Brevet FR2780095A1 — publié le 19991224

La présente invention concerne un dispositif d'obturation d'un pas- sage interne d'un pot d'échappement, du type comportant un volet d'obtu- ration, mobile entre une position d'obturation au moins partielle dudit pas- sage, et une position dégagée dudit passage, et un organe de sollicitation dudit volet vers une position de repos. L'invention concerne en outre un pot d'échappement, du type com- portant une enveloppe délimitant une enceinte munie d'une entrée et d'une sortie pour les gaz d'échappement et au moins un dispositif d'obturation. Il est connu, notamment par le document FR-A-96 01233, d'installer, sur un véhicule automobile muni d'un moteur thermique, un pot d'échappement dont la configuration de la ligne d'échappement varie en fonction du débit et/ou de la pression des gaz d'échappement. A cet effet, il est connu de prévoir dans un même pot d'échappement plusieurs chambres communiquant par des passages ménagés dans des parois transversales du pot d'échappement. Certains passages sont munis de dispositifs d'obturation comportant un volet permettant l'obturation sélec- tive du passage en fonction des conditions de fonctionnement du véhicule. En particulier, il est connu de relier le volet d'obturation à un organe manométrique, constitué par exemple par un soufflet dont l'une des faces est sollicitée par la pression dans l'une des chambres du pot d'échappement et dont l'autre face est soumise à une pression distincte, par exemple la pression atmosphérique. Le coût d'un actionneur manométrique est relativement élevé, puis- qu'il nécessite l'emploi d'une membrane déformable. De plus, son intégra- tion dans un pot d'échappement est délicate. Enfin, la fiabilité d'un action- neur manométrique disposé dans un milieu agressif est difficile à assurer. L'invention a pour but de fournir une solution au problème de l'obtura- tion d'un passage interne d'un pot d'échappement, ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui, en particulier, soit simple à met- tre en oeuvre, fiable et peu coûteuse. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif d'obturation d'un pas- sage interne d'un pot d'échappement, du type précité, caractérisé en ce que ledit organe de sollicitation comporte un ressort de rappel du volet vers sa position de repos, et un piston couplé mécaniquement au volet et monté coulissant dans un corps délimitant deux chambres de volume variable en fonction de la position du piston, un ajutage assurant le transfert, d'une chambre vers l'autre, d'un fluide remplissant les deux chambres, lors du mouvement du piston. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif d'obturation comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le corps définit un espace sensiblement clos dans lequel les deux chambres sont définies, lequel espace est sensiblement isolé du milieu am- biant dans lequel le volet est monté déplaçable; - un intervalle est maintenu entre au moins une partie de la périphérie du piston et le corps, créant ainsi une zone de fuite entre les deux cham- bres, laquelle zone forme ledit ajutage; - la section interne du corps est variable suivant la direction de coulis- sement du piston; - I'une des extrémités du ressort est associée mécaniquement au piston, et l'autre extrémité du ressort est associée mécaniquement au corps; - il comporte une tige rigide associant mécaniquement le volet au piston coulissant, et des paliers de guidage en translation de ladite tige sui- vant la direction de coulissement du piston; - deux paliers de guidage de la tige sont portés par le corps suivant l'axe de celle-ci, de part et d'autre du piston; - au moins l'un des paliers de guidage est adapté pour être porté par la structure du pot d'échappement; - le piston comporte une paroi solidaire de la tige, laquelle paroi est bordée à sa périphérie par un anneau; - ledit anneau est reçue dans une gorge périphérique délimitée dans l'épaisseur de la paroi; et - un jeu formant ledit ajutage est prévu entre l'anneau et la gorge pé- riphérique. L'invention a en outre pour objet un pot d'échappement du type pré- cité, caractérisé en ce que ledit dispositif est associé à un passage interne du pot d'échappement pour son obturation, le corps de l'organe de sollicita- tion étant solidaire de ladite enveloppe. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux des- sins, sur lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un silencieux selon l'invention incorporant un dispositif d'obturation; - La figure 2 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle du dispositif d'obturation mis en oeuvre dans le silencieux de la figure 1; - La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un pot d'échappe- ment incorporant une variante de réalisation d'un dispositif d'obturation se- lon l'invention; - La figure 4 est une vue en coupe partielle d'une variante de réalisa- tion du piston d'un dispositif d'obturation selon l'invention; et - La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif d'obturation de la figure 2. Le silencieux d'échappement 10 représenté sur la figure 1 est destiné à être mis en oeuvre dans une ligne d'échappement d'un véhicule automo- bile à moteur thermique. Le silencieux 10 comporte une enveloppe 12 de forme sensiblement cylindrique. L'espace délimité par l'enveloppe 12 est divisée en quatre chambres contigues 14, 16, 18, 20, séparées par l'intermédiaire de trois cloisons transversales, communément appelées coupelles, désignées res- pectivement par les références 22, 24 et 26. Les coupelles 22 et 24 sont pourvues, sur toute leur surface, d'une multitude de perforations dont la densité est adaptée à l'effet acoustique souhaité. La cloison 26 comporte également des perforations sur sa surface. Toutefois, la densité de perforations est faible et très inférieure à celle des cloisons 22 et 24. Un tuyau 28 d'entrée des gaz d'échappement traverse successive- ment les chambres 14, 16 et 18 et débouche dans la chambre 20. Une plage de perforations 30 de faible densité est prévue sur la face latérale de la conduite 28 dans la chambre 18. Une conduite de sortie 32 a son extrémité de prélèvement des gaz dans la chambre 14 et traverse successivement les chambres 16, 18 et 20 pour ressortir par la face arrière du silencieux. Une plage de perforations 34 de faible densité est ménagée sur la face latérale de la conduite 32 dans la chambre 16. La paroi transversale 26, séparant les chambres 18 et 20, comporte un passage circulaire 36 associé à un dispositif d'obturation 38 représenté à plus grande échelle sur la figure 2. Celui-ci comporte un volet d'obturation 40 monté déplaçable au tra- vers du passage 36. Le volet 40 est mobile entre une position d'obturation du passage, telle que représentée sur la figure 1, et une position dégagée du passage, assurant ainsi l'ouverture de celui-ci. La position d'obturation correspond à la position de repos du volet. Le volet 40 est porté à l'extrémité d'une tige coulissante 42 associée à un organe de sollicitation 44. Celui-ci est fixé sur la paroi transversale 24. Il comporte un corps creux 45 délimité par une paroi cylindrique 46 obturée à chaque extrémité par deux parois d'extrémité 48, 50. La tige coulissante 42 est montée coulissante suivant l'axe du corps 45. Les parois d'extrémité 48, 50 portant chacune un palier de guidage en translation de la tige 42. Ces paliers, désignés respectivement par les réfé- rences 52 et 54, sont par exemple formés chacun par un manchon en treillis métallique éventuellement combiné avec du graphite. Ces manchons sont chacun retenus axialement dans une coupelle percée notée 56, 58. Ces coupelles présentent chacune un rebord périphérique externe 60, 62. Ces rebords sont solidarisés aux parois d'extrémité 48, 50, par une zone de ser- tissage enchâssant le rebord dans un repli de la paroi d'extrémité corres- pondante. La tige 42 est solidaire d'un piston 64 reçu à l'intérieur de l'enceinte délimitée par le corps cylindrique 45. Le piston comporte un disque de sup- port 66 portant un anneau 68 affleurant la surface interne de la paroi cylin- drique du corps 45. Le disque 66 présente à sa périphérie une gorge ou chape périphéri- que 70 dans laquelle est reçu l'anneau 68. Le disque de support 64 est dé- limitée par deux flasques identiques accolés comportant chacun un collet de fixation sur la tige 32 et à leur périphérie un rebord annulaire délimitant la gorge périphérique 70. Le diamètre extérieur de l'anneau 68 est légèrement inférieur au dia- mètre interne de la paroi cylindrique 46 du corps. Dans l'intervalle périphéri- que ainsi créé s'établit une fuite, permettant le passage d'air entre les deux chambres notées 72, 74 délimitées dans le corps 45 par le piston 64. Cet intervalle de section réduite constitue un ajutage 71 établissant une commu- nication fluidique de section réduite entre les deux chambres 72, 74. Un ressort hélicoïdal 76 est en outre disposé dans la chambre 74 op- posée au volet 40. Ce ressort de forme générale tronconique est solidarisé d'une part à la paroi d'extrémité 48 et d'autre part au piston 64. Le ressort 76 est adapté pour travailler en compression et sollicite le volet 40 vers sa posi- tion de repos. Tel que représenté sur la figure 2, le piston 64 est en appui contre le palier 54 qui forme amortisseur, par l'intermédiaire de son collet de fixation sur la tige 42. Dans cette position, le volet 40 obture le passage 36, comme représenté sur la figure 2. Lorsqu'une surpression apparaît dans la chambre 20 du silencieux d'échappement, par exemple lors du fonctionnement du moteur à un régime élevé, la pression du gaz exercée sur le volet 40 provoque le déplacement de celui-ci à l'encontre du ressort 76. L'air contenu dans la chambre 74 est alors comprimé. Celui-ci s'écoule progressivement vers la chambre 72 par l'ajutage 71 formé autour de l'anneau 68. La circulation lente du fluide d'une chambre vers l'autre évite l'oscillation du volet 40, évitant ainsi des nuisances sonores. Les deux chambres 72, 74 en communication créent par l'intermédiaire du piston 64 un amortisseur hydraulique associé au ressort mécanique 76. Lorsque la pression dans la chambre 20 baisse, le volet 40 reprend sa position d'obturation sous l'action du ressort 76 comprimé. L'air en excès contenu dans la chambre 72 est alors renvoyé par l'ajutage 71 dans la chambre 74. Sur la figure 3 est représentée une variante de réalisation d'un pot silencieux d'échappement et d'un dispositif d'obturation. Dans cette variante, la cloison 24 est supprimée. Le palier 52 de guidage de la tige 42 est éga- lement supprimé. Il est remplacé par un palier indépendant du corps 45 pré- vu à l'extrémité de la tige 42 portant le volet 40. Ce palier, noté 78, est porté par une coupelle ajourée 80 fixée sur la cloison 26 autour du passage 36. Dans ce mode de réalisation, comme dans le précédent, lors d'une augmentation de la pression dans la chambre 20, le volet 40 est déplacé sans à-coups grâce à la présence de l'organe de sollicitation 44. Ce dernier assure de plus le rappel du volet 40 dans sa position de repos lorsque la pression baisse. Suivant une variante de réalisation représentée partiellement sur la figure 4, I'ajutage reliant les deux chambres est formé par un jeu noté 84 établi entre l'anneau 68 et les flasques formant le disque 66. En particulier, la gorge périphérique 70 dans laquelle est reçu l'anneau 68 a des dimen- sions internes supérieures aux dimensions externes correspondantes de l'anneau, ce qui permet l'écoulement lent du fluide entre les deux chambres. Dans ce cas, la surface cylindrique externe du joint s'applique exactement et sensiblement sans jeu le long de la surface interne de la paroi cylindrique 46. En variante non représentée, I'anneau 68 comporte, sur l'une de ses faces latérales en forme de couronne, plusieurs saillies s'étendant radiale- ment. Ces saillies prennent appui sur la surface intérieure de l'un des flas- ques, réservant ainsi un jeu entre l'anneau 68 et les flasques. L'épaisseur du jeu correspond à la hauteur des saillies radiales. Suivant encore une autre variante, les saillies sont formés sur l'un des flasques et les flancs de l'anneau sont lisses. Un tel agencement garantit un positionnement axial de l'anneau 68, celuici étant maintenu en contact avec les deux flasques 64. Ce contact est ainsi établi d'un côté suivant une face latérale de l'anneau 68 et de l'autre côté suivant les sommets des saillies radiales. Sur la figure 5, est représentée encore une autre variante de réalisa- tion du dispositif d'obturation. Cette variante est essentiellement analogue au mode de réalisation de la figure 2, seule la paroi 46 du corps étant diffé- rente. Dans ce mode de réalisation, la paroi 46 comporte deux tronçons cy- lindriques successifs 46A, 46B ayant des diamètres distincts. Ils sont reliés lI'un à l'autre par un tronçon de liaison 46C de diamètre progressivement croissant. Le tronçon 46A, dans lequel s'étend le piston 64 au repos, a un dia- mètre inférieur au tronçon 46B. Ainsi, pour de faibles régimes de fonctionnement du moteur, la fuite formée entre les deux chambres 72, 74 au niveau du piston 64 est faible. Au contraire, pour les régimes élevés du moteur, c'est-à-dire lorsque la poussée exercée sur le volet 40 est faible, la fuite autour du piston 64 est plus impor- tante, ce dernier se trouvant alors dans le tronçon 46B de diamètre élargi. Dans ces conditions, lors des faibles régimes de fonctionnement du moteur, l'organe de sollicitation 44 crée un fort amortissement. Pour des régimes élevés du moteur, l'organe de sollicitation 44 béné- ficie d'un faible temps de réponse. De plus, la présence d'une zone élargie dans le tronçon 46B réduit les possibilités de blocage, du fait de l'encrasse- ment éventuel des chambres 72, 74. Par ailleurs, quel que soit le mode de réalisation, les manchons cons- tituant les paliers de guidage 52, 54 sont dégagés des parois d'extrémité 48, au voisinage immédiat de la tige 42. Ainsi, dans les positions extrêmes du piston 64, celui-ci vient au contact de ces manchons qui forment des éléments d'amortissement évitant les nuisances sonores et les secousses. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'obturation (38) d'un passage interne (36) d'un pot d'échappement (10), du type comportant un volet d'obturation (40), mobile entre une position d'obturation au moins partielle dudit passage (36), et une position dégagée dudit passage (36), et un organe (44) de sollicitation dudit volet (40) vers une position de repos, caractérisé en ce que ledit organe de sollicitation (44) comporte un ressort (76) de rappel du volet (40) vers sa po- sition de repos, et un piston (64) couplé mécaniquement au volet (40) et monté coulissant dans un corps (45) délimitant deux chambres (72, 74) de volume variable en fonction de la position du piston (64), un ajutage (71) assurant le transfert, d'une chambre vers l'autre, d'un fluide remplissant les deux chambres, lors du mouvement du piston (64). 2.- Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le corps (45) définit un espace sensiblement clos dans lequel les deux chambres (72, 74) sont définies, lequel espace est sensiblement isolé du milieu ambiant dans lequel le volet (40) est monté déplaçable. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un intervalle est maintenu entre au moins une partie de la périphérie du piston (64) et le corps (45), créant ainsi une zone de fuite entre les deux chambres (72, 74), laquelle zone forme ledit ajutage (71). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la section interne du corps (45) est variable suivant la direction de coulissement du piston (64). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des extrémités du ressort (76) est associée mé- caniquement au piston (64), et l'autre extrémité du ressort (76) est associée mécaniquement au corps (45). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une tige rigide (42) associant mécanique- ment le volet (40) au piston coulissant (64), et des paliers (52, 54) de gui- dage en translation de ladite tige (42) suivant la direction de coulissement du piston (64). 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que deux pa- liers de guidage (52, 54) de la tige (42) sont portés par le corps (45) suivant l'axe de celle-ci, de part et d'autre du piston (64). 8.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins I'un des paliers (74) de guidage est adapté pour être porté par la structure du pot d'échappement. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (64) comporte une paroi (66) solidaire de la tige (42), laquelle paroi (66) est bordée à sa périphérie par un anneau (68). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit anneau (68) est reçue dans une gorge périphérique (70) délimitée dans l'épaisseur de la paroi (66). 11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un jeu (84) formant ledit ajutage est prévu entre l'anneau (68) et la gorge périphéri- que (70). 12.- Pot d'échappement (10), du type comportant une enveloppe (12) délimitant une enceinte munie d'une entrée (28) et d'une sortie (32) pour les gaz d'échappement et au moins un dispositif d'obturation (38) selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel dispositif est associé à un passage interne (36) du pot d'échappement pour son obturation, le corps (45) de l'organe de sollicitation étant solidaire de ladite enveloppe (12).