Brevet FR2602546A1 — publié le 19880212

1. La présente invention concerne des silencieux pour systèmes d'échappement de véhicules automobiles et, plus particulièrement, l'utilisation de cartouches comprenant un matériau fibreux d'absorption des sons qu'on monte dans de tels 5 silencieux. L'utilisation de cartouches en matériau fibreux dans les silencieux de systèmes d'échappement est décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2 072 961, n 3 109 511, n 3 112 007 et n 3 233 697. La présente invention a pour objet de faciliter une 10 utilisation efficace du matériau absorbant les sons dans des silencieux du type utilisé dans les véhicules automobiles. La présente invention atteint cet objet au moyen d'une cartouche qui est entièrement constituée d'un matériau fibreux absorbant le son, de préférence en fibres de verre, et qui comporte une 15 enveloppe extérieure relativement dure façonnée de manière à se monter sur la paroi extérieure de la chambre du silencieux. L'enveloppe peut $tre obtenue en imprégnant une couche 2. extérieure de la cartouche avec une résine liquide, puis en l'appliquant à chaud, tout en maintenant ou moulant le matériau fibreux dans la forme désirée, afin de cuire et durcir la résine, d'o il résulte que l'enveloppe résultante non seulement fournit la forme choisie mais confine et retient la masse fibreuse absorbant le son, et permet sa manipulation efficace dans les étapes de fabrication du silencieux. La cartouche peut comporter un ou plusieurs tubes perforés, comme cela est décrit ici, de manière à recevoir les tubes de passage des gaz dans le 10 silencieux. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront ci-après. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les des15 sins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un silencieux oval de véhicule à trois courants d'échappement, contenant une cartouche préformée de fibre de verre selon la présente invention; La figure 2 est une élévation en bout prise à partir de la gauche de la figure 1; La figure 3 est une élévation en bout prise à partir de la droite de la figure 1; La figure 4 est une élévation en bout de la cartou25 che de la présente invention avant son montage dans le silencieux des figures 1-3; La figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la cartouche de la figure 4, prise le long de la ligne 5-5 de la figure 4; La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un silencieux rond de système d'échappement d'un véhicule automobile, contenant deux cartouches préformnes de fibre de verre selon la présente invention; La figure 7 est une élévation en bout du silencieux 35 de la figure 6, prise à partir de la gauche de la figure 6; 3. La figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'une cartouche préformée semblable à celle à la gauche de la figure 6; et La figure 9 est une élévation en bout da la cartou5 che de la figure 8 prise à partir de la droite de celle-ci. Un silencieux 1 pour les gaz d'échappement d'un véhicule automobile, représenté dans les figures l à 3, comporte un logement constitué d'une enveloppe tubulaire 3 en tôle de section ovale, qui est fermée à ses extrémités droite et gauche, 10 respectivement, par des chapeaux en tôle 5 et 7 qui sont verrouillés sur les extrémités de l'enveloppe 3 par des joints étanches au gaz de forme ovale 9, 11 respectivement. Dans l'enveloppe 3, quatre cloisons transversales 13, 15,17 et 19 comportent des rebords périphériques 21 se montant dans la surface inté15 rieure de l'enveloppe et quelques uns d'entre eux ou tous peuvent être fixés à l'enveloppe, par exemple par soudage par points. Les cloisons transversales sont séparées longitudinalement les unes des autres, et en conjonction avec les chapeaux, subdivisent l'intérieur du silencieux en cinq chambres 23, 25, 27, 29 20 et 31. Un moyen 33 de tubes pour la circulation des gaz est monté sur les chapeaux et les cloisons pour former un passage pour la circulation des gaz à travers le silencieux entre ses deux extrémités. Ce moyen 33 comporte un tube 35 s'étendant 25 entre une ouverture 37 à collerette de la tête 5 et une ouverture 39 à collerette ménagée dans la cloison 13. A l'extrémité droite du silencieux, le moyen 33 comporte un tube 41 s'étendant entre une ouverture 43 à collerette ménagée dans la tête 7 et une ouverture 45 à collerette ménagée dans la cloison 19. Les 30 cloisons centrales 15 et 17 comportent trois paires d'ouvertures alignées à collerette, 47, 49 et 51, la paire 47 étant en alignement avec le tube 35 et la paire 51 avec le tube 41. Le moyen de tubes 33 comporte trois tubes à ouies 53, 55 et 57 (chacun ayant des ouies 58) qui sont supportés à leurs extrémi35 tés opposées dans les paires d'ouvertures 47, 49 et 51, 4. -respectivement. Le tube 53 comporte une extrémité gauche qui s'étend audelà de la cloison.15 et se monte à l'intérieur du tube 35 et le tube 5.7 comporte une extrémité droite qui s'étend en s'éloignant de la cloison 17 et se monte à l'intérieur du tube 41. Le silencieux 1, comporte un moyen de chambre résonatrice à chaque extrémité. A l'extrémité gauche, celui-ci comprend une ouverture 59 à collerette dans la cloison 13 qui est en alignement avec le tube 55, et supporte un tube d'accord 61 10 qui s'étend jusque dans la chambre 23 et forme les seules entrée et sortie de la chambre. A l'extrémité droite, le moyen de chambre résonatrice comprend une ouverture 63 à collerette qui est en alignement avec le tube 53 et supporte un tube d'accord 65 qui s'étend jusque dans la chambre 31 et forme les 15 seules entrée et sortie de la chambre. Les dimensions des tubes 61 et 65 par rapport aux volumes de leurs chambres respectives 23 et 31 sont choisies de manière à permettre l'atténuation de fréquences du son relativement basses, prédéterminées. Supposons que l'extrémité gauche du silencieux soit l'extrémité d'entrée du gaz; le tube 35 est connecté au système d'échappement (non représenté) d'un véhicule automobile de manière à recevoir le gaz qui nécessite un traitement acoustique pour atténuer le son. Le gaz circule entre le tube. 35 et le tube 53 et du tube 53 entre dans la chambre 29. Le sens du cou25 rant gazeux est inversé dans la chambre 29 et le gaz entre dans l'extrémité droite du tube 55 à ouies, et revient vers la chambre 25 qui inverse de nouveau son sens de circulation pour qu'il entre dans l'extrémité gauche du tube 57. A ce moment là, la majeure partie de l'énergie acoustique et du son a été éliminée et le courant gazeux circule à partir du tube 57 pour entrer dans le tube 41, et sort du silencieux pour pénétrer dans une conduite arrière (non représentée) formant une partie du système d'échappement. Au lieu que l'extrémité gauche soit l'extrémité d'en35 trée, le gaz pourrait entrer dans l'extrémité droite du 5. silencieux. Dans ce cas, l'atténuation pourrait être légèrement différente car, par exemple, le gaz s'éloignerait des tubes d'accord 61 et 65 au lieu d'entrer directement dedans comme dans le cas du courant venant d'être décrit. Les ouies 58 en conjonction avec la chambre 27, dans laquelle elles débouchent, agissent pour atténuer les fréquences comprises entre des valeurs moyennes et élevées, les bruits rèches et de crachement provoqués par le gaz. Il est bien connu qu'un matériau absorbant fibreux non métalli10 que, par exemple des fibres de verre, renforce l'atténuation du son et qu'en remplissant la chambre 27 avec un tel matériau, on obtiendra une atténuation plus effective dans certaines applications que si la chambre était vide. Le tassage de fibres détachées dans la chambre 27 présente des problèmes de fabrica15 tion et l'utilisation de laizes ou de bandes de fibres soulève également des problèmes à cause de la présence des trois tubes parallèles 53, 55, 57 munis d'ouies. Pour éviter ces problèmes, la présente invention prévoit une cartouche préformée 67 (de préférence, en fibres de verre) qui est dimensionnée de maniè20 re à remplir la chambre 27 et à se glisser sur les trois tubes avant leur fixation aux deux cloisons 15 et 17. La cartouche 67 ainsi que les tubes 53, 55 et 57 et les cloisons 15 et 17 peuvent être réunis sous forme d'un sous-ensemble, puis glissés dans l'enveloppe 3 au moment du mDntage final du silencieux 1. Bien 25 que, d'une façon générale il ne soit pas nouveau d'utiliser une cartouche en fibre pour l'atténuation du son dans un silencieux (voir, par exemple, les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2 072 961, n 2 705 541, n 3 109 511, n 3 112 007, et n 3 233 697), la cartouche de la présente invention est dif30 férente de l'art antérieur connu et cette différence facilite l'emploi à des fins acoustiques des fibres de verre, en particulier dans les chambres de silencieux qui contiennent un ou plusieurs tubes de circulation des gaz. Selon mode de réalisation préféré de l'invention, 35 du verre fibreux, non lubrifié, non lié 69 d'un diamètre moyen 6. d'environ 7 micromètres est formé dans un moule pour lui conférer une forme générale ovale, annulaire, illustrée dans les figures 4 et 5, c'est-à-dire une forme permettant son montage par ajustage à frottement doux dans la chambre 27 et comprenant une périphérie extérieure se montant dans l'enveloppe 3 et les faces d'extrémité se montant contre les cloisons 15 et 17. Trois trous longitudinaux 71 pour les tubes 53, 55 et 57 sont percés dans la cartouche de manière à s'étendre parallèlement à son axe, et de préférence les parois de ces trous sont revêtues de 10 manchons perforés 73. Ceux-ci doivent pouvoir supporter les températures relativement élevées régnant à l'intérieur du silencieux et seront de préférence en tamis d'acier inoxydable, en voile ou en tamis de fibres en céramique, etc. Une caractéristique essentielle de la présente inven15 tion est une enveloppe ou couche 75 relativement dure constituant toute la partie extérieure tubulaire ovale de la cartouche, qui est également en matériau fibreux. Cela peut être obtenu en imbibant ou imprégnant la surface extérieure du corps du verre en fibre avec une résine liquide non durcie de liant, 20 telle que du phénolformaldéhyde, puis en chauffant le corps, d'o il résulte que la couche extérieure, imbibée, est durcie pour former une enveloppe extérieure 75 relativement dure, conservant sa forme, qui entoure et contient un noyau de verre fibreux relativement tendre à l'état non lié. On peut également 25 la former au moyen d'une bande de fibre de verre imprégné qu'on enroule, comme cela est indiqué ci-après. On préfère que l'enveloppe ou couche 75 ait l'épaisseur la plus fine possible qui permette néanmoins d'obtenir la résistance mécanique et la durabilité rencontrées pendant le processus de montage du silen30 cieux. Par exemple, on a obtenu des résultats satisfaisants avec une cartouche ovale en verre fibreux ayant un petit axe d'environ 95 millimètres et un grand axe d'environ 255 millimètres lorsque l'épaisseur nominale de l'enveloppe est de 12 millimètres. On remarquera quepar suite de la nature de la masse 35 fibreuse, la pénétration du liant liquide est irrégulière de 7. sorte que la profondeur de l'enveloppe durcie peut l'être également. L'objectif n'est pas la régularité, mais l'obtention d'une enveloppe 75 fibreuse annulaire, dure, ayant une épaisseur minimum autour de l'extérieur du noyau en verre fibreux qui 5 conservera sa forme et permettra au verre d'être facilement manipulé et assemblé sous forme d'une masse monobloc d'absorption du son. L'enchevêtrement naturel des fibres de verre et l'entrelacement avec les tubes 73 rendent inutile de prévoir une enveloppe ou des couches durcies pour les faces d'extrémi10 té opposées de la cartouche. Les manchons perforés 73 de la cartouche ont des di mensions qui permettent de recevoir facilement les tubes 53, et 57 et leurs ouies 58. Les manchons conservent leur position à l'intérieur de la masse fibreuse par tassement des fibres 15 sur leur pourtour et par entrelacement des fibres de verre et des manchons car les fibres pénétreront la plupart des perforations des manchons. Le gaz présent dans les tubes peut pénétrer le noyau en verre fibreux par passage dans les ouies et dans les perforations des parois des manchons. Cela fournit une com20 munication acoustique entre le gaz et la cartouche, d'o il résulte que les fibres de verre sont capables d'exécuter leur fonction d'atténuation du son. Le silencieux 101 des figures 6 - 9 illustre l'utilisation de deux cartouches en masse fibreuse selon la présente invention. Ce silencieux comporte un logement comprenant une enveloppe annulaire 103 en tôle métallique, de section ronde, qui est fermée à ses extrémités droite et gauche, respectivement, par des chapeaux d'extrémité en tôle 105 et 107 qui sont verrouillés aux extrémités de l'enveloppe dans des joints annulai30 res étanches au gaz 109 et 111, respectivement. Dans l'enveloppe 103 trois cloisons transversales 113, 115 et 117 ont des bords périphériques 119 se montant dans la surface intérieure de l'enveloppe et -ne partie d'entre eux ou leur totalité est soudée par points ou fixée d'une autre manière à l'enveloppe. 35 Les cloisons ainsi que les chapeaux d'extrémité divisent 8. l'intérieur du silencieux en quatre chambres 121, 123, 125 et 127. Un moyen pour former un passage pour la circulation des gaz dans le silencieux 101 comporte un tube d'entrée 5 129 qui est supporté dans des ouvertures alignées à collerette, 131 et 133, ménagées dans le chapeau 105 et la cloison 113. Ce moyen comprend également une ouverture à collerette 135 ménagée dans la cloison 115, qui n'est pas en alignement avec le tube 125, et un tube de sortie 137, qui est décalé par rap10 port à l'ouverture 135. Le tube 137 est supporté dans des ouvertures alignées à collerette, 139 et 141, pratiquées dans la cloison 117 et le chapeau 107, respectivement. Les tubes 129 et 137 comportent des perforations 143 dans-leurs parois, de sorte que le gaz les traversant passe dans les chambres 121 15 et 127, respectivement. Selon la présente invention, la chambre 121 est remplie d'une cartouche 145 en verre fibreux et la chambre 127 d'une cartouche 147 en verre fibreux. Ces cartouches sont semblables à la cartouche 67 mais ont une section ronde et ne comportent qu'un trou traversant car les chambres 20 contiennent seulement un tube de circulation des gaz. Les figures 8 et 9 représentent une cartouche 145 avant son montage. La cartouche 147 est sensiblement identique à la cartouche 145, mais comporte un trou traversant pour le tube 137, qui a le même axe que la cartouche. La cartouche 145, comme la cartouche 67, comprend une masse 149 de fibres, de préférence de fibres de verre non liées ayant un diamètre moyen d'environ 7 micromètres, qui a une couche ou enveloppe extérieure dure 151 en verre fibreux, définissant et fixant la forme de la cartouche. Un trou 153 s'étend dans la masse 149 et est 30 revêtu d'un manchon en tamis perforé en céramique ou analogue tel que le manchon 73 cité ci-dessus. Comme pour la cartouche 67, l'enveloppe 151 peut être formée en imprégnant la surface extérieure du corps fibreux 149 avec une résine liquide telle que du formaldéhyde, puis en la durcissant par apport de chaleur. Au lieu d'imprégner la mxasse fibreuse 149 elle-même, 9. on pourrait utiliser une couche relativement fine (par exemple, d'environ 12 millimètres pour un silencieux rond de 10 centimètres de diamètre), de verre fibreux imprégné de résine comme matériau d'enroulement du noyau fibreux non imprégné, et appliquer de la chaleur pour effectuer le durcissement. Après durcissement, le résultat obtenu sera une cartouche formée entièrement de verre fibreux avec une enveloppe extérieure 12 en résine durcie de liant. En fonctionnement, avec le tube 129 servant d'orifi10 ce d'admission du gaz, le gaz devant être soumis à un traitement d'isolation phonique traverse le tube d'admission 129 et une certaine atténuation des fréquences moyennes et des hautes fréquences et des bruits rèches se produit sous l'effet de la communication acoustique du gaz avec la masse 149 de la cartou15 che 145 au moyen des ouvertures 143 du tube 129. Le gaz quittant le tube 129 entre dans la chambre 123 o il est obligé de changer brutalement de direction (et de perdre son énergie) afin de traverser l'ouverture 135 pour entrer dans la chambre 125. Là encore, un changement de direction, éliminant l'énergie, 20 est nécessaire pour que le gaz entre dans le tube de sortie 137. Alors que le gaz traverse le tube de sortie 137, il communique avec la cartouche 147 par l'intermédiaire des ouvertures 143, d'o il résulte qu'une atténuation importante des fréquences indésirables et du son se produit au moment o le gaz atteint 25 l'extrémité extérieure du tube de sortie 137. Ainsi, la présente invention fournit un composant acoustique sous forme d'une masse fibreuse destinée à être sensiblement symétrique et/ou à avoir une forme prédéterminée autour d'un axe longitudinal et ayant sa surface extérieure annulaire 30 imprégnée d'une résine durcie de manière à définir une enveloppe dure qui conserve la forme symétrique de la masse. Les composants illustrés en verre fibreux ou cartouches 67, 145 et 147 avec leurs couches extérieures annulaires relativement dures,conservant leur forme autour de noyaux fi35 breux tendres fournissent par conséquent un moyen pour améliorer 10. l1a construction et la production des silencieux des systèmes d'échappement des véhicules automobiles. 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. 11. REVENDICATIONS 1 - Silencieux pour atténuer le son des gaz d'échappement des véhicules automobiles ou analogue, caractérisé en ce qu'il comprend un logement ayant des moyens d'entrée et de 5 sortie pour les gaz, une cartouche dans le logement constituée entièrement d'un matériau absorbant les sons en fibres non métalliques comprenant une enveloppe extérieure dure en fibres préformées et conservant une forme pré-sélectionnée et un noyau de matériau fibreux absorbant les sons, et un moyen de passage 10 des gaz pour la circulation du gaz d'échappement entre les moyens d'entrée et de sortie et fournissant une communication acoustique du gaz avec le noyau de la cartouche. 2 - Silencieux pour atténuer le son des gaz d'échappement des véhicules automobiles ou analogue, caractérisé en ce qu'il comprend un logement ayant des moyens d'orifices d'entrée et de sortie, un moyen fournissant une chambre ayant une paroi extérieure annulaire définissant sa forme périphérique, une cartouche composée d'un noyau tendre de matériau fibreux absorbant les sons et comprenant une enveloppe annulaire extérieure dure 20 en fibres préformées pour épouser la forme périphérique et la conserver, la cartouche se montant par ajustage à frottement doux dans la chambre avec l'enveloppe extérieure en contact avec la paroi annulaire, et un moyen de passage pour la circulation du gaz d'échappement entre les moyens d'orifices d'en25 trée et de sortie et fournissant une communication acoustique du gaz avec le noyau de la cartouche. 3 - Silencieux selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cartouche comporte au moins un trou s'étendant à travers le noyau et un manchon perforé s'étendant sur la 30 longueur du trou. 4 - Silencieux selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de passage des gaz comporte un tube s'étendant dans le manchon perforé et ayant des ouvertures dans le manchon perforé ae manière à assurer la communication acousti35 que. 12. - Silencieux selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cartouche comprend du verre fibreux. 6 - Silencieux selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fibres du verre fibreux ont un diamètre d'envi5 ron 7 micromètres, et en ce que le noyau en verre fibreux est non lié et non lubrifié. 7 - Composant acoustique pour silencieux de systèmes d'échappement de véhicules automobiles ou analogue, caractérisé en ce qu'il comprend une cartouche constituée d'un noyau tendre de verre fibreux et d'une enveloppe extérieure, annulaire, moulée, dure, en verre fibreux qui entoure le noyau et est préformée suivant une configuration prédéterminée. 8 - Composant selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cartouche comprend au moins un trou s'étendant 15 longitudinalement à travers le noyau et un manchon perforé s'étendant sur la longueur du trou.