Brevet FR2660966A1 — publié le 19911018

La présente invention concerne un convertisseur cata- lytique pour véhicules, en particulier pour véhicules automobiles. On sait que les convertisseurs catalytiques comprennent un boîtier ou enveloppe métallique enfermant une structure en paquet, constituée par une pluralité de tôles métalliques su- perposées, alternativement lisses et ondulées Cette envelop- pe est pourvue en outre de moyens de fixation pour fixer de façon stable la structure sur ladite enveloppe, et pour em- pêcher tout glissement relatif entre les différentes tôles qui la constituent. Dans des conditions particulières (par exemple lorsque le catalyseur atteint une température élevée et que certains de ses organes se dilatent en conséquence) les moyens de fixation connus n'assurent pas un bon maintien entre les différentes tôles qui, par suite des vibrations du véhicule automobile, glissent les unes par rapport aux autres, ce qui produit un bruit. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des convertisseurs connus. Cet objet est atteint par la présente invention qui con- cerne un convertisseur catalytique pour véhicules, en parti- culier pour véhicules automobiles, comprenant une enveloppe extérieure; une structure en paquet logée dans ladite enve- loppe; ladite structure comprenant une pluralité de tôles métalliques lisses et de tôles métalliques ondulées, superpo- sées alternativement les unes sur les autres, caractérisé en ce qu'au moins une partie du matériau susceptible de se dila- ter sous l'effet de la chaleur est disposée en contact avec au moins une partie de ladite structure, pour exercer une pression sur celle-ci lorsque ledit convertisseur est en service. L'invention va maintenant être décrite en se référant en particulier aux figures annexées qui illustrent plusieurs mo- des de réalisation préférés, non limitatifs, dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale, partiellement en coupe longitudinale, d'un convertisseur catalytique réalisé selon les principes de la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe du convertisseur de la figure 1, prise suivant la ligne II-II, la figure 3 est une vue de face du convertisseur de la figure 1, la figure 4 est une vue latérale, partiellement en coupe longitudinale, d'une première variante du convertisseur cata- lytique selon la présente invention, la figure 5 est une vue en coupe du convertisseur de la figure 4, prise suivant la ligne V-V, la figure 6 est une vue de face du convertisseur de la figure 4, la figure 7 est une vue latérale, partiellement en coupe longitudinale, d'une seconde variante du convertisseur cata- lytique selon la présente invention, la figure 8 est une vue en coupe du convertisseur de la figure 7, prise suivant la ligne VIII-VIII, et la figure 9 est une vue de face du convertisseur de la figure 7. Sur les figures 1 et 2, le chiffre de référence 1 dési- gne, d'une manière générale, un convertisseur catalytique comprenant un boîtier ou enveloppe métallique extérieur 2, composé de deux demi-corps longitudinaux 3 et 4 présentant, en coupe transversale, dans leur partie centrale, une section en forme de U, et reliés ensemble de façon stable (par exemple par soudage). L'enveloppe 2 comprend, en particulier, une partie tubu- laire centrale 5, de section sensiblement carrée, constituée par l'assemblage de deux demicorps 3 et 4, limités par une paire de parois opposées plates 7 et par une paire de parois opposées 8 formées par l'assemblage de deux parois 8 a et 8 b, coplanaires et adjacentes, l'une par rapport à l'autre, ap- partenant, respectivement, aux parties 3 et 4, et dont les bords 8 c et 8 d sont incurvés vers l'extérieur de la partie 5 et assemblées solidement ensemble (par exemple par soudage). De plus, la partie 5 définit une cavité intérieure 12 dont la fonction sera expliquée plus loin Des première et seconde saillies tubulaires coniques 14, 15 se prolongent dans la direction longitudinale de la partie 5 et aboutissent aux corps d'extrémité tubulaires 19 et 20, de section sensible- ment circulaire, et qui sont prévus pour être raccordés, de façon connue, aux sections de la conduite d'échappement (non représentée) d'un véhicule (non représenté) Les cavités 12 logent une structure en paquet 22 qui comprend une pluralité de tôles métalliques rectangulaires plates 25, disposées pa- rallèlement aux parois 8 de la partie 5, dans lesquelles on a superposé alternativement une pluralité de tôles métalliques ondulées 26, et recouvertes de substances d'un type connu, possédant des propriétés catalytiques La structure 22 com- prend deux couches d'extrémité 27, chacune d'elles en contact direct avec une partie d'un matériau 30 susceptible de se di- later sous l'effet de la chaleur, de forme parallèlépipédi- que, d'un type de céramique adéquat, interposé entre la paroi 8 et la couche 27 elle-même. Ainsi, lorsque le convertisseur catalytique 1 est en service, les parties 30 exercent une pression sur les parois 27, ce qui établit un contact stable entre la structure 22 et l'enveloppe 2 et empêche le glissement des tôles 25 et 26 les unes par rapport aux autres. De plus, les saillies 14 et 15 définissent, dans la zone de raccordement avec la partie 5, des épaulements incurvés 14 a et 15 a qui viennent en prise sur les parois frontales de la structure en paquet 22 et empêche ainsi tout déplacement axial de ladite structure en paquet 22. Il est représenté sur la figure 4 une première variante du convertisseur selon la présente invention, désigné par le chiffre de référence 1 ', dans laquelle l'enveloppe 2 ' com- prend un corps tubulaire intermédiaire 32 de section rectan- gulaire, formé par le pliage à 90 d'une bande métallique, initialement plate et le soudage de celle-ci le long d'un bord longitudinal superposé 60; entre les extrémités libres dudit corps il est fixé de façon stable (par exemple par sou- dage) deux conduits de raccordement coniques 14 ' et 15 ' qui se terminent par des corps de terminaison coaxiaux tubulaires 19 ' et 20 ', similaires aux corps de terminaison tubulaires 19 et 20 du convertisseur catalytique 1 Une structure en paquet de tôles empilées 22 ', similaire à la structure en paquet 22 du convertisseur 1 est logée à l'intérieur du corps 32 et fixée par deux parties 30 ' en matériau susceptible de se dilater sous l'effet de la chaleur, et disposée entre les parois opposées du corps 32 et les parois d'extrémité 27 ' de la structure en paquet 22 ', d'une façon analogue à celle décrite dans le cas du convertisseur de la figure 1 Deux cadres rectangulaires périmétriques 43 fixés à l'intérieur du corps tubulaire 32 (par exemple par soudage) sont disposés à proximité des bords du corps tubulaire 32 et viennent en prise sur les surfaces frontales de la structure en paquet 22 ', tournée dans la direction des conduits 14 ' et 15 ', de manière à empêcher ainsi tout déplacement longitudinal des tôles 25 et 26, ainsi que des parties 30 '. La figure 7 représente une seconde variante du conver- tisseur selon la présente invention, désigné d'une manière 2660966 générale par le chiffre de référence 1 ", dans lequel une en- veloppe 2 " comprend un corps tubulaire central 50, de forme carrée en coupe transversale, et formé par le pliage à 90 d'une bande métallique initialement plate et son soudage le long d'un bord longitudinal superposé 60 ' Les bords des deux parois opposées du corps tubulaire 50 sont également pliées à dans la direction de l'axe central, de manière à définir deux languettes 52 qui exercent une pression sur les parois frontales d'une structure en paquet 22 " similaire à la struc- ture en paquet 22 du convertisseur 1, qui est fixée en outre sur le corps 50 par deux parties 30 " réalisées à partir d'un matériau susceptible de se dilater sous l'effet de la cha- leur, disposées entre les parois opposées dudit corps 50 et les parois d'extrémité 27 " de la structure en paquet 22 ", d'une façon analogue à celle décrite dans le cas du conver- tisseur de la figure 1. Il est monté et fixé de façon stable (par exemple par soudage) sur les extrémités libres du corps 50, deux conduits de raccordement coniques 14 " et 15 " qui aboutissent à des corps de terminaison tubulaires coaxiaux 19 " et 20 " et simi- laires aux corps de terminaison tubulaires 19 et 20 du con- vertisseur catalytique 1. La façon dont le convertisseur catalytique selon la pré- sente invention peut remédier aux inconvénients des conver- tisseurs connus apparaîtra clairement de la description qui précède. Le matériau 30 susceptible de se dilater par la chaleur assure en fait une fixation adéquate entre les tôles 25 et 26, même lorsque le convertisseur 1 ( 1 ' ou 1 ") reste encore relativement froid Cette fixation s'améliore encore lors d'une augmentation de la température en raison de la dila- tation thermique des parties 30 '30 'ou 30 "), de manière à compenser ainsi les variations de forme éventuelles de l'enveloppe 2 ( 2 ' ou 2 ") On réduit ainsi considérablement les vibration des éléments constituants du convertisseur 1 et, par suite, le bruit de la conduite d'échappement. L'agencement particulier des parties 30 ( 30 ' ou 30 ") décrit plus haut agit également comme une isolation thermique en limitant la dispersion de la chaleur des gaz d'échappement et, par suite de l'élévation de la température de la struc- ture 22 ( 22 'ou 22 "), améliore le rendement général de con- vertion de l'ensemble du convertisseur. Enfin, il est clair que des modifications et des varia- tions peuvent être apportées à la présente invention, sans toutefois s'écarter de l'étendue de la protection qu'elle assure. Le convertisseur 1 ( 1 ' ou 1 ") pourrait être, par exemple, ne comporter qu'une seule partie 30 de matériau susceptible de se dilater par la chaleur De plus, cette partie pourrait être incorporée longitudinalement à l'in- térieur de la structure en paquet 22 ( 22 ' ou 22 "). REVENDICATIONS 1 Un convertisseur catalytique pour véhicules, en particulier pour véhicules automobiles, comprenant une en- veloppe extérieure ( 2; 2 "; 2 "); une structure en paquet ( 22; 22 '; 22 ") logée dans ladite enveloppe ( 2; 2 '; 2 "); ladite structure ( 22; 22 '; 22 ") comportant une pluralité de tôles métalliques lisses ( 25) et de tôles métalliques ondulées ( 26), superposées alternativement l'une sur l'autre, carac- tbrisé en ce qu'au moins une partie en matériau susceptible de se dilater par la chaleur ( 30; 30 '; 30 ") est logée dans ladite enveloppe ( 2; 2 '; 2 "); ledit matériau susceptible de se dilater par la chaleur ( 30; 30 '; 30 ") étant disposé en contact avec au moins une partie ( 27; 27 '; 27 ") de ladite structure ( 22; 22 '; 22 ") de manière à comprimer ladite struc- ture ( 22; 22 '; 22 ") lorsque ledit convertisseur ( 1; 1 '; 1 ") est en service. 2 Un convertisseur selon la revendication 1, dans lequel ladite enveloppe ( 2; 2 '; 2 ") comprend une pluralité de parois sensiblement plates ( 7, 8), caractérisé par le fait que ladite partie en matériau susceptible de se dilater par la chaleur ( 30; 30 '; 30 ") est disposée entre l'une desdites parois ( 8) et une tôle d'extrémité ( 27, 27 '; 27 ") de ladite structure en paquet ( 22; 22 '; 22 "). 3 Un convertisseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux parties ( 30; 30 '; 30 ") en matériau susceptible de se dilater par la chaleur, les- dites parties ( 30, 30 '; 30 ") étant interposées entre les parois d'extrémité opposées ( 27; 27 '; 27 ") de ladite struc- ture en paquet ( 22; 22 '; 22 ") et les parois opposées ( 8) de ladite enveloppe ( 2; 2 '; 2 "). 4 Un convertisseur selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que la conformation de ladite partie en matériau susceptible de se dilater par la chaleur ( 30; 30 '; 30 ") est en forme de parallélépipède. Un convertisseur selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que ladite partie en matériau susceptible de se dilater par la chaleur ( 30; 30 '; ") est réalisé en matériau de céramique. 6 Un convertisseur selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que ladite enveloppe ( 2; 2 '; 2 ") comprend des moyens formant butée axiale pour ladite pluralité de tôles ( 25, 26) constituant ladite struc- ture en paquet ( 22; 22 '; 22 "). 7 Un convertisseur selon la revendication 6, dans lequel ladite enveloppe comprend une partie tubulaire cen- trale ( 5) et des conduits de raccordement coniques ( 14, 15) fixés sur les extrémités de ladite partie ( 5), caractérisé en ce que lesdits moyens formant butée comprennent des parties à surface incurvée ( 14 a, 15 a) définies dans la zone de raccor- dement entre ladite partie centrale ( 5) et lesdites saillies en forme de conduits de raccordement coniques ( 14, 15). 8 Un convertisseur selon la revendication 6, carac- térisé en ce que lesdits moyens formant butée comprennent une paire de cadres périmétriques ( 43) disposés à l'intérieur de ladite enveloppe ( 2 '); lesdits cadres ( 43) étant disposés en contact avec les parois opposées de ladite partie formant structure en paquet ( 22 '). 9 Un convertisseur selon la revendication 6, carac- térisé en ce que lesdits moyens formant butée comprennent au moins un bord plié de ladite enveloppe ( 2 ") définissant une languette ( 52); ladite languette ( 52) étant disposée en con- tact avec les parois de ladite partie formant structure en paquet ( 221 "). 10 Un convertisseur selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que ladite enveloppe ( 2; 2 '; 2 ") comprend une partie tubulaire cnetrale ( 5) de forme parallèlépipédique. 9 2660966 11 Un convertisseur selon la revendication 10, carac- térisé en ce que ladite partie tubulaire centrale est com- posée de deux corps ( 3, 4) accouplés, en forme de U en coupe transversale.