Brevet FR2703729A3 — publié le 19941014

FR 2703729 A3 19941014 FR 9404115 A 19940407 Conduite d'échappement, en particulier pour véhicule à moteur L'invention concerne une conduite d'échappement, en particu- lier pour véhicules à moteur, comportant une liaison articu- lée d'éléments tubulaires de la conduite d'échappement, comprenant un soufflet et au moins un coussin amortisseur de vibrations en fil métallique pressé à l'intérieur d'un boîtier formé de parties de boîtier intérieure et extérieure reliées chacune à une extrémité de raccordement qui peut être reliée aux éléments tubulaires. On connaît par le EP-A-208 128 une liaison articulée d'élé- ments tubulaires, en particulier dans des conduites d'échap- pement de véhicules à moteur, qui comporte un soufflet et, à la suite de celui-ci dans le sens d'écoulement, un dispositif amortisseur formé de deux coussins amortisseurs disposés l'un près de l'autre, maintenus intérieurement par un tube support portant une partie de boîtier intérieure et qui est formé d'une seule pièce avec une extrémité de raccordement côté entrée, tandis que les coussins amortisseurs sont recouverts par des parties de boîtier extérieures prévues sur une extrémité de raccordement du côté sortie. Cette disposition présente en particulier l'inconvénient que le tube support et la partie de boîtier intérieure sont reliés à l'extrémité de raccordement côté entrée, qui est à son tour reliée à des éléments tubulaires de conduite reliés au moteur à combustion qui produit les gaz d'échappement, de sorte que la température élevée du moteur à combustion peut être conduite directement par conduction thermique par les éléments tubulaires bons conducteurs de la chaleur jusque dans la région de la partie de boîtier intérieure et de là directement dans les coussins amortisseurs En raison des températures d'échappement élevées de 950-10000 C, les caractéristiques de service des coussins amortisseurs, dont le matériau n'a plus à cette température qu'une faible résistance, sont détériorées Cet inconvénient est renforcé, 4-0 dans une forme de réalisation, par le fait que le tube A support et la partie de boîtier intérieure sont directement en liaison avec le courant de gaz chaud. Les chambres sont agitées violemment par le courant de gaz à haute turbulence avec transfert de chaleur élevé aux éléments adjacents que sont le tube support et les coussins En raison de la déformation des coussins en particulier lors des mouvements angulaires des extrémités de tubes, des déforma- tions permanentes apparaissent dans les aciers austénitiques normalement utilisés; les propriétés des coussins sont perdues. Il est coûteux d'éviter ces inconvénients par des matériaux à haute performance, par exemple des alliages à base de nickel, et une forte pré- compression, ce qui implique un poids élevé; de plus l'action isolante à l'égard des vibrations est alors perdue en raison de la plus grande rigidité. Dans une autre forme de réalisation, un tube protecteur est en outre disposé à l'intérieur du tube support et de la partie de boîtier intérieure, est relié à l'extrémité de raccordement côté amont et est ainsi également chauffé par conduction thermique, de sorte que ce qui précède reste en partie valable En fin de compte le tube protecteur permet dans le meilleur des cas de retarder l'échauffement addition- nel de la partie de boîtier intérieure Pour une durée d'utilisation suffisante, un état thermique stationnaire s'établira néanmoins, dans lequel un transfert de chaleur important dans les coussins amortisseurs est provoqué aussi bien par les gaz d'échappement chauds qui circulent qu'en particulier par la chaleur amenée par conduction thermique à partir du moteur à combustion. Le tube protecteur provoque aussi un rétrécissement addition- nel de la section d'une longueur appréciable, c'est-à-dire une plus grande résistance à l'écoulement avec contre- pression, qui diminue la puissance du moteur. L'invention a par conséquent pour but, en évitant les inconvénients précités, de réduire de façon fiable le transfert de chaleur dans les coussins amortisseurs Ceci est obtenu, dans une conduite d'échappement du genre désigné en introduction, en ce que la partie de boîtier extérieure est reliée à l'extrémité de raccordement du côté amont ou d'entrée. L'idée inventive essentielle réside en ce que la partie de boîtier reliée à l'extrémité de raccordement côté entrée, ou formée d'une seule pièce avec celle-ci, qui est à son tour directement en liaison bonne conductrice de la chaleur avec le moteur à combustion qui produit la température élevée, recouvre les coussins amortisseurs sur la face extérieure et est ainsi directement en liaison avec l'atmosphère ambiante et les températures de celle-ci, de sorte qu'un effet de refroidissement est ainsi produit sur la partie de boîtier extérieure, qui empêche un échauffement excessif de la partie de boîtier extérieure et par suite des coussins amortisseurs recouverts par celle-ci. Selon une autre caractéristique hautement préférée, il peut être prévu que le tube support s'étend sur la longueur totale du coussin amortisseur ou des coussins amortisseurs, et que la partie de boîtier extérieure est reliée à l'extrémité de raccordement du côté amont et d'entrée. Le tube protecteur, conduisant du côté entrée jusque radiale- ment à l'intérieur du tube support, empêche que, dans l'intervalle entre les extrémités libres de celui-ci et de la partie de boîtier extérieure, d'une part des gaz d'échappe- ment chauds puissent s'écouler dans les coussins amortis- seurs, d'autre part se produisent des tourbillons dans cette région, qui pourraient conduire à des bruits. Il a été constaté qu'un tube protecteur court, comme c'est possible ici, s'il recouvre au plus la longueur du coussin, ne produit aucune détérioration du courant de gaz, mais bien plutôt influence favorablement le mouvement de gaz du moteur, en particulier dans le cas d'un tube avant à double flux. Les parties de boîtier intérieures pour les coussins amortis- seurs sont reliées à l'extrémité de raccordement côté entrée de la liaison articulée ou formées d'une seule pièce avec celle-ci par l'intermédiaire d'un tube protecteur guidé à travers le soufflet Grâce à la configuration selon l'inven- tion, on évite le cumul, qui est observé dans l'état de la technique discuté, aussi bien des effets désavantageux de la conduction thermique du moteur à combustion aux parties de boîtier intérieures (ce qui est évité selon l'invention) que de l'échauffement de celles-ci par les gaz d'échappement chauds. Selon une disposition préférée, il est prévu que le tube sup- port est formé d'une seule pièce avec l'élément tubulaire de la conduite d'échappement relié à l'extrémité de raccordement du côté entrée, même si le tube protecteur est réalisé séparément du tube d'amenée de la conduite d'échappement et peut être relié, c'est-à-dire soudé, à la liaison articulée elle-même, plus précisément à l'extrémité de raccordement côté entrée de celle-ci. Une caractéristique hautement préférée prévoit que le soufflet est disposé dans le sens d'écoulement derrière le ou les coussins amortisseurs Le tube protecteur peut ainsi être réalisé avec une longueur relativement petite, indépendamment du fait qu'il s'étende seulement jusque dans la région de l'extrémité libre du tube support intérieur pour les coussins amortisseurs ou sur la longueur axiale totale de celui-ci, puisqu'il n'a plus besoin de s'étendre axialement sur la totalité du soufflet, comme c'est le cas dans l'état de la technique On économise ainsi tant des matériaux que du poids pour la conduite d'échappement terminée ou la liaison articulée terminée, ce qui est également important. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée donnée ci-après d'un exemple de réalisation préféré de l'invention, en se référant aux dessins, dans lesquels: la figure 1 représente un mode de réalisation préféré de la conduite d'échappement selon l'invention en coupe longitudi- nale selon la ligne I-I de la figure 2, seule étant illustrée la région supérieure de la conduite à symétrie circulaire; la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, représen- tant un autre mode de réalisation préféré; la figure 4 est une vue en coupe transversale du mode de réalisation de la figure 3; et les figures 5 à 7 représentent d'autres modes de réalisa- tion préférés de l'invention en coupe longitudinale. La conduite d'échappement selon l'invention comporte une liaison articulée 1 entre un tube d'entrée 2 de la conduite d'échappement et un tube de sortie 3 de la conduite d'échap- pement La flèche A indique le sens d'écoulement des gaz d'échappement circulant dans la conduite d'échappement. La liaison articulée 1 présente une extrémité de raccordement 4 de forme tubulaire disposée en amont ou du côté entrée, prévue sur une partie de boîtier extérieure 6 d'un boîtier 7 pour un coussin amortisseur de vibrations 8, les éléments 6, 4 pouvant être mutuellement reliés de façon appropriée ou bien formés d'une seule pièce Avec l'extrémité de raccorde- ment 9 du côté aval ou du côté sortie, de forme tubulaire, de la liaison articulée 1, est prévu un tube support 11 faisant saillie jusque radialement à l'intérieur du coussin amortis- seur 8 et qui peut à son tour être formé d'une seule pièce avec l'extrémité de raccordement 9 Le tube support 11 présente dans la région du coussin amortisseur 8 une partie de boîtier 12, située radialement à l'intérieur de celui-ci, du boîtier 7 La partie 12 est en contact avec le tube support 11, par des éléments de pied 12 a, sur une partie seulement de sa surface, en formant des intervalles d'air 12 b La transmission de chaleur de l'intérieur du tube 11 au coussin amortisseur 8 est ainsi encore réduite. Dans l'exemple de réalisation représenté, le ou les coussins amortisseurs 8 sont maintenus dans la direction axiale par des côtés frontaux 13, 14 de la partie de boîtier 6 et une ondulation radiale 16 de la partie de boîtier 12 La partie frontale 14 est fixée par soudage en 10 à la partie de boîtier extérieure La disposition peut aussi être inversée, l'ondulation étant formée sur la partie de boîtier extérieure 6 et les fermetures frontales sur la partie de boîtier intérieure 12 ou sur le tube support 11. La partie de boîtier 12 est reliée au tube support 11 par des soudures. Un soufflet 17 est relié par une première extrémité à la partie de boîtier extérieure 6 et par son autre extrémité à la partie de raccordement 9, par exemple au moyen d'une bague auxiliaire 18 en appui Un tube protecteur 19 est relié à l'extrémité de raccordement 4 du côté amont ou d'entrée, et de là fait saillie jusque radialement à l'intérieur du tube support 11 Le tube protecteur 19 est avantageusement, comme représenté dans le dessin, formé d'une seule pièce sur l'élément tubulaire d'entrée 2, mais peut aussi être formé séparément de celui-ci et être prévu sur la liaison articulée 1 en pénétrant par l'avant, tout en étant disposé à l'inté- rieur de l'extrémité de raccordement 4 du côté entrée et relié solidement, en particulier soudé, à celle-ci Dans ce cas l'élément tubulaire d'entrée 2 ferait quelque peu saillie dans la région extérieure du tube protecteur 19 et y serait relié à celui-ci. Le tube protecteur 19 n'a pratiquement pas besoin de se chevaucher axialement avec le tube support 11 Il importe avant tout que l'intervalle ou espace libre 21 entre la transition extrémité de raccordement 4-paroi frontale 13 d'une part et l'extrémité libre du tube support 11 ou de la partie de boîtier intérieure 16 soit recouverte, de sorte que le gaz d'échappement chaud qui arrive ne pénètre pas dans le coussin amortisseur 8 et en particulier ne conduise pas à des turbulences qui pourraient produire des bruits. Pour cette raison et du fait que la partie de boîtier 10, qui est reliée à l'extrémité de raccordement 4 du côté entrée, laquelle à son tour est en liaison avec le tube d'entrée 2 et à travers celui-ci également avec le moteur à combustion produisant les gaz d'échappement, et est aussi en liaison thermique avec ce dernier et devient très chaude, est la partie de boîtier extérieure et que l'intervalle 21 est recouvert par le tube protecteur 19, les problèmes thermiques considérables qui se posent dans le cas d'une liaison de la partie de boîtier intérieure au tube d'entrée 2, alors que des températures élevées sont ici conduites directement dans le coussin amortisseur et provoquent par conséquent une détérioration de ses propriétés d'amortissement, sont évités, puisque la partie de boîtier extérieure 6 elle-même n'est plus en liaison avec le courant de gaz d'échappement, mais au contraire entourée par l'air atmosphérique, ce qui conduit à un refroidissement rapide. Dans un mode de réalisation préféré il peut être prévu que le tube protecteur 19 s'étend sur toute la longueur axiale du ou des coussins amortisseurs 8 à l'intérieur du tube support 11, comme c'est le cas dans les modes de réalisation des figures 3 et 5 à 7. La partie de boîtier 12 peut aussi être formée d'une seule pièce sur le tube support 11, par un moulurage en saillie de celui-ci, comme c'est le cas dans les modes de réalisation des figures 3 à 7. Le mode de réalisation de la figure 3 correspond à celui de la figure 1 sous réserve des différences précitées, en particulier le côté frontal 14 est soudé en 10 à la partie de boîtier extérieure 6 Pour autant que des coussins en forme d'anneaux complets, disposés de part et d'autre de la nervure , ne soient pas prévus, on peut, comme le montre la figure 4 pour les modes de réalisation des figures 3 et 5 à 7, plier ou courber un coussin en lui-même annulaire selon un diamè- tre, de façon qu'il ne forme plus en projection qu'un demi- anneau, qui est ensuite placé à cheval sur le tube 11 de part et d'autre de la nervure 20, comme on peut le voir en particulier à la figure 4. Dans les modes de réalisation des figures 5 à 7, l'extrémité de raccordement 4 est simplement recourbée radialement vers le haut pour former la paroi frontale 13, tandis que la partie de boîtier 6 est formée d'une seule pièce avec la paroi frontale 14 et est liée par soudage en 15 à la paroi frontale 13. Dans le mode de réalisation de la figure 5, le tube protec- teur 19 est de nouveau, comme dans le mode de réalisation de la figure 1, formé d'une seule pièce avec le tube d'entrée 2 de la conduite d'échappement, tandis qu'à la figure 6 le tube protecteur 19 est formé séparément du tube d'entrée 2 de la conduite d'échappement et soudé en 22 à l'extrémité de raccordement 4 Le tube d'entrée 2 est inséré dans l'extré- mité élargie du tube protecteur 19. Le mode de réalisation de la liaison articulée elle-même selon la figure 7 correspond à celui de la figure 6, la fixation à la conduite d'échappement ou à la sortie du moteur se faisant non pas par l'intermédiaire d'un tube d'entrée 2, mais par l'intermédiaire d'une bride radiale 23, les coussins 8 étant immobilisés angulairement et maintenus par les nervures 20 à travers leurs régions 8 a formant entretoises. Revendications 1 Conduite d'échappement, en particulier pour véhicules à moteur, comportant une liaison articulée d'éléments tubulai- res ( 2, 3) de la conduite d'échappement, comprenant un soufflet ( 17) et au moins un coussin ( 8) amortisseur de vibrations en fil métallique pressé à l'intérieur d'un boîtier formé de parties de boîtier intérieure et extérieure ( 16, 6) reliées chacune à une extrémité de raccordement ( 4, 9) qui peut être reliée aux éléments tubulaires, caractérisée en ce que la partie de boîtier extérieure ( 6) est reliée à l'extrémité de raccordement ( 4) du côté amont ou d'entrée. 2 Conduite d'échappement selon la revendication 1, caracté- risée en ce que le soufflet ( 17) est disposé dans le sens d'écoulement derrière le ou les coussins amortisseurs ( 8). 3 Conduite d'échappement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un tube protecteur ( 19) est relié à l'extrémité de raccordement ( 4) portant la partie de boîtier extérieure ( 6) et s'étend jusque radialement à l'intérieur d'un tube support ( 11) relié à l'autre extrémité de raccorde- ment ( 9) et muni de la partie de boîtier intérieure ( 16). 4 Conduite d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube support est formé d'une seule pièce avec l'élément tubulaire ( 2) de la conduite d'échappement relié à l'extrémité de raccordement ( 4) du côté entrée. Conduite d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube support s'étend sur la longueur totale du coussin amortisseur ou des coussins amortisseurs. 6 Conduite d'échappement en particulier selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un inter- valle d'air ( 12 b) est formé entre un tube support ( 11) portant une partie de boîtier ( 12, 12 a) pour des coussins amortisseurs ( 8) et la partie de boîtier ( 12, 12 a) montée sur celui-ci.