Brevet FR2777945A1 — publié le 19991029

DISPOSITIF RALENTISSEUR MONTE DANS LE CIRCUIT D'ECHAPPEMENT DES GAZ D'UN vEmcuULE ÉQUIPÉ D'UN MOTEUR À COMBUSTION s La présente invention concerne un dispositif ralentisseur monté dans le circuit d'échappement des gaz d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion comportant au moins une vanne pourvue d'un obturateur mobile et un vérin de commande de cet obturateur, ce vérin comportant un piston mobile pourvu d'une tige couplée audit obturateur mobile. Ce type de ralentisseur est bien connu notamment dans le domaine des véhicules industriels équipés d'un moteur à combustion Compte tenu de leur importante inertie, ces véhicules nécessitent, en complément de leur système de freinage propre, un dispositif ralentisseur logé dans le circuit d'échappement des gaz, de préférence entre le moteur et le silencieux, et généralement monté à la sortie du turbocompresseur alimenté par le collecteur d'échappement. Il est habituellement commandé par une pédale actionnée par le pied gauche du conducteur pour éviter qu'il ne débraye en même temps. Ce dispositif ralentisseur permet de générer une contre-pression dans le circuit d'échappement. Cette contre- pression est plus ou moins élevée en fonction de la position de robturateur et de son degré d'ouverture. Elle a pour effet de ralentir le moteur et donc de compléter le freinage du véhicule. Plus la contre- pression est élevée et plus le ralentissement est efficace. Il faut cependant limiter cette contre- pression à la pression de consigne maximale admissible par le collecteur d'échappement. Cette contre-pression dépend bien entendu de la pression des gaz d'échappement exercée sur l'obturateur qui est une fonction asymptotique du régime du moteur. Par conséquent, a chaque régime du moteur correspond un niveau de contre-pression et donc un niveau de ralentissement. On cherche actuellement à rendre cette fonction constante et égale à la pression de consigne maximale admissible quel que soit le régime du moteur et dès les faibles régimes, dans le but d'optimiser le ralentissement. Une des techniques proposées est décrite dans la publication EP-A-536 284 dans laquelle un dispositif modulateur d'échappement comporte dans un volet d'obturation deux trous de fite fermés par des lames souples ayant des rigidités différentes. Lorsqu'un premier niveau de contre-pression est atteint, une première lame souple ouvre un premier trou de fuite et libére une partie des gaz d'échappement Lorsqu'un deuxième niveau de contre-pression est atteint, la deuxième lame souple ouvre un deuxième trou de fuite augmentant ainsi le débit des gaz d'échappement. Ce dispositif permet de limiter la contre-pression mais génère des paliers de ralentissement. Il n'est donc pas optimal Par ailleurs, les lames souples sont soumises aux contraintes de température et à 'agression des gaz d'échappement De ce fait, leur fonctionnement se dégrade dans le temps, affectant ainsi leur performance à l'ouverture et à la fermeture. De plus, le système de modulation étant intégré à l'obturateur, il est impossible de le proposer en après-vente pour équiper des dispositifs ralentisseurs déjà en fonctionnement. Le but de la présente invention est d'améliorer les dispositifs ralentisseurs actuels pour obtenir des performances de ralentissement constantes et maximales quel que soit le régime du moteur tout en garantissant une fiabilité et une stabilité de fonctionnement dans le temps sans risque de dégradation due à l'agression des gaz d'échappement et à la haute température. Un autre but est de pouvoir équiper les dispositifs ralentisseurs déjà en service par une commercialisation après-vente. Ce but est atteint par un dispositif ralentisseur tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'équilibrage de la contre-pression exercé par lobturateur sur les gaz, ce dispositif d'équilibrage étant agencé pour entrer en action quand l'obturateur est en position fermée et à partir d'un seuil de contre- pression prédéterminé jusqu'à une valeur maximale de contre-pression prédéterminée, ce dispositif d'équilibrage étant intégré au vérin de commande et agencé pour rouvrir l'obturateur dès que la contre- pression atteint ledit seuil et jusqu'à un degré d'ouverture I maximal et constant correspondant à ladite valeur maximale de contre- pression, quel que soit le régime du moteur, de manière à créer un débit de fuite approprié des gaz d'échappement Ainsi, le pilotage de la pression des gaz en amont de obturateur est réalisé par l'équilibrage des forces au niveau du vérin de commande. De ce fait, la fonction d'équilibrage des pressions est délocalisée de la fonction ralentisseur, permettant au dispositif d'équilhbrage de ne pas être exposé à l'agression des gaz et à leur température élevée. Le dispositif d'équilibrage est de préférence intégré à la tige du vérin. Dans ce cas, la tige du vérin est formée de deux parties distinctes et coaxiales, lhune partie au moins étant agencée pour se déplacer dune course C' par rapport à l'autre, cette course C' correspondant au degré d'ouverture I et étant contrôlée par au moins un organe ressort taré, monté entre les deux parties distinctes de la tige du vérin. Dans une forme de réalisation préférée de rinvention, l'une des parties est constituée par le piston mobile et l'autre partie est constituée par la tige elle-même. Le piston peut comporter une cavité coaxiale et la tige peut comporter une tête logée dans to ladite cavité, l'organe ressort taré étant disposé dans la cavité à l'arrière de la tête. D'une manière avantageuse, r'organe ressort est taré à une valeur telle qu'il se comprime à partir d'une force correspondante audit seuil de contre-pression et jusqu'à une force correspondante à ladite valeur maximale de contre-pression. La course C' de la tige du vérin peut être comprise entre 0 et 10 mm et est de préférence égale à 5 mm: Dans la forme de réalisation préférée, l'obturateur est rotatif et le degré d'ouverture I est un angle a compris entre 0 et 20 et de préférence égal à 10 . D'une manière avantageuse, la cavité présente une longueur au moins égale à la somme de la longueur de l'organe ressort taré comprimé, de l'répaisseur de la tête de la tige et de la course C' de la tige. La présente invention et ses avantages seront mieux compris dans la description suivante d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble en perspective d'un dispositif ralentisseur selon l'invention monté à la sortie d'un turbocompresseur, - la figure 2 est une vue en coupe axiale du dispositif ralentisseur selon rinvention, et - les figures 3 à 5 sont des vues de dessus en coupe montrant le dispositif ralentisseur respectivement au repos - robturateur ouvert, au travail - robturateur fermé et en équilibre - l'obturateur légèrement ouvert. En référence à la figure 1, le dispositif ralentisseur 1 selon l'invention est monté de manière classique dans le circuit d'échappement d'unm véhicule généralement industriel et équipé d'un moteur à combustion, à la sortie d'un turbocompresseur TC alimenté par un collecteur d'échappement CE qui récupère les gaz dudit moteur (non représenté). En référence à la figure 2, le dispositifralentisseur 1 comporte une vanne 2 pilotée par un organe de commande 3. La vanne 2 comporte un corps 4 définissant un canal 5 pour le passage des gaz d'échappement dans le sens des flèches F et un siège 6 pour un obturateur mobile 7 monté dans ledit corps 4 transversalement audit canal 5 destiné à retenir les gaz en amont quand il est en position fermée. Le corps 4 comporte à ses extrémités deux brides de montage 4a, 4b destinées à recevoir, en amont, une bride correspondante du turbocompresseur TC et, en aval, une bride correspondante du conduit d'échappement (non représenté). L'obturateur mobile 7, qui est représenté, est un volet papillon rotatif autour d'un axe 8 dont une extrémité traverse ledit corps 4 pour être couplée audit organe de commande 3. Tout autre forme d'obturateur est envisageable tel qu'unm boisseau, une bille ou un tiroir. L'organe de commande 3 est un vérin 9, qui peut être hydraulique, pneumatique ou électrique, disposé à rextérieur dudit corps 4 et donc non soumis aux gaz d'échappement. Ce vérin 9 est monté sur un support 10 et comporte un piston mobile intérieur 11 (cú Fig. 3 à 5) pourvu dune tige extérieure 12 couplée à raxe 8 de robturateur 7 une rotule 13 et une bielle 14. La commande du dispositif ralentisseur 1 s'effectue par le conducteur du véhicule industriel au moyen d'une pédale de commande. En fonctionnement normal du véhicule, le dispositif ralentisseur 1 est au repos, donc l'obturateur 7 est ouvert (cú Fig. 3) laissant les gaz s'échapper librement. Lors du freinage, le vérin 9 est alimenté par un fluide sous pression, la tige 12 s'étend et entraîne la fermeture de robturateur 7 (cú Fig. 4) retenant ainsi les gaz et générant une contre- pression qui provoque le ralentissement du moteur et donc une diminution de la vitesse du véhicule. Il faut préciser que même en position fermée, l'obturateur 7 laisse échapper un débit réduit pour éviter tout risque de blocage et de surpression dangereuse pour les équipements situés en amont. Les figures 3 à 5 illustrent les différentes positions du dispositif ralentisseur 1 en vue de dessus avec la représentation en coupe du vérin de commande 9. La figure 3 représente le dispositif ralentisseur 1 dans sa position de repos. Le vérin n'est pas alimenté, le piston 1l 1 est situé proche de l'orifice 15 d'alimentation du fluide sous pression, la tige 12 est rentrée et l'obturateur 7 est en position ouverte c'est-à- dire orienté parallèlement au flux des gaz d'échappement. La figure 4 représente le dispositifralentisseur 1 dans sa position de travail Le vérin 9 est alimenté, le piston 11 se déplace d'une course C, la tige 12 sort de la même course C entraînant le pivotement de robturateur 7 d'unm quart de tour. L'obturateur 7 se trouve alors en position fermée c'est-à-dire orienté perpendiculairement au flux des gaz d'échappement et générant la contre-pression. Comme expliqué plus haut, l'obturateur 7 et le siège 6 de cet obturateur sont agencés pour laisser s'échapper une fiuite de gaz très réduite. Le piston 11 est monté dans la chemise du vérin 9 par un joint torique 16 assurant rétanchéité et sur la tige 12 par un palier 17. Une bague fixe 18 ferme la chemise du vérin 9 et guide la tige 12 dans un palier 19. Deux ressorts de rappel 20, 21 superposés, placés en opposition et coaxiaux sont prévus entre cette bague fixe 18 et le piston 11 pour ramener le piston 11 en position de repos dès l'arrêt de l'alimentation du fluide sous pression. Le piston 1 est limité dans sa course par une butée formée quand les deux paliers 17, 19 entrent en contact, les ressorts de rappel 20, 21 étant comprimés. Ces ressorts de rappel 20, 21 sont montés et guidés sur des épaulements 11', 11" et 18', 18" correspondants prévus respectivement sur le piston 11 et la bague fixe 18. La figure 5 représente le dispositif ralentisseur 1 dans sa position d'équilibre. Le vérin 9 est toujours alimenté par le fluide sous pression, le piston 11 est dans la même position que celle de la figure 4 et la tige 12 est sortie. Mais la pression des gaz en amont de l'obturateur 7 s'est accrue au-delà dun seuil de contre-pression et jusqu'à une valeur, maximale de contre-pression, le seuil et la valeur maximale étant déterminés par un dispositif d'équilibrage 25 décrit ci- après et autorisant la réouverture partielle et limitée à un degré d'ouverture I de robturateur 7 pour créer une fuite des gaz plus importante. Dans cette configuration du dispositif ralentisseur 1, quel que soit le régime du moteur, l'obturateur 7 reste dans une position d'équilibre définie par son degré d'ouverture I assurant un effet de ralentissement constant et maximal puisqu'il correspond à la pression de consigne maximale admissible par le collecteur d'échappement CE. Le dispositif d'équilibrage 25 est logé dans le vérin 9 et comporte la tige 12 du vérin qui est dissociée du piston 11 et un organe ressort taré 26 interposé entre la tige et le piston. L'organe ressort taré 26 est, dans ce cas, un ressort de compression mais peut être constitué par tout autre élément ressort adéquat. Une cavité 27 est prévue coaxialement dans le piston 11 pour recevoir ledit organe ressort 26 et rextrémité o correspondante de la tige 12 formant une tête 28 d'unm diamètre supérieur à celui de la tige. En position normale, rorgane ressort 26 pousse la tige 12 qui est arrêtée en translation par sa tête 28 en appuie sur le fond de la cavité 27. Cet organe ressort 26 est taré pour résister à une force de compression correspondant au seuil de contre- pression prédéterminé au niveau de robturateur 7. Au-delà de ce seuil, rorgane ressort 26 se comprime et permet le recul de la tige 12 d'une course C' sous reffet de la pression des gaz exercée sur robturateur 7 et jusqu'à la valeur maximale de contre- pression prédéterminée, correspondant à la pression maximale admissible par le collecteur d'échappement CE. La course C' de la tige 12 provoque la réouverture de r'obturateur 7 d'un degré d'ouverture I, correspondant dans ce cas de figure, à un angle ax générant ainsi un débit de fuite plus important. Ensuite quel que soit le régime du moteur, cet angle d'ouverture a reste constant garantissant une contre-pression constante et égale à la pression de consigne maximale admissible par le collecteur d'échappement CE. Pour permettre le recul de la tige 12, la cavité 27 doit avoir une longueur au moins égale à la somme de la longueur de l'organe ressort tarée 26 comprimé, de l'épaisseur de la tête 28 de la tige et de la course C'. L'intégration du dispositif d'équilibrage 25 nécessite la réalisation du piston 11i en deux parties lia, 1 lb assemblées par vissage, la cavité 27 étant prévue à rintérieur des deux parties. Ce dispositif d'équilibrage 25 permet donc de piloter la pression des gaz en amont de l'obturateur par un équilibrage des forces au niveau de la tige 12 du vérin 9. fI ressort clairement de cette description que rinvention permet d'améliorer les dispositifs ralentisseurs actuels en proposant un dispositif d'équilibrage 25 simple et efficace, incorporé au vérin de commande 9 qui est délocalisé par rapport au circuit d'échappement. Les fonctions ralentisseur et équilibrage sont ainsi dissociées. De ce fait, le vérin de commande 9 équipé du dispositif d'équilibrage 25 n'est pas soumis aux fortes températures et aux agressions des gaz d'échappement. De plus, il peut être proposé en après-vente pour équiper les dispositifs ralentisseurs existants et peut être mis en place très facilement sans avoir besoin de la vanne 2. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier. Revendications 1. Dispositif ralentisseur (1) monté dans le circuit d'échappement des gaz d'un veéhicule équipé d'un moteur à combustion, comportant au moins une vanne (2) pourvue d'un obturateur mobile (7) et un vérin de commande (9) de cet obturateur, ce vérin comportant un piston mobile (11) pourvue d'unme tige (12) couplée audit obturateur mobile (7), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'équilibrage (25) de la contre-pression exercé par 'obturateur sur les gaz, ce dispositif d'équilibrage étant agencé pour entrer en action quand l'obturateur (7) est en position fermée et à partir d'un seuil de contre-pression prédéterminé jusqu'à une valeur maximale de contre-pression prédéterminée, ce dispositif d'équilibrage (25) étant intégré au vérin de commande (9) et agencé pour rouvrir lobturateur (7) dès que la contre- pression atteint ledit seuil et jusqu'à un degré d'ouverture I maximal et constant correspondant à ladite valeur maximale de contre-pression, quel que soit le régimne du moteur, de manière à créer un débit de fuite approprié des gaz d'échappement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'équilibrage (25) est intégré à la tige (12) du vérin. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige (12) du vérin est formée de deux parties distinctes et coaxiales, l'une partie au moins étant agencée pour se déplacer d'une course C' par rapport à rautre, cette course C' correspondant au degré d'ouverture I et étant contrôlée par au moins un organe ressort taré (26). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lorgane ressort taré (26) est monté entre les deux parties distinctes de la tige (12) du vérinm 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une des parties est constituée par le piston mobile (11) et l'autre partie est constituée par la tige (12) elle- même. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le piston (11) comporte une cavité coaxiale (27) et en ce que la tige (12) comporte une tête (28) logée dans ladite cavité, l'organe ressort taré (26) étant disposé dans la cavité à l'arrière de la tête. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe ressort (26) est taré à une valeur telle qu'il se comprime à partir d'une force correspondante audit seuil de contre-pression et jusqu'à une force correspondante à ladite valeur maximale de contre-pression. 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la course C' de la tige (12) du vérin est comprise entre 0 et 10 imm et de préférence égale à 5 rmm. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que robturateur (7) est rotatif et en ce que le degré d'ouverture I est un angle ac compris entre 0 et 20 et de préférence égal à 10 . 10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la cavité (27) présente une longueur au moins égale à la somme de la longueur de l'organe ressort taré (26) comprimé, de l'épaisseur de la tète (28) de la tige et de la course C' de la tige (12).