Brevet FR2826301A1 — publié le 20021227

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un élément étagé d'une ligne d'échappement comportant une enveloppe tubulaire dans laquelle sont disposés successivement au moins deux organes internes de traitement des gaz d'échappement. Pour les véhicules automobiles à moteur thermique, il est connu de disposer, dans la ligne d'échappement, des organes internes de traitement des gaz d'échappement, comme par exemple des organes de traitement par purification des gaz d'échappement afin de réduire les émissions polluantes et/ou des organes internes de traitement acoustique de ces gaz d'échappement afin de réduire les bruits à la sortie de la ligne d'échappement. Généralement, l'élément étagé de la ligne d'échappement comporte deux organes internes de traitement disposés successivement dans un même conduit délimité par l'enveloppe. Ces organes internes de traitement ont des diamètres différents, de sorte que l'enveloppe doit être constituée d'un tube de section variable suivant sa longueur. En particulier, elle doit comporter deux tronçons cylindriques reliés l'un à l'autre par un tronçon de diamètre progressivement décroissant, chaque tronçon cylindrique contenant un organe interne de traitement. Pour former de telles enveloppes, il est connu de réaliser le premier tronçon cylindrique dans un tube puis de rapporter par soudage, à l'une de ses extrémités, un second tronçon tubulaire. Ce second tronçon tubulaire est généralement constitué de deux demi-coquilles chacune en forme de canal associée l'une à l'autre par deux soudures longitudinales. Un élément étagé d'une ligne d'échappement réalisé suivant ce procédé est relativement coûteux à fabriquer. L'invention a pour but de proposer un procédé de fabrication d'un élément étagé d'une ligne d'échappement dont le coût de mise en oeuvre est réduit. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un élément étagé d'une ligne d'échappement comportant une enveloppe tubulaire dans laquelle sont disposés, successivement, au moins deux organes internes de traitement des gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : - réaliser par fluotournage, à partir d'un tronçon métallique cylindrique de diamètre initial constant, un tronçon intermédiaire convergent de diamètre progressivement décroissant disposé entre un premier tronçon cylindrique et un second tronçon cylindrique ; - disposer dans le premier tronçon cylindrique un premier desdits organes internes ; et - disposer dans le second tronçon cylindrique un second desdits organes internes. Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier desdits organes internes est disposé dans le premier tronçon cylindrique avant l'étape de fluotournage dudit tronçon intermédiaire convergent ; - il comporte une étape de réalisation par fluotournage, à une extrémité libre du premier tronçon cylindrique, d'un tronçon d'extrémité convergent de diamètre progressivement décroissant depuis ledit premier tronçon cylindrique ; - il comporte une étape de réalisation par fluotournage, à une extrémité libre du second tronçon cylindrique, d'un tronçon d'extrémité convergent de diamètre progressivement décroissant depuis ledit second tronçon cylindrique ; - il comporte une étape consistant à rapporter, à une extrémité libre du second tronçon cylindrique, un tronçon d'extrémité convergent préfabriqué de diamètre progressivement décroissant depuis ledit second tronçon cylindrique ; - au moins l'un des deux organes internes est immobilisé par rétraction périphérique centripète du tronçon cylindrique associé ; et - la section du second tronçon cylindrique est inférieure à la section du premier tronçon cylindrique. L'invention a également pour objet un élément étagé d'une ligne d'échappement comportant une enveloppe tubulaire dans laquelle sont dis- posés, successivement, au moins deux organes internes, caractérisé en ce que lesdits organes internes sont disposés dans des premier et second tron- çons cylindriques reliés l'un à l'autre par un tronçon intermédiaire convergent de diamètre progressivement décroissant, les premier et second tronçons cylindriques et le tronçon intermédiaire convergent étant venus de matière dans une même ébauche tubulaire. Suivant des modes particuliers de réalisation, l'élément étagé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - chacun des deux organes internes est choisi parmi un organe de traitement par purification des gaz d'échappement et un organe de traitement acoustique des gaz d'échappement ; - les deux organes internes sont formés par des organes de traitement par purification des gaz d'échappement, comme par exemple des catalyseurs ; et - les deux organes internes sont formés par des organes de traitement acoustique des gaz d'échappement. 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 en élévation d'un élément étagé d'une ligne d'échappement selon l'invention, - les figures 2A, 2B, 2C, 2D, 2E et 2F sont des vues en coupe longitudinale de l'élément étagé de la figure 1 représenté à des stades successifs de fabrication ; et - la figure 3 est une vue en élévation d'une variante de réalisation de l'élément étagé de la figure 1. L'élément étagé 10 d'une ligne d'échappement, illustré sur la figure 1, comporte une enveloppe tubulaire 12 délimitant intérieurement un conduit dans lequel sont disposés, successivement, deux organes internes de traitement des gaz d'échappement, respectivement 14 et 16. Les organes internes 14 et 16 sont formés par des organes de traitement par purification des gaz d'échappement, comme par exemple des catalyseurs. Dans ce cas, l'organe interne 14 peut être constitué par un organe principal de purification catalytique et l'organe interne 16 peut être constitué par un organe d'amorçage de purification catalytique. Les organes de purification catalytique 14 et 16 sont formés chacun par exemple d'un substrat de céramique dans lequel sont délimités des canaux d'écoulement des gaz. Le substrat est chargé de matériaux catalytiques. De manière alternative, au moins l'un des organes de traitement par purification des gaz d'échappement est tel que décrit dans le brevet US-A- 4,632, 683. Selon une variante, les deux organes internes 14 et 16 peuvent être formés par des organes de traitement acoustique des gaz d'échappement, comme par exemple le dispositif acoustique décrit dans la demande de brevet EP-A-926. 320. Selon une variante supplémentaire, un premier des deux organes internes 14 et 16 peut être formé par un organe de traitement acoustique des gaz d'échappement, le second étant formé par un organe de traitement par dépollution des gaz d'échappement. Dans un mode de réalisation particulier, l'organe interne 14 est formé par un organe de traitement acoustique des gaz d'échappement et l'organe interne 16 est formé par un organe de traitement par dépollution des gaz d'échappement. L'élément étagé 10 présente une entrée 20 pour l'arrivée des gaz d'échappement et une sortie 22 pour l'évacuation des gaz d'échappement. L'enveloppe 12 présente un premier tronçon cylindrique 24 à l'intérieur duquel est logé le premier organe interne 14. Entre la paroi cylindrique du tronçon 24 et le premier organe interne 14 est disposée par exemple une nappe de maintien 26. Dans le cas d'un organe de purification catalytique, la nappe de maintien 26 est soit une nappe de type thermo-expansible, ou encore une nappe de fibres céramiques. En outre, l'enveloppe tubulaire 12 présente un second tronçon cylindrique 28 à l'intérieur duquel est logé le second organe interne 16. Dans le cas d'un organe de purification catalytique, cet organe 16 est entouré d'une nappe de maintien 30 de même nature que la nappe 26 assurant son immobilisation à l'intérieur du second tronçon 28. Dans le mode de réalisation envisagé, les axes des premier et second tronçons cylindriques 24 et 28 sont décalés angulairement. Selon une variante, les axes des premier et second tronçons cylindriques 24 et 28 sont décalés axialement. Les premier et second tronçons 24,28 sont reliés l'un à l'autre par un tronçon intermédiaire convergent 32 de diamètre progressivement décroissant. Ce tronçon convergent est par exemple délimité par une paroi tronconique. Par ailleurs, à chacune de leurs extrémités opposées au tronçon intermédiaire convergent 32, les premier et second tronçons présentent chacun des tronçons d'extrémité convergents 34,36 ayant un diamètre progressivement décroissant depuis le tronçon cylindrique considéré jusqu'à l'extrémité associée du convertisseur. Ces tronçons d'extrémité convergents sont par exemple délimités par des parois tronconiques. Chaque tronçon d'extrémité convergent est prolongé par un collet 38, 40 délimitant, respectivement, la sortie 22 et l'entrée 20 du convertisseur. Ces collets sont adaptés pour la connexion de l'élément étagé à des conduites de la ligne d'échappement. Suivant l'invention, l'enveloppe 12 est formée par fluotournage dans une même ébauche. En particulier, les premier et second tronçons cylindriques, ainsi que le tronçon intermédiaire convergent 32, sont venus de matière dans une même ébauche cylindrique, cette ébauche ayant été déformée par fluotournage. Les figures 2A à 2F illustrent les étapes successives de fabrication de l'élément étagé de la figure 1. Cet élément étagé est formé à partir d'un tronçon métallique cylindrique 50 de diamètre initial constant visible sur la figure 2A. Ce tronçon est, par exemple, constitué d'un tube de diamètre constant. Ce tronçon peut également être prolongé dans l'ébauche, à au moins une de ses extrémités, par un tronçon de diamètre différent. Comme illustré sur la figure 2B, le premier organe interne de traitement 14 est d'abord engagé, en étant entouré de la nappe 26, à l'intérieur de l'ébauche 50. Ce premier organe interne 14 est immobilisé dans le premier tronçon cylindrique 24, par exemple, par une rétraction périphérique centripète du premier tronçon cylindrique 24 afin d'assurer une pression radiale sur l'organe 14. Pour ce faire, le procédé décrit dans le brevet US-A- 5,096, 111 peut être utilisé. On peut également utiliser le procédé décrit dans le brevet EP-A-0. 681.095. Le tronçon d'extrémité convergent 34 est ensuite réalisé par fluotournage à une extrémité du premier tronçon cylindrique 24, comme illustré sur la figure 2C. A cet effet, l'ébauche 50 est déformée sur une partie de sa longueur par application sur sa surface extérieure d'un ensemble de galets portés par un même outil rotatif, ces galets étant déplacés radialement par rapport à l'axe de rotation de l'outil alors que l'outil est déplacé axialement suivant la longueur de l'ébauche. L'outil de fluotournage, ainsi que le procédé mise en oeuvre pour le fluotournage, sont décrits par exemple dans le brevet US-A-6, 018, 972. Le collet de liaison 38 est réalisé simultanément lors du fluotournage du tronçon d'extrémité convergent 34. Lors de l'étape suivante, le tronçon intermédiaire convergent 32 est formé par fluotournage, à l'autre extrémité du premier tronçon cylindrique 24, permettant d'amener l'ébauche dans l'état illustré sur la figure 2D. Lors de cette étape de fluotournage, le second tronçon cylindrique 28 de plus petit diamètre, destiné à recevoir le second organe de traitement 16 est également formé. Plus précisément, un tronçon cylindrique, désigné par la référence 52, ayant une longueur supérieure à la longueur du second tronçon cylindrique 28 est formé. Comme illustré sur la figure 2E, le second organe interne 16, entouré de la nappe de maintien 30 est ensuite engagé à l'intérieur du second tron- çon cylindrique 28 et y est immobilisé par rétraction du tronçon 28, comme illustré sur la figure 2F. Enfin, le tronçon d'extrémité convergent 36 et le collet de liaison 40 sont réalisés par fluotournage à l'extrémité du second tronçon cylindrique 28, par déformation de la partie du tronçon 52 prolongeant le second tron- çon cylindrique 28. On conçoit qu'un élément étagé comme par exemple un convertisseur catalytique fabriqué selon le procédé décrit ci-dessus peut être réalisé à partir d'une seule et même machine de fluotournage et à partir d'une même ébauche. Ainsi, son coût de fabrication est réduit. Par ailleurs, l'absence de soudure augmente la fiabilité de l'élément étagé et sa durée de vie. En variante, à l'issue de l'étape de mise en place et d'immobilisation du second organe interne de traitement 16 dans le second tronçon cylindrique 28, un tronçon convergent d'extrémité préfabriqué 60 est rapporté à l'extrémité du premier tronçon cylindrique 28 et y est solidarisé par soudage ou agrafage, suivant une ligne de liaison périphérique 62, comme illustré sur la figure 3. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre pour un élément étagé d'une ligne d'échappement dans lequel les premier et second tronçons cylindriques sont coaxiaux ou décalés angulairement. REVENDICATIONS 1. - Procédé de fabrication d'un élément (10) étagé d'une ligne d'échappement comportant une enveloppe tubulaire (12) dans laquelle sont disposés, successivement, au moins deux organes internes (14,16) de traitement des gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : - réaliser par fluotournage, à partir d'un tronçon métallique cylindrique (50) de diamètre initial constant, un tronçon intermédiaire convergent (32) de diamètre progressivement décroissant disposé entre un premier tronçon cylindrique (24) et un second tronçon cylindrique (28) ; - disposer dans le premier tronçon cylindrique (24) un premier (14) desdits organes internes ; et - disposer dans le second tronçon cylindrique (28) un second (16) desdits organes internes. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier (14) desdits organes internes est disposé dans le premier tronçon cylindrique (24) avant l'étape de fluotournage dudit tronçon intermédiaire convergent (32). 3. - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de réalisation par fluotournage, à une extrémité libre du premier tronçon cylindrique (24), d'un tronçon d'extrémité convergent (34) de diamètre progressivement décroissant depuis ledit premier tronçon cylindrique (24). 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de réalisation par fluotournage, à une extrémité libre du second tronçon cylindrique (28), d'un tronçon d'extrémité convergent (36) de diamètre progressivement décroissant depuis ledit second tronçon cylindrique (28). 5.-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à rapporter, à une extrémité libre du second tronçon cylindrique (28), un tronçon d'extrémité convergent (62) préfabriqué de diamètre progressivement décroissant depuis ledit second tronçon cylindrique (28). 6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des deux organes internes (14,16) est immobilisé par rétraction périphérique centripète du tronçon cylindrique associé. 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section du second tronçon cylindrique (28) est inférieure à la section du premier tronçon cylindrique (24). 8. - Elément étagé d'une ligne d'échappement, comportant une envelope tubulaire (12) dans laquelle sont disposés, successivement, au moins deux organes internes (14,16), caractérisé en ce que lesdits organes internes (14,16) sont disposés dans des premier et second tronçons cylindriques (24,28) reliés l'un à l'autre par un tronçon intermédiaire convergent (32) de diamètre progressivement décroissant, les premier et second tronçons cylindriques (24,28) et le tronçon intermédiaire convergent (32) étant venus de matière dans une même ébauche tubulaire (50). 9.- Elément étagé selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des deux organes internes (14,16) est choisi parmi un organe de traitement par purification des gaz d'échappement et un organe de traitement acoustique des gaz d'échappement. 10.- Elément étagé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux organes internes (14,16) sont formés par des organes de traitement par purification des gaz d'échappement, comme par exemple des catalyseurs. 11. - Elément étagé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux organes internes (14,16) sont formés par des organes de traitement acoustique des gaz d'échappement.