FR3098554A1 - Répartiteur d’air pour moteurs à combustion thermique - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un répartiteur d’air (1) destiné à être fixé sur une culasse d’un moteur à combustion thermique, ledit répartiteur d’air (1) comprenant un orifice d’entrée (5) débouchant dans un volume interne (4) dudit répartiteur d’air (1) et une pluralité de conduits de sortie (21-24) destinés chacun à relier ledit volume interne (4) à un cylindre respectif du moteur, caractérisé en ce que le répartiteur d’air (1) comprend : - un corps principal (2) définissant l’orifice d’entrée (5), et au moins partiellement le volume interne (4) et la pluralité de conduits de sortie (21-24), - un couvercle interne (3) définissant au moins partiellement la pluralité de conduits de sortie (21-24), ledit couvercle interne (3) étant fixé sur le corps principal (2) par l’intermédiaire de moyens de fixation mécanique, et - une structure ajourée (10) d’un seul tenant disposée entre le corps principal (2) et le couvercle interne (3), ladite structure ajourée (10) étant configurée pour, d’une part, assurer l’étanchéité aux gaz entre le répartiteur d’air (1) et la culasse du moteur, ainsi qu’entre les conduits de sortie (21-24), et, d’autre part, participer au maintien mécanique du couvercle interne (3) avec le corps principal (2). Figure d’abrégé = Figure 2

Description

Répartiteur d’air pour moteurs à combustion thermique
La présente invention concerne un répartiteur d’air pour moteurs à combustion thermique, notamment pour moteurs suralimentés.
Classiquement, un répartiteur d’air, aussi appelé collecteur d’admission, comprend une entrée d’air et plusieurs sorties d’air destinées à être connectées à une culasse d’un moteur pour amener à chaque cylindre du moteur l’air nécessaire à la combustion du carburant. L’air en provenance du filtre à air pénètre dans le répartiteur par l’entrée d’air, soit directement dans le cas de moteurs dits atmosphériques, soit via un turbocompresseur dans le cas de moteurs suralimentés. L’air est dirigé ensuite vers un volume interne du répartiteur et de ce volume interne vers les sorties d’air via des conduits de sortie. Ces conduits de sortie peuvent avoir une géométrie variable selon les moteurs. En particulier, dans le cas d’un moteur suralimenté, ces conduits de sortie sont généralement courts et sensiblement rectilignes. Cette configuration spécifique permet de réaliser le répartiteur d’air par l’assemblage de deux parties distinctes en matière plastique, obtenues par un procédé de moulage par injection par exemple. Actuellement, l’assemblage de ces deux parties s’opère par soudure vibration.
Ce procédé de soudure vibration présente toutefois plusieurs inconvénients. Un premier inconvénient est la nécessité d’utiliser un moyen de soudure dédié qui est spécifique à chaque type de répartiteur. Un deuxième inconvénient est le besoin d’une mise au point précise et rigoureuse lors du procédé de soudure du fait des pressions très élevées appliquées sur les parties à assembler. Un troisième inconvénient est l’apparition de particules au sein du répartiteur du fait du frottement des deux parties à assembler lors du procédé de soudure. Ces particules pouvant générer des dommages importants dans le moteur, il est généralement obligatoire d’effectuer un nettoyage complet du répartiteur d’air avant sa fixation sur la culasse. L’ensemble de ces inconvénients ne permet donc pas de réaliser un répartiteur d’air de manière simple et peu onéreuse, tout en respectant des critères de propreté de plus en plus drastiques.
La présente invention vise donc à proposer un répartiteur d’air ne présentant pas les inconvénients susmentionnés, et, en particulier, un répartiteur d’air qui soit à la fois simple et peu onéreux à fabriquer, et possédant un niveau de propreté conforme aux standards en vigueur.
A cet effet, l’invention a pour objet un répartiteur d’air destiné à être fixé sur une culasse d’un moteur à combustion thermique, ledit répartiteur d’air comprenant un orifice d’entrée débouchant dans un volume interne dudit répartiteur d’air et une pluralité de conduits de sortie destinés chacun à relier ledit volume interne à un cylindre respectif du moteur, caractérisé en ce que le répartiteur d’air comprend :
- un corps principal définissant l’orifice d’entrée, et au moins partiellement le volume interne et la pluralité de conduits de sortie,
- un couvercle interne définissant au moins partiellement la pluralité de conduits de sortie, ledit couvercle interne étant fixé sur le corps principal par l’intermédiaire de moyens de fixation mécanique, et
- une structure ajourée d’un seul tenant disposée entre le corps principal et le couvercle interne, ladite structure ajourée étant configurée pour, d’une part, assurer l’étanchéité aux gaz entre le répartiteur d’air et la culasse du moteur, ainsi qu’entre les conduits de sortie, et, d’autre part, participer au maintien mécanique du couvercle interne avec le corps principal.
Ainsi configuré, le répartiteur d’air de la présente invention pourra être formé par l’assemblage de deux parties distinctes, à savoir un corps principal et un couvercle interne, fixés ensemble uniquement par des moyens de fixation mécanique. Les problèmes liés à l’utilisation d’un procédé d’assemblage par soudure vibration seront ainsi évités. Par ailleurs, la structure ajourée disposée entre le corps principal et le couvercle interne permettra d’améliorer l’étanchéité et le maintien mécanique de l’assemblage ainsi réalisé, améliorant ainsi les performances du répartiteur par rapport à un répartiteur assemblé par soudure vibration.
Le répartiteur d’air de l’invention pourra comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou de manière combinée :
- le corps principal et le couvercle interne sont configurés pour former au moins une rainure débouchant sur une face extérieure du répartiteur d’air qui est destinée à venir au contact de la culasse du moteur, ladite rainure étant apte à loger au moins partiellement ladite structure ajourée.
- la rainure comprend une pluralité de segments principaux de forme annulaire, chacun des segments principaux entourant l’un des conduits de sortie, lesdits segments principaux étant reliés par une pluralité de segments intermédiaires à profil rectiligne.
- chaque segment principal de la rainure comprend au moins un premier segment d’extrémité possédant sensiblement une forme partiellement annulaire et au moins un deuxième segment d’extrémité possédant également une forme partiellement annulaire, ledit deuxième segment d’extrémité étant contigu audit premier segment d’extrémité, et en ce que le premier segment est défini uniquement par le corps principal et le deuxième segment d’extrémité est défini uniquement par le couvercle interne.
- la rainure possède une largeur légèrement supérieure à celle de la structure ajourée et une hauteur légèrement inférieure à celle de la structure ajourée de manière à permettre la déformation de la structure ajourée lors de la fixation du répartiteur d’air sur la culasse du moteur.
- la structure ajourée comprend plusieurs portions principales de forme sensiblement annulaire, chacune desdites portions principales entourant une partie d’extrémité des conduits de sortie de telle sorte qu’elles assurent ainsi l’étanchéité aux gaz entre le répartiteur d’air et la culasse du moteur, ainsi qu’entre les conduits de sortie, lesdites portions principales étant reliées entre elles par portions intermédiaires de telle sorte que la structure ajourée participe ainsi au maintien mécanique du couvercle interne avec le corps principal.
- le couvercle interne est fixé sur le corps principal par clippage.
- la structure ajourée est constituée d’un matériau élastomère comprenant, de préférence, 80 % de fluoroélastomères.
L’invention concerne également un véhicule automobile à moteur à combustion thermique équipé d’un répartiteur d’air tel que défini précédemment.
L’invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées.
est une vue en perspective d’un répartiteur d’air selon l’invention.
est une vue en perspective éclatée du répartiteur d’air de la figure 1.
est une vue de dessous, côté culasse, du répartiteur d’air de la figure 1.
est une vue en coupe transversale du répartiteur selon l’invention selon le plan de coupe AA indiqué sur la figure 3.
Dans les paragraphes qui suivent, les termes amont et aval font référence au sens de circulation du flux d’air à l’intérieur du répartiteur d’air dans les conditions normales d’utilisation de celui-ci. Ainsi, selon cette convention, un répartiteur d’air possède à son extrémité amont une entrée d’air et à son extrémité aval une pluralité de sorties d’air. Par ailleurs, le terme longitudinal fait référence à des directions orientées dans le sens amont/aval et le terme latéral fait référence à des directions orientées perpendiculairement au sens amont/aval.
En référence aux figures 1 et 2, il est représenté un répartiteur d’air 1 selon un mode de réalisation de l’invention. Le répartiteur d’air 1 est formé de deux parties distinctes, à savoir un corps principal 2 et un couvercle interne 3, lesdites parties étant connectées entre elles par l’intermédiaire de moyens de fixation mécanique, notamment par clippage. Ce mode de fixation uniquement mécanique permet d’éviter les inconvénients liés au mode de fixation par soudure, tels qu’évoqués précédemment. Comme représenté sur la figure 4, le corps principal 2 possède un cavité traversante 4 à l’intérieur de laquelle vient se loger le couvercle interne 3. La cavité traversante 4 débouche, d’un côté, sur une première ouverture 5 formée dans une paroi amont 6 du corps principal 1 et, de l’autre côté, sur une deuxième ouverture 7 formée dans une paroi aval 8 du corps principal 1. La première ouverture 5 définit l’entrée d’air du répartiteur d’air 1 et possède sensiblement une forme circulaire. La deuxième ouverture 7 possède une forme oblongue, comme représenté sur la figure 2, ladite forme oblongue étant configurée pour permettre le passage du couvercle interne 3. Ainsi, comme illustré sur la figure 4, dans la configuration totalement assemblée du répartiteur d’air 1, le couvercle interne 3 vient se positionner totalement à l’intérieur de la cavité traversante 4 du corps principal 2, une paroi aval 12 dudit couvercle interne 3 étant sensiblement coplanaire avec la paroi aval 8 du corps principal 2 et une paroi amont 11 dudit couvercle interne 3 faisant face à une paroi interne 9 du corps principal 2, qui délimite la cavité traversante 4. Les parois interne 9 et amont 11 possèdent chacune un profil courbe pouvant s’apparenter à celle d’un côté d’un violon, de sorte que la paroi amont 11 du couvercle interne 3 permet de définir, en combinaison avec la paroi interne 9 du corps principal 2, deux conduits de sortie 21, 24 disposés respectivement à chacune des extrémités latérales du répartiteur d’air 1, comme illustré sur la figure 3. Deux autres conduits de sortie 22, 23 du répartiteur d’air 1, disposés entre les conduits de sortie 21, 24, sont définis quant à eux par des ouvertures longitudinales 13 et 14, formées à travers le couvercle interne 3. L’espacement entre les conduits de sortie 21 à 24 sera avantageusement défini pour correspondre à celui de conduits d’entrée correspondants de la culasse, de sorte que, lorsque le répartiteur d’air 1 sera fixé sur la culasse, chacun des conduits de sortie 21 à 24 permettra de relier fluidiquement l’entrée d’air 5 avec l’un des conduits d’entrée de la culasse, lequel débouchera sur un des cylindres du moteur.
Comme représenté sur la figure 3, le corps principal 2 et le couvercle interne 3 sont configurés pour former au moins une rainure 15 débouchant sur la face extérieure du répartiteur d’air 1 qui est destinée à venir au contact de la culasse du moteur, ladite face extérieure étant définie par les parois aval 8 et 12 du corps principal 2 et du couvercle interne 3. Comme représenté sur la figure 1, la rainure 15 est formée de plusieurs segments principaux 151, 152, 153 et 154 espacés le long d’une direction latérale, lesdits segments principaux possédant une forme sensiblement annulaire. Deux segments principaux directement adjacents, respectivement 151 et 152, 152 et 153, et 153 et 154, étant reliées entre eux par une paire de segments intermédiaires à profil rectiligne, respectivement 155-155’, 156-156’ et 157-157’. Chacun des segments principaux 151 et 154 est formé d’un premier segment d’extrémité 151a et 154a possédant sensiblement une forme partiellement annulaire et d’un deuxième segment d’extrémité 151b et 154b possédant également une forme partiellement annulaire, ledit deuxième segment d’extrémité 151b et 154b étant contigu audit premier segment d’extrémité 151a et 154a. Le premier segment d’extrémité 151a et 154a est défini uniquement par le corps principal 2 et le deuxième segment d’extrémité 151b et 154 b est défini uniquement par le couvercle interne 3. De façon similaire, chacun des segments principaux 152 et 153 est formé d’un premier segment d’extrémité 152a et 153a possédant sensiblement une forme partiellement annulaire, d’un deuxième segment d’extrémité 152b et 153b possédant également une forme partiellement annulaire, ledit deuxième segment d’extrémité 152b et 153b étant contigu audit premier segment d’extrémité 152a et 153a, d’un troisième segment d’extrémité 152a’ et 153a’ possédant sensiblement une forme partiellement annulaire, ledit troisième segment d’extrémité 152a’ et 153a’ étant contigu audit deuxième segment d’extrémité 152b et 153b, d’un quatrième segment d’extrémité 152b’ et 153b’ possédant également une forme partiellement annulaire, ledit quatrième segment d’extrémité 152b’ et 153b’ étant contigu audit troisième segment d’extrémité 152a’ et 153a’ et audit premier segment d’extrémité 152a et 153a. Les premier et troisième segments d’extrémité 152a, 152a’ et 153a, 153a’ sont définis uniquement par le corps principal 2 et les deuxième et quatrième segments d’extrémité 152b, 152b’ et 153b, 153b’ sont définis uniquement par le couvercle interne 3.
La rainure 15 est ainsi configurée pour loger une structure ajourée 10 représentée sur la figure 2. Ladite structure ajourée 10 est notamment formée de plusieurs portions principales 101, 102, 103 et 104 de forme sensiblement annulaire, chacune desdites portions principales 101 à 104 entourant respectivement une partie d’extrémité des conduits de sortie 21 à 24, lesdites portions principales 101 à 104 étant reliées entre elles par des portions intermédiaires 105, 105’, 106, 106’, 107, 107’. Comme représenté sur la figure 1, chacune des portions principales 101 à 104 est, dans la configuration totalement assemblée du répartiteur d’air 1, logée respectivement dans un des segments principaux 151 à 154 de la rainure 15 et chacune des portions intermédiaires 105 à 107 et 105’ à 107’ est logée respectivement dans un des segments intermédiaires 155 à 157 et 155’ à 157’ de la rainure 15. Ainsi configurée, la structure ajourée 10 participera au maintien mécanique du couvercle interne 3 sur le corps principal 2, étant donné que chacune des portions principales 101 à 104 entoure à la fois au moins un segment d’extrémité 151a, 152a, 152a’, 153a, 153a’ et/ou 154a défini par le corps principal 2 uniquement et au moins un segment d’extrémité 151b, 152b, 152b’, 153b, 153b’ et/ou 154b défini par le couvercle interne 3 uniquement. Par ailleurs, en choisissant correctement le matériau constitutif de la structure ajourée 10, en particulier en formant la structure ajourée 10 dans un matériau élastomère possédant une résistance accrue aux vapeurs d’essence et d’huile, notamment constituée d’un matériau comprenant au moins 80 % de fluoroélastomères, il sera également possible d’assurer ainsi une étanchéité aux gaz entre le répartiteur d’air 1 et la culasse du moteur, ainsi qu’entre les conduits de sortie 21 à 24. Cette étanchéité pourra être avantageusement renforcée en configurant la rainure 15 de telle sorte que sa largeur dans une direction latérale soit légèrement supérieure à celle de la structure ajourée 10 et que sa hauteur dans la direction longitudinale soit légèrement inférieure à celle de la structure ajourée 10. De cette façon, lors de la fixation du répartiteur d’air 1 sur la culasse du moteur, la structure ajourée 10, prise en sandwich entre la face inférieure du répartiteur d’air 1 et la face supérieure de la culasse, se déformera de manière à remplir totalement l’espace libre défini par la rainure 15.

Claims (9)

  1. Répartiteur d’air (1) destiné à être fixé sur une culasse d’un moteur à combustion thermique, ledit répartiteur d’air (1) comprenant un orifice d’entrée (5) débouchant dans un volume interne (4) dudit répartiteur d’air (1) et une pluralité de conduits de sortie (21-24) destinés chacun à relier ledit volume interne (4) à un cylindre respectif du moteur, caractérisé en ce que le répartiteur d’air (1) comprend :
    - un corps principal (2) définissant l’orifice d’entrée (5), et au moins partiellement le volume interne (4) et la pluralité de conduits de sortie (21-24),
    - un couvercle interne (3) définissant au moins partiellement la pluralité de conduits de sortie (21-24), ledit couvercle interne (3) étant fixé sur le corps principal (2) par l’intermédiaire de moyens de fixation mécanique, et
    - une structure ajourée (10) d’un seul tenant disposée entre le corps principal (2) et le couvercle interne (3), ladite structure ajourée (10) étant configurée pour, d’une part, assurer l’étanchéité aux gaz entre le répartiteur d’air (1) et la culasse du moteur, ainsi qu’entre les conduits de sortie (21-24), et, d’autre part, participer au maintien mécanique du couvercle interne (3) avec le corps principal (2).
  2. Répartiteur d’air (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps principal (2) et le couvercle interne (3) sont configurés pour former au moins une rainure (15) débouchant sur une face extérieure du répartiteur d’air (1) qui est destinée à venir au contact de la culasse du moteur, ladite rainure (15) étant apte à loger au moins partiellement ladite structure ajourée (10).
  3. Répartiteur d’air (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure (15) comprend une pluralité de segments principaux (151-154) de forme annulaire, chacun des segments principaux (151-154) entourant l’un des conduits de sortie (21-24), lesdits segments principaux (151-154) étant reliés par une pluralité de segments intermédiaires (155-157 ; 155’-157’) à profil rectiligne.
  4. Répartiteur d’air (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque segment principal (151-154) de la rainure (15) comprend au moins un premier segment d’extrémité (151a, 152a, 152a’, 153a, 153a’, 154a) possédant sensiblement une forme partiellement annulaire et au moins un deuxième segment d’extrémité (151b, 152b, 152b’, 153b, 153b’, 154b) possédant également une forme partiellement annulaire, ledit deuxième segment d’extrémité (151b, 152b, 152b’, 153b, 153b’, 154b) étant contigu audit premier segment d’extrémité (151a, 152a, 152a’, 153a, 153a’, 154a), et en ce que le premier segment d’extrémité (151a, 152a, 152a’, 153a, 153a’, 154a) est défini uniquement par le corps principal (2) et le deuxième segment d’extrémité (151b, 152b, 152b’, 153b, 153b’, 154b) est défini uniquement par le couvercle interne (3).
  5. Répartiteur d’air (1) selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la rainure (15) possède une largeur légèrement supérieure à celle de la structure ajourée (10) et une hauteur légèrement inférieure à celle de la structure ajourée (10) de manière à permettre la déformation de la structure ajourée (10) lors de la fixation du répartiteur d’air (1) sur la culasse du moteur.
  6. Répartiteur d’air (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure ajourée (10) comprend plusieurs portions principales (101-104) de forme sensiblement annulaire, chacune desdites portions principales (101-104) entourant une partie d’extrémité des conduits de sortie (21-24) de telle sorte qu’elles assurent ainsi l’étanchéité aux gaz entre le répartiteur d’air (1) et la culasse du moteur, ainsi qu’entre les conduits de sortie (21-24), lesdites portions principales (101-104) étant reliées entre elles par des portions intermédiaires (105-107 ; 105’-107’) de telle sorte que la structure ajourée (10) participe ainsi au maintien mécanique du couvercle interne (3) avec le corps principal (2).
  7. Répartiteur d’air (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle interne (3) est fixé sur le corps principal (2) par clippage.
  8. Répartiteur d’air (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure ajourée (10) est constituée d’un matériau élastomère comprenant, de préférence, au moins 80 % de fluoroélastomères.
  9. Véhicule automobile à moteur à combustion thermique équipé d’un répartiteur d’air (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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