Brevet FR2878563A1 — publié le 20060602

La présente invention concerne une ligne d'échappement, du type comportant: - une extrémité avant d'admission des gaz d'échappement, et - une extrémité arrière de sortie des gaz d'échappement dans l'at- mosphère, la ligne comportant, au voisinage de son extrémité arrière, une fixation arrière à la structure du véhicule propre: à assurer une immobilisation axiale locale de la ligne d'échappement par rapport au véhicule et, en amont de ladite fixation arrière suivant la longueur de la ligne, un découpleur à corn- pression axiale. Les véhicules automobiles équipés d'un moteur à combustion comportent une ligne d'échappement en sortie du moteur. Cette ligne a pour fonction de réduire les nuisances sonores dues à l'évacuation des gaz d'échappement et, avantageusement, à assurer la dépollution des gaz d'échappement. Pour les moteurs placés à l'avant du véhicule, la ligne d'échappement circule suivant toute la longueur du véhicule en étant suspendue sous la structure du véhicule par des éléments de liaison répartis suivant la longueur de la ligne d'échappement. Pour compenser les dilatations thermiques de la ligne d'échappement, du fait de la circulation des gaz chauds, et amortir les vibrations de la ligne du fait du flux pulsé des gaz d'échappement à la fréquence de fonctionnement du moteur, la ligne d'échappement est couramment reliée à la structure du véhicule par des éléments élastiques permettant un déplace- ment axial de la ligne, ainsi qu'un déplacement transversal. L'extrémité arrière de libération des gaz d'échappement est couramment équipée d'une canule chromée qui fait partiellement saillie par rapport au pare-chocs arrière du véhicule. Du fait des degrés de liberté de la ligne d'échappement conférés par le montage par l'intermédiaire d'organes élastiques, un jeu très important, de l'ordre de un centimètre, doit être prévu entre la canule et le parechocs pour permettre le débattement de la canule. Ce jeu nuit à l'aspect visuel d'en-semble du véhicule. Il a été envisagé de solidariser de manière rigide, notamment axiale-ment, l'extrémité arrière de la ligne d'échappement. Pour compenser la dilatation thermique de la ligne d'échappement, ainsi que les vibrations de celle-ci, une telle ligne d'échappement comporte un découpleur à compression axiale disposé en avant de l'extrémité arrière de la ligne d'échappement. Ce découpleur comporte, par exemple, des tronçons télescopiques concentriques lui permettant d'absorber une variation de longueur de la ligne d'échappement. Le recours à une ligne d'échappement équipée d'un tel découpleur est relativement complexe, notamment puisqu'il convient d'assurer l'étanchéité aux gaz entre les différents tronçons télescopiques concentriques constituant le découpleur. De plus, ce découpleur n'est en mesure d'absorber efficacement les variations de longueur de la ligne d'échappement que lorsque celles-ci se produisent suivant l'axe longitudinal du découpleur. Dans le cas d'une ligne ayant un tracé tortueux, la dilatation thermique peut occasionner une variation de longueur de la ligne se produisant suivant un axe différent de celui du découpleur et il convient que le découpleur puisse l'absorber. L'invention a pour but de proposer une ligne d'échappement permet-tant une liaison rigide de l'extrémité arrière de la ligne d'échappement au véhicule, sans que la complexité de la ligne d'échappement ne soit trop importante. A cet effet, l'invention a pour objet une ligne d'échappement du type précité, caractérisée en ce que ledit découpleur à compression axiale corn- porte une enveloppe généralement cylindrique formée d'au moins une hé-lice, les spires de la ou chaque hélice étant jointives par chevauchement des bords adjacents des spires successives avec une liberté axiale des spires les unes par rapport aux autres. Le découpleur de l'invention est simple et en mesure d'absorber les variations de longueur qui se produisent suivant son axe longitudinal mais également les variations dont la direction a une composante distincte de son axe longitudinal. Suivant des modes particuliers de réalisation, la ligne d'échappement comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: -elle comporte au moins un organe de dépollution des gaz d'échappement disposé suivant la longueur de la ligne, et ledit découpleur à corn-pression axiale est disposé en aval du ou de chaque organe de dépollution; - elle comporte un silencieux d'échappement placé en amont de l'extrémité arrière de sortie des gaz, et le découpleur à compression axiale est disposé immédiatement en amont du silencieux d'échappement; -elle comporte un découpleur supplémentaire situé immédiatement en aval de l'extrémité avant d'admission des gaz d'échappement; - le tronçon de la ligne d'échappement disposé en amont du découpleur à compression axiale comporte au moins une liaison à la structure du véhicule autorisant un déplacement axial local de la ligne d'échappement par rapport à la structure du véhicule; - le découpleur à compression axiale a un débattement compris entre 20 mm et 60 mm pour une longueur totale comprise entre 15 cm et 35 cm; - le découpleur à compression axiale comporte deux hélices entrelacées enroulées dans le même sens dont les spires sont jointives et se chevauchent avec une liberté axiale des spires les unes par rapport aux autres; et - ladite fixation arrière est propre à assurer une immobilisation transversale locale de la ligne d'échappement par rapport à la structure du véhicule. L'invention a également pour objet un véhicule automobile équipé d'une ligne d'échappement telle que définie ci-dessus. 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'une ligne d'échappement selon l'invention; - la figure 2 est une vue en élévation du découpleur à compression axiale intégré dans la ligne d'échappement de la figure 1; et - la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la structure du découpleur de la figure 2. Sur la figure 1 est représentée une ligne d'échappement 10 selon l'invention. Cette ligne comporte une entrée avant 12 d'admission des gaz d'échappement propre à être reliée en sortie du moteur et une extrémité ar- rière 14 de sortie des gaz d'échappement. Immédiatement en entrée, la ligne d'échappement comporte un premier découpleur 16 formé par exemple d'un flexible en soufflet ou d'une rotule. Ce découpleur est suivi, en aval, par des organes de dépollution des gaz d'échappement tel qu'un organe de purification catalytique 18 et un filtre à particules 20 s'échelonnant dans cet ordre suivant la longueur de la ligne. Les organes de dépollution sont placés au voisinage de l'extrémité avant 12 de la ligne afin de bénéficier d'une température élevée fournie par les gaz d'échappement. La ligne d'échappement se prolonge en aval des organes de dépollution 18, 20 par une conduite 22 propre à circuler sous la structure du véhicule automobile. Cette conduite présente, dans le cas présent, deux coudes en sens inverses 24, 26. La longueur de la conduite est par exemple de l'ordre de deux mètres. Cette conduite est prolongée par un silencieux d'échappement 26 à l'extrémité arrière duquel débouche une canule 28 délimitant l'extrémité arrière 14 de la ligne. Le silencieux d'échappement 26 est formé par exemple d'une en-ceinte cylindrique dans laquelle sont délimitées des chambres successives reliées les unes aux autres par des ouvertures de taille prédéterminée. Un découpleur à compression axiale 30 est disposé immédiatement en amont du silencieux 26 suivant le tronçon aval de la conduite 22. Ainsi, le découpleur à compression axiale 30 est placé au voisinage de l'extrémité arrière 14. Des fixations 32, 34 sont prévues sur la ligne d'échappement au volsinage de l'extrémité arrière et notamment sur le silencieux 26 afin d'assurer une immobilisation de cette partie de la ligne d'échappement par rapport à la caisse du véhicule. La forme et l'orientation de ces fixations 32, 34 sont choisies de manière à assurer une immobilisation axiale de la ligne d'échappement par rapport au véhicule, c'est-à-dire une immobilisation suivant la longueur de la ligne et, avantageusement, pour assurer également une immobilisation transversale de cette partie de la ligne d'échappement par rapport au véhicule, c'est-à-dire suivant un plan s'étendant perpendicu- lairement au sens de circulation des gaz. Par ailleurs, la ligne d'échappement comporte, au voisinage de son extrémité avant 12, par exemple entre les deux organes de dépollution 18, 20, des pattes 36 de liaison à la caisse du véhicule. Ces pattes sont propres à autoriser un déplacement axial de la ligne d'échappement par rapport à la structure du véhicule et, avantageusement également, un déplacement transversal. De même, suivant la longueur de la conduite 22, des pattes 38 de liaison sont prévues pour maintenir la ligne d'échappement par rapport à la structure du véhicule. Ces pattes permettent notamment un déplacement axial du tronçon de la ligne considérée par rapport à la structure du véhicule. Selon l'invention, le découpleur à compression axiale 30 comporte, comme illustré sur la figure 1, une enveloppe généralement cylindrique formée d'au moins une hélice. Les spires de la ou chaque hélice sont jointives par chevauchement de leurs bords adjacents avec une liberté axiale des spires les unes par rapport aux autres. Plus précisément, dans le mode de réalisation de la figure 2, le découpleur 30 comporte deux hélices 42, 44 entrelacées ayant la même orientation et dont les spires se chevauchent. A chaque extrémité, le découpleur comporte des bagues 46, 48 per-mettant la connexion au tronçon complémentaire de la ligne d'échappement. Les hélices 42, 44 sont liées, notamment par soudage, à leurs extrémités suivant la surface intérieure des bagues 46, 48. Les spires des deux hélices sont identiques et chaque hélice est formée par une bande métallique décrivant une hélice. Les bandes sont conformées de sorte que les bords adjacents de celles-ci puissent se chevaucher avec une liberté axiale. Comme illustré sur la figure 3, chaque bande présente une plage de recouvrement 50 dans la partie médiane de laquelle est formé, par déformation de la bande, un rebord longitudinal extérieur 52 délimitant un canal 54. Le long de la plage de recouvrement 50, chaque bande comporte une plage d'accrochage 56 déformée vers l'extériieur et présentant à son extrémité un rebord rentrant 58 en forme de crosse dont l'extrémité est adaptée pour s'engager dans le canal 54 de l'hélice adjacente. La plage de recouvrement 50 et la plage d'accrochage 56 sont reliées par une plage de transition 60 assurant que les deux plages 50, 56 s'étendent suivant des hélices coaxiales de diamètres distincts. La distance séparant la plage de transition 60 de la portion recourbée notée 62 à l'extrémité de la plage d'accrochage 50 est supérieure à la hauteur du rebord 52 de l'hélice sur laquelle la plage 56 est engagée, autorisant ainsi un déplacement axial entre les deux spires adjacentes. Les spires sont ainsi emboîtées les unes dans les autres avec un degré de liberté axiale. De préférence, le débattement axial du découpleur à compression axiale est compris entre 20 mm et 60 rnm pour une longueur comprise entre 15 cm et 35 cm. Le nombre total de spires est de préférence compris entre 18 et 30. De manière préférentielle, la raideur du découpleur à compression axiale est choisie de manière à être inférieure à la somme des raideurs du découpleur 16 et des pattes 36 et 38. De par sa structure, le découpleur permet une déformation axiale suivant l'axe général du découpleur mais aussi une déformation transversale compte tenu du débattement angulaire possible entre les spires jointives. Ainsi, même avec une ligne d'échappement à tracé sinueux, une déforma- fion de la ligne suivant toutes les directions est possible sous l'effet de la chaleur sans création de contraintes internes transversales. On conçoit que les spires ainsi emboîtées assurent une étanchéité quasitotale pour la circulation du flux gazeux à l'intérieur du découpleur. De plus, de par sa structure très simple, celle-ci s'apparentant à la structure connue sur les tuyaux de douche, la ligne d'échappement peut être fabriquée à moindre coût. Du fait de sa structure particulière, le découpleur ne nécessite aucun moyen supplémentaire de guidage axial des deux parties de la ligne d'échappement liées l'une à l'autre par le découpleur. Enfin, la liaison rigide de l'extrémité arrière de la ligne d'échappement par rapport à la structure du véhicule permet de prévoir un jeu très réduit entre la canule d'extrémité et le pare-chocs, améliorant ainsi l'aspect visuel extérieur du véhicule. REVENDICATIONS 1.- Ligne d'échappement (10) comportant: - une extrémité avant (12) d'admission des gaz d'échappement, et - une extrémité arrière (14) de sortie des gaz d'échappement dans l'atmosphère, la ligne (10) comportant, au voisinage de son extrémité arrière (14), une fixation arrière (32, 34) à la structure du véhicule propre à assurer une immobilisation axiale locale de la ligne d'échappement (10) par rapport au véhicule et, en amont de ladite fixation arrière (32, 34) suivant la longueur de la ligne, un découpleur à compression axiale (30), caractérisée en ce que ledit découpleur à compression axiale (30) comporte une enveloppe généralement cylindrique formée d'au moins une hélice (42, 44), les spires de la ou chaque hélice (42, 44) étant jointives par chevauchement des bords adjacents (50, 56) des spires successives avec une li- berté axiale des spires les unes par rapport aux autres. 2.- Ligne d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un organe (18, 20) de dépollution des gaz d'échappement disposé suivant la longueur de la ligne, et en ce que ledit découpleur à compression axiale (30) est disposé en aval du ou de chaque organe de dépollution (18, 20). 3.- Ligne d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un silencieux d'échappement (26) placé en amont de l'extrémité arrière (14) de sortie des gaz, et en ce que le découpleur à compression axiale (30) est disposé immédiatement en amont du silencieux d'échappement (26). 4.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un découpleur supplémentaire (16) situé immédiatement en aval de l'extrémité avant (12) d'admission des gaz d'échappement. 5.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tronçon de la ligne d'échappement disposé en amont du découpleur à compression axiale (30) comporte au moins une liaison (36) à la structure du véhicule autorisant un déplacement axial local de la ligne d'échappement (10) par rapport à la structure du véhicule. 6.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le découpleur à compression axiale (30) a un débattement compris entre 20 mm et 60 mm pour une longueur totale comprise entre 15 cm et 35 cm. 7.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le découpleur à compression axiale (30) comporte deux hélices entrelacées (42, 44) enroulées dans le même sens dont les spires sont jointives et se chevauchent avec une liberté axiale des spires les unes par rapport aux autres. 8.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite fixation arrière (32, 34) est propre à assurer une immobilisation transversale locale de la ligne d'échappement (30) par rapport à la structure du véhicule.