Brevet FR2487002A1 — publié le 19820122

Les silencieux simples et connus sont constitués par (les boîtiers formés de minces tôles d'acier à paroi unique. L'arortissement acoustique de ces boîtiers est suffisant quand le spectre des gaz d'échappement qui traversent le silencieux contient surtout des bruits de basse fréquence et quand les harmoniques contenues dans ce spectre n'y par- viennent que fortement amorties. Quand on exige que le silencieux ait une plus forte capacité d'amortissement des bruits de structure, on utilise des bottiers à double paroi ou présentant des combinaisons variées de l'épaisseur des parois. Grâce à ces bottiers, le rayonnement sonore que l'on constate avec des dispositifs à paroi unique et provenant des résonances ou de la co nci- dence dans le boîtier est suffisamment réduit pour que même quand le silencieux est soumis à des spectres de fréquence comprenant des fréquences élevées et en particulier dans la gamme comprise entre 1000 et 5000 Hz on obtienne un effet d'amortissement suffisant. Quand il s'agit de moteurs modernes à grande puissance à chevauchement élevé des soupapes, on a déjà utilisé des tôles d'acier à trois couches pour obtenir un amortissement sonore suffisant. Lorsque les silencieux sont constitués sous une forme extrêmement plate, on les équipe en plus de couches intermédiaires en amiante de manière à respecter les exigences élevées imposées par les constructeurs de véhicules automobiles aussi bien sur le plan de l'amortissement du bruit que sur celui de l'isolation thermique. En multipliant le nombre de tôles et en augmentant si- multanément leur épaisseur individuelle, on a réalisé des silencieux dont l'épaisseur totale des parois du bottier atteint 3 mm, ce qui a naturellement pour conséquence une augmentation indésirable et importante du poids du silencieux. Dans le domaine de la construction automobile o l'on cherche actuellement à réduire, dans toute la mesure du pos- sible, la consommation de carburant, le but recherché, en dehors de la réduction du facteur de résistance de l'air et de toute une série d'autres points techniques, est de réduire fortement le poids du véhicule. Mais il faut naturellement que le haut niveau technique qui a été atteint en ce qui concerne le confort des passagers, leur sécurité, la résis- tance de la carrosserie et autres dispositifs du véhicule soit conserve. Dans ce contexte, il faut que le poids de l'installa- tion de l'échappement soit également considérablement réduit alors que l'on impose simultanément des contraintes accrues concernant leurs propriétés d'amortissement acoustique. En ce qui concerne les tuyauteries de liaison et les tubes de sortie des silencieux, on a la possibilité de di- minuer l'épaisseur de leur paroi d'un ordre de grandeur de à 40 l en utilisant des aciers nobles à plus grande ré- sistance ce qui fait que tout en maintenant leur longévité nécessaire on peut au moins réduire le poids des tuyauteries de liaison en pourcentage et atteindre les valeurs mentionnées. Mais quand on réduit l'épaisseur des parois du boîtier d'un silencieux, et en particulier de ceux qui sont réalisés au moyen de coques moulées, on aboutit à une réduction consi- derable de la qualité en ce qui concerne l'amortissement acoustique obtenu et que l'on ne peut véritablement compenser par des couches intermédiaires non métalliques telles que des couches d'amiante. C'est pourquoi l'invention a pour objet de constituer les silencieux de manière à obtenir d'abord une sérieuse diminution du poids du boîtier. Ce résultat doit être atteint, en outre, en éliminant les couches intermédiaires d'amiante utilisées jusqu'ici du fait que l'amiante fait partie des substances dangereuses pour la santé. Malgré celà, le silen- cieux ne doit surtout pas être nettement plus cher que les modèles connus et habituellement utilisés jusau'ici. Finale- ment, il serait avantageux de pouvoir trouver une solution générale permettant des modifications progressives et adap- tées aux diverses exigences imposées au silencieux quand il fonctionne. Ces exigences diverses proviennent de sollicita- tions d'imnortance variable qui se manifestent lors ('u fonc- tionnement. L'invention résout ce problème au moyen d'un silencieux comprenant un bottier constitué essentiellement par deux couches de tôle, et par une nappe de laine minérale ne con- tenant pas d'amiante et constituée par des fibres minérales artificielles, résistant à des températures supérieures à 6000C, qui est disposée entre les deux tôles, cette nappe étant recouverte sur un côté par une feuille d'un métal léger résistant à la température. En raison de la corrosion à laquelle est soumise la tôle interne sur laquelle passe le courant des gaz d'échap- pement, cette tôl-e doit être constituée en acier normal, en acier ayant subi un traitement de surface d'ennoblissement ou un acier noble. La tôle externe qui est du côté de l'at- mosphère peut être réalisée en acier normal, en acier ayant subi un traitement de surface d'ennoblissement ou en un mé- tal léger en fonction des sollicitationsqui lui sont imposées par la corrosion et en utilisation. En ce qui.concerne la nappe de laine minérale, on peut utiliser un tissu de fibres de verre lorsque les sollicita- tions en température ne sont pas trop élevées. Dans le cas contraire, on peut utiliser diverses nappes de laine miné- rale connues, de préférence des nappes ayant un poids spéci- fique d'au moins 250 gr/L et une épaisseur comprise entre 2,0 et 6,0 mm. La mince feuille de recouvrement est une feuille en métal léger dont l'épaisseur est inférieure à 0,05 mm. Dans un mode de réalisation prévu pour répondre à des exigences élevées d'amortissement acoustique, on peut dis- poser,sur le côté de la nappe de laine minérale qui est op- posé à celui qui est recouvert par la feuille résistant à la terip6ratureune tôle additionnelle en métal léger ayant une épaisseur de 0,3 à 0,5 mm environ. La masse de cette tôle en métal léger correspond à celle d'une tôle d'acier comprise entre 0,1 et 0,15 mm. Pour des cas d'utilisation particulièrement diffici- les, on peut prévoir pour le boîtier une autre couche de laine minérale pourvue d'un côté d'une feuille de recouvre- ment. On réalise ainsi en pratique une paroi intermédiaire a cinq couches. En tenant compte des deux couches de recou- vrement en tôle d'acier, la paroi du bottier atteint même alors sept couches. Les parois de boîtier qui viennent d'être décrites présentent par rapport aux parois traditionnelles en tôles d'acier à trois couches des économies de poids très impor- tantes. Ces économies sont de 30 à 40 %/o en ce qui concerne le premier mode de réalisation décrit, de 20 à 30 % en ce qui concerne le second mode de réalisation, et il est encore compris entre 15 et 20 e.; pour le mode de réalisation décrit en troisième lieu et destiné aux cas d'utilisation les plus difficiles. Comme le poids des boîtiers des installations de silencieux dépasse en général le poids des tubes de ces ins- tallations, on peut donc en partant de ce fait et en rassem- blant toutes les mesures décrites obtenir des réductions de poids comprises entre 20 et 30 % du poids total de l'instal- lation, et ceci naturellement tout en conservant la même durée de vie que celle des installations connues et même avec un rendement plus élevé en ce qui concerne les propriétés d'amortissement acoustique. L'invention sera maintenant décrite plus en détail au moyen d'exemples de réalisation représentés uniquement sché- matiquement et à titre d'exemples dans les dessins ci-an-- nexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'une paroi de bottier; la figure 2 est une vue en coupe d'un boîtier au ni- veau d'un pli d'agrafage longitudinal; la figure 3 est une vue en coupe d'une paroi de boitier selon un autre mode de réalisation; la figure 4 est une vue en coupe d'une paroi de bottier constitué sous forme de coques, et la figure 5 représente finalement une vue en coupe d'une paroi de boîtier d'une troisième forme de réalisation possible. Le mode de réalisation représenté à la figure 1 est constitué par une paroi comprenant une tôle d'acier externe 1, une tôle d'acier interne 2 et une couche intermédiaire 3 en fibres minérales artificielles, recouverte sur un coté par ule f euille de m:iétal léger 4. Lorsque la paroi est ainsi constituée, on peut la façon- er ce façon habituelle et par exemple comme on peut le voir à la figure 2 o il lui est donné la forme d'une enveloppe d'Olun silencieux pourvue d'un pli d'agrafage longitudinal. La couche intermédiaire 3 constituée par la nappe de fibres mi- nérales doit alors être éliminée dans les zones marginales 5 des tôles qui sont soit soudées soit repliées de manière qu'elles ne subissent pas d'influences dues aux travaux de façonnage. La feuille de métal léger 4 peut cependant se pro- longer jusque dans ces zones marginales des tôles et être fa- çonnée avec elles. Une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée à la figure 3 o0 elle est constituée par une tôle externe 1, une tôle interne 2 et une couche intermédiaire 3 formée par une nappe de laine minérale, recouverte, sur un côté, par une feuille d'un métal léger 4. Dans ce cas, une tôle de métal léger 6 additionnelle est insérée sur le côté de la couche intermédiaire 3 qui est à l'opposé de celui o est appliquée la feuille de métal léger 4. A la figure 4 est représenté à titre d'exemple le fa- çonnage effectué pour obtenir un boîtier de silencieux cons- titué par des coques. Dans ce cas également, les couches in- termédiaires 3 ne sont pas prévues dans les zones marginales 5 des tôles mais la feuille de métal léger 4 et la tôle de métal léger 6 sont cependant prolongées jusque dans ces zones. Naturellement, le premier mode de réalisation peut éga- lement être utilisé pour former des boîtiers de silencieux constitué par des coques, et inversement le second mode de réalisation peut être soumis à un façonnage permettant d'ob- tenir des boîtiers de silencieux à pli d'agrafage longitudi- nal. Ceci vaut également pour l'exemple de réalisation repré- senté à la figure 5. Dans ce cas on prévoit également une tôle externe 1 et une tôle interne 2. En plus de la couche intermédiaire 3 constituée par une nappe de laine minérale recouverte par une feuille de métal léger 4 et la tôle de mtétal léger 6, on prévoit une autre couche intermédiaire 7 constituée par une nappe de laine minérale et pourvue d'un recouvrement 8 formé par une feuille de métal léger. Dans ce cas, on obtient pratiquement un ensemble à cinq couches et en tenant compte des deux tôles 1 et 2 un dispositif à sept couches. Naturellement, les coques des boitiers de silencieux peuvent être constituées de la même manière que les parois de silencieux, c'est-à-dire que la couche intermédiaire for- mée par la nappe de laine minérale ne se prolonge pas jusque dans les régions marginales des t8les qui doivent être sou- mises à un soudage ou à la formation d'un pli d'agrafage lors de la réalisation de la liaison avec l'enveloppe du bottier du silencieux. REVENDICATIONS 1. Silencieux pour véhicules automobiles à bottier à plusieurs couches, caractérisé en ce que le boîtier comprend deux couches de tôle, une tôle externe (1) en acier ou en un métal léger ainsi qu'une tôle interne en acier (2) et en ce qu'entre ces deux tôles est disposée une couche intermédiaire (3) constituée par une nappe de laine minérale ne contenant pas d'amiante et réalisée à partir de fibres minérales syn- thétiques résistant à des températures supérieures à 6000 C, et recouverte sur un côté par une feuille d'un métal léger (4) résistant à la température. 2. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe de laine minérale est constituée par des fibres de verre. 3. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe de laine minérale est constituée par des fibres minérales synthétiques connues en soi et ayant un poids spécifique d'au moins 250 gr/L et une épaisseur com- prise entre 2,0 et 6,0 mm. 4. Silencieux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la feuille de recouvrement est une feuille en métal léger ayant une épaisseur inférieure à 0,05 mm. 5. Silencieux selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une tôle additionnelle en métal léger ayant une épaisseur d'environ 0,3 à 0,5 mm est disposée sur le côté de la nappe de laine minérale qui est opposé à celui qui est recouvert par la feuille résistant à la température. 6. Silencieux selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on prévoit une couche de laine minérale supplémentaire pourvue d'une feuille de recouvrement sur un côté.