Brevet FR2607868A1 — publié le 19880610

1. La présente invention concerne un silencieux équipé de plaques pour diriger le courant des gaz d'échappement d'un véhicule automobile. Un silencieux très utilisé dans les systèmes d'échappement des véhicu- les automobiles comporte un trajet de circulation des gaz dont le sens est inversé, dans lequel le gaz se diri- ge vers l'extrémité aval du silencieux, change de sens pour revenir vers l'extrémité amont, change de nouveau de sens pour se diriger vers l'extrémité aval et sortir du silencieux. Dans certains des silencieux de ce type, on a prévu des moyens pour guider et diriger l'inver- sion du courant à l'extrémité aval et/ou à l'extrémité amont du silencieux. Pour constituer de tels moyens,on a utilisé des surfaces incurvées formées dans l'un des collecteurs d'extrémité ou dans les deux, par exemple comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 381 045. On a employé aussi à cet effet 2. des coupes de renversement de sens, montées sur des cloisons intérieures,pour connecter l'extrémité de sor- tie d'un conduit de gaz à l'extrémité d'entrée d'un au- tre conduit, comme cela est décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2 182 945 et n 2 934 161. La présente invention a pour objet d'améliorer les performances des silencieux à faible contre-pres- sion en prévoyant un moyen qui permet de guider et de diriger efficacement l'inversion du courant gazeux à l'une des extrémités ou aux deux extrémités du silencieux. La présente invention atteint cet objet en utilisant une plaque incurvée montée sur un collecteur d'extrémité en relation espacée avec les extrémités des canaux de cir- culation des gaz. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudina- le d'un silencieux selon la présente invention; La figure 2 est une vue en élévation prise à partir de la droite de la figure 1; La figure 3 est une vue en élévation prise à partir de la gauche de la figure 1; La figure 4 est une élévation de côté de la coupe permettant de guider et de diriger le courant ga- zeux dans le silencieux des figures 1 à 3; La figure 5 est une vue en coupe prise le long de la ligne 5-5 de la figure 4; La figure 6 est une vue avant prise à partir de la gauche de la figure 4; La figure 7 est une vue en coupe longitudi- nale d'un autre silencieux selon la présente inven- tion; et La figure 8 est une élévation de côté prise à partir de la droite de la figure 7. 3. En liaison avec les figures 1 à 3, un silencieux 1 comporte une enveloppe tubulaire 3 en tôle ayant une section ovale, qui est fermée à son extrémité gauche par un collecteur en tôle 5 et à son extrémité droite par un collecteur en tôle 7, les bords extérieurs des col- lecteurs étant encastrés dans les extrémités de l'en- veloppe 3 pour former des joints 9 étanches aux gaz. A l'intérieur de l'enveloppe 3, des cloisons transversales, séparées dans le sens longitudinal, 11 et 13 agissent en parois transversales l'une par rapport à l'autre et par rapport aux collecteurs 5 et 7 pour divi- ser l'intérieur du silencieux en une chambre 15 du cô- té gauche, une chambre centrale 17, et une chambre 19 du côté droit. Le collecteur 5 et les cloisons 11 et 13 présentent des ouvertures en alignement définies par des rebords annulaires ou collerettes 21, 23 et 25, res- pectivement; le collecteur 7 et les cloisons 13 et 11 comportent des ouvertures en alignement définies par des rebords annulaires ou collerettes 27, 29 et 31, respectivement. Un premier tube 33 de circulation des gaz s'étend à travers les collerettes 21, 23 et 25 pour constituer un trajet rectiligne permettant la circula- tion des gaz entre l'extérieur du silencieux et la cham- bre 19, les sections de tube étant fixées aux colleret- tes par soudage ou par un autre moyen. Un second tu- be 35 de circulation des gaz, parallèle au tube 33, s'étend à travers les collerettes 27, 29 et 31 pour for- mer un trajet rectiligne pour la circulation des gaz entre l'extérieur du silencieux et la chambre 15, et les deux sections de ce tube sont fixées à certaines collerettes ou à leur totalité. Les sections 37 et 39, respectivement, des tubes 33 et 35 se trouvant à l'ex- térieur du logement formé par l'enveloppe 3 et les col- lecteurs 5 et 7 servent de raccords pour connexion par serrage ou autre à des conduites (non représentées) 4. dans le système d'échappement. Les parties 41 et 43, respectivement, des tu- bes 33 et 35 se trouvant entre les cloisons 11 et 13 (c'est-à-dire dans la chambre 17) sont perforées, de préférence au moyen d'ouies comme cela est illustré, pour assurer la communication acoustique et la circula- tion des gaz entre l'intérieur des tubes et la chambre. Les cloisons 11 et 13 comportent des ouvertu- res en alignement qui sont définies par des collerettes annulaires 45 et 47 situées sensiblement sur l'axe de l'enveloppe 3 et à des distances égales des tubes 33 et 35. Un troisième tube 49 pour la circulation des gaz s'étend à travers les collerettes 45 et 47 pour former un trajet rectiligne pour la circulation des gaz entre les chambres 15 et 19, le tube étant fixé par soudage ou par un autre moyen à l'une des collerettes ou aux deux collerettes. La partie 51 du tube 49 entre les cloisons 11 et 13 (c'est-à-dire dans la chambre 17) est perforée, de préférence par des ouies comme cela est illustré,pour assurer la communication acoustique et la circulation des gaz entre l'intérieur du tube et la chambre. Une garniture en fibres de verre (non représentée) peut être utilisée dans la chambre 17 pour aider à produire un son doux. Par exemple, une couche de fibres de verre (non représentée) peut être enroulée sur la circonfé- rence intérieure de la chambre 17 (autour des tubes 33, 35 et 47) pour améliorer l'atténuation du son. Les figures 7 et 8 illustrent un second mode de réalisation de l'invention sous forme d'un silencieux 101. On ne décrira ce dernier que succinctement car la plupart de ses caractéristiques sont identiques à cel- les du silencieux 1. La différence réside dans la posi- tion des tubes s'étendant jusqu'à l'extérieur du loge- ment du silencieux. Dans le silencieux 1, les tubes sont situés aux côtés opposés de la section ovale. 5. Dans le silencieux 101, un des tubes est sur un côté, et l'autre est placé suivant l'axe. Comme on le verra, cela a une répercussion sur le moyen servant à guider et à diriger l'inversion du sens de circulation. Le silencieux 101, comporte une enveloppe 103 et des collecteurs d'extrémité 105 et 107 connectés à l'enveloppe par des joints encastrés 109. Des cloisons internes transversales 111 et 113 agissent avec les col- lecteurs pour diviser l'espace intérieur de l'envelop- pe 103 en chambres 115, 117 et 119. Un premier tube 133 de circulation des gaz s'étend à travers le collecteur et les cloisons pour relier l'extérieur du silencieux à la chambre 119. Un second tube 135 de circulation des gaz s'étend à travers le collecteur 107 et les cloisons pour relier l'extérieur du silencieux à la chambre 115. Le tube 135 est la contre-partie du tube 35 du silencieux 1 mais est situé sur l'axe du silencieux 101. Un troisiè- me tube 149 de circulation des gaz est supporté par les cloisons 111 et 113 et permet la circulation des gaz entre les chambres 115 et 119. Si l'on suppose que l'extrémité gauche du silen- cieux 1 est le côté d'entrée (bien que cela puisse être l'inverse), le gaz entrant dans le tube 33 peut se diri- ger directement jusqu'au fond du tube pour entrer dans la chambre d'extrémité 19. Il peut s'échapper de la cham- bre 19 en changeant de sens et en s'écoulant vers la gauche, c'est-à-dire vers l'extrémité amont, en passant par le tube 49 pour atteindre la chambre d'extrémité 15. Il peut s'échapper de la chambre 15 en changeant de sens pour traverser le tube 35 et se diriger vers l'extré- mité aval et sortir du silencieux 1. Le gaz présent dans les sections de tube 41, 43 et 51 peut communiquer avec la chambre 17 en passant par les perforations ou ouïes, et un courant transversal ou de dérivation entre la chambre 17 et les tubes peut se produire. Le gaz 6. entrant dans la chambre 19 à partir du tube 33 et dans la chambre 15 à partir du tube 49 subit un agrandisse- ment brutal de sontrajet de circulation comme cela est aussi le cas du gaz quittant les tubes pour entrer dans la chambre 17 en passant par les ouies. Ces mécanismes acoustiques et d'autres mécanismes acoustiques fonction- nant dans le silencieux, servent à éliminer la quasi totalité de l'énergie du gaz et à fournir une atténua- tion acoustique importante dans une vaste plage de fréquences sonores. Le silencieux 101 fonctionne de la même façon que le silencieux 1. Alors que les variations brutales des dimen- sions du trajet du gaz entre les tubes 33, 35 et 49 et les chambres d'extrémité 15 et 19 sont bénéfiques en termes de réduction du son, elles ont tendance à pro- duire des turbulences et à augmenter la contre-pression dans le silencieux. Comme moyen permettant de conserver les avantages sur le plan acoustique et d'améliorer les performances du silencieux en matière de contre-pres- sion de faible valeur, la présente invention prévoit des plaques d'inversion du sens de circulation en tôle emboutie, 61 et 63, pour guider et diriger la circula- tion du gaz dans les chambres 19 et 15, respectivement. Les plaques 61 et 63 sont sensiblement identiques et, commue on le voit le mieux en figure 1 et en figures 4-6, elles sont incurvées pour former pratiquement des arcs de cercle ayant des parties centrales, arrière, 65, de préférence carrées, pour servir de moyens de montage par soudage des plaques aux faces intérieures des col- lecteurs 7 et 5, respectivement, comme cela est indi- qué par les "x", 67, en figures 2 et 3. La hauteur de chaque plaque 61 et 63 (c'est-à-dire la distance hors- tout entre la partie plate 65 et les extrémités de la courbe) est de préférence égale à la moitié de la lon- gueur de la chambre 19 ou 15 dans laquelle elle est 7. située. La longueur de la corde imaginaire sous-tendant l'arc de la plaque 61 est, comme on peut le remarquer en figure 1, à peu près identique à la distance maximum en- tres les périphéries extérieures des parties à tubes 41 et 51; et la longueur de la corde imaginaire sous-ten- dant l'arc de la plaque 63 est approximativement identi- que à la distance maximum entre les périphéries exté- rieures des parties à tubes 51 et 43 (ces cordes ayant la même longueur dans la construction illustrée). La pla- que 61 est soudée au collecteur 7 dans une position cen- trée par rapport aux deux tubes 33 et 49, comme on peut le voir en figure 1; alors que la plaque 63 est soudée au collecteur 5 dans une position centrée par rapport aux deux tubes 49 et 35. Ainsi, chacune des plaques 61 et 63 peut être considérée comme ayant une partie d'en- trée en alignement longitudinal avec la sortie d'un tu- be ou passage de circulation et une partie de sortie en alignement longitudinal avec l'entrée d'un autre tube ou passage de circulation. Les plaques 61 et 63 sont incurvées dans une section en coupe (à l'exception de la partie plane 65) comme on le voit le mieux en figure 5. Le côté concave fait face au courant gazeux. La courbure est de préfé- 23 rence un arc circulaire.Les largeurs se rapportant à la corde des sections en forme d'arc des plaques 61 et 63 sont de préférence quelque peu supérieures au diamètre des tubes de circulation des gaz avec lesquels elles sont en alignement. Par exemple, si les tubes 33 et 39 ont un diamètre extérieur de 57 mm, la plaque 61 a de préférence une largeur de 63,5 mm. La section incurvée permet d'améliorer la résistance mécanique de la plaque et le débit des gaz. Là encore, les pla- ques 61 et 63 sont soudées à leurs collecteurs de sorte qu'elles sont centrées par rapport au grand axe 8. et au petit axe de la section ovale. En fonctionnement, la plaque incurvée 61 sert à diriger et à guider le gaz quittant le tube 33 de façon qu'il s'inverse d'une façon plus efficace pour entrer dans le tube 49. D'une façon similaire, la plaque incurvée 63 sert à diriger et à guider le gaz quittant le tube 49 pour qu'il s'inverse d'une façon plus efficace pour entrer dans le tube 35. Les flèches de circulation en figure 1 symbo- lisent la direction d'écoulement et le guidage qui auront tendance à réduire la contre-pression dans la réalisation avec renversement du sens de circulation. Dans le silencieux 101 des figures 7 et 8, la plaque incurvée 163 montée dans la chambre 115 peut être identique à la plaque 63. Cependant, l'emplacement axial du tube 135 ne permet pas l'utilisation d'un organe en une pièce servant à diriger le courant tel que la plaque 61. La plaque 61 peut être coupée suivant la ligne 162 (figu- re 6) pour former deux moitiés 161a et 161b qui compor- tent des parties plates 165a et 165b. Celles-ci peuvent être soudées au collecteur 107, comme cela est indiqué par les "x", 167, aux côtés opposés du tube 135 pour for- mer un moyen 161 permettant de diriger et de guider le courant gazeux, moyen qui fonctionnera pour assouplir le renversement du sens du courant dans une certaine mesure et qui par conséquent aura un effet bénéfique sur la con- tre-pression et les performances du silencieux 101. Dans cet agencement, la moitié 161a servira d'entrée ou de partie de réception du courant pour le moyen 161 et la moitié 161b agira en sortie ou partie de décharge du courant pour le moyen 161. Les plaques incurvées servant à diriger et à gui- der le courant, illustrées en figures 1 à 8, ont pour ef- fet que les deux inversions de sens dans les chambres sont régulières et efficaces et par conséquent favorisent I'ob- tention d'une faible contre-pression et d'un rendement 9. élevé. Les plaques réduisent sensiblement la contre- pression par rapport à des silencieux identiques n'en comportant pas et ont tendance à faire en sorte que le silencieux soit pratiquement identique à une conduite rectiligne pour la puissance délivrée. De plus, les si- lencieux 1 et 101, en particulier si une garniture en fibres de verre est utilisée dans la chambre 17 ou la chambre 117, présentent une excellente maîtrise du son grâce à l'atténuation fournie par les trois chambres et les trois tubes à ouïes, le son obtenu étant doux. La structure illustrée a tendance à simplifier la cons- truction et la fabrication et à éviter les problèmes de résonance dus à l'impact direct des gaz contre les collecteurs. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 10. REVENDICATIONS 1 - Silencieux pour gaz d'échappement, caracté- risé en ce qu'il comprend un logement tubulaire (3) ayant un axe longitudinal, des tubes de circulation des gaz, (33, 49) dans le logement s'étendant en étant pratique- ment parallèles à l'axe, le logement comportant des moyens de parois transversales (5, 7) définissant une chambre transversale, l'un (33) des tubes de circulation des gaz permettant la circulation des gaz dans une di- rection parallèle à l'axe et comportant une ouverture de sortie ménagée dans la chambre transversale, l'autre tu- be (49) assurant la circulation des gaz dans la direction opposée, parallèlement à l'axe et comportant une ouvertu- re d'entrée dans la chambre transversale (15, 17, 19) et des moyens (61, 63) pour diriger et guider la circula- tion des gaz montés sur les moyens de paroi dans la cham- bre transversale en s'étendant vers l'entrée et la sor- tie en en étant espacés axialement pour diriger et pro- voquer une inversion de 180 degrés du sens de circula- tion des gaz dans la chambre transversale pour qu'ils s'écoulent entre cette sortie et cette entrée. 2 - Silencieux selon la revendication l,carac- térisé en ce que les moyens (61, 63) permettant de diri- ger et de guider le courant gazeux comprend une plaque incurvée ayant une partie d'entrée en alignement avec la sortie et une partie de sortie en alignement avec l'entrée. 3 - Silencieux selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la plaque incurvée est plus large que l'entrée et la sortie, est incurvée dans une section en coupe et présente un côté concave en regard de l'entrée et de la sortie. 4 - Silencieux selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la plaque incurvée a une hauteur qui est sensiblement la moitié de la longueur de la chambre 11. transversale. - Silencieux selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la plaque incurvée comporte une partie plate centrale (65) qui se monte contre les moyens de paroi (5, 7) en étant fixée à celles-ci. 6 - Silencieux selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens (161, 163) permettant de diriger et de guider le courant gazeux comprend une première section incurvée (161a) qui fournit une par- tie d'entrée en alignement avec la sortie et une se- conde section incurvée (161b) qui est espacée transver- salement de la première section et disposée de manière à recevoir le gaz provenant de la première section et qui fournit une partie de sortie en alignement avec l'en- trée. 7 - Silencieux de gaz d'échappement, caractéri- sé en ce qu'il comprend un logement tubulaire ayant un axe longitudinal, des moyens fournissant un passage de sens inversé pour la circulation des gaz dans le loge- ment, des moyens de paroi définissant une chambre trans- versale dans le logement, le passage pour la circulation des gaz comportant une première section de circulation ayant une sortie dans la chambre et une seconde section de circulation ayant une entrée dans la chambre, et des moyens de plaque incurvée pour guider et diriger la cir- culation montés sur les moyens de paroi pour s'étendre longitudinalement dans la chambre dans la direction de la sortie et de l'entrée qui comportent une partie d'en- trée disposée de manière à recevoir le gaz provenant de la sortie et une partie de sortie qui est disposée de ma- nière à fournir le gaz à l'entrée. 8 - Silencieux de gaz d'échappement, caracté- risé en ce qu'il comprend un logement tubulaire ayant une section en coupe ovale, un moyen fournissant un tra- jet inversé pour la circulation des gaz dans le 12. logement, des moyens de paroi définissant des première et seconde chambres transversales dans le logement, le pas- sage de circulation des gaz comportant une première sec- tionayant une sortie dans la première chambre transver- sale, le moyen de circulation des gaz comprenant une se- conde section de circulation ayant une entrée dans la première chambre transversale et une sortie dans la se- conde chambre transversale, le moyen de circulation des gaz comportant une troisième section ayant une entrée dans la seconde chambre, un premier moyen incurvé (161a) pour guider et diriger la circulation qui est monté sur le moyen de paroi de manière à s'étendre longitudinale- ment dans la première chambre et comportant une partie d'entrée en alignement avec la sortie de la première section de circulation pour recevoir le gaz en provenant et ayant une partie de sortie en alignement avec l'en- trée de la seconde section de circulation pour lui four- nir du gaz, un second moyen incurvé pour guider et diri- ger la circulation qui est monté sur le moyen de paroi de manière à s'étendre longitudinalement dans la secon- de chambre et comportant une partie d'entrée en aligne- ment avec la sortie de la seconde section de circula- tion afin de recevoir le gaz en provenant et ayant une partie de sortie en alignement avec l'entrée de la troisième section de circulation pour lui fournir du gaz.