Brevet FR2905405A1 — publié le 20080307

"Agencement pour le raccordement d'un conduit à un organe de dépollution d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion" L'invention concerne un agencement pour le raccordement d'un conduit à un organe de dépollution d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion. L'invention concerne plus particulièrement un agencement pour le raccordement d'une extrémité d'un conduit de gaz sur un boîtier d'un organe de dépollution d'une ligne d'échappement des io gaz d'un moteur à combustion. Les moteurs à combustion interne permettent de transformer en énergie mécanique l'énergie issue de la combustion d'un mélange air/carburant. Si le mélange initial est dosé selon le rapport stoechiométrique théorique, les produits issus de la is combustion sont du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O). Toutefois, dans certaines phases de fonctionnement du moteur, le mélange carburé peut être riche, c'est-à-dire comporter un excès de carburant, ou pauvre, c'est-à-dire comporter un excès d'air. 20 Dans le cas d'un mélange riche, il apparaît dans les produits issus de la combustion, en plus de l'eau et du dioxyde de carbone, des molécules réductrices telles que des hydrocarbures (HC), du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2). Dans le cas d'un mélange pauvre, il y a apparition dans les 25 gaz d'échappement de molécules oxydantes telles que des oxydes d'azote (NOx), et de l'oxygène (02). Pour limiter la production de ces substances polluantes, il est donc nécessaire que le moteur fonctionne le plus souvent possible en brûlant un mélange dosé selon les proportions 30 stoechiométriques, mais cela n'est pas toujours possible, ni même souhaitable. En effet, lorsque le moteur est froid ou lorsque l'on désire obtenir une puissance maximale, par exemple au cours d'une 2905405 2 accélération du véhicule, il est nécessaire de faire fonctionner le moteur avec un mélange riche. Au contraire, lors des phases de décélération ou lorsque le besoin de puissance est faible, on a intérêt à faire fonctionner le 5 moteur à l'aide d'un mélange pauvre pour réduire la consom- mation de carburant. Depuis plusieurs années déjà, des normes de dépollution imposent de munir les véhicules automobiles d'un organe de dépollution comme un dispositif catalytique, ou catalyseur, io destiné à traiter chimiquement les gaz d'échappement pour les débarrasser de la majeure partie des substances polluantes qu'ils contiennent. Le catalyseur généralement utilisé a pour première fonction d'achever la combustion du mélange carburé qui n'est is qu'incomplète à l'intérieur du moteur. Il s'agit alors de regrouper sur un site catalytique des molécules oxydantes et des molécules réductrices, telles que des molécules de monoxyde de carbone, présentes dans les gaz d'échappement pour qu'elles se combinent afin de produire de l'eau et du dioxyde de carbone. 20 Ce site est formé sur un support, appelé monolithe, qui est une structure poreuse présentant une grande superficie de contact avec les gaz d'échappement traversant le catalyseur, et qui est revêtue de diverses substances chimiques ayant des propriétés catalytiques. 25 Cependant, il est nécessaire de nettoyer ou de changer le monolithe régulièrement pour garantir son efficacité. Or, dans l'état de la technique, le monolithe est logé dans un boîtier tubulaire du catalyseur dont chacune des extrémités est raccordée à un conduit de gaz par des moyens de fixation. 30 De façon générale, ces moyens de fixation sont une bride de serrage qui raccorde l'extrémité du boîtier tubulaire sur le conduit de gaz associé au moyen d'un ensemble vis-écrou. 2905405 3 Un inconvénient de ce type de fixation par bride est son temps et sa complexité de montage et de démontage. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un agencement permettant de simplifier le montage et le démontage 5 d'un conduit sur un boîtier logeant un monolithe. Dans ce but, l'invention propose un agencement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'extrémité du conduit est équipée d'un tronçon annulaire mâle qui comporte à sa périphérie une gorge annulaire et qui est apte à être retenu io axialement sensiblement sans jeu dans un tronçon annulaire femelle complémentaire d'une extrémité du boîtier de l'organe de dépollution, dans une position de raccordement axiale du boîtier par rapport au conduit, en ce que le tronçon femelle du boîtier comporte au moins une encoche qui, dans la position de is raccordement, débouche en regard de ladite gorge et en ce que l'agencement comporte un élément de raccordement annulaire ouvert qui est amovible et déformable élastiquement et dont au moins un tronçon de retenue est apte à être engagé dans une encoche associée du tronçon femelle du boîtier de l'organe de 20 dépollution et dans ladite gorge du tronçon mâle, de sorte que l'élément de raccordement retienne axialement sensiblement sans jeu, à la manière d'une goupille, le tronçon mâle du conduit par rapport au tronçon femelle de l'organe de dépollution. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : 25 - l'élément de raccordement comporte une pluralité de tronçons de retenue qui sont répartis angulairement de façon régulière et en ce que le tronçon femelle comporte une pluralité d'encoches chacune associée à un tronçon de retenue de l'élément de raccordement, 30 - l'élément de raccordement est un fil plié de section circulaire, - l'extrémité annulaire libre du tronçon mâle du conduit comporte un chanfrein qui est apte à écarter radialement chaque 2905405 4 tronçon de retenue de l'élément de raccordement lors de l'insertion axiale du tronçon mâle du conduit dans le tronçon femelle du boîtier, - le tronçon femelle du boîtier comporte une portée 5 intérieure tronconique qui est en butée sur le chanfrein du tronçon mâle du conduit lorsque le conduit et le boîtier sont dans la position axiale de raccordement, - le tronçon femelle du boîtier est équipé d'une garniture annulaire formant entretoise, io - le tronçon mâle du conduit comporte une saillie radiale formant détrompeur qui est apte à coopérer avec un logement complémentaire du tronçon femelle du boîtier dans la position de raccordement de façon à déterminer l'orientation angulaire du tronçon mâle du conduit par rapport au tronçon femelle du boîtier, 15 - le tronçon mâle du conduit est réalisé en tôle pliée en une seule pièce avec le conduit, - le tronçon femelle du boîtier est réalisé en tôle pliée en une seule pièce avec le boîtier de l'organe de dépollution. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au 20 cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins en annexe parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en section axiale qui illustre un agencement pour le raccordement d'un catalyseur sur un conduit 25 de gaz d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion dans une position de raccordement, selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en section radiale selon la ligne 2-2 de la figure 1, qui illustre un élément de raccordement du conduit sur le catalyseur de l'agencement de la figure 1 ; 30 - la figure 3 est une vue partielle de dessus qui illustre l'agencement de la figure 1 ; 2905405 5 - la figure 4a est une vue de détails en section axiale qui illustre le conduit et le catalyseur de l'agencement de la figure 1 dans une position libre ; - la figure 4b est une vue de détails en section axiale s similaire à celle de la figure 4a, qui illustre l'insertion du conduit dans le catalyseur de l'agencement de la figure 1 ; - la figure 4c est une vue de détails en section axiale similaire à celle de la figure 4a, qui illustre le conduit et le catalyseur de l'agencement de la figure 1 dans la position de io raccordement. Dans la description qui va suivre, faite à titre non limitatif, des composants identiques, analogues ou similaires seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Par convention, et à titre non limitatif, on utilisera les 15 termes "avant" ou "arrière" qui désignent des éléments ou des positions orientés respectivement selon la figure 1 vers la droite ou la gauche, et les termes "axial" ou "radial" selon l'axe A-A du boîtier tubulaire du catalyseur ou orthogonalement à celui-ci. On a représenté à la figure 1 un organe de dépollution 20 d'une ligne d'échappement des gaz d'un moteur à combustion (non représenté). L'organe de dépollution est ici un catalyseur, ou dispositif catalytique, 10 réalisé en tôle qui comporte un boîtier 12 tubulaire cylindrique d'axe A-A. 25 Le boîtier 12 du catalyseur 10 loge un monolithe 14, qui est une structure poreuse présentant une grande superficie de contact avec les gaz d'échappement traversant le catalyseur 10, et qui est revêtue de diverses substances chimiques ayant des propriétés catalytiques. 30 Les gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur sortent du moteur et sont acheminés par un premier conduit d'échappement 16 tubulaire en direction d'une extrémité avant 18 d'entrée du catalyseur 10. 2905405 6 Le premier conduit 16 est ici raccordé de façon étanche sur l'extrémité avant 18 du boîtier 12 du catalyseur 10 par soudage. A la sortie du catalyseur 10, les gaz d'échappement sont 5 dirigés vers des silencieux (non représentés) au moyen d'un second conduit d'échappement 20, avant d'être rejetés dans l'atmosphère. Le second conduit 20 est raccordé de façon étanche sur une extrémité arrière 22 de sortie du boîtier 12 du catalyseur 10 io au moyen d'un agencement 11 de raccordement. A cet effet, l'extrémité libre du second conduit 20 comporte un tronçon annulaire mâle 24 qui est apte à être retenu axialement selon l'axe A-A, sensiblement sans jeu, dans un tronçon annulaire femelle 28 complémentaire de l'extrémité is arrière 22 du boîtier 12 du catalyseur 10, dans une position de raccordement et de retenue axiale du boîtier 12 par rapport au second conduit 20. Comme on peut le voir à la figure 2, l'agencement 11 présente un plan de symétrie vertical passant par l'axe 2-2 20 orthogonal à l'axe A-A du boîtier 12. Le tronçon mâle 24 est ici réalisé en tôle pliée en une seule pièce avec le conduit 20 et comporte à sa périphérie une gorge 26 annulaire circulaire d'axe A-A. La gorge 26 représentée à la figure 4c présente une 25 section en U qui est ouverte radialement vers l'extérieur et qui comporte une face radiale avant 27 opposée à une face radiale arrière 29 et une face axiale 31 de fond. La gorge 26 est réalisée par pliage dans une portion ourlée, ou rabattue vers l'arrière, du tronçon mâle 24 du 30 conduit 20. Le tronçon femelle 28 du boîtier 12, réalisé en tôle, enveloppe, sensiblement sans jeu radial, le tronçon mâle 24 du conduit 20. 2905405 7 Comme on peut le voir aux figures 2 et 3, le tronçon femelle 28 comporte une encoche 38 supérieure et quatre encoches 38 latérales qui sont diamétralement opposées deux à deux et qui sont chacune agencées sur un même cercle. 5 Chaque encoche 38 s'étend orthogonalement à l'axe A-A et comporte une face radiale avant 39 parallèle et opposée à une face radiale arrière 41. Lorsque le conduit 20 et le boîtier 12 sont alignés dans la position axiale de raccordement, chacune des cinq encoches 38 io débouche en regard de la gorge 26 du tronçon mâle 24 du conduit 20, comme on peut le voir à la figure 4c. L'agencement 11 comporte un élément de raccordement 40 annulaire ouvert qui est agencé de façon amovible autour du tronçon femelle 28 du boîtier 12. 15 Comme on peut le voir à la figure 2, l'élément de raccordement 40 est ici un fil plein de section circulaire et déformable élastiquement, avantageusement en métal, qui est plié de façon à former cinq tronçons 42 de retenue. L'élément de raccordement 40, en forme globale d'anneau 20 pentagonal ouvert, comporte un premier tronçon 42 central opposé à la partie ouverte de l'élément de raccordement 40 et quatre tronçons 42 latéraux diamétralement opposés deux à deux, de sorte que chaque tronçon 42 de retenue est apte à être engagé dans une encoche 38 associée du tronçon femelle 28 du 25 boîtier 12 et dans la gorge 26 du tronçon mâle 24 du conduit 20. Plus précisément, la partie centrale de chaque tronçon 42 de retenue de l'élément de raccordement 40 est en butée sur la face avant 39 de l'encoche 38 associée et sur la face avant 27 de la gorge 26 du tronçon mâle 24. 30 Ainsi, lorsque le conduit 20 et le boîtier 12 sont dans la position axiale de raccordement représentée à la figure 4c, chaque tronçon 42 de retenue de l'élément de raccordement 40 2905405 8 retient axialement le conduit 20 par rapport au boîtier 12 du catalyseur 10. Comme on peut le voir à la figure 4a, l'extrémité annulaire libre du tronçon mâle 24 du conduit 20 comporte un chanfrein 30 5 qui est agencé devant la gorge 26 et qui est en butée sur une portée 32 intérieure tronconique annulaire complémentaire du tronçon femelle 28 du boîtier 12, lorsque le conduit 20 et le boîtier 12 sont dans la position axiale de raccordement. Le tronçon femelle 28 du boîtier 12 est équipé d'une io garniture 34 annulaire d'axe A-A formant entretoise, qui est ici un joint 34 de section carrée en matériau élastomère qui est agencé contre la paroi intérieure du boîtier 12, devant la portée 32 du tronçon femelle 28. Plus particulièrement, le joint 34 est agencé axialement is entre une seconde portée, ou épaulement, 36 intérieur annulaire du tronçon femelle 28 du boîtier 12 et l'extrémité libre du tronçon mâle 24 du conduit 20. La vue de détails de la figure 4a représente le tronçon mâle 24 du conduit 20 dans une position reculée et libre 20 axialement par rapport au tronçon femelle 28 du boîtier 12. Le tronçon mâle 24 comporte, dans sa partie inférieure, une saillie radiale formant détrompeur 46 qui s'étend radialement vers l'extérieur, comme le montre les figures 1 et 2. Le détrompeur 46 est apte à être engagé dans un logement 25 48 complémentaire du tronçon femelle 28 du boîtier 12 lorsque le boîtier 12 et le conduit 20 sont dans la position de raccordement, pour permettre de déterminer l'orientation angulaire du tronçon mâle 24 du conduit 20 par rapport au tronçon femelle 28 du boîtier 12. 30 Pour atteindre la position de raccordement axiale du boîtier 12 par rapport au conduit 20, on agence chaque tronçon de retenue 42 de l'élément de raccordement 40 dans l'encoche 38 associée du tronçon femelle 28 du boîtier 12, en déformant 2905405 9 élastiquement l'élément de raccordement 40 de façon à augmenter temporairement son diamètre. A cet effet, comme on peut le voir à la figure 2, l'élément de raccordement 40 comporte, à chacune de ses extrémités 5 libres, un tronçon coudé formant oreille 44 pour permettre la préhension et l'écartement desdites extrémités libres de l'élément de raccordement 40. Ensuite, on insert axialement le tronçon mâle 24 du conduit 20 dans le tronçon femelle 28 du boîtier 12, comme l'illustre la io figure 4a. Au cours de l'insertion du tronçon mâle 24, le chanfrein 30 pousse axialement chaque tronçon de retenue 42 de l'élément de raccordement 40 vers l'extérieur, comme l'illustre la figure 4b. En continuant le mouvement d'insertion du tronçon mâle is 24, chaque tronçon de raccordement 40 tombe dans la gorge 26 et la position de raccordement axiale du boîtier 12 par rapport au conduit 20 est alors atteinte. Avantageusement, le joint 34 est sensiblement comprimé par l'extrémité libre du tronçon mâle 24 du conduit 20 de sorte 20 que le joint exerce une force de réaction qui pousse la face avant 27 de la gorge 26 contre les tronçons 42 de retenue de l'élément de raccordement 40 qui à leur tour sont poussés contre la face avant 39 de l'encoche 38 associée. Ainsi, le tronçon mâle 24 du conduit 20 et le tronçon 25 femelle du boîtier 12 sont retenus axialement sans jeu. Pour le démontage de l'agencement 1 1 , on écarte les oreilles 44 de l'élément de raccordement 40 de façon à augmenter temporairement son diamètre et à retirer l'élément de raccorde-ment 40 des encoches 38 du tronçon femelle 28 du boîtier 12. 30 Ensuite, le tronçon mâle 24 du conduit 20 est apte à être retirer axialement du tronçon femelle 28 du boîtier 12. L'agencement 11 selon l'invention a été décrit avec le boîtier 12 du catalyseur 10 comportant le tronçon femelle 28 et le 2905405 Io conduit 20 comportant le tronçon mâle 24. Bien entendu, il est possible de réaliser une inversion mécanique simple, sans sortir du cadre de l'invention, en réalisant par exemple le tronçon femelle 28 dans le conduit 20 et le tronçon mâle 24 dans le boîtier 5 12. De la même façon, l'agencement 11 selon l'invention peut être réalisé pour l'extrémité avant 18 du boîtier 12 et le premier conduit d'échappement 16. REVENDICATIONS 1. Agencement (11) pour le raccordement d'une extrémité d'un conduit (20) de gaz sur un boîtier (12) d'un organe de dépollution (10) d'une ligne d'échappement des gaz d'un moteur à combustion, caractérisé en ce que l'extrémité du conduit (20) est équipée d'un tronçon annulaire mâle (24) qui comporte à sa périphérie une gorge (26) annulaire et qui est apte à être retenu axialement sensiblement sans jeu dans un tronçon annulaire io femelle (28) complémentaire d'une extrémité du boîtier (12) de l'organe de dépollution (10), dans une position de raccordement axiale du boîtier (12) par rapport au conduit (20), en ce que le tronçon femelle (28) du boîtier (12) comporte au moins une encoche (38) qui, dans la position de raccordement, is débouche en regard de ladite gorge (26), et en ce que l'agencement (11) comporte un élément de raccordement (40) annulaire ouvert qui est amovible et déformable élastiquement et dont au moins un tronçon de retenue (42) est apte à être engagé dans une encoche (38) associée du 20 tronçon femelle (28) du boîtier (12) de l'organe de dépollution (10) et dans ladite gorge (26) du tronçon mâle (24), de sorte que l'élément de raccordement (40) retienne axialement sensiblement sans jeu, à la manière d'une goupille, le tronçon mâle (24) du conduit (20) par rapport au tronçon femelle (28) de l'organe de 25 dépollution (10). 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de raccordement (40) comporte une pluralité de tronçons de retenue (42) qui sont répartis angulairement de façon régulière et en ce que le tronçon femelle (28) comporte une 30 pluralité d'encoches (38) chacune associée à un tronçon de retenue (42) de l'élément de raccordement (40). 2905405 12 3. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de raccordement (40) est un fil plié de section circulaire. 4. Agencement selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité annulaire libre du tronçon mâle (24) du conduit (20) comporte un chanfrein (30) qui est apte à écarter radialement chaque tronçon de retenue (42) de l'élément de raccordement (40) lors de l'insertion axiale du tronçon mâle (24) du conduit (20) dans le tronçon femelle (28) du lo boîtier (12). 5. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tronçon femelle (28) du boîtier (12) comporte une portée intérieure (32) tronconique qui est en butée sur le chanfrein (30) du tronçon mâle (24) du conduit (20) lorsque 1s le conduit (20) et le boîtier (12) sont dans la position axiale de raccordement. 6. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon femelle (28) du boîtier (12) est équipé d'une garniture (34) annulaire formant 20 entretoise. 7. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon mâle (24) du conduit (20) comporte une saillie radiale formant détrompeur (46) qui est apte à coopérer avec un logement (48) complémentaire du 25 tronçon femelle (28) du boîtier (12) dans la position de raccordement de façon à déterminer l'orientation angulaire du tronçon mâle (24) du conduit (20) par rapport au tronçon femelle (28) du boîtier (12). 8. Agencement selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que le tronçon mâle (24) du conduit (20) est réalisé en tôle pliée en une seule pièce avec le conduit (20). 2905405 13 9. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon femelle (28) du boîtier (12) est réalisé en tôle pliée en une seule pièce avec le boîtier (12) de l'organe de dépollution (10). 5