Brevet FR2763661A1 — publié le 19981127

La présente invention est relative à un dispositif qui permet de relier de manière souple deux conduits rigides qui, en fonctionnement, sont susceptibles d'avoir des mouvements relatifs de faible amplitude. Elle s'applique en particulier, mais non exclusivement, à de tels conduits rigides qui sont utilisés dans l'industrie automobile et, plus spécialement encore, dans cette application, aux sous-ensembles qui sont dénommés lignes d'échappement et qui permettent l'évacuation dans l'atmosphère des gaz brûlés provenant de la combustion dans le moteur. Dans cette application particulière, ces dispositifs de liaison souple sont dénommés découpleurs de ligne ou découpleurs d'échappement. On a déjà proposé plusieurs dispositifs de ce genre, mais ils ne donnent pas entière satisfaction, notamment pour des raisons de prix de revient, de fiabilité, de complexité, de résistance et/ou d'efficacité. L'invention a pour but de fournir un dispositif de liaison souple du genre en question qui remédie aux inconvénients ci-dessus. A cet effet, le dispositif selon l'invention, pour relier de manière souple deux conduits rigides, comportant, d'une part, un élément de conduit souple assujetti de manière étanche à ses extrémités aux extrémités espacées et en regard desdits deux conduits rigides et, d'autre part, des éléments d'amortissement des mouvements relatifs desdites extémités des conduits rigides, est caractérisé en ce que les éléments d'amortissement sont constitués par des ressorts hélicoïdaux qui sont disposés autour de l'élément de conduit souple et qui agissent entre les deux conduits rigides. De préférence, ces ressorts agissent directement entre les deux conduits rigides ; les deux extrémités de chaque ressort sont alors solidarisées, directement ou indirectement, respectivement des deux conduits rigides. Ces ressorts, pour l'état de repos du dispositif, peuvent pour partie au moins avoir une direction parallèle à l'axe géométrique commun des deux conduits rigides et de l'élément de conduit souple, et/ou une direction oblique par rapport à cet axe. De préférence, pour des raisons de symétrie de fonctionnement, les ressorts obliques ont, par paire, des inclinaisons de sens opposés par rapport à l'axe commun cidessus. Une partie au moins des ressorts peuvent être des ressorts de compression, et une partie au moins des ressorts peuvent être des ressorts de traction. Dans le premier cas, les extrémités des ressorts de compression sont de préférence reçues par des plots de support et de butée, rigide ou élastique. Avantageusement, à l'état de repos du dispositif, les ressorts sont précontraints d'une valeur correspondant sensiblement à la moitié de leur course maximale de déformation. Les ressorts sont de préférence agencés pour définir un équilibre élastique, pour l'état de repos du dispositif, dans le sens des sollicitations axiales, en torsion et en désalignement (c'est-à-dire que les axes des conduits rigides sont alors inclinés l'un par rapport à l'autre). De préférence, les ressorts ont des actions antagonistes pour chacune de ces trois sollicitations. Les extrémités des ressorts coopérent avec des pattes radiales directement portées par les extrémités en regard des conduits rigides, et/ou avec des épaulements radiaux ou obliques portés par des bagues entourant l'élément de conduit souple et solidaires desdites extrémités en regard. De préférence, les extrémités des ressorts obliques sont situées, en projection axiale, sur un cercle centré sur l'axe de l'élément de conduit souple. Suivant une réalisation particulière, l'extrémité d'un conduit rigide porte une bague qui est axialement bordée par deux bagues solidaires de l'extrémité de l'autre conduit rigide, les ressorts étant répartis suivant deux ensembles situés et agissant entre la bague centrale et les bagues extérieures. On comprendra bien l'invention à la lecture du complément de description qui va suivre et en référence aux dessins annexés qui font partie de la description et dans lesquels Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif établi suivant un premier mode de réalisation de l'invention Fig. 2 est une vue schématique arrachée en perspective montrant un dispositif établi suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et Fig. 3 est une vue schématique arrachée en perspective montrant un dispositif établi suivant un troisième mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur les dessins, suivant trois modes de réalisation, un dispositif de liaison souple qui permet de relier, par exemple dans l'application préférée à une ligne d'échappement pour un véhicule automobile, deux conduits rigides 1, 2 dont les extrémités 1' et 2' sont espacées et en regard et qui, en fonctionnement, sont soumis à des forces les sollicitant suivant des mouvements relatifs, par exemple des mouvements axiaux, des mouvements en torsion, et des mouvements angulaires de leurs axes, ou mouvements de désalignement. Les conduits 1, 2 sont normalement coaxiaux, au repos, au moins à leurs extrémités, et ils présentent en général le même diamètre, mais cela n'est pas une exigence pour l'application du dispositif selon l'invention. Les extrémités 1', 2' des deux conduits sont reliées de manière étanche par un élément de conduit souple 3 assujetti à ses extrémités aux deux conduits. Cet élément de conduit souple 3 est par exemple constitué par un soufflet, notamment métallique à paroi mince, dont les extrémités cylindriques lisses et rigides 3A reçoivent intérieurement les extrémités 1', 2' des deux conduits. De manière connue, des éléments de fixation peuvent immobiliser les extrémités associées de l'élément de conduit souple 3 et des deux conduits rigides 1, 2. Sur les dessins, les conduits rigides 1 et 2 et leurs extrémités 1' et 2' sont représentés en traits mixtes. Quant à l'élément de conduit souple 3, il comporte d'une seule pièce une partie centrale souple et deux parties terminales cylindriques lisses rigides 3A, enfilées sur les extrémités 1' et 2'. Pour amortir les mouvements relatifs ci-dessus entre les deux conduits rigides 1 et 2, il est prévu des éléments d'amortissement qui, selon l'invention, sont constitués par des ressorts hélicoïdaux qui sont disposés autour de l'élément de conduit souple 3 et qui agissent entre les deux conduits rigides 1 et 2. Dans les trois modes de réalisation de l'invention qui vont être décrits ci-dessous, ces ressorts sont de préférence précontraints d'une valeur qui correspond sensiblement à la moitié de leur course maximale de déformation. Dans le mode de réalisation de la Fig. 1, les extrémités 1' et 2' des conduits rigides 1 et 2 portent respectivement des pattes radiales 4, 4' qui sont destinées à recevoir les extrémités des ressorts qui agissent directement entre les deux conduits. Les ressorts sont répartis suivant deux ensembles, à savoir un premier ensemble de ressorts axiaux 5 et un second ensemble de ressorts obliques 6. Par ressorts axiaux, on entend que les ressorts en question ont une direction qui, au moins pour l'état de repos du dispositif, est parallèle à l'axe commun des deux conduits rigides 1,2 et de l'élément de conduit souple 3, et, par ressorts obliques, on entend que les ressorts en question ont une direction oblique par rapport à cet axe, l'angle pouvant aller jusqu'à 90". De préférence, comme cela ressort de la Fig. 1, les ressorts obliques 6 sont répartis suivant deux groupes qui ont des inclinaisons de sens opposés par rapport à l'axe. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig. 1, il existe par exemple quatre ressorts axiaux, angulairement répartis à 900 et alternant avec quatre ressorts obliques 6, deux ressorts obliques 6 successifs ayant des inclinaisons opposées. Dans l'exemple représenté, les ressorts axiaux 5 sont des ressorts de compression, tandis que les ressorts obliques 6 sont des ressorts de traction. Toutefois, il est également possible de n'utiliser que des ressorts de compression, ou que des ressorts de traction, ou encore d'utiliser des ressorts axiaux de traction 5 et des ressorts obliques 6 de compression, dans la mesure où, pour chacune des trois sollicitations rappelées ci-dessus et pour l'état d'équilibre élastique au repos, ils ont des actions antagonistes. Comme on le voit sur la Fig. 1, deux pattes opposées 4 et deux pattes opposées 4', à 900 des précédentes, reçoivent chacune les extrémités de trois ressorts, c'est-àdire l'extrémité d'un ressort axial 5 et les extrémités de deux ressorts obliques successifs 6, tandis que les quatre autres pattes 4, 4' ne reçoivent que l'extrémité d'un ressort axial. Les ressorts de compression, lorsqu'ils existent, sont reçus par des plots de support 7 qui servent non seulement au support des ressorts, mais également de butées en cas de déformation excessive, susceptible de nuire à l'élément de conduit souple 3, en cas de mauvais montage ou de dégradation du dispositif extérieur au découpleur, par exemple une rupture d'un support dans la ligne d'échappement. Ces plots de butée 7 peuvent être rigides ou élastiques. Dans le second cas, ils peuvent par exemple être constitués par un tressage comprimé de fil en acier inoxydable, afin d'obtenir une butée progressive. Dans le mode de réalisation de la Fig. 1, la raideur du découpleur dans le sens axial est définie principalement par les ressorts axiaux 5 et, dans une moindre mesure, par les ressorts obliques 6, les ressorts 5 et 6 se comprimant ou s'allongeant suivant le cas. La raideur dans le sens de la torsion est principalement définie par les ressorts obliques 6, dont certains s'allongent et dont les autres se compriment, et dans une moindre mesure par les ressorts axiaux 5 qui s'allongent. Quant à la raideur dans le sens du désalignement, c'est-à-dire dans le cas d'une inclinaison relative des axes des conduits 1 et 2, elle est définie par la conjugaison des actions des ressorts axiaux 5 et des ressorts obliques 6, dont certains s'allongent et dont les autres se compriment. Les ressorts axiaux 5 et obliques 6 sont avantageusement agencés pour que, au repos, les conduits 1 et 2 soient axialement alignés, sans torsion et à une distance prédéterminée l'un de l'autre. Cela est obtenu, respectivement, par l'action antagoniste des ressorts obliques 6, qui sont disposés suivant des inclinaisons opposées, et par les actions axiales opposées de rapprochement et d'éloignement des deux conduits exercées par les ressorts axiaux et les ressorts obliques. On décrira maintenant, en référence aux Figs. 2 et 3, deux autres modes de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans cette description, on adoptera, pour les éléments identiques, analogues ou fonctionnellement équivalents, les mêmes références numériques que dans la Fig. 1. Ces deux modes de réalisation font également appel à des ressorts qui agissent entre les deux conduits 1 et 2 dans le sens axial, en torsion et dans le sens du désalignement. Dans le mode de réalisation de la Fig. 2, les extrémités 1', 2' des conduits 1, 2 portent des pièces profilées 4, 4' qui sont imbriquées l'une dans l'autre et entre lesquelles agissent des ressorts axiaux 5 et des ressorts obliques 6. Par exemple, il existe trois ressorts axiaux 5 de compression, disposés angulairement à 1200, et trois paires de ressorts obliques 6, chaque paire de ressorts obliques étant disposée entre deux ressorts axiaux et comportant deux ressorts d'inclinaisons opposées. Par exemple également, les ressorts axiaux 5 tendent à rapprocher les deux conduits 1 et 2 l'un de l'autre, tandis que les ressorts obliques ont tendance à les éloigner. Dans la configuration représentée, tous les ressorts sont des ressorts de compression. L'extrémité 1' du conduit 1 porte une bague profilée 4 qui présente trois dépressions axiales 8 à 1200, ouvertes axialement vers le conduit 1, chaque dépression 8 étant en forme de trapèze isocèle et présentant un fond radial 9 constituant la petite base du trapèze et deux parois latérales symétriquement inclinées 10. Chaque dépression 8 est destinée à recevoir intérieurement une partie d'un ressort axial 5, par son fond 9 muni d'un plot 7. Les parois inclinées 10 sont destinées à recevoir chacune par un plot 7, extérieurement à la dépression 8, l'extrémité d'un ressort oblique 6, les deux ressorts obliques 6 qui coopèrent avec les parois d'une même dépression 8 étant d'inclinaisons opposées. Par ailleurs, à partir de chaque dépression 8, les ressorts obliques 6 s'étendent vers le conduit 2. L'extrémité 2' du conduit 2 porte une pièce profilée 4' qui est constituée par une bague profilée 11 et une cloche cylindrique extérieure 12 représentée de manière arrachée. La bague profilée 11 présente trois dépressions axiales 13 à 1200, en forme de trapèze isocèle s'évasant vers le conduit 2 et ouvertes axialement vers celui-ci. Les dépressions 13 sont à 600 par rapport aux dépressions 8 de la pièce profilée 4 solidaire du conduit 1. Chaque dépression 13 présente deux parois latérales 14 symétriquement inclinées et sensiblement parallèles aux parois latérales 10 des dépressions adjacentes 8. Chaque paroi latérale 14 est destinée à recevoir extérieurement, par un plot 7, l'extrémité d'un ressort oblique 6 dont l'autre extrémité est reçue extérieurement par la paroi inclinée 10 de la dépression adjacente 8. L'extrémité libre de la cloche 12, c'est-à-dire son extrémité située du côté du conduit 1, est constituée par un repli 15, radialement en saillie vers l'axe, pour l'appui, par un plot 7, d'une extrémité des ressorts axiaux 5, en alignement axial avec le fond 9 des dépressions 8. Dans la configuration représentée, tous les ressorts sont des ressorts de compression, les ressorts axiaux 5 ayant tendance à rapprocher les deux conduits, tandis que les ressorts obliques 6 ont tendance à les éloigner. Comme dans la réalisation de la Fig. 1, les ressorts 5 et 6 sont agencés pour maintenir un état d'équilibre élastique au repos du dispositif, par leurs actions antagonistes. En fonctionnement, la raideur axiale du dispositif est définie principalement par les ressorts axiaux 5, et dans une moindre mesure par les ressorts obliques 6, la raideur dans le sens de la torsion est définie principalement par les ressorts obliques 6, dont certains se compriment et les autres s'allongent, et dans une moindre mesure par les ressorts axiaux 5, qui s'allongent, et la raideur dans le sens du désalignement est définie par l'action conjointe des ressorts axiaux et des ressorts obliques, dont certains se compriment et dont les autres s'allongent. On remarquera que, comme dans le mode de réalisation de la Fig. 1, il existe, pour chacune de ces trois sollicitations, une action antagoniste des ressorts. Dans le mode de réalisation de la Fig. 3, il n'existe que des ressorts obliques, et par conséquent pas de ressorts axiaux, les forces axiales mises en jeu étant obtenues par la composante axiale de l'action des ressorts obliques. L'extrémité 1' du conduit 1 porte une bague profilée 4 qui présente trois reliefs 16 à 1200. Chaque relief 16 est en forme d'hexagone symétrique par rapport au plan radial de la bague 4. En adjacence à la bague 4, chaque relief 16 présente quatre parois symétriquement inclinées 17, les deux parois 17 qui sont situées d'un même côté du plan de la bague 4 divergeant vers ce plan. Chacune des quatre parois inclinées 17 est destinée à recevoir extérieurement, par un plot 7, l'extrémité d'un ressort oblique. Les ressorts obliques sont constitués par deux ensembles comportant chacun six ressorts 6A et 6B. Les ressorts 6A sont situés axialement d'un côté du plan radial de la bague 4, et les ressorts 6B sont axialement situés de l'autre côté de ce plan. Dans chaque ensemble de ressorts obliques, les deux ressorts qui coopèrent avec un même relief 16 ont des inclinaisons opposées. I1 en est de même de deux ressorts 6A, 6B axialement adjacents. L'extrémité 2' du conduit 2 porte une pièce composée 4' constituée par deux bagues radiales 18 et 19 axialement opposées et espacées, et une jupe ou cloche cylindrique coaxiale extérieure 20, représentée de manière arrachée, portant les bagues 18 et 19. Chaque bague 18, 19 est analogue à la bague profilée 11 de la Fig. 2, et elle présente trois dépressions 21, 22 à 1200, et à 600 par rapport aux reliefs 16 de la bague 4. Les dépressions 21 et 22 sont axialement alignées par paires, et elles sont chacune en forme de trapèze isocèle qui est axialement ouvert par sa grande base à l'opposé de la bague centrale 4 située axialement entre les bagues 18 et 19. Chaque dépression 21, 22 comporte deux parois latérales symétriquement inclinées 23, 24 pour la réception extérieurement, par un plot 7, respectivement de l'extrémité d'un ressort 6A, 6B dont l'autre extrémité est reçue extérieurement par la paroi inclinée 17 du relief adjacent 16 de la bague 4. Dans la configuration représentée, les douze ressorts 6A et 6B sont des ressorts de compression identiques, chaque ressort 6A, 6B étant d'une inclinaison opposée par rapport à l'inclinaison du ressort axialement ou périphériquement adjacent. Comme dans les modes de réalisation des Figs. 1 et 2, les ressorts 6A et 6B sont agencés pour définir un équilibre élastique pour l'état de repos du dispositif. La raideur du découpleur dans le sens axial est définie par la composante axiale résultante de l'action conjointe des ressorts 6A et 6B. Un rapprochement axial des conduits 1 et 2 se traduit par la compression des six ressorts 6A et par l'allongement des six ressorts 6B, tandis que l'éloignement des deux conduits se traduit par les déformations inverses. La raideur du découpleur dans le sens des deux autres sollicitations indiquées ci-dessus est définie par l'ensemble des ressorts 6A et 6B dont certains se compriment et dont les autres s'allongent. En variante, on pourrait remplacer une partie au moins des ressorts de compression 6A et 6B par des ressorts de traction. On rappellera que, dans la description ci-dessus, on entend par ressort axial un ressort dont la direction est parallèle à l'axe commun des conduits 1 et 2 et de l'élément de conduit souple intermédiaire 3, au moins pour l'état de repos du dispositif, comme c'est le cas pour les ressorts 5 des Figs. 1 et 2, et par ressort oblique un ressort qui, dans les mêmes conditions, présente une direction qui est inclinée par rapport à cet axe, cette inclinaison pouvant aller jusqu'à 900. Une telle inclinaison à 900 est possible lorsque, pour les ressorts concernés, ceux-ci n'ont pas à présenter une action ayant une composante axiale participant à la raideur axiale du dispositif. Par ailleurs, plus cette inclinaison se rapproche de 90 , plus l'action des ressorts concernés est importante dans le sens du désalignement et de la torsion et moindre dans le sens axial, et inversement. Enfin, on a indiqué précédemment que les ressorts obliques 6, 6A et 6B sont disposés, comme les ressorts axiaux 5, autour de l'élément de conduit souple intermédiaire 3. On entend par là que tous les ressorts sont situés à l'extérieur de l'élément de conduit 3 et que, tandis que les ressorts axiaux 5 ont leurs deux extrémités situées sur une même ligne parallèle à l'axe commun des conduits 1 et 2 et de l'élément de conduit souple 3, au moins pour l'état de repos du dispositif, les deux extrémités de chaque ressort oblique 6, 6A et 6B sont situées, en projection axiale, sur un même cercle centré sur cet axe. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits ; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant de son cadre. REVENDICATIO NS 1. Dispositif de liaison souple de deux conduits rigides (1, 2) comportant, d'une part, un élément de conduit souple (3) assujetti de manière étanche à ses extrémités aux extrémités espacées et en regard (1', 2') desdits deux conduits rigides et, d'autre part, des éléments d'amortissement des mouvements relatifs desdites extrémités des conduits rigides, caractérisé en ce que les éléments d'amortissement sont constitués par des ressorts hélicoïdaux (5, 6, 6A, 6B) qui sont disposés autour de l'élément de conduit souple (3) et qui agissent entre les deux conduits rigides (1, 2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts agissent directement entre les deux conduits rigides et, à cet effet, les deux extrémités de chaque ressort sont solidarisées, directement ou indirectement, respectivement des deux conduits rigides (1, 2). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, au moins pour l'état de repos, une partie au moins des ressorts ont une direction parallèle à l'axe commun des deux conduits rigides et de l'élément de conduit souple. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour l'état de repos, une partie au moins des ressorts ont une direction oblique par rapport à l'axe commun des deux conduits rigides et de l'élément de conduit souple. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ressorts obliques (6, 6A, 6B) ont, par paire, des inclinaisons de sens opposés par rapport audit axe. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les deux extrémités des ressorts obliques sont situées, en projection axiale, sur un cercle centré sur ledit axe. 7. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 6, caractérisé en ce qu'une partie au moins des ressorts sont des ressorts de compression. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les extrémités des ressorts de compression sont reçues par des plots (7) de support et de butée, rigide ou élastique. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une partie au moins des ressorts sont des ressorts de traction. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, pour l'état de repos du dispositif, les ressorts sont précontraints d'une valeur correspondant sensiblement à la moitié de leur course maximale de déformation. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les ressorts sont agencés pour définir un équilibre élastique, pour l'état de repos du dispositif, dans le sens des sollicitations axiales, en torsion et en désalignement. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les ressorts ont des actions antagonistes pour chacune des sollicitations axiales, en torsion et en désalignement. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les extrémités des ressorts coopèrent avec des pattes radiales directement portées par les extrémités en regard des conduits rigides, et/ou avec des épaulements radiaux ou obliques portés par des bagues entourant l'élément de conduit souple et solidaires desdites extrémités en regard. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'extrémité d'un conduit rigide porte une bague qui est axialement bordée par deux bagues solidaires de l'extrémité de l'autre conduit rigide, les ressorts étant répartis suivant deux ensembles situés et agissant entre la bague centrale et les bagues extérieures.