Brevet FR2505928A1 — publié le 19821119

L'invention est relative à un pot d'échappement pour moteurs à combustion interne, en particulier pour moteurs à deux temps, comportant un boîtier qui est divisé en au moins deux éléments à peu près tubulaires disposés l'un derrière l'autre dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement, l'élément de boîtier situé en amont dans ce sens s'appuyant sur un tuyau d'entrée des gaz tandis que l'élément de boîtier situé en aval est obturé transversalement par un chapeau muni d'au moins un orifice de sortie des gaz, les divers éléments du boîtier et le chapeau étant maintenus ensemble par un tirant passant axialement à l'intérieur des éléments de boîtier, ceux-ci contenant des garnitures qui divisent le boîtier en plusieurs chambres et qui possèdent un trou central traversé par le tirant et éventuellement un élément tubulaire saillant.De tels pots d'échappement sont utilisés en particulier sur les cyclomoteurs, vélomoteurs, scooters, petites motocyclettes et véhicules analogues. Les pots d'échappement destinés à ces véhicules doivent être adaptés aux exigences particulières du montage et respecter les prescriptions légales en matière d'amortissement sonore. En outre, les pots d'échappement doivent pouvoir être désassemblés pour permettre d'en éliminer les résidus de combustion et, comme ils sont bien visibles, il doivent présenter une surface à l'abri de la corrosion et exemptede bosses et d'éraflures. Enfin, le pot d'échappement doit pouvoir être utilisé comme élément de réglage de la vitesse maximale admissible, d'ailleurs variable selon les réglementations nationales, tout en maintenant les couples les plus élevés possibles aux moyens et bas régimes. Les pots d'échappement connus, du type défini en préambule, comportent un boîtier à peu près tubulaire dans la partie amont duquel est soudée une tôle destinée à être frappée par les gaz d'échappement ; un tirant s'étendant vers l'arrière est fixé à cette tôle et sert lui-même à fixer de façon démontable un chapeau disposé transversalement à l'extrémité aval du boîtier. Entre cette tôle et le chapeau sont disposées les garnitures nécessaires à l'amortissement sonore, qui peuvent être constituées par un ensemble de tôles ou par des pièces coulées sous pression. Les pots d'échappement connus respectent bien les spécifications techniques actuelles mais sont d'un prix de revient élevé. En raison du mode de construction des pots d'échappement connus, l'adaptation de ceux-ci aux moteurs de nouveaux modèles de véhicules et le réglage de la vitesse maximale des moteurs existants de puissance déterminée ne peuvent se faire qu'à grands frais. A cet effet, il est nécessaire de remplacer en totalité certains éléments des pots d'échappement connus par d'autres éléments dont la fabrication nécessite des investissements importants. C'est en particulier pour les petites séries que les coûts de fabrication des pots d'échappement sont considérables. L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients et de créer un pot d'échappement qui puisse se prêter facilement à toutes les exigences particulières et dont la fabrication soit nettement simplifide. Pour atteindre ce but, l'invention prend comme point de départ un pot d'échappement du type défini en prdambule et elle consiste essentiellement en ce que les garnitures sont constituées par des pièces élémentaires séparées qui sont logées dans les éléments du boStier et dont disposée chacune possède une cloison, de préférence concave,Ztrans- versalement par rapport à l'axe longitudinal du boîtier en ce que cette cloison est munie du trou central qui est entouré par un manchon annulaire sur l'une au moins des faces de cette cloison ; et en ce que la cloison de l'une au moins des susdites pièces élémentaires est traversée par au moins un élément tubulaire disposé parallèlement à l'axe et en saillie par rapport à la cloison sur les deux faces de celle-ci, lequel élément tubulaire est de préférence muni, à l'une au moins de ses extrémités, d'un dispositif d'accouplement pour assurer sa liaison avec un élément tubulaire d'une cloison voisine. En combinant convenablement les différentes pièces élémentaires préfabriquées constituant les garnitures, on peut fabriquer de façon simple divers types de pots d'échappement répondant aux spécifications qui leur sont imposées en matière d'amortissement sonore et de vitesse maximale. En général, on constate qu'il suffit de deux types différents de pièces élémentaires que l'on combine selon les exigences de chaque cas particulier. Si toutes les pièces élémentaires possèdent un élément tubulaire, on peut raccorder ces pièces élémentaires entre elles de nombreuses façons en reliant une extrémité d'un élément tubulaire de l'une des pièces élémentaires, par l'intermédiaire du dispositif d'accouplement, à l'extrémité d'un élément tubulaire de la pièce élémentaire voisine.Dans le cas le plus simple, l'extrémité d'un élément tubulaire comporte un manchon dans lequel est enfilée l'extrémité de l'élément tubulaire d'une pièce élémentaire voisine. Ceci assure un appui mutuel des pièces élémentaires qui sont maintenues assemblées par le tirant ; il est alors nécessaire de fixer seulement la cloison amont et de serrer alors toutes les autres pièces élémentaires entre cette cloison amont et le chapeau en les maintenant assemblées à l'aide ainsi que les divers éléments de boîtier/du tirant. Après libération de la liaison entre le tirant et le chapeau, le pot d'échappement conforme à l'invention peut facilement être désassemblé et nettoyé, ce qui permet d'en éliminer les résidus de combustion. Comme ce désassemblage ne présente aucune difficulté, les travaux de nettoyage nécessaires peuvent être exécutés par le propriétaire du véhicule lui-même. Le maintien de stocks est considérablement simplifié avec le pot d'échappement conforme à l'invention étant donné que les diverses pièces préfabriquées, à savoir les éléments de boîtier et les pièces élémentaires constituant les garnitures intérieures, ont simplement à être disposées d'une façon déterminée pour construire divers pots d'échappement répondant à des exigences particulières et ne doivent être soumises à aucun traitement supplémentaire, sauf des opérations mineures et faciles à exécuter, telles que la mise des éléments de boîtier à la bonne longueur.En outre, le pot d'échappement conforme à l'invention ne nécessite aucune opération de soudage lors du montage, ce qui fait disparaltre la nécessité due travaux compliqués de finition pour obtenir une surface nette à l'endroit de soudures, comme cela était nécessaire avec les pots d'échappement connus. Il suffit en général de prévoir deux éléments de boîtier bien qu'il soit possible d'avoir recours à un agencement à plus de deux tels éléments. La cloison amont s'adosse avantageusement sur l'élément de bottier amont, à l'extrémité de cet élément, et constitue ainsi un appui pour les autres pièces élémentaires qui sont disposées entre cette cloison de la pièce élémentaires amont et le chapeau. Il est particulièrement avantageux que le tirant soit fixé, par l'une de ses extrémités, à cette cloison amont si bien que, dans ce cas, il n'est besoin que d'un seul appui dans le sens de la force exercée par le tirant, c'est-à-dire dans le sens allant vers l'extrémité du pot d'échappement. Pour assurer la fixation du tirant avec possibilité de démontage, cette cloison amont possède avantageusement des fentes au niveau de son trou central. Selon un mode de réalisation préféré de 1' innn pour adosser la cloison de la pièce élémentaire amont sur l'élément de bottier amont, celui-ci comporte à son extrémité un rétrécissement formant un épaulement contre lequel s'appuie la cloison amont, l'élément de bottier suivant étant engagé sur ce rétrécissement. Le rétrécissement ainsi ménagé à l'extrémité de l'élément de bottier amont non seulement procure comme avantage la simplicité de l'appui offert à la cloison de la pièce élémentaire amont mais encore permet aux éléments de boîtier de se succéder sans former de ressaut à la surface extérieure du bottier, ce qui confère à celui-ci un aspect plaisant. En donnant au rétrécissement une allure tronconique, on réalise l'étanchéité du bottier au lieu de liaison de ses éléments, sans qu'on ait à respecter des tolérances particulièrement serrées. Contrairement aux pots d'échappement connus, le pot d'échappement conforme à l'invention ne nécessite donc pas de précautions spéciales pour assurer l'étanchéité du boîtier entre ses divers éléments. Le tuyau d'entrée des gaz peut simplement déboucher dans l'espace du boîtier situé en amont de la cloison de la pièce élémentaire amont. Pour permettre au potd'échap pement conforme à l'invention de limiter la vitesse maximale du véhicule qui en est équipé, il y a toutefois intérêt à ce que le tuyau d'entrée des gaz passe par le trou central de la cloison amont et soit entouré de façon étanche par le manchon annulaire limitant ce trou, c'est-à-dire ait une longueur relativement grande par rapport à celle du pot d'échappement. En faisant varier cette longueur du tuyau par lequel entrent les gaz d'échappement, ce qui peut être fait sans difficulté, on peut régler de façon simple la vitesse maximale admissible du véhicule tout en maintenant des couples aussi élevés que possible aux moyens et bas régimes.Un autre avantage de ce mode de réalisation réside dans le fait que le tuyau d'entrée des gaz d'échappement constitue une partie du dispositif déviateur des gaz qui est nécessaire pour amortir les bruits, ce qui permet de raccourcir considérablement l'ensemble du système d'échappement. Cet avantage est particulièrement important étant donné que les pots d'échappement connus ont déjà atteint le maximum de longueur admissible et que, dans ces pots d'échappement connus, il est donc devenu impossible de disposer les garnitures supplémentaires qui seraient nécessaires pour assurer un large spectre d'absorption sonore tout en maintenant à un faible niveau les pertes de charge des gaz. On obtient un agencement favorable des diverses pièces élémentaires à l'intérieur des éléments de bottier lorsque les trous de cloisons voisines sont mis en communication par des tronçons de tube qui sont entourés de façon étanche par les manchons annulaires et qui sont éventuellement munis d'orifices latéraux d'entrée des gaz. Le trou de la cloison aval est avantageusement mis en communication par un tronçon de tube avec le ou les orifices de sortie des gaz dont le chapeau est muni. Pour permettre une adaptation optimale du pot d'échappement au moteur à combustion interne qui en est équipé, il est avantageux, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, que le rapport du volume de celle des chambres du boîtier qui est située en amont à la cylindrée du moteur à combustion interne soit compris entre 8/1 et 10/1. L'invention est illustrée schématiquement par les dessins annexés, à l'aide de modes de réalisation particuliers. La figure 1 représente, en coupe longitudinale, un pot d'échappement conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. Les figures 2, 3 et 4 représentent, en coupe longitudinale, divers autres modes de réalisation. La figure 5 représente le pot d'échappement, vu en bout par son extrémité de sortie. Le pot d'échappement représenté à la figure 1 comporte un boîtier cylindrique, composé de deux éléments 1 et 3 qui se succèdent dans le sens de l'écoulement et sont assemblés l'un à l'autre à leur lieu de jonction 2. L'élément amont, ou premier élément dans le sens del'écou- lement, 1 se rétrécit vers son entrée jusqu'à atteindre le diamètre d'un tuyau d'entrée des gaz 4, si bien que cet élément 1 s'appuie sur ce tuyau d'entrée des gaz 4. Au niveau du lieu de jonction 2 entre les deux éléments de bottier 1, 3, il est prévu une pièce élémentaire 5 qui possède une cloison concave 6, disposée transversalement par rapport à l'axe longitudinal du boîtier. Cette cloison 6 est traversée par des éléments tubulaires 7, 8, parallèles audit axe, qui font saillie sur les deux faces de la cloison 6.L'une des extrémités 9 de l'élément tubulaire 7 et l'une des extrémités 10 de l'élément tubulaire 8 ont chacune la forme d'un manchon tandis que l'autre extrémité 11 de l'élément tubulaire 7 et l'autre extrémité 12 de l'élément tubulaire 8 ont chacune une surface extérieure tronconique de façon telle que les extrémités 11 et 12 d'une pièce élémentaire 5, puissent s'introduire de façon étanche dans les manchons 9 et 10 d'une autre pièce élémentaire 5. La pièce élémentaire 5 est en outre reliée à un tirant 13. A cet effet, l'une des extrémités de ce tirant 13 est ancrée dans des fentes 14 de la pièce élémentaire 5 alors que son autre extrémité traverse un chapeau 15 obturant transversalement l'élément de boitier 3 et est munie d'un filetage sur lequel est vissé un écrou 16. Dans la pièce élémentaire 5, il est en outre prévu un trou central 17 qui est entouré par un manchon annulaire 18. Ce trou 17 de la pièce élémentaire 5 est dimensionné de telle façon que le tuyau d'entrée des gaz 4 puisse y être introduit, le manchon 18 assurant l'étanchéité à la traversée de ce tuyau 4. La pièce élémentaire 5 est adaptée à l'extrémité aval (selon le sens d'écoulement des gaz d'échappement) de l'élément de boîtier 1 de façon telle qu'elle ne puisse se déplacer axialement lors de l'application d'une force de traction par l'intermédiaire du tirant 13. A cet effet, l'extrémité aval de l'élément de boîtier 1 est munie, au lieu de jonction 2, d'un rétrécissement 19 formant un épaulement 20 sur lequel s'appuie le bord périphérique, de forme conjuguée, de la cloison6 de la pièce élémentaire 5. Lors de la fabrication du pot d'échappement, on procède de la façon suivante : on introduit d'abord la pièce élémentaire 5 dans l'élément de boîtier 1, dont l'extrémité aval n'a pas encore été déformée, puis on forme le rétrécissement 19 sur l'extrémité aval de l'élément de boîtier 1 par une opération d'emboutissage ou d'étirage. De préférence, le rétrécissement 19 a une profondeur radiale égale à l'épaisseur de la paroi du boîtier de sorte que l'extrémité adjacente de l'élément de boîtier 3 peut être enfilée sans déformation sur ce rétrécissement 19 de l'élément de boîtier 1 et que le boîtier présente une surface extérieure uniforme au niveau du lieu de jonction 2. Dans l'élément de boîtier 3, il est inséré une pièce élémentaire 21 qui possède une cloison transversale 6 comme la pièce élémentaire 5 mais qui se distingue de cette pièce 5 par le fait qu'elle ne possède qu'un élément tubulaire 22, lequel est emboîté de façon étanche dans l'élément tubulaire 8 de la pièce 5. En outre, le trou central 23 de la pièce élémentaire 21 est seulement assez grand pour que le tirant 13 puisse juste y passer. Le manchon annulaire 24 de la pièce élémentaire 21 a le même diamètre intérieur que le manchon annulaire 18 de la pièce élémentaire 5, si bien qu'on peut insérer de façon étanche entre ces deux manchons 18, 24 un tronçon de tube 25 ayant le même diamètre que le tuyau d'entrée des gaz 4.Selon le mode de réalisation de la figure 1, un tel tronçon de tube 25 est inséré entre la face aval de la pièce élémentaire 21 et le chapeau 15 et est muni d'un orifice latéral d'entrée des gaz 26. Ce tronçon de tube 25 aboutit à un orifice de sortie des gaz 27, ménagé dans le chapeau 15. Cet orifice 27 est divisé par une patte 28 (figure 5) qui possède un trou pour le passage du tirant 13 et sur laquelle l'écrou 16 prend appui. Les gaz d'échappement circulent de la manière indiquée par des flèches à la figure 1. Ces gaz sont introduits par le tuyau d'entrée4 et arrivent tout d'abord dans la chambre 29 limitée par les cloisons 6 des pièces élémen- taires 5 et 21. De là, ils sont conduits par l'élément tubulaire 7 dans la chambre 30 située en amont de la pièce élémentaire 5, puis par les éléments tubulaires 8 et 22 dans la chambre 31 située en aval de la pièce élémentaire 21. Les gaz quittent la chambre 31 par l'orifice d'entrée 26 du tronçon de tube 25 et sont ensuite évacués à l'air libre par l'intermédiaire de l'orifice de sortie 27. En agissant sur la longueur L1 du tronçon de tube 25 et sur la longueur L2 de la partie cylindrique de l'élément de boîtier 1, on peut procéder à une mise au point des propriétés d'absorption du son du pot d'échappement et à un réglage de la vitesse maximale du véhicule dont le moteur est équipé de ce pot d'échappement. Etant donné que le tuyau d'entrée des-gaz 4, le tronçon de tube 25 et les éléments de boîtier 1 et 3 sont faits de tubes standard du commerce, une adaptation de la longueur des divers constituants du pot d'échappement aux cotes voulues ne soulève aucune difficulté. Le mode de réalisation de la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 par le fait que la pièce élémentaire 21 est suivie, dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement, d'une autre pièce élémentaire 5 à deux éléments tubulaires 7 et 8, dont l'un s'emboîte de façon étanche dans l'élément tubulaire 22 de la pièce intermédiaire 21. Le tronçon de tube 25 est prolongé en conséquence. Il en résulte une inversion supplémentaire du sens d'écoulement des gaz d'échappement qui circulent de la manière schématisée par des flèches à la figure 2. Selon le mode de réalisation de la figure 3, le tuyau d'entrée des gaz 4 débouche directement dans la chambre 30 et ne traverse donc pas la pièce élémentaire amont. Conformément à ce mode de réalisation, cette pièce élémentaire amont, fixée à l'intérieur de l'élément de boîtier 1, est identique ici à la pièce élémentaire 21 des figures 1 et 2. Une pièce élémentaire identique à la ou chaque pièce élémentaire 5 des figures 1 et 2 se raccorde à la première pièce élémentaire 21. Enfin, une pièce élémentaire identique à la pièce élémentaire 21 des figures 1 et 2 se raccorde à la pièce intermédiaire 5. A leur centre, les trois pièces élémentaires 21, 5, 21 sont réunies entre elles par des tronçons de tube successifs 25 qui sont introduits entre les manchons annulaires 24, 18, 24 et qui sont munis chacun d'un orifice d'entrée des gaz 26. Le tirant 13 est nt ici fixé à la pièce élémentaireS21. Des flèches indiquent comment circulent les gaz d'échappement à la figure 3. Le mode de réalisation de la figure 4 se distingue de celui de la figure 3 par un agencement particulier des pièces élémentaires qui sont montées dans les éléments de boîtier 1 et 3. La pièce élémentaire 32 qui est fixée à l'intérieur de l'élément de boîtier 1 est analogue à la pièce élémentaire 21 mais l'élément tubulaire 22 de celleci est ici remplacé par un simple trou 33. La pièce élémentaire 34 qui est fixée à l'intérieur de l'élément de boîtier 3 possède un élément tubulaire 35 dont la longueur, sur l'une des faces de la cloison 6, est plus grande que sur les pièces élémentaires 5 et 21 et qui traverse la pièceélémen taire 32 par son trou 33. En outre, la cloison 6 de la pièce élémentaire 34 possède un orifice supplémentaire 36. Entre les manchons annulaires 24 des pièces élémentaires 32 et 34, il est à nouveau placé un tronçon de tube 25 muni d'au moins un orifice latéral d'entrée des gaz 26. Un autre tronçon de tube, dépourvu d'orifices latéraux 26, est monté entre la pièce élémentaire 34 et le chapeau 15. La liaison entre les diverses pièces est à nouveau assurée par le tirant 13. Des flèches indiquent comment circulent les gaz d'échappement à la figure 4. REVENDICATIONS 1. Pot d'échappement pour moteurs à combustion interne, en particulier pour moteurs à deux temps, comportant un boîtier qui est divisé en au moins deux éléments (1,3) à peu près tubulaires disposés l'un derrière l'autre dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement, l'élément de boîtier (1) situé en amont dans ce sens s'appuyant sur un tuyau d'entrée des gaz d'échappement (4) tandis que l'élément de boîtier (3) situé en aval est obturé transversalement par un chapeau (15) muni d'au moins un orifice de sortie des gaz (27), les divers éléments (1,3) du boîtier et le chapeau (15) étant maintenus ensemble par un tirant (13) passant axialement à l'intérieur des éléments (1,3) du boîtier, ceux-ci contenant des garnitures qui divisent le boîtier en plusieurs chambres (29, 30, 31) et qui possèdent un trou central (17,23) traversé par le tirant (13) et éventuellement un élément tubulaire saillant (7,8,22,35), caractérisé en ce que les garnitures sont constituées par des pièces élémentaires séparées (5,21,32, 34)qui sont logéesdans les éléments (1,3) du boîtier et dont chacune possède une cloison (6), de préférence concave, disposée transversalement par rapport à l'axe longitudinal du boîtier ; en ce que cette cloison (6) est munie du trou central (17,23) qui est entouré par un manchon annulaire (18,24) sur l'une au moins des faces de oette cloison (6) et en ce que la cloison (6) de l'une au moins des susdites pièces élémentaires (5,21,32,34) est traversée par au moins un élément tubulaire (7,8,22,35) disposé parallèlement à l'axe et en saillie par rapport à la cloison (6) sur les deux faces de celle-ci, lequel élément tubulaire (7,8,22, 35) est de préférence muni, à l'une au moins de ses extrémités, d'un dispositif d'accouplement (9,10) pour assurer sa liaison avec un élément tubulaire (7,8,22,35) d'une cloison (6) voisine. 2. Pot d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (6) amont s'adosse sur l'élément de boîtier amont (1), à l'extrémité de cet élément (1). 3. Pot d'échappement selon l'une des revendica tions 1 et 2, caractérisé en ce que le tirant (13) est fixé, par l'une de ses extrémités, à la cloison (6) amont. 4. Pot d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloison (6) amont possède des fentes (14) au niveau de son trou central (17,23), pour assurer la fixation du tirant (13). 5. Pot d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de boîtier amont (1) comporte à son extrémité un rétrécisse- ment (19) formant un épaulement (20) contre lequel s'appuie la cloison (6) amont et en ce que l'élément de boîtier suivant (3) est engagé sur ce rétrécissement (19). 6. Pot d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tuyau d'entrée des gaz (4) passe par le trou central (17) de la cloison (6) amont et est entouré de façon étanche par le manchon annulaire (18) limitant ce trou. 7. Pot d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les trous voisines (17,23) de cloisons (6)/sont mis en communication par des tronçons de tube (25) qui sont entourés de façon étanche par les manchons annulaires (18, 24) et qui sont dventuelle- ment munis d'orifices latéraux d'entrée des gaz (26). 8. Pot d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le trou (23) de la cloison (6) aval est mis en communication par un tronçon de tube (25) avec le ou les orifices de sortie des gaz (27) dont le chapeau (15) est muni. 9. Pot d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le rapport du volume de celle (30) des chambres (29,30,31) du boîtier qui est située en amont à la cylindrée du moteur à combustion interne équipé de ce pot d'échappement est compris entre 8/1 et 10/1.