation peut commander de manière simultanée l’ècartement des bordures longitudinales avec l’ècartement des extrémités de l’anneau ouvert, ce qui permet de réduite les manipulations lors des besoins de désolidarisation des éléments de la ligne d’échappement. En effet, en écartant les extrémités de l’anneau ouvert, on offre un jeu entre les éléments d’échappement connectés ensemble pour permettre ensuite leur désolidarisation. En même temps, les bordures de la plaque de protection thermique s’écartent ce qui permet de l’enlever simplement ensuite avec la connexion. -le moyen de fixation permet le rapprochement simultané des extrémités de l’anneau ouvert et des bordures longitudinales de la plaque cylindrique.

De manière avantageuse et réciproque, le moyen de fixation peut commander de manière simultanée le rapprochement des bordures longitudinales avec le rapprochement des extrémités de l’anneau ouvert, ce qui permet de réduire les manipulations lors des mises en place de la connexion pour fixer solidaires les éléments de la ligne d’échappement. Ainsi, lors de la fermeture de la connexion qui entraine le rapprochement des extrémités de l’anneau ouvert, on a en même temps le rapprochement des bordures longitudinales pour recouvrir de façon optimale ladite connexion. -la plaque cylindrique comporte un bossage radial adapté pour le positionnement de ladite plaque par rapport à l’anneau ouvert.

De manière avantageuse, la plaque cylindrique comporte un bossage radial pour permettre le positionnement de ladite plaque par rapport à l’anneau ouvert notamment lors de l’écartement ou du rapprochement des extrémités de l’anneau ouvert. En effet, le déplacement de l’anneau causé par l’écartement ou le rapprochement de ses extrémités entraine en pivotement par le contact avec le bossage le déplacement dans le même sens de la plaque cylindrique. -la plaque cylindrique comporte une zone élastique pour permettre la flexion de ladite plaque.

De manière avantageuse, la plaque élastique comporte une zone élastique qui permet sa déformation lors de l’écartement ou du rapprochement des bordures latérales en réduisant l’encombrement du dispositif de protection. -la plaque cylindrique comprend deux parois courbes complémentaires séparées par la zone élastique.

De manière avantageuse, la plaque cylindrique comprend deux parois courbes complémentaires et séparées par la zone élastique pour obtenir une déformation réduite de ladite plaque cylindrique lors de l’écartement ou du rapprochement des bordures longitudinales. Ladite déformation est permise essentiellement par les caractéristiques élastiques de ladite zone. -la zone élastique comporte des ondulations longitudinales selon l’axe de la plaque cylindrique.

De manière avantageuse, la zone élastique comporte des ondulations longitudinales selon l’axe de révolution de la plaque cylindrique, ce qui permet d’obtenir une élasticité suffisante lors des déformations de la dite plaque causés par l’écartement ou le rapprochement des bordures longitudinales.

Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Pour la compréhension de la description on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : -la figure 1 représente une vue globale d’un dispositif de protection thermique des éléments de la ligne de circulation de fluide. -la figure 2 représente une vue schématique de coupe des éléments de la ligne d’échappement. -la figure 3 représente une vue schématique de coupe longitudinale du dispositif de protection thermique de la connexion. -la figure 4 représente une vue schématique de coupe transversale du dispositif de protection thermique selon l’invention. -la figure 5 représente une vue globale du dispositif de protection thermique en position ouverte -la figure 6 représente une vue globale du dispositif de protection thermique en position fermée.

Description détaillée des figures

Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.

On définit les termes au-dessus/au-dessous et supérieur/inférieur par rapport à un axe vertical orthogonal au plan du véhicule passant par les axes des essieux des roues du véhicule.

De manière générale, un moteur thermique ou à combustion interne agencé dans un compartiment moteur du véhicule automobile comprend une ligne d’échappement 100 connectée à une culasse (non représentée) dudit moteur et par laquelle des gaz brûlés issus de la combustion de mélanges gazeux sont expulsés. Les mélanges gazeux sont généralement composés de carburant et de l’air frais ; ils sont comprimés dans une chambre à combustion avant d’être brûlés. Lesdits gaz brûlés sont à de très hautes températures et doivent passer par divers éléments de la ligne d’échappement dont certains sont destinés à réduire ou supprimer des composés toxiques desdits gaz. Lesdits éléments de la ligne d’échappement sont dans une liste comprenant un collecteur une turbine d’un turbo compresseur, une vanne EGR (pour « Exhausted Gaz Recirculation » en anglais), un catalyseur, un piège à NOx, un flexible. Lesdits éléments sont donc portés à des hautes températures lors du fonctionnement du moteur thermique.

La sûreté de fonctionnement impose cependant une règle de n’avoir aucune surface portée à une température supérieure à 350°C visible en vue de dessus du moteur et dans un cône à 45°. De ce fait, la ligne d’échappement comporte une paroi de protection thermique disposée au-dessus d’un élément lorsque ledit élément disposé dans le compartiment moteur est susceptible d’être porté à de hautes températures.

Les figures 1 à 3 représentent la ligne d’échappement 100 comportant un catalyseur 11 et un flexible 12 qui peuvent être les sièges de hautes températures dépassant 350°C. Le catalyseur 11 et le flexible 12 sont ainsi recouverts par un couvercle 16 de protection thermique. Le catalyseur et le flexible sont fixés l’un à l’autre par un système de connexion 13. Ce système de connexion 13 peut comprendre une bride plate ou une bride rotulêe (non représentées) ou une bride V-band. La connexion avec une bride V-band est cependant plus simple qu’un système de connexion avec les autres brides : par exemple, la bride plate sensiblement de révolution nécessite des orifices axiaux parallèles à l’axe de la bride pour le passage de vis de fixation. Le volume du compartiment moteur étant de plus en plus réduit, le serrage/desserrage desdites vis de fixations peut alors être difficile.

Dans la suite de la description, pour améliorer la compréhension de l’invention, la connexion entre les deux éléments de la ligne d’échappement qui sont un catalyseur et un flexible est assurée par une bride V-band sans réduire la portée de l’invention.

De manière connue, la bride 15 représentée en figures 1 à 6 comprend un anneau ouvert 14 et un moyen de fixation 32 lié avec les deux extrémités 23,24 dudit anneau ouvert. Ledit anneau est apte à recouvrir une zone de recouvrement d’une extrémité du premier élément 11 disposée au-dessus d’une extrémité du deuxième élément 12 de la ligne de circulation de fluide. Les extrémités 23, 24 de l’anneau ouvert 14 sont chacune prolongées radialement par une lame 23a, 24a percée par un orifice de passage.

On entend par anneau ouvert un élément de forme annulaire qui présente une coupure radiale et qui comporte donc deux extrémités en regard l’une de l’autre.

Ledit moyen de fixation 32 comporte un boulon de commande 19 traversant les orifices des lames 23a, 24a pour être enfoncé dans un élément d’arrêt 18 qui est ici un écrou. Ainsi en tournant le boulon ou l’écrou, on peut modifier l’écartement entre les deux lames radiales 23a, 24a et donc l’écartement des extrémités 23, 24 de l’anneau ouvert 14 pour modifier le diamètre intérieur dudit anneau. La réduction du diamètre dudit anneau ouvert assure la fixation des deux éléments 11, 12 de la ligne d’échappement 100 entre eux et l’étanchéité de la connexion 13.

Une paroi de protection thermique est disposée au-dessus du système de connexion 13.

Selon l’invention, ladite paroi de protection est de manière préférentielle une plaque cylindrique 20 entourant la bride 15 afin de réduire l’encombrement de l’ensemble formé par la bride V-band, et la protection thermique. De manière préférentielle, la plaque cylindrique est composée de matières d’isolation thermique.

Lors de passage du véhicule en atelier de maintenance, les deux éléments 11, 12 de la ligne d’échappement peuvent être disjoints pour, par exemple, effectuer un échange d’un des deux éléments. L’opérateur doit donc pouvoir accéder au moyen de fixation de la bride et en particulier au boulon de commande 19. Lorsque la manipulation est terminée, la bride est remise en place mais elle peut avoir tourné autour de l’axe de révolution de l’anneau ouvert pour des raisons de commodité pour l’opérateur, ce qui peut entrainer des problèmes de montage des autres éléments notamment du couvercle de protection thermique 16 recouvrant le catalyseur 11.

Il en résulte un besoin d’un dispositif 10 de protection thermique de la connexion 13 entre le catalyseur 11 et le flexible 12, ledit dispositif étant susceptible de suivre une rotation du moyen de fixation 15 autour de l’axe de révolution de la connexion 13.

Selon l’invention, le dispositif de protection thermique comprend une paroi de révolution 20 adaptée pour entourer la bride 15 de connexion des éléments de la ligne d’échappement. Pour faciliter la compréhension, dans cette description, la paroi est cylindrique sans restreindre la portée de l’invention. Ladite paroi cylindrique est de faible épaisseur de l’ordre de 1-2 mm et est composée de matières d’isolation thermique telle que de l’acier aluminé. La paroi cylindrique 20 peut comporter comme représenté en figures 3 et 5 et 6, des bords circulaire sensiblement évasés 33, 34 vers l’extérieur de la paroi pour permettre une meilleure dissipation de la chaleur.

La paroi cylindrique 20 est ouverte selon deux bordures longitudinales 21,22 selon un axe parallèle à l’axe X de révolution de la paroi cylindrique.

On entend par paroi cylindrique ouverte une paroi cylindrique comportant une coupure ; selon l’invention, ladite coupure est longitudinale selon un axe parallèle à l’axe de révolution de ladite paroi et ladite paroi présente ainsi deux bordures longitudinales en vis-à-vis.

Selon les figures 4 à 6, la paroi cylindrique est prolongée depuis chacune des bordures longitudinales 21, 22 par une feuille radiale 16, 17 sensiblement disposée en partie médiane de ladite bordure longitudinale 21,22. Dans chacune des deux feuilles radiales est percé un orifice de fixation adapté pour être traversé par le boulon de commande 19 de la bride 15 de connexion. Par exemple, les orifices de fixation dans les feuilles radiales 16,17 peuvent être coaxiaux avec les orifices des lames 23a, 24a de la bride de connexion. De cette manière, la fermeture de la paroi cylindrique, c’est-à-dire le rapprochement des bordures longitudinales 21, 22 de ladite paroi, est assurée par le même moyen 19 de fixation de la bride de connexion 15.

La paroi cylindrique 20 comporte deux plaques courbes 26, 27 sensiblement identiques et complémentaires de forme semi-cylindrique, qui sont séparées par une zone élastique 30 longitudinale installée de façon diamétralement opposée aux bordures longitudinales 21,22. Ladite zone élastique permet ainsi une déformation de la paroi cylindrique 20 par flexion de ladite zone élastique, ce qui autorise l’écartement et le rapprochement des bordures longitudinales.

La zone élastique comprend des ondulations longitudinales 31 formées par exemple par des rainures longitudinales creusées dans la paroi cylindrique. Le nombre de rainures longitudinales permet de définir la flexibilité et/ou l’élasticité de la zone élastique.

Selon un mode de réalisation préféré représenté en figure 4, la rainure longitudinale est creusée sur la surface intérieure concave de la paroi cylindrique 20 en regard avec l’anneau ouvert. Lesdites rainures 31 permettent ainsi une flexion de la zone élastique 30 pour permettre la courbure de la zone élastique autour sensiblement de l’axe X de révolution de la paroi cylindrique et donc le rapprochement des bordures longitudinales 21,22, tout en exerçant un effort d’extension en réaction pour revenir en position droite, ce qui entraine à l’écartement des bordures longitudinales et donc des feuilles radiales. Lesdites feuilles radiales 16,17 sont alors disposées de manière préférentielle entre les lames radiales 23a, 24a de la bride V-band 15 sur lesquelles elles viennent en appui grâce à l’effort de réaction de la zone élastique 30. Les feuilles radiales 16,17 de la plaque cylindrique 20 et les lames radiales 23a, 24a d’extrémité de la bride 15 sont liées deux à deux ainsi de façon simple, ladite liaison permet à la plaque cylindrique 20 d’accompagner les déplacements ou déformations de l’anneau ouvert 14 de la bride de connexion dus à l’écartement ou au rapprochement des deux lames radiales de fixation 23a, 24a d’extrémité de la bride.

Selon un autre mode de réalisation non représenté, la rainure longitudinale 31 est creusée sur la surface extérieure convexe de la paroi cylindrique. Ladite rainure permet une extension de la zone élastique pour permettre l’écartement des bordures longitudinales tout en exerçant un effort de réaction pour revenir en position courbe et donc entrainer le rapprochement des bordures longitudinales et la fermeture de la plaque cylindrique et donc des feuilles radiales de fixation. De manière préférentielle, selon ce mode de réalisation, les lames radiales de fixation 23a, 24a de la bride de connexion 15 sont disposées entre les feuilles radiales 16,17 de fixation de la plaque cylindrique 20.

Selon les figures 4 à 6, chacune des plaques courbes 26, 27 comporte au moins une paire de bossages radiaux de manière préférentielle élastiques 25 pour permettre le positionnement longitudinal de ladite plaque 20 par rapport à l’anneau ouvert 14. Ledit anneau ouvert est maintenu en position entre deux bossages 25 d’une paire, ce qui permet d’éviter des déplacements relatifs de la paroi cylindrique 20 et de l’anneau ouvert 14 de la bride. L’objectif est atteint : le dispositif de protection thermique entoure de façon efficace la bride de connexion de deux éléments de la ligne d’échappement en permettant un accès à tout moment au moyen de commande de la bride de connexion. Le dit dispositif est partie de la bride de connexion et ne nécessite pas de manipulation supplémentaire pour la mise en place ou le l’enlèvement dudit dispositif.

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. On peut par exemple avoir une unique plaque courbe 26,27 avec la zone élastique 30 et ladite plaque cylindrique 20 peut avoir une forme particulière pour protéger thermiquement de façon optimale les éléments chauds de la ligne d’échappement.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif (10) de protection thermique entourant un système de connexion (13) apte à fixer solidaires deux éléments (11, 12) d’une ligne de circulation de fluide d’un moteur thermique, et comportant un anneau ouvert et un moyen de fixation (32) adapté pour relier les deux extrémités distinctes (16, 17) de l’anneau ouvert (14), Caractérisé en ce que le dispositif est solidaire dudit anneau (14) lors de l’écartement et du rapprochement des extrémités (16,17) de l’anneau ouvert.
2. 2. Dispositif (10) de protection thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend une plaque cylindrique (20) ouverte selon l’axe X de ladite plaque selon deux bordures longitudinales distinctes (21,22).
3. 3. Dispositif (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque cylindrique (20) ouverte comporte des moyens d’accrochages (18,19) adaptés pour lier les bordures longitudinales (21,22) au moyen de fixation (15).
4. 4. Dispositif (10) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de fixation permet l’écartement simultané des extrémités (23, 24) de l’anneau ouvert (14) et des bordures longitudinales (21,22) de la plaque cylindrique (20).
5. 5. Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le moyen de fixation (15) permet le rapprochement simultanée des extrémités (23,24) de l’anneau ouvert (14) et des bordures longitudinales (21,22) de la plaque cylindrique (20).
6. 6. Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la plaque cylindrique comporte un bossage (25) adapté pour le positionnement de ladite plaque cylindrique (20) par rapport à l’anneau ouvert (14).
7. 7. Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la plaque cylindrique (20) comporte une zone élastique (30) pour permettre la flexion de ladite plaque (20).
8. 8. Dispositif (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque cylindrique (20) comprend deux parois courbes complémentaires (26,27) séparées par la zone élastique (30).
9. 9. Dispositif (10) la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que la zone élastique comporte des ondulations longitudinales (31 ) selon l’axe X de la plaque cylindrique (20).
10. 10. Bride de connexion (13) comportant un dispositif (10) de protection thermique selon l’une quelconque des revendications de 1 à 9.