FR3098863A1

FR3098863A1 - Répartiteur d'admission en matière plastique avec un chemisage intérieur au moins partiel

Info

Publication number: FR3098863A1
Application number: FR1908201A
Authority: FR
Inventors: Benoît ANCEL; Julien BORR; Jimmy DONETTI
Original assignee: Sogefi Air and Cooling SAS
Current assignee: Sogefi Air and Cooling SAS
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-01-22
Anticipated expiration: 2039-07-19
Also published as: WO2021013755A1; EP3999732A1; FR3098863B1; EP3999732B1

Abstract

Répartiteur d'admission en matière plastique avec un chemisage intérieur au moins partiel La présente invention a pour objet un répartiteur ou collecteur d’admission (1) en matériau thermoplastique constitué par deux coquilles (2, 2’) assemblées rigidement entre elles au niveau de bords périphériques circonférentiels (3, 3’) respectifs et constituant ensemble un corps de répartiteur délimitant un volume creux intérieur, au moins une desdites coquilles (2, 2’) comportant une feuille ou tôle (4, 4’) rapportée en un matériau métallique, recouvrant au moins partiellement la face interne de la paroi de la ou de chaque coquille (2, 2’) concernée et préformée pour sensiblement épouser au moins localement la forme de la paroi de cette coquille à la manière d’une peau, ladite ou chaque feuille métallique (4, 4’) étant solidarisée mécaniquement et rigidement avec la coquille (2, 2’) concernée. Répartiteur (1) caractérisé en ce que la ou chaque coquille (2, 2’) comporte des sites d’ancrage (6) pour des moyens de fixation (7) de la ou chaque feuille métallique (4, 4’) avec cette coquille (2, 2’), ces sites d’ancrage (6) étant localisés dans des formations (8) de matière thermoplastique situées au niveau du bord circonférentiel (3, 3’) et s’étendant vers l’extérieur depuis ladite paroi. Figure à publier avec l’abrégé : Fig.1B

Description

Répartiteur d'admission en matière plastique avec un chemisage intérieur au moins partiel

La présente invention concerne le domaine des équipements techniques des véhicules automobiles, plus particulièrement les composants sous capot liés à l’admission d’air, et a pour objet un répartiteur ou collecteur d’admission en matière plastique pour un tel véhicule, notamment équipé d’un circuit EGR, avec un chemisage intérieur au moins partiel thermorésistant, préférentiellement métallique.

Actuellement, dans les véhicules à moteur à combustion interne, les gaz d’échappement sont généralement réintroduits au niveau de l’admission d’air moteur afin de réduire les impacts en termes de pollution. Avant d’être réinjectés (recirculation des gaz d’échappement : « Exhaust Gas Recirculation », EGR en langue anglaise), ils sont réintroduits dans le répartiteur d’admission d’air où ils sont mélangés avec de l’air « neuf » (air frais aspiré) avant d’entrer dans la chambre de combustion du moteur.

La température des gaz EGR peut localement monter jusqu’à 400° et avec la présence de suies et de goudrons dans le répartiteur, peut entrainer localement une fusion des parois du répartiteur, lorsque celui-ci est en plastique.

Ce problème est connu dans le domaine automobile et pour le pallier, il a déjà été proposé de remplacer les répartiteurs en plastique par des répartiteurs en fonte d’aluminium. Cette solution n’est pas satisfaisante notamment en termes de coût de production et d’impact de poids sur le véhicule.

Une autre solution connue pour pallier ce problème est de revêtir la paroi intérieure du répartiteur en matière plastique d’une couche d’aluminium laquelle présente une bonne résistance thermique et une bonne conductivité thermique pour répartir la chaleur sur toute la surface du revêtement.

Des solutions de ce type sont connues notamment du document
FR 2 927 127 au nom de PSA. Ce document divulgue l’ajout d’un revêtement en matériau métallique sur la surface interne du répartiteur en plastique. Un seul mode de réalisation est exemplifié dans ce document. Le revêtement métallique est ainsi un revêtement adhérent formé par dépôt d’un alliage métallique (Fe/Ni), avantageusement appliqué par électrodéposition. Cette solution n’est cependant pas satisfaisante ni en termes de coûts, ni en termes d’assemblage.

Une autre solution a été proposée dans le document FR 2 931 900. Dans ce document, le revêtement métallique interne est une feuille métallique fixée par des plots monoblocs avec le répartiteur en plastique. Avantageusement la fixation est effectuée par bouterollage. Cette solution n’est pas non plus satisfaisante car les points de fixation représentent des zones peu résistantes aux températures élevées, pouvant engendrer un décollement du revêtement interne.

Le but de l’invention est de proposer un répartiteur avec un mode de fixation amélioré d’un revêtement métallique protecteur interne, qui est compatible avec les contraintes de coûts et d’assemblage liés aux produits de grande série et qui présente aussi une meilleure résistance thermique (notamment suppression des plots de fixation de la solution comme précitée), ainsi qu’une meilleure résistance mécanique.

A cet effet, l’invention a pour objet un répartiteur ou collecteur d’admission en matériau thermoplastique constitué par au moins deux parties d’un seul tenant chacune et en forme de coques ou de coquilles, ces coquilles étant assemblées rigidement entre elles au niveau de bords périphériques circonférentiels respectifs et constituant ensemble un corps de répartiteur délimitant un volume creux intérieur, au moins une desdites coques ou coquilles comportant une feuille ou tôle rapportée en un matériau métallique, recouvrant au moins partiellement la face interne de la paroi de la ou de chaque coquille concernée et préformée pour sensiblement épouser au moins localement la forme de la paroi de cette coquille à la manière d’une peau, ladite ou chaque feuille métallique étant solidarisée mécaniquement et rigidement avec la coquille concernée,
répartiteur caractérisé en ce que la ou chaque coquille comporte des sites d’ancrage pour des moyens de fixation rapportés, destinés à solidariser directement ou indirectement la ou chaque feuille métallique avec cette coquille, ces sites d’ancrage étant localisés dans des formations de matière thermoplastique réalisées d’un seul tenant avec la paroi de ladite coquille, situées au niveau du bord circonférentiel et s’étendant vers l’extérieur depuis ladite paroi, à l’opposé de sa face interne participant à la délimitation du volume intérieur.

L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :

est une vue en perspective d’un répartiteur selon un mode de réalisation de l’invention ;

est une vue éclatée du répartiteur représenté figure 1A ;

et

sont des vues en perspective des deux parties constitutives du répartiteur de la figure 1, avant leur assemblage ;

est une vue en coupe du répartiteur de la figure 1 selon un plan passant par des sites d’ancrage et des moyens de fixation superposés de ses deux parties constitutives ;

et

sont des vues en coupe des figures 2A et 2B respectivement, selon le même plan de coupe que celui de la figure 3 ;

est une vue à une échelle différente du détail A de la figure 2B ;

est une vue à une échelle différente du détail B de la figure 2A ;

est une vue à une échelle différente du détail C de la figure 2B ;

et

sont des vues en perspective des deux feuilles métalliques découpées et formées, constituant les deux parties de coques composant ensemble (et avec chevauchement partiel) la peau ou l’écran rapporté(e) intérieur(e) de la partie de répartiteur représentée figure 2A, et,

et

sont des vues en perspective des deux feuilles métalliques découpées et formées constituant les deux parties de coques composant ensemble (et avec chevauchement partiel) la peau ou écran rapporté(e) intérieur(e) de la partie de répartiteur représentée figure 2B.

Les figures 1 à 4 montrent, pour certaines en partie seulement, un répartiteur ou collecteur d’admission 1 en matériau thermoplastique constitué par au moins deux parties d’un seul tenant chacune et en forme de coques ou de coquilles 2, 2’, ces coquilles 2, 2’ étant assemblées rigidement entre elles au niveau de bords périphériques circonférentiels 3, 3’ respectifs et constituant ensemble un corps 1’ de répartiteur délimitant un volume creux intérieur 1’’, au moins une desdites coques ou coquilles 2, 2’ comportant une feuille ou tôle 4, 4’ rapportée en un matériau métallique, recouvrant au moins partiellement la face interne 5’ de la paroi 5 de la ou de chaque coquille 2, 2’ concernée et préformée pour sensiblement épouser au moins localement la forme de la paroi 5 de cette coquille à la manière d’une peau, ladite ou chaque feuille métallique 4, 4’ étant solidarisée mécaniquement et rigidement avec la coquille 2, 2’ concernée.

Conformément à l’invention, la ou chaque coquille 2, 2’ comporte des sites d’ancrage 6 pour des moyens de fixation 7 rapportés, destinés à solidariser directement ou indirectement la ou chaque feuille métallique 4, 4’ avec cette coquille 2, 2’, ces sites d’ancrage 6 étant localisés dans des formations 8 de matière thermoplastique réalisées d’un seul tenant avec la paroi (5) de ladite coquille 2, 2’, situées au niveau du bord circonférentiel 3, 3’ et s’étendant vers l’extérieur depuis ladite paroi 5, à l’opposé de sa face interne 5’ participant à la délimitation du volume intérieur 1’’.

Ainsi, l’invention propose de réaliser la solidarisation de la peau métallique rapportée 4, 4’ avec le corps 1’ du répartiteur en dehors du volume 1’’ intérieur de réception du mélange gazeux, à savoir dans des zones retranchées à l’écart de ce volume, au niveau de formations additionnelles 8 périphériques spécifiquement prévues à cet effet. Les moyens de fixation 7 ne sont par conséquent, au moins en majeure partie, pas exposés directement aux effets thermiques du flux gazeux chaud circulant dans le répartiteur 1.

En accord avec une réalisation préférée de l’invention, sensiblement optimisée en termes de fabrication notamment, et ressortant plus particulièrement des figures 2 à 4, chaque moyen de fixation 7 consiste en une vis, préférentiellement une vis auto-formeuse ou auto-foreuse, et chaque site d’ancrage 6 consiste en un trou borgne ou puits ménagé dans une formation de matière 8 du type surépaisseur ou excroissance localisée de la paroi 5 de la coquille 2, 2’ concernée, sensiblement de niveau avec le bord circonférentiel 3, 3’ correspondant et s’étendant latéralement vers l’extérieur depuis ce dernier.

Avantageusement, comme le montrent également les figures précitées ainsi que les figures 8 et 9, il peut être prévu que la ou chaque feuille métallique préformée 4, 4’ comporte des pattes 9 latérales, avantageusement d’un seul tenant avec ladite feuille, s’étendant vers l’extérieur et arrangées et configurées pour un positionnement coïncidant avec les formations 8 de la coquille 2, 2’ la recevant, chaque patte 9 présentant un œillet 9’ pour le passage d’un moyen de fixation 7, lequel est coïncidant avec le site d’ancrage sous forme de trou borgne 6 de la formation 8 correspondante.

Bien que de fabrication simple, la constitution précitée des feuilles métalliques 4, 4’ formant la peau de protection thermique intérieure, permet de limiter la transmission de chaleur vers les moyens de fixation 7 et les sites d’ancrage 6 associés.

Afin de garantir l’étanchéité à l’air du répartiteur 1 au niveau du plan d’assemblage des deux coquilles 2 et 2’ (ou au niveau des différents plans d’assemblage lorsqu’il y a plus de deux coquilles), plus particulièrement lorsqu’elles sont assemblées au niveau de leurs bords coïncidents en regard 3, 3’ par soudure par vibrations ou par laser, l’invention prévoit préférentiellement que le bord circonférentiel 3, 3’ de chaque coquille 2, 2’ comporte un cordon de soudure continu 10 qui, au niveau des formations 8 logeant les sites d’ancrage 6, s’étend autour desdits sites 6 en les contournant extérieurement et en formant des portions de cordon 10’ enveloppantes.

De ce fait, malgré la projection des pattes 9 vers l’extérieur du volume intérieur 1’’ et la situation des moyens de fixation 7 et de leurs logements 6 en dehors de ce dernier, le décalage local vers l’extérieur du cordon 10 préserve l’étanchéité globale du répartiteur 1 (et notamment au niveau du plan d’assemblage).

En vue d’assurer un bon calage de la peau intérieure métallique dans les coquilles 2, 2’, de permettre une certaine dilatation thermique de cette peau et de limiter la transmission de chaleur entre la peau et la paroi 5 des coquilles 2, 2’, la ou chaque feuille métallique préformée 4, 4’ peut comporter des reliefs (non représentés), par exemple des déformations locales de ladite feuille, proéminents sur la face de la feuille concernée venant en contact avec la face interne 5’ de la paroi 5 de la coquille 2, 2’ concernée, ces reliefs constituant des points d’appui, ladite face interne 5’ de la paroi 5 de la coquille 2, 2’ comportant le cas échéant des contre-reliefs (non représentés) venus de matière, un espace interstitiel discontinu 11 étant ainsi constitué entre la peau métallique 4, 4’ et la coquille 2, 2’ correspondante.

Afin de rigidifier de manière additionnelle la structure du répartiteur 1, ce dernier peut comprendre, au moins au niveau de l’une des coquilles 2, 2’, au moins un élément d’entretoisement 12 s’étendant entre deux formations 8 localisées sur des portions de bords 3, 3’ opposées en les reliant entre elles et solidarisé au niveau de ces dernières par les moyens de fixation 7 de la feuille métallique préformée rapportée 4, 4’, ledit élément d’entretoisement 12 étant éventuellement pré-solidarisé avec la feuille métallique préformée 4, 4’ concernée (cf. figures 3, 4B, 5 et 9).

En fonction de la constitution du répartiteur 1 et de la nature, forme et fonction de ses parties constitutives, l’une au moins des coquilles 2, 2’ (et éventuellement les deux) peut comprendre une ou des ouvertures 13 dans sa paroi 5, le cas échéant prolongées par des embouts, tels que des tubulures, la ou chaque feuille métallique préformée rapportée 4, 4’ dans cette coquille 2, 2’ comportant des ouvertures 14 coïncidentes avec celles de ladite paroi 5, avantageusement avec des déformations locales de ladite feuille 4, 4’ s’insérant partiellement dans lesdites ouvertures 13 de la paroi 5 de ladite coquille 2, 2 (les bords des ouvertures 14 peuvent être incurvés à l’instar des bords des ouvertures 13 correspondantes).

En fonction du flux gazeux dans le répartiteur 1 et de l’exposition de ses parties constitutives aux effets thermiques de ce dernier, seule une des coquilles 2, 2’ peut comporter une peau métallique de revêtement intérieur.

Préférentiellement toutefois, chaque coquille 2, 2’ comporte au moins une feuille métallique 4, 4’ préformée rapportée, préférentiellement au moins deux feuilles 4 et 4’ se chevauchant mutuellement en partie (figures 2A et 2B). Cette dernière variante autorise une meilleure compensation des tolérances de fabrication et des dilatations thermiques, et facilite la fabrication et le montage.

Conformément à une variante constructive très favorable représentée sur les figures annexées, le répartiteur 1 comprend deux coquilles 2 et 2’ dont chacune comporte au moins une feuille métallique préformée rapportée 4, 4’, ces feuilles métalliques préformées 4, 4’ en forme de coques, ou de parties de coques 15', 15'', constituant ensemble un corps creux 15 qui délimite sensiblement le volume du plénum et qui est monté dans le corps creux du répartiteur 1 en le chemisant intérieurement.

Avantageusement, et comme cela ressort en particulier de la figure 1B, chaque feuille préformée 4, 4' constitue une partie d'une coque 15' ou 15'', l'assemblage de ces deux coques 15' et 15'' aboutissant au corps creux 15 de chemisage intérieur du répartiteur 1.

Cette construction offre une protection thermique optimale de la paroi 5 du répartiteur 1.

Lorsque les deux coquilles 2 et 2’ comprennent chacune au moins une coque métallique 4, 4’ comme mentionné précédemment, les formations de matière 8 comprenant les sites d’ancrage 6 des deux coquilles 2 et 2’ formant le corps du répartiteur 1 sont coïncidentes entre elles, et les portions de cordon de soudure enveloppantes 10’ au niveau des formations 8 des deux coquilles 2 et 2’ délimitent par coopération mutuelle deux à deux des cavités de logement 16 pour les parties apparentes des moyens de fixation 7, par exemple des têtes de vis.

Comme le montre la figure 3, les épaisseurs des portions de cordon 10’ sont déterminées de telle manière que les têtes des vis 7 ne se touchent pas après assemblage, mais également de telle manière que l’ouverture des cavités de logement 16 déportées présente une section réduite, limitant la propagation des gaz chauds dans ces cavités. Ces logements 16 sont le cas échéant dimensionnés pour recevoir également les entretoises 12 (par exemple espacement de 1 mm à 3 mm entre les têtes de vis 7 en regard).

Préférentiellement, chaque feuille métallique préformée rapportée 4, 4’ consiste en une feuille métallique emboutie, présentant des pattes latérales de solidarisation 9 d’un seul tenant et, le cas échéant, des ajours 14 découpés, ladite feuille 4, 4’ consistant en de l’aluminium ou de l’acier inoxydable.

A titre d’exemple, chaque peau ou coque d’une coquille 2, 2’ peut consister en une seule feuille métallique en acier inoxydable de type 1,4509 ou 1,4301, par exemple d’épaisseur entre 0,8 mm et 1,0 mm.

En variante, chaque coque ou peau peut consister en deux feuilles d’aluminium ou d’acier inoxydable se chevauchant partiellement et localement pour assurer un recouvrement ininterrompu en cas de dilatation thermique.

Les coquilles 2, 2’ quant à elles sont réalisées en matériau thermoplastique, le cas échéant renforcé par des fibres. Elles peuvent avantageusement présenter des ailes ou nervures de rigidification extérieures.

L’invention concerne également un véhicule automobile à moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un répartiteur d’admission 1 tel que mentionné précédemment.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

Répartiteur ou collecteur d’admission (1) en matériau thermoplastique constitué par au moins deux parties d’un seul tenant chacune et en forme de coques ou de coquilles (2, 2’), ces coquilles (2, 2’) étant assemblées rigidement entre elles au niveau de bords périphériques circonférentiels (3, 3’) respectifs et constituant ensemble un corps (1’) de répartiteur délimitant un volume creux intérieur (1’’), au moins une desdites coques ou coquilles (2, 2’) comportant une feuille ou tôle (4, 4’) rapportée en un matériau métallique, recouvrant au moins partiellement la face interne (5’) de la paroi (5) de la ou de chaque coquille (2, 2’) concernée et préformée pour sensiblement épouser au moins localement la forme de la paroi (5) de cette coquille à la manière d’une peau, ladite ou chaque feuille métallique (4, 4’) étant solidarisée mécaniquement et rigidement avec la coquille (2, 2’) concernée,
répartiteur (1) caractérisé en ce que la ou chaque coquille (2, 2’) comporte des sites d’ancrage (6) pour des moyens de fixation (7) rapportés, destinés à solidariser directement ou indirectement la ou chaque feuille métallique (4, 4’) avec cette coquille (2, 2’), ces sites d’ancrage (6) étant localisés dans des formations (8) de matière thermoplastique réalisées d’un seul tenant avec la paroi (5) de ladite coquille (2, 2’), situées au niveau du bord circonférentiel (3, 3’) et s’étendant vers l’extérieur depuis ladite paroi (5), à l’opposé de sa face interne (5’) participant à la délimitation du volume intérieur (1’’).
Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque moyen de fixation (7) consiste en une vis, préférentiellement une vis auto-formeuse ou auto-foreuse, et en ce que chaque site d’ancrage (6) consiste en un trou borgne ou puits ménagé dans une formation de matière (8) du type surépaisseur ou excroissance localisée de la paroi (5) de la coquille (2, 2’) concernée, sensiblement de niveau avec le bord circonférentiel (3, 3’) correspondant et s’étendant latéralement vers l’extérieur depuis ce dernier.
Répartiteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la ou chaque feuille métallique préformée (4, 4’) comporte des pattes (9) latérales, avantageusement d’un seul tenant avec ladite feuille, s’étendant vers l’extérieur et arrangées et configurées pour un positionnement coïncidant avec les formations (8) de la coquille (2, 2’) la recevant, chaque patte (9) présentant un œillet (9’) pour le passage d’un moyen de fixation (7), lequel est coïncidant avec le site d’ancrage sous forme de trou borgne (6) de la formation (8) correspondante.
Répartiteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bord circonférentiel (3, 3’) de chaque coquille (2, 2’) comporte un cordon de soudure continu (10) qui, au niveau des formations (8) logeant les sites d’ancrage (6), s’étend autour desdits sites (6) en les contournant extérieurement et en formant des portions de cordon (10’) enveloppantes.
Répartiteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ou chaque feuille métallique préformée (4, 4’) comporte des reliefs, par exemple des déformations locales de ladite feuille, proéminents sur la face de la feuille venant en contact avec la face interne (5’) de la paroi (5) de la coquille (2, 2’) concernée, ces reliefs constituant des points d’appui, ladite face interne (5’) de la paroi (5) de la coquille (2, 2’) comportant le cas échéant des contre-reliefs venus de matière, un espace interstitiel discontinu (11) étant ainsi constitué entre la peau métallique (4, 4’) et la coquille (2, 2’) correspondante.
Répartiteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un élément d’entretoisement (12) s’étendant entre deux formations (8) localisées sur des portions de bords (3, 3’) opposées en les reliant entre elles et solidarisé au niveau de ces dernières par les moyens de fixation (7) de la feuille métallique préformée rapportée (4, 4’), ledit élément d’entretoisement (12) étant éventuellement pré-solidarisé avec la feuille métallique préformée (4, 4’) concernée.
Répartiteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’une au moins des coquilles (2, 2’) comprend une ou des ouvertures (13) dans sa paroi (5), le cas échéant prolongées par des embouts, tels que des tubulures, la ou chaque feuille métallique préformée rapportée (4, 4’) dans cette coquille (2, 2’) comportant des ouvertures (14) coïncidentes avec celles de ladite paroi (5), avantageusement avec des déformations locales de ladite feuille (4, 4’) s’insérant partiellement dans lesdites ouvertures (13) de la paroi (5) de ladite coquille (2, 2’).
Répartiteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque coquille (2, 2’) comporte au moins une feuille métallique (4, 4’) préformée rapportée, préférentiellement au moins deux feuilles (4 et 4’) se chevauchant mutuellement en partie.
Répartiteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend deux coquilles (2 et 2’) dont chacune comporte au moins une feuille métallique préformée rapportée (4, 4’), ces feuilles métalliques préformées (4, 4’), en forme de coques ou de parties de coques 15', 15'', constituant ensemble un corps creux (15) qui délimite sensiblement le volume du plénum et qui est monté dans le corps creux du répartiteur (1) en le chemisant intérieurement.
Répartiteur selon la revendication 4 et la revendication 9, caractérisé en ce que les formations de matière (8) comprenant les sites d’ancrage (6) des deux coquilles (2 et 2’) formant le corps du répartiteur (1) sont coïncidentes entre elles, et en ce que les portions de cordon de soudure enveloppantes (10’) au niveau des formations (8) des deux coquilles (2 et 2’) délimitent par coopération mutuelle deux à deux des cavités de logement (16) pour les parties apparentes des moyens de fixation (7), par exemple des têtes de vis.
Répartiteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que chaque feuille métallique préformée rapportée (4, 4’) consiste en une feuille métallique emboutie, présentant des pattes latérales de solidarisation (9) d’un seul tenant et, le cas échéant, des ajours (14) découpés, ladite feuille (4, 4’) consistant en de l’aluminium ou de l’acier inoxydable.
Véhicule automobile à moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un répartiteur d’admission (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.