Brevet FR2819013A1 — publié le 20020705

La présente invention concerne un volume d'échappement du type comportant une enveloppe extérieure délimitant un passage de circulation des gaz. Dans les véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique, le silencieux d'échappement, ou tout autre volume d'échappement équipant la ligne d'échappement à laquelle est relié le moteur est une source importante de rayonnements acoustiques engendrant des nuisances sonores pour l'environnement. Afin de réduire les émissions acoustiques, il a été envisagé que l'enveloppe extérieure du volume d'échappement soit formée, sur toute la surface externe du volume d'échappement, par deux couches superposées entre lesquelles est interposé un matériau isolant phonique tel que des fibres de céramique ou un treillis métallique. L'utilisation d'un matériau stratifié pour former l'enveloppe du pot d'échappement conduit à une augmentation du poids de celui-ci et rend sa fabrication relativement complexe. L'invention a pour but de proposer un volume d'échappement permettant de réduire les émissions sonores, et dont la masse est réduite. A cet effet, l'invention a pour objet un volume d'échappement du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une paroi continue le long de laquelle est rapportée au moins une pièce de rigidification, la ou chaque pièce de rigidification s'étendant seulement sur une région repérée réduite de ladite paroi continue, la surface totale de la paroi continue recouverte par la ou chaque pièce de rigidification étant comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue. Suivant des modes particuliers de réalisation, le volume d'échappement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - ladite paroi continue est une paroi libre essentiellement lisse ; - une unique pièce de rigidification est rapportée sur une paroi continue, et ladite région repérée suivant laquelle est rapportée ladite pièce de rigidification s'étend sensiblement au centre de la développée de ladite paroi continue ; - il comporte au moins deux pièces de rigidification rapportées sur une paroi continue, et le barycentre des pièces de rigidification se situe sen- siblement au centre de la développée de ladite surface continue ; - il comporte une paroi transversale disposée à l'intérieur de ladite enveloppe et délimitant dans celle-ci deux chambres adjacentes, et ladite pièce de rigidification est rapportée le long de ladite paroi transversale ; - ladite pièce de rigidification est rapportée le long de ladite enveloppe extérieure ; - ladite enveloppe extérieure comporte au moins deux demi-coquilles solidarisées suivant un joint, et ladite pièce de rigidification est solidarisée aux deux demi-coquilles dans au moins deux régions dudit joint ; - ladite pièce de rigidification est soudée au moins partiellement suivant sa périphérie à ladite paroi ; - ladite paroi continue présente une cuvette dans laquelle est confinée ladite pièce de rigidification ; - il comporte un matériau amortisseur interposé entre la paroi et la pièce de rigidification ; et - ladite pièce de rigidification est accolée sur l'essentiel de sa surface contre ladite paroi continue. L'invention a également pour objet l'utilisation, dans un volume d'échappement, pour réduire les émissions sonores produites par le volume d'échappement, d'au moins une pièce de rigidification rapportée le long d'au moins une paroi continue du volume d'échappement, la surface totale de la paroi continue recouverte par la ou chaque pièce de rigidification étant comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue. 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 dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique et en perspective d'un premier mode de réalisation d'un silencieux d'échappement selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un silencieux selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en section transversale d'un troisième mode de réalisation d'un silencieux selon l'invention ; et - la figure 4 est une vue en section d'un quatrième mode de réalisation d'un silencieux selon l'invention. Le volume d'échappement représenté sur la figure 1 constitue un silencieux d'échappement destiné à être disposé dans la partie courante d'une ligne d'échappement. Il comporte une enveloppe extérieure 10 délimitant un passage de circulation des gaz d'échappement. Il présente un tube 12 d'entrée des gaz d'échappement et un tube 14 de sortie des gaz d'échappement. L'enveloppe 12 présente une paroi latérale généralement cylindrique de section elliptique formée par une virole 16 constituée d'une simple tôle enroulée sur elle-même. Les bords longitudinaux opposés de la virole 16 sont reliés l'un à l'autre par une soudure longitudinale 18. A chaque extrémité, la virole 16 est obturée par une paroi d'extrémité transversale 20,22 couramment appelée"coupelle extérieure". Les parois d'extrémité 20 et 22 sont traversées, respectivement, par les tubes d'entrée 12 et de sortie 14. En outre, à l'intérieur du passage de circulation des gaz délimité par l'enveloppe 10, s'étendent une ou plusieurs parois transversales intermédiaires 24 délimitant, suivant la longueur du volume d'échappement, plusieurs chambres adjacentes. Ces chambres communiquent les unes avec les autres par des ouvertures ou des conduits adaptés. Les parois transversales sont généralement appelées"coupelles intérieures". Dans le mode de réalisation représenté, une unique paroi intermédiaire 24 est prévue à l'intérieur du volume d'échappement. Les plages de la virole 16 définies entre les coupelles forment des parois continues du volume d'échappement. De même, les plages des cou- pelles définies entre la périphérie de la coupelle et le ou chaque passage ménagé dans la coupelle forment des parois continues. L'expression"paroi continue"désigne toute paroi formée d'une unique feuille ou panneau sans que cette paroi soit formée de deux éléments accolés côte à côte. Avantageusement, ces parois continues sont des parois libres essentiellement lisses. Plus généralement, l'expression"paroi libre essentiellement lisse" désigne toute plage convexe d'une paroi du volume d'échappement qui est dépourvue de profils de rigidification en saillie et en creux venus de matière et qui n'est pas solidarisée directement à un autre élément du volume d'échappement ou en appui sur celui-ci. Afin de réduire les nuisances sonores dues à la circulation des gaz d'échappement au travers du volume d'échappement et aux vibrations du moteur qui se propagent le long de la ligne d'échappement, au moins une paroi continue du volume d'échappement présente au moins une pièce de rigidification rapportée, la ou chaque pièce étant accolée contre cette paroi, seulement dans une région repérée de la paroi, la surface totale de la paroi recouverte par la ou chaque pièce de rigidification étant comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue. Avantageusement, la paroi est libre et essentiellement lisse. La surface totale recouverte par la ou chaque pièce de rigidification est alors comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de la paroi libre essentiellement lisse. L'enveloppe 10 délimitant le passage de circulation des gaz comporte, par exemple sur le tronçon de la surface latérale 16 compris entre la paroi d'extrémité 20 et la paroi intermédiaire 24, deux pastilles 26 constituant de telles pièces de rigidification. Les pastilles 26 sont accolées sur la surface externe de la virole 16 délimitant la paroi latérale du silencieux d'échappement. Avantageusement, les pastilles 26 sont disposées sur le tronçon libre et lisse délimité sur la virole 16 entre la paroi d'extrémité 20 et la paroi intermédiaire 24, de telle sorte que l'isobarycentre des pastilles 26 soit sensiblement confondu avec l'isobarycentre de la développée du tronçon libre et lisse délimité sur la virole. L'expression"développée"d'une paroi gauche désigne la surface plane obtenue en ramenant la paroi gauche suivant un plan. Chaque pastille 26 a par exemple une forme elliptique. Elle est constituée d'une plaque de tôle conformée pour épouser la forme de la virole 16. Chaque pastille est soudée à sa périphérie sur l'enveloppe du volume d'échappement. La liaison entre chaque pastille 26 et la surface de l'enveloppe est réalisée par exemple par un ensemble de soudures disjointes réparties à la périphérie de la pastille. La surface totale du tronçon libre de la virole 16 recouverte par les pastilles 26 est par exemple sensiblement égale à 30 % de la surface totale de ce tronçon. En outre, des pièces de rigidification 30,32 sont également accolées localement contre la surface externe des parois d'extrémité 20 et 22. Ces pièces de rigidification sont formées de pastilles métalliques dont la surface est très inférieure à la surface des parois transversales 20,22. Ces pastilles sont soudées à leur périphérie contre les parois d'extrémité, sensiblement au centre de la plage lisse principale définie par chaque paroi d'extrémité. De même, une pièce de rigidification 34 de taille réduite est rapportée sur une face de la paroi transversale intermédiaire 24. Cette pièce de rigidification est constituée, comme précédemment, d'une pastille métallique formée dans une tôle. Elle est soudée contre une surface de la paroi intermédiaire sensiblement au centre d'une surface lisse de celle-ci. On conçoit que la présence d'une ou plusieurs pièces de rigidification sur une paroi du volume d'échappement modifie les caractéristiques structu- relles de la paroi et en particulier sa rigidité. Les modes propres structurels de cette paroi se trouvent modifiés. En particulier, ces modes propres sont déplacés, par la présence de la ou des pièces de rigidification, vers les hautes fréquences. Ainsi, lors du fonctionnement du moteur, la présence de la ou des pièces de rigidification sur les parois du volume d'échappement susceptibles d'entrer en résonance aux fréquences de rotation du moteur, en l'absence de pièces de rigidification, permet que ces parois ne soient amenées à vibrer que faiblement lors de la circulation des gaz d'échappement. En effet, leurs modes propres structurels sont modifiés par la présence des pièces de rigidification et ramenés vers des fréquences très élevées. En outre, les pièces de rigidification assurent un amortissement des vibrations. Même si ces parois étaient amenées à vibrer à ces fréquences de résonance, ces fréquen- ces étant élevées, peu d'énergie acoustique serait rayonnée et la nuisance sonore occasionnée serait alors faible. On conçoit que la présence de la ou des pièces de rigidification de taille réduite sur les parois du volume d'échappement permet de limiter les nuisances sonores sans augmenter de manière importante le poids du volume d'échappement. Sur la figure 2 est représentée une autre variante de réalisation d'un silencieux d'échappement selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'enveloppe 50 est délimitée par deux demi-coquilles 52,54 en forme de cuvettes accolées l'une à l'autre suivant leurs bords. Les deux demi-coquilles 52,54 sont serties suivant une ligne de sertissage périphérique 56. Une pièce de rigidification 70 est accolée localement sur la surface externe de la coque 52 sensiblement dans la partie médiane de celle-ci. Cette pièce de rigidification est formée d'une bande métallique disposée transversalement à la longueur du volume d'échappement. La bande métallique est conformée pour épouser la forme de la demi-coquille 52 et ainsi s'appliquer exactement sur la surface externe de celle-ci. Chaque extrémité de la pièce de rigidification 70 est reçue et sertie dans le joint périphérique 56 formé entre les demi-coquilles 52 et 54. On conçoit que dans ce mode de réalisation également, la pièce de rigidification 70, accolée à la demi-coquille 52 dans sa partie médiane, modifie les modes propres structurels de cette demi-coquille, en décalant ceux-ci vers les fréquences plus élevées. Ainsi, les nuisances sonores produites lors de la circulation des gaz d'échappement dans le volume d'échappement sont réduites, ceci pour un faible alourdissement du volume d'échappement. Sur les figures 3 et 4, sont représentées deux variantes de réalisation de pièces de rigidification rapportées le long d'une paroi d'un volume d'échappement. Ce volume d'échappement est constitué, comme sur la figure 2, de deux demi-coquilles 52,54 serties l'une à l'autre. Toutefois, celuici pourrait être formé d'une virole enroulée et soudée longitudinalement. Dans le mode de réalisation de la figure 3, une pièce de rigidification 80, formée d'une plaque métallique, est reçue et confinée à l'intérieur d'une cuvette 82 formée dans la paroi du volume d'échappement. Dans le mode de réalisation illustré, cette paroi est la surface principale notée 84 de la demi-coquille 52. La cuvette 82 s'ouvre sur la surface extérieure de l'enveloppe du volume d'échappement. Elle présente un fond plat 86 contre lequel est maintenue appliquée la pièce de rigidification 80. Le fond 86 est déporté par rapport à la surface principale 84 de la paroi vers l'intérieur du volume d'échappement. A sa périphérie, la cuvette 84 présente des rebord 88 s'étendant audessus du contour de la plaque 80 formant la pièce de rigidification. Ces rebords 88 sont formés par déformation de la paroi 84. Les rebords 88 assurent une retenue et l'immobilisation de la plaque 80, celle-ci étant enserrée entre les rebords 88 et le fond 86 de la cuvette. Ainsi, la pièce de rigidification 80 est immobilisée dans toutes les directions par rapport à la paroi 84 en étant retenue dans la cuvette 82. Pour la fabrication de la demi-coquille 52, une cuvette 82 est d'abord formée dans la paroi 84 par déformation plastique de celle-ci avec un outil adapté. La plaque formant la pièce de rigidification 80 est alors mise en place dans la cuvette 82 en appui sur le fond 86. Les rebords 88 sont ensuite repoussés au-dessus du contour de la pièce de rigidification 80 par déformation plastique de la paroi 84 à l'aide d'un outil adapté. Dans ce mode de réalisation également, on conçoit que la présence de la pièce de rigidification 80, solidarisée par encastrement à la paroi 84, assure un déplacement des modes propres structurels du volume d'échappement vers les hautes fréquences, réduisant ainsi les nuisances sonores. Dans le mode de réalisation de la figure 4, une pièce de rigidification 90 est rapportée par soudage sur la surface extérieure 92 de la demicoquille 52. Dans ce mode de réalisation, un matériau amortisseur 94 est disposé entre la surface de la paroi 92 et la pièce 90 de rigidification. Ce matériau amortisseur est constitué par exemple d'un treillis métallique ou d'un matériau polymère élastique résistant à la chaleur. La pièce de rigidification 90 est soudée à sa périphérie suivant une soudure continue ou un ensemble de soudures disjointes sur la paroi 92. Dans ce mode de réalisation, la présence du matériau amortisseur 94 disposé entre les surfaces en regard de la pièce de rigidification 90 et la paroi 92 assure que la pièce de rigidification et la paroi soient maintenues à l'écart l'une de l'autre en dehors de la périphérie de la pièce de rigidification 90. Ainsi, les frottements entre la pièce de rigidification 90 et la paroi 92 sont supprimés, réduisant ainsi les risques de corrosion et d'usure dans les régions en contact de ces deux pièces. Dans ce mode de réalisation également, la présence de la pièce de rigidification 90 modifie les caractéristiques structurelles du volume d'échappement en déplaçant les modes propres structurels de la paroi 92 vers les hautes fréquences, réduisant ainsi les nuisances sonores. La pièce de rigidification assure en outre un amortissement des vibrations. Quelque soit le mode de réalisation, la pièce de rigidification est avantageusement formée dans une tôle métallique ou un matériau polymère dont l'épaisseur est comprise entre 0,4 et 1,2 mm et de préférence sensiblement égale à 0,6 mm. Cette épaisseur est par exemple sensiblement égale à celle de la paroi sur laquelle la pièce de rigidification est rapportée. La surface totale de la ou des pièces de rigidification dépend de la surface et de la nature de la paroi sur laquelle elle est rapportée. Cette surface est de préférence comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de la paroi libre sur laquelle elle est appliquée. Elle est avantageusement comprise entre 20 et 40 % de cette surface totale. Ainsi, sa surface est comprise entre 2 cm2 et 2500 cm2 pour un volume d'échappement de véhicule automobile. Une pièce de rigidification de taille réduite peut avantageusement être rapportée sur toute paroi de tout type de volume d'échappement. En particulier, une telle pièce de rigidification peut être solidarisée sur la surface d'un tronçon convergent ou divergent ménagé à l'extrémité d'un volume d'échappement renfermant un organe de purification catalytique ou un filtre à particules. Une pièce de rigidification peut avantageusement être également rapportée sur une paroi continue présentant une nervure de rigidification obtenue par déformation de la paroi. La pièce de rigidification est alors rapportée par exemple à cheval sur la nervure. Dans ce cas, la pièce de rigidification est de préférence formée en polymères. REVENDICATIONS 1.-Volume d'échappement comportant une enveloppe extérieure (10 ; 50) délimitant un passage de circulation des gaz, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une paroi continue (16,20, 22,24 ; 52 ; 84 ; 92) le long de laquelle est rapportée au moins une pièce de rigidification (26A, 26B, 30, 32,34 ; 70 ; 80 ; 90), la ou chaque pièce de rigidification s'étendant seulement sur une région repérée réduite de ladite paroi continue, la surface totale de la paroi continue recouverte par la ou chaque pièce de rigidification étant comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue. 2.-Volume d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi continue est une paroi libre essentiellement lisse (16,20, 22, 24 ; 52 ; 84 ; 92). 3.-Volume d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une unique pièce (30,32, 34 70) de rigidification est rapportée sur une paroi continue (20,22, 24 ; 52), et en ce que ladite région repérée suivant laquelle est rapportée ladite pièce de rigidification (30,32, 34 ; 70) s'étend sensiblement au centre de la développée de ladite paroi continue (20,22, 24 ; 52). 4. -Volume d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux pièces de rigidification (26A, 26B) rap- portées sur une paroi continue (16), et en ce que le barycentre des pièces de rigidification (26A, 26B) se situe sensiblement au centre de la développée de ladite surface continue (16). 5. -Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi transversale (24) disposée à l'intérieur de ladite enveloppe (10) et délimitant dans celle-ci deux chambres adjacentes, et en ce que ladite pièce de rigidification (34) est rapportée le long de ladite paroi transversale (24). 6. -Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite pièce de rigidification (26A, 26B, 30, 32 ; 70 ; 80 ; 90) est rapportée le long de ladite enveloppe extérieure (10 ; 50). 7.-Volume d'échappement selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite enveloppe extérieure (50) comporte au moins deux demi-coquilles (52, 54) solidarisées suivant un joint (56), et en ce que ladite pièce de rigidification (70) est solidarisée aux deux demi-coquilles (52, 54) dans au moins deux régions dudit joint (56). 8.-Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite pièce de rigidification (26A, 26B, 30,32, 34 ; 90) est soudée au moins partiellement suivant sa périphérie à ladite paroi. 9.-Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite paroi continue (84) présente une cuvette (82) dans laquelle est confinée ladite pièce de rigidification (80). 10.-Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un matériau amortisseur (94) interposé entre la paroi (92) et la pièce de rigidification (90). 11. -Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que ladite pièce de rigidification (26A, 26B, 30, 32,34 ; 70 ; 80) est accolée sur l'essentiel de sa surface contre ladite paroi continue (16,20, 22,24 ; 52 ; 84). 12.-Utilisation, dans un volume d'échappement, pour réduire les émissions sonores produites par le volume d'échappement d'au moins une pièce de rigidification (26A, 26B, 30,32, 34 ; 70 ; 80 ; 90) rapportée le long d'au moins une paroi continue (16,20, 22,24 ; 52 ; 84 ; 92) du volume d'échappement, la surface totale de la paroi continue recouverte par la ou chaque pièce de rigidification étant comprise entre 10 et 50 % de la surface totale de ladite paroi continue.