Brevet FR2418334A1 — publié le 19790921

La présente invention, due à la collaboration de M. Didier THERON, se rapporte à un dispositif permettant de rendre souple un élément tubulaire d'échappement de moteur de véhicules automobiles. Ces derniers liés au moteur, introduisent une raideur supplémentaire aux différentes suspensions du groupe motopropulseur et subissent, par conséquent, des efforts et donc des déformations souvent importantes. De plus, les effets dynamiques, introduits par la mise en résonance de l'ensemble de la tubulure, entrainent le long de celle-ci des contraintes importantes que l'on peut diminuer par l'assouplissement de certains tronçons. Les dispositifs les plus courants, connus actuellement pour assouplir une tubulure d'échappement, liée au moteur ou plus précisément pour tenter de découpler le groupe motopropulseur de l'élément tubulaire, sont - l'interposition d'un élément flexible, onduleux, protégé ou non par une tresse. Malheureusement, les déformations que subit cet élément sont telles telles entraînent sa destruction rapide et conduisent, par conséquent, à l2adoption de flexibles très élaborés. On tente de remédier à ces défauts en limitant les déformations introduites dans l'élément tout en lui conservant sa fonction de filtrage aux vibrations. Néanmoins, le coût de l'élément onduleux reste très élevé. - l'utilisation d'un système à rotule ; bien que permettant un mouvement relatif aisé entre la partie tubulaire amont et la partie aval de ce système, il supporte mal les vibrations et ne permet surtout pas d'en diminuer le niveau. La présente invention a pour but de réaliser un élément souple permettant, d'une part, une réduction du niveau de vibrations de l'ensemble de la tubulure, d'autre part, une absorption des déformations résultant des mouvements du groupe motopropulseur, importants lors des démarrages par exemple, ou, plus précisément, d'en réduire les effets. Comme nous le verrons à la suite de la description, un système annexe peut, en effet, lui être adjoint pour limiter sa déformation. On sait déjà, depuis les études de VON KARMAN, qu'un élément tubulaire ,a parois minces cour b e posse e une inertie de flexion beauc#oup plus faible qu'un tronçon droit de même nature. Ce phénomène peut être traduit par la formule suivante, qui détermine un coefficient K pondérant la valeur de l'inertie, qui rentre dans le calcul de flexibilité des poutres en résistance des matériaux K=1+ 9 k2 12 + k2 dans laquelle : 2 r k=#R.e où r est le rayon moyen de la section de l'élément tubulaire, e est l'épaisseur de la paroi et R le rayon de courbure. L'objet de la présente invention tire partie des conséquences de cette théorie, en l'appliquant aux éléments tubulaires d'échappement, afin de leur donner des propriétés de souplesse analogues à celles que l'on obtiendrait en utilisant un élément onduleux flexible, tout en étant plus robuste, plus simple et moins onéreux. L'invention sera décrite au regard des figures 1 à 3 ci-jointes, données à titre d'exemple non limitatif, et qui représentent respectivement - la figure 1 : une vue en plan dtun élément tubulaire d'échappement selon l'invention, - la figure 2 : une section droite de ladite tubulure selon un plan vertical, - la figure 3 : une variante selon laquelle on complète l'élément tubulaire par un renfort amortisseur. Considérons l'élément tubulaire courbe I de la figure 1, relié à ses extrémités à deux manchons rectilignes rigides de même section, non figurés, solidaires respectivement du moteur et du pot d'échappement. Comme on le voit mieux à la figure 2, la section de l'élément 1 est constituée de deux zones hémicirculaires principales 2 et 3, reliées entre elles par des éléments de jonction quasi circulaires 3 et 4 diamétralement opposes. Remarquons que l'élément tubulaire courbe 1 détermine un plan médian par rapport auquel le plan passant par le milieu des éléments de jonction 4 - 5 est perpendiculaire. On constate que la forme générale de la section de l'élément 1 favorise ltovalisation de l'élément tubulaire l, notamment au niveau de la courbure sous l'action des contraintes issues du moteur. Ces dernières, déforment alors de façon élastique l'élément tubulaire courbe 1, en agissant notamment sur son angle de courbure et dans son plan ; elles sont ainsi éliminées et leurs conséquences nuisibles ne sont plus à redouter au niveau de la résistance mécanique de l'élément 1.On peut faire varier la flexibilité de l'élément souple selon l'invention en agissant sur ses différents paramètres caractéristiques, tels que le rayon des zones hémicirculaires 2 - 3, celui des éléments de jonction 4 - 5, l'épaisseur de la tôle utilisée, le rayon de courbure de l'élément 1, etc... mais aussi en juxtaposant en série plusieurs éléments tubulaires courbes ?. Par ailleurs, si l'utilisation de tels éléments 1 peut être rapprochée, par analogie, ju fonesionnement mécanique d'un ressort, il peut être souhaitable de faire intervenir simultanément une disposition complémentaire analogue à celle d'un amortisseur. Ceci est le cas dans le dispositif illustré à la figure 4. Selon cette disposition, des flasques 6 et 7 sont, d'une part, ajustés aux extrémités de la courbe de l'élément tubulaire 1 et, d'autre part, reliés entre eux par l'intermédiaire d'un bloc d'élastomère 8, situé à ltintérieur de la courbure. Ce faisant, on limite la déformation de l'élément 1 tout en amortissant les vibrations dont il est le siège. La nature de l'élastomère ainsi que les caractéristiques géométriques du bloc 8 sont déterminées expérimentalement en fonction des résultats souhaités. A titre d'exemple, un élément 1, dont le diamètre principal déterminé par les zones 2 - 3 est de 40 mm, acquiert une souplesse adéquate, si l'étran- glement, déterminé à la jonction desdites zones 2 - 3 et les éléments de jonc tion, a une largeur de l'ordre de 7 mm, si le diamètre des éléments de jonction est approximativement de 10 à 15 mm et si la courbure de l'élément 1 est au moins égale à 750. La fabrication de telles tubulures d'échappement n'est pas plus compliquée que celle qui donne lieu à des éléments cylindriques droits et s'opère à partir de tôles de meme nature, selon les mêmes procédés déjà connus. On veillera toutefois, dans le cas d'une realisation en matériau roulé et soudé a positionner correctement le cordon de soudure dans une zone peu sollicitée. RlNENDI5ATIONS 1 - Elément d'échappement souple, notamment pour véhicules à moteur, caracté risé par le fait qu'il comporte au moins une courbure destinée à lui donner de la souplesse, celle-ci étant en outre accentuée par la forme de la section droite dudit élément, favorisant son ovalisation#constituée de deux zones hémicirculaires, reliées entre elles par des éléments de jonction quasi quasi circulaires, situés diamétralement dans un plan perpendiculaire au plan contenant la courbure de l'élément d'échappement. 2 - Elément d'échappement souple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courbure de l'élément est au moins égale à 750. 3 - Elément d'échappement souple selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on limite l'amplitude de ses déformations en fixant à chacune des extrémités de sa courbure un flasque, les deux flasques étant reliés entre eux par l'intermédiaire d'un bloc d'élastomère, situé à l'intérieur de la courbure, qui agit en outre comme amortisseur de vibrations.