Brevet FR2514414A1 — publié le 19830415

I Pot d'échappement et son procédé de fabrication. La présente invention concerne un pot d'échappe- ment possédant de bonnes propriétés acoustiques et mécaniques et comprenant une enveloppe en tôle de préférence cylindrique, des parois d'extrémité en tôle fixées à l'enveloppe et au moins un élément céramique poreux absorbant les sons traversé par au moins un canal pour les gaz d'échappement, l'élément céramique disposé dans ladite enveloppe comportant une sur- face extérieure cylindrique contiguë à la paroi cylindrique intérieure de l'enveloppe et pouvant absorber les efforts de compression L'invention concerne également un procédé pour fabriquer un tel pot d'échappement. Les pots d'échappement contenant un ou plusieurs éléments céramiques poreux insonorisants sont décrits dans la demande de brevet Suédois 8203892-8. Ces pots d'échappement se sont révélés extrêmement efficaces du point de vue de l'absorption des sons par rap- port au Kpots d'échappement classiques qui sont entièrement en tôle ou qui comprennent une matière fibreuse amortissant les sons Par ailleurs, la matière fibreuse amortissant les sons se trouve rapidement décomposée et expulsée du pot d'échappement L'effet d'amortissement des sons est alors bien entendu sérieusement réduit. Par contre l'élément céramique poreux reste entière- ment intact. Une caractéristique commune des pots d'échappement classiques connus antérieurement est que l'enveloppe doit être constituée par une tôle relativement épaisse, par exemple une tôle en acier inoxydable de 1,5 mm d'épaisseur, ce qui se traduit par une masse relativement importante Un autre in- convénient réside dans le fait que l'enveloppe en tôle et éventuellement aussi les composants situés dans l'enveloppe sont le siège de vibrations par résonance Par conséquent, le son rayonnant de la surface extérieure est souvent plus intense que le son de l'échappement des gaz à la sortie du pot d'échappement. La présente invention concerne un perfectionnement à l'invention selon la demande de brevet suédois 8203892-8 o les propriétés mécaniques excellentes des éléments cérami- ques poreux décrits dans cette demande sont utilisées pour obtenir une nouvelle structure d'un pot d'échappement, cette structure permettant d'utiliser une tôle beaucoup plus mince pour l'enveloppe sans diminuer la résistance mécanique du pot d'échappement La nouvelle structure se traduit également par une élimination totale ou tout au moins une diminution consi- dérable des vibrations dues à la résonance, On obtient donc selon la présente invention un pot d'échappement possédant de bonnes propriétés acoustiques et mécaniques Ce pot d'échappement comprend une enveloppe en tôle de préférence cylindrique, des parois d'extrémité en t 8 le reliées à l'enveloppe et au moins un élément céramique poreux absorbant les sons, traversé par au moins un canal pour les i 5 gaz d'échappement, l'élément céramique disposé dans ladite enveloppe comportant une surface extérieure cylindrique conti- gu 8 à la paroi cylindrique intérieure de l'enveloppe et pouvant absorber les efforts de compression. Ce pot d'échappement est caractérisé par le fait que l'enveloppe et l'élément céramique forment ensemble une struc- ture rigide du type sandwich dans laquelle la surface exté- rieure cylindrique de l'élément céramique est fermement asso- ciée à la paroi intérieure de l'enveloppe. On obtient cette association ferme de préférence au moyen d'un assemblage par contraction et/ou par un assembla- ge à la presse, mais on peut aussi associer l'enveloppe et l'élément céramique au moyen d'un adhésif capable de supporter la chaleur En raison de cet assemblage ferme entre l'enveloppe et l'élément céramique, on peut considérer le pot d'échappement comme un corps monobloc ou une structure en sandwich ayant une masse importante et une grande épaisseur de paroi Par consé- quent, on peut réduire l'épaisseur de l'enveloppe Il n'est pas nécessaire que cette épaisseur soit supérieure à 0,3 0,5 mm. En outre, il n'y a aucun risque que ce pot d'échappement émet- te des vibrations gênantes résultant de la résonance. On obtient la plus grande stabilité de ce pot d'échap- pement lorsque les efforts de compression agissent entre l'enveloppe et l'élément céramique et, par conséquent, on pré- fère avoir recours à un assemblage par contraction et/ou un assemblage à la presse. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figurejest une vue partiellement arrachée d'un pot d'échappement selon la présente invention; et la figure 2 est une vue partiellement arrachée d'un autre pot d'échappement selon la présente invention. La figure 1 montre en perspective un pot d'échappe- ment selon la présente invention et représente une enveloppe 1 partiellement arrachée, constituée, de préférence, par une tôle en acier inoxydable L'enveloppe a une configuration cylindrique de section circulaire et l'épaisseur de la tôle dans le mode de réalisation illustré est d'environ 0,5 mm. Aux extrémités ouvertes de l'enveloppe 1 sont fixées les parois 2 et 3 à partir desquelles s'étendent des pipes d'échappement 4 et 5 Les parois sont de préférence formées par une tôle métallique plus épaisse et sont soudées à l'en- veloppe 1 A l'intérieur de l'enveloppe 1 est disposé un corps céramique 6 ayant une surface extérieure cylindrique à section circulaire, ce corps étant de préférence rectifié; Ce corps céramique 6, qui forme un élément absorbant les sons, est pourvu d'un canal central traversant 7 pour les gaz d'échap- pement L'élément céramique 6 comprend une matière céramique expansée et a été moulé dans un moule pour que l'on obtienne une précision élevée de dimension et, comme on l'a mentionné précédemment, la surface cylindrique de l'élément est de pré- férence amenée par rectification aux cotes voulues afin que l'on obtienne un contact optimal avec la paroi intérieure de l'enveloppe 1. L'élément céramique, qui est extrêmement poreux et qui possède une résistance à la compression d'au moins 4 Ok N/m, et de préférence au moins 400 k N/m 2, a un diamètre extérieur qui, à la température ambiante, est plus grande au 3 le diamètre intérieur de l'enveloppe 1 On chauffe donc l'enveloppe 1 jusqu'à une température, par exemple 400-6000 C, suffisamment élevée pour que l'élément céramique 6 puisse être emboîté à la presse par l'enveloppe 1, ledit élément étant maintenu, par exemple, à la température ambiante. i 4414 L'enveloppe 1 est de préférence portée à une tempé- rature correspondant à une températuredefonctionnement calculée la plus élevée possible Bien entendu, l'enveloppe peut être chauffée à des températures beaucoup plus élevées que celles mentionnées si on désire obtenir des contraintes de pression très élevées entre la paroi intérieure de l'enveloppe 1 et la surface extérieure de l'élément céramique 6 Quand a placé l'élément céramique 6 dans une position voulue dans l'envelop- pe chauffée 1, on laisse refroidir cette enveloppe qui, de ce fait, se contracte sur l'élément 6 On soude ensuite fermement les parois d'extrémité 2 et 3 à l'enveloppe L'ensemble résul- tant, comprenant l'enveloppe 1 et l'élément 6, devient par- ticu 1 ièrement rigide, ce qui empêche l'enveloppe d'engendrer des oscillations et, comme on l'a mentionné précédemment, l'enveloppe peut aussi être très mince La température men- tionnée ci-dessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple et peut varier en fonction du coefficient de dilatation de la tôle et de la matière céramique respectivement ou en fonction de la température de la céramique lorsque l'élément 6 est emman- ché à la presse dans l'enveloppe 1 Le mode d'assemblage décrit dans lequel l'élément céramique est emmanché à la pres- se dans l'enveloppe chauffée, ce qui créé une combinaison d'assemblage par contraction et d'assemblage à la presse, peut naturellement être remplacé par un simple assemblage par contraction dans lequel on chauffe l'enveloppe 1 de manière qu'elle se dilate dans une mesure telle que l'on puisse insérer l'élément céramique 6 sans que l'on soit obligé d'avoir recours à une force importante, ou bien par un simple assemblage à la presse dans lequel on emmanche à la pressse l'élément céramique dans l'enveloppe sans chauffage préalable de cette dernière. Quel que soit le procédé utilisé, un critère impor- tant est que l'on obtienne un assemblage tel que les contrain- tes de pression se cantonnent entre la surface extérieure cylindrique du corps céramique 6 et la paroi intérieure de l'enveloppe 1, même à des températures de fonctionnement maximales, par exemple des températures de fonctionnement de 6000 C. 14414 La figure 2 représente un pot d'échappement compre- nant une pluralité d'éléments céramiques, par exemple des éléments 8, 9 et 10, qui ont tous été montés par un assemblage par contraction dans l'enveloppe métallique 1. Chaque élément cylindrique 6, 8, 9 et 10 est amené par rectification à un diamètre extérieur qui, aux températures basses par lesquelles on entend ici la température ambiante normale, c'est-à-dire environ 20 'C, est plus grand que le diamètre intérieur de l'enveloppe 1 à la même température. Dans certains cas, les éléments cylindriques peuvent 6 tre moulés à des dimensions suffisamment précises pour qu'il ne soit pas nécessaire d'usiner séparément les surfaces extérieu- res desdits éléments. On peut remplacer l'assemblage par contraction et/ou à la presse décrit ci-dessus par un assemblage à l'aide d'un adhésif pour l'obtention duquel on applique une mince couchecontinue d'adhésif à la totalité de la surface cylin- drique extérieure de l'élément céramique L'élément a un diamètre adapté au diamètre intérieur de l'enveloppe de ma- nière qu'au moins une certaine force soit nécessaire pour emmancher à la presse l'élément dans l'enveloppe On peut utiliser n'importe quel agent de liaison approprié résistant à la chaleur, comme par exemple un liant à base de phosphate d'aluminium. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits étant donné que l'on peut y apporter des modifications ou des variantes dans le cas de la présente invention Ainsi, il n'est pas indispensable que l'enveloppe soit cylindrique étant donné que l'on peut aussi utiliser une enveloppe ayant une autre forme géométrique Bien entendu, la surface extérieure de l'élément céramique doit toujours avoir la -même forme que la paroi intérieure de l'enveloppe. REVENDICATIONS 1 Pot d'échappement possédant de bonnes propriétés acoustiques et mécaniques, comprenant une enveloppe en tôle de préférence cylindrique, des parois d'extrémité en t 6 le raccordées à l'enveloppe et au moins un élément céramique poreux insonorisant comprenant au moins un canal traversant pour les gaz d'échappement, l'élément céramique disposé dans ladite enveloppe comportant une surface extérieure cylindri- que contiguë à la paroi cylindrique intérieure de l'enveloppe et pouvant absorber les efforts de compression, caractérisé par le fait que l'enveloppe ( 1) et l'élément céramique ( 6) forment ensemble une structure rigide en sandwich dans laquel- le la surface extérieure cylindrique de l'élément céramique est fermement assemblée à la paroi intérieure de l'enveloppe. 2 Pot d'échappement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enveloppe se contracte et/ou est pressée sur l'élément céramique. 3 Pot d'échappement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enveloppe ( 1) est assemblée à l'élément céramique ( 6) au moyen d'un adhésif formant une couche continue entre l'élément céramique et la paroi inté- rieure de l'enveloppe. 4 Procédé pour fabriquer un pot d'échappement selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consis- te à pourvoir au moins un élément céramique poreux ( 6) d'une surface extérieure de préférence cylindrique à section cir- culaire ayant un diamètre qui, à une première température basse 1 dépasse le diamètre de la paroi intérieure cylindrique d'une enveloppe ( 1) en tôle, à chauffer l'enveloppe ( 1) à une température élevée telle qu'elle se dilate puis à introdui- re l'élément ( 6) dans l'enveloppe ( 1), l'enveloppe ( 1) se contractant fermementsur l'élément ( 6) lorsque-la température de l'enveloppe diminue et devient de nouveau égale à la pre- mière température basse. 5 Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on assemble à la presse l'élément ( 6) dans l'enveloppe chauffée ( 1).