Brevet FR2737252A1 — publié le 19970131

DISPOSITIF D'ECHAPPEMENT POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif d'échappement pour un moteur à combustion interne équipant notamment un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement le système de raccordement du collecteur d'échappement à la ligne d'échappement. Classiquement le dispositif d'échappement des gaz de combustion d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile comporte un collecteur d'échappement venant se fixer sur la culasse, ce collecteur comportant une pluralité de tubulures qui assurent la liaison entre les orifices de sorties des différents conduits d'échappement ménagés dans la culasse en aval des soupapes d'échappement et l'orifice d'entrée de la ligne d'échappement proprement dite amenant les gaz brûlés à l'atmosphère après leur avoir fait traverser différentes capacités (pot catalytique, pot de résonance, pot de détente, silencieux, etc...). La liaison entre la sortie du collecteur et l'entrée de la ligne d'échappement est assurée par un système de raccordement formé d'une bride portée par le collecteur et d'une contre-bride portée par le tube de la descente d'échappement avec interposition d'un joint-garniture épais en fibre ou en métal. Ce système de raccordement présente toutefois l'inconvénient de ne pas demeurer parfaitement étanche au cours du temps, du fait de la destruction progressive du joint soumis aux hautes températures et à l'action corrosive des gaz brûlés, ce qui conduit donc à des rejets de gaz brûlés non dépollués à l'atmosphère. La présente invention a donc pour objet un dispositif d'échappement remédiant aux inconvénients précités en ce qu'il comporte un système de raccordement parfaitement étanche, ce système de raccordement étant tout à la fois, simple et économique à réaliser. Le dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon l'invention est du type comportant un collecteur d'échappement fixé à la culasse pour recueillir les gaz brûlés chassés hors des cylindres et une ligne d'échappement comportant des moyens de dépollution et d'insonorisation, le collecteur étant réuni à la ligne d'échappement par un système de raccordement à bride et contre-bride avec interposition d'un joint d'étanchéité. Selon l'invention le dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que la bride solidaire du collecteur d'échappement et/ou ladite contre-bride solidaire de la ligne d'échappement sont conformées de façon à protéger le joint d'étanchéité des gaz brûlés. Selon une autre caractéristique du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le joint d'étanchéité est positionné radialement autour d'un élément de conduit tubulaire canalisant le flux des gaz brûlés, cet élément de conduit ayant une longueur axiale adaptée pour isoler des gaz brûlés la totalité de la face intérieure libre du joint, traditionnellement exposée à ces derniers dans les montages à ce jour. Selon un mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'élément de conduit est formé par un épaulement annulaire porté par la bride, cet épaulement définissant un évidement périphérique au fond duquel est logé le joint d'étanchéité, la contre-bride étant alors adaptée pour se loger dans cet évidement périphérique de la bride, en venant enserrer l'épaulement avec un jeu prédéterminé. Selon ce mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la hauteur de l'épaulement est au moins égale à 1,5 fois l'épaisseur du joint d'étanchéité. Selon un autre mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'élément de conduit est porté par la contre-bride. Selon encore un autre mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'élément de conduit est constitué directement par l'extrémité tubulaire de la ligne d'échappement, cette extrémité s'étendant en saillie au-dessus du plan de joint de la contre-bride. Selon ce dernier mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la bride présente alors un évidement adapté dans lequel vient se loger l'extrémité saillante de la ligne d'échappement, cet évidement étant conformé pour enserrer radialement tout ou partie de cette extrémité. Selon une autre caractéristique du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le joint d'étanchéité est positionné en retrait de l'élément de conduit de façon à ménager une cavité annulaire entre la face interne libre du joint d'étanchéité et l'élément de conduit. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description de deux modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un système de raccordement entre un collecteur d'échappement et l'entrée de la ligne d'échappement selon la présente invention la figure 2 est une vue similaire à la figure 2, représentant une variante de réalisation du système de raccordement selon l'invention. Conformément aux figures, seuls ont été représentés les éléments constitutifs du dispositif d'échappement pour moteur à combustion, nécessaires à la compréhension de l'invention. Pour simplifier la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. De plus, l'invention étant décrite selon deux variantes contenant des éléments caractéristiques dont la fonction est fondamentalement identique, chaque élément du second mode de réalisation a été référencé par un numéro constitué par le numéro de la figure à laquelle il se réfère suivi d'un numéro spécifique commun à toutes les variantes. Comme on le voit sur les figure 1 et 2, le dispositif d'échappement comporte classiquement un collecteur d'échappement de type "3Y", référencé 1, venant se fixer sur la culasse d'un moteur à combustion interne, non figuré, à quatre cylindres en ligne destiné à être monté par exemple transversalement dans le compartiment avant d'un véhicule automobile. Ce collecteur 1 comprend donc quatre tubulures 2,3,4,5, qui assurent l'évacuation des gaz brûlés de chacun des cylindres. Les extrémités amont de ces tubulures 2,3,4,5 sont destinées à être directement connectées aux orifices de sortie des conduits d'échappement ménagés dans la culasse, par l'intermédiaire d'une bride de fixation 6. Les extrémités aval de ces tubulures 2,3,4,5 sont regroupées deux par deux 2 et 3, 4 et 5 pour former les deux premiers "Y", lesquels sont à leur tour regroupés en un troisième "Y" pour aboutir à un élément de tube unique 7 constituant la sortie du collecteur 1. La sortie du collecteur 1 est fixée à la ligne d'échappement, dont seule l'extrémité amont correspondant à l'entrée du tube de descente 8 a été figurée, par l'intermédiaire d'un système de raccordement 9 étanche aux gaz. Le système de raccordement 9 comporte conformément à la figure 1 une bride 10 faisant corps avec le collecteur 1 en entourant l'orifice de sortie du tube 7. Cette bride 10 est fixée sur une contre-bride 11 solidaire du tube de descente 8 avec interposition d'un joint annulaire de type bilobe 12. La bride 10, obtenue par tout moyen connu de l'homme du métier et notamment par moulage ou encore par matriçage, présente à son extrémité frontale faisant face à la contre-bride 11, un évidement périphérique 14 délimité par un épaulement central annulaire 15 entourant en la prolongeant la sortie du tube 7. La contre-bride 11 est adaptée pour venir s'emboîter dans cet évidement 14 en enserrant avec un jeu radial prédéterminé, aussi faible que possible, l'épaulement 15. Des vis (ou des goujons) 16 engagés dans des oeilletons 17 correspondants de la bride 10 et de la contre-bride 11 et des écrous adaptés permettent de serrer ces deux pièces l'une contre l'autre et de comprimer le joint 12 disposé au fond de l'évidement 14. Cet agencement de la bride 10 et de la contre-bride 11 permet donc tout à la fois d'opérer leur centrage l'une contre l'autre et d'isoler le joint d'étanchéité 12 et notamment sa face intérieure libre du flux des gaz brûlés, en interposant entre lui et ces derniers l'épaulement 15. Ainsi protégé, le joint d'étanchéité 12 voit sa durée de vie considérablement augmenter, ce qui permet au système de raccordement de demeurer parfaitement étanche au cours du temps conformément aux normes de dépollution prohibant le rejet à l'atmosphère de gaz brûlés qui n'auraient pas été dépollués. La hauteur de l'épaulement, c'est-à-dire la dimension sur laquelle sa surface s'étend en direction axiale, est sensiblement supérieure à l'épaisseur du joint 12 et préférentiellement égale à au moins 1,5 fois celle-ci. Ainsi, l'enserrement de l'épaulement 15 par la contre-bride 11 s'étend sur une longueur suffisante pour réduire au maximum le contact entre le joint 12 et les gaz brûlés. La figure 2 présente une variante de réalisation du système de raccordement objet de l'invention. Ce système 29 se compose similairement d'une bride 210 s'étendant à l'extrémité du tube 7 et d'une contre-bride 211 portée par le tube 28 de descente d'échappement. La contre-bride 211 est toutefois soudée ou sertie en retrait de l'extrémité d'entrée 218 du tube 28, qui s'étend alors en saillie hors de la contre-bride 211. Cette position en retrait de la contre-bride 211 permet de souder cette dernière sur le tube de descente 28 aussi bien par le dessus que par le dessous, sans risque d'envoyer des projections de soudure dans la descente d'échappement.La bride en regard 210 présente alors un évidement central 219 obtenu par exemple par simple fraisage, cet évidement étant parfaitement adapté pour recevoir l'extrémité 218 du tube 28 lors de la mise en place de la contrebride 211, avec cette fois, un jeu axial le plus faible possible. Le joint d'étanchéité 212 s'étendant entre les surfaces planes en regard de la bride 210 et de la contre-bride 211 est alors protégé des gaz d'échappement par l'extrémité 218 du tube 28, s'étendant en saillie à l'intérieur de la bride 210. La bride 210 et la contre-bride 211 sont conformées de façon à ménager une cavité annulaire 220 entre la paroi 218 et le joint d'étanchéité 212, de façon à isoler encore plus ce dernier des gaz d'échappement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leur combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi les formes correspondantes de la bride et de la contre-bride qui ont été illustrées sur les figures 1 et 2 peuvent être parfaitement inversée, l'épaulement 15 et l'évidement 14 étant portés par la contre-bride 11 ou bien encore l'extrémité tubulaire 7 du collecteur d'échappement 1 faisant saillie au-delà du plan de joint dé la bride disposée en retrait, etc. REVENDICATIONS [1] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne du type comportant un collecteur d'échappement (1) fixé à la culasse pour recueillir les gaz brûlés chassés hors des cylindres et une ligne d'échappement (8;28) comportant des moyens de dépollution et d'insonorisation, le collecteur (1) étant réuni à la ligne d'échappement (8;28) par un système de raccordement (9;29) à bride (10;210) et contrebride (11;211) avec interposition d'un joint d'étanchéité, caractérisé en ce que ladite bride (10;210) solidaire du collecteur d'échappement (1) et/ou ladite contre-bride (11;211) solidaire de la ligne d'échappement (8;28) sont conformées de façon à protéger ledit joint d'étanchéité (12;212) des gaz brûlés. [2] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité (12;212) est positionné radialement autour d'un élément de conduit tubulaire (15;218) canalisant le flux des gaz brûlés, ledit élément de conduit ayant une longueur axiale adaptée pour isoler des gaz brûlés la totalité de la face intérieure libre dudit joint (12;212). [3] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément de conduit est formé par un épaulement annulaire (15) porté par la bride (10), ledit épaulement (15) définissant un évidement périphérique (14) au fond duquel est logé ledit joint d'étanchéité (12), la contre-bride (11) étant adaptée pour se loger dans ledit évidement (14) en venant enserrer ledit épaulement (15) avec un jeu prédéterminé. [4] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon ia revendication 3, caractérisé en ce que la hauteur dudit épaulement (15) est au moins égale à 1,5 fois l'épaisseur dudit joint d'étanchéité (12). t5] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément de conduit est porté par la contre-bride (211). (6] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément de conduit est constitué par l'extrémité tubulaire (218) de la ligne d'échappement (28), ladite extrémité (218) s'étendant en saillie audessus du plan de joint de la contre-bride (211). [7] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bride (210) présente un évidement adapté (219) dans lequel vient se loger ladite extrémité saillante (218), ledit évidement (219) étant conformé pour enserrer radialement tout ou partie de ladite extrémité (218). [8] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité (212) est positionné en retrait dudit élément de conduit (218) de façon à ménager une cavité annulaire (220) entre la face interne libre dudit joint (212) et ledit élément de conduit (218).