Brevet FR2905726A1 — publié le 20080314

L'invention concerne en général les lignes d'échappement pour véhicule automobile à moteur thermique. Plus précisément, l'invention concerne une ligne d'échappement du type comprenant : - au moins un conduit d'échappement présentant une extrémité avant d'admission des gaz d'échappement, une extrémité arrière de sortie des gaz d'échappement dans l'atmosphère, et au moins un découpleur à compression axiale disposé entre les extrémités avant et arrière ; - au moins une suspente de fixation de la ligne d'échappement sur la structure du véhicule. Une telle ligne d'échappement est connue de la demande publiée sous le numéro FR-A-2 878 563. Le découpleur et les suspentes en caoutchouc permettent de filtrer de manière efficace les sollicitations mécaniques transmises par le moteur à la ligne. En contrepartie, la ligne d'échappement subit des mouvements d'une amplitude notable. Or, les constructeurs automobiles cherchent à limiter l'amplitude des mouvements des lignes d'échappement, d'une part pour intégrer les canules des lignes d'échappement dans le pare-chocs arrière des véhicules avec un jeu aussi faible que possible, et, d'autre part, pour optimiser l'utilisation du volume entre la ligne d'échappement et la caisse du véhicule. En effet, si le volume réservé au débattement de la ligne d'échappement est plus faible, l'espace libéré peut être utilisé à d'autres fins, par exemple pour augmenter le volume des silencieux. L'invention vise donc à proposer une ligne d'échappement qui, tout en permettant une très bonne filtration des sollicitations mécaniques venant du moteur, présente une amplitude de mouvement réduite. A cette fin, l'invention porte sur une ligne d'échappement du type pré-cité, caractérisée en ce que le ou chaque découpleur à compression axiale présente une raideur dynamique axiale inférieure à 60 N/mm sur une plage de fréquences de 20 Hz à 300 Hz, la ou chaque suspente de fixation pré-sentant des raideurs statiques verticale et transversale comprises entre 50 N/mm et 150 N/mm. 2905726 2 La ligne d'échappement peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la ligne d'échappement comprend au moins une suspente avant 5 apte à fixer une partie d'extrémité avant du conduit à la structure du véhicule en aval du découpleur, et au moins une suspente arrière apte à fixer une partie d'extrémité arrière du conduit à la structure du véhicule, la ou chaque suspente de fixation avant et arrière présentant des raideurs statiques verticales et transversales comprises entre 50 N/mm et 150 N/mm ; 10 - la ou chaque suspente de fixation avant et arrière présente une raideur statique verticale comprise entre 100 N/mm et 150 N/mm ; - la ou chaque suspente de fixation avant et arrière présente une rai- deur statique transversale comprise entre 50 N/mm et 100 N/mm ; - la ou chaque suspente de fixation avant présente une raideur stati- 15 que axiale supérieure à 100 N/mm ; - la ou chaque suspente de fixation arrière présente une raideur statique axiale inférieure à 50 N/mm ; - le ou chaque découpleur à compression axiale présente une raideur statique transversale inférieure à 3 N/mm ; et 20 - le ou chaque découpleur à compression axiale est disposé dans une partie d'extrémité avant du conduit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nulle-ment limitatif, en référence à la figure annexée représentant une ligne 25 d'échappement conforme à l'invention fixée sous un véhicule automobile. La ligne d'échappement 10 représentée sur la figure comporte un conduit 11 et des moyens 12 de fixation du conduit 11 sur le châssis du véhicule 13. Le conduit 11 s'étend de l'avant jusqu'à l'arrière du véhicule, suivant 30 une direction sensiblement longitudinale correspondant au sens de déplacement normal du véhicule. 2905726 3 Le conduit 11 comporte une entrée avant 14 d'admission des gaz d'échappement propre à être reliée à une sortie du moteur, et une extrémité arrière 15 de sortie des gaz d'échappement vers l'atmosphère. Immédiatement à la suite de l'entrée, le conduit 11 comporte un dé- 5 coupleur axial 16 formé typiquement d'un flexible en soufflet. 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 par exemple dans cet ordre suivant la longueur de la ligne. Les organes de dépollution 18 et 20 sont placés au voisinage de l'en- 10 trée avant 14 du conduit afin de bénéficier d'une température élevée fournie par les gaz d'échappement. Le conduit 11 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, par exemple, deux coudes en sens inverses 15 (non représentés). La longueur de la conduite 22 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 15 du conduit. Le silencieux d'échappement 26 est formé par exemple d'une en- 20 ceinte dans laquelle sont délimitées des chambres successives reliées les unes aux autres par des ouvertures de tailles prédéterminées. Les moyens de fixation 12 comprennent un ensemble de suspentes 32, 34, 36 propres à fixer le conduit 11 au châssis du véhicule 13. Deux suspentes 32, 34 sont prévues sur la partie d'extrémité arrière du conduit 11. 25 La suspente 32 est propre à fixer le silencieux d'échappement 26 au châssis, la suspente 34 étant propre à fixer un point de la conduite 22 situé immédiatement en amont du silencieux 26 au châssis du véhicule. Deux suspentes 36 sont propres à fixer un point du conduit 11 situé entre les organes de pollution 18 et 20 au châssis du véhicule. 30 Le conduit 11 ne comporte pas d'autres points de fixation du châssis 13 que ceux des moyens 12. Le découpleur 16 est par exemple un découpleur du type décrit dans la demande de brevet publiée sous le numéro FR-A-2 878 563. Il présente 2905726 4 une forme générale tubulaire, par exemple cylindrique, et comporte plu-sieurs spires jointives par chevauchement de leurs bords adjacents avec une liberté axiale des spires les unes par rapport aux autres. De par sa structure, le découpleur 16 permet une déformation axiale 5 suivant l'axe général du découpleur. Le découpleur 16 est généralement orienté longitudinalement par rapport au véhicule. Il permet également un débattement de l'entrée avant 14 par rapport aux organes de dépollution 18 et 20 dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale du véhicule. Le découpleur 16 est particulièrement flexible de manière à avoir une 10 fonction d'atténuation particulièrement élevée. La fonction d'atténuation est définie comme étant le logarithme de l'accélération mesurée en sortie du découpleur divisée par l'accélération mesurée en entrée du découpleur. Le découpleur axial 16 présente une fonction d'atténuation de l'ordre de dB. 15 Afin d'atteindre une telle atténuation, le découpleur à compression axiale 16 présente une raideur dynamique axiale inférieure à 60 N/mm sur une plage de fréquences de 20 Hz à 300 Hz. De préférence, il présente une raideur dynamique axiale comprise entre 10 N/mm et 50 N/mm sur une plage de fréquences de 20 Hz à 300 Hz. Par exemple, il présente une rai- 20 deur dynamique axiale de 30 N/mm environ entre 20 et 300 Hz. Le découpleur 16 présente une raideur statique axiale inférieure à 10 N/mm, de préférence comprise entre 2 N/mm et 5 N/mm. II présente une raideur statique transversale inférieure à 3 N/mm, de préférence comprise entre 0,5 N/mm et 2 N/mm. On entend ici par raideur transversale la raideur 25 dans un plan perpendiculaire à l'axe du découpleur 16. Le découpleur à compression axiale présente une longueur de l'ordre de 240 mm, et un diamètre de l'ordre de 80 mm. Les suspentes 32 à 36 sont des suspentes en caoutchouc de type connu en soi. Les suspentes avant 36 sont raides suivant des directions ver- 30 ticales et transversales, et sont rigides suivant une direction axiale. Ainsi, ces suspentes 36 autorisent chacune un faible débattement vertical et transversal du conduit 11 et un débattement pratiquement nul axialement. La di-rection verticale s'entend ici comme étant la direction perpendiculaire au 2905726 5 plan de roulement du véhicule. La direction transversale s'entend ici comme étant la direction perpendiculaire à la fois à l'axe du conduit 11 au niveau de la suspente, et à la direction verticale. Chaque suspente 36 présente une raideur statique verticale comprise 5 entre 50 N/mm et 150 N/mm, de préférence comprise entre 100 N/mm et 150 N/mm. Chaque suspente avant 36 présente une raideur statique transversale comprise entre 50 N/mm et 150 N/mm, de préférence comprise entre 50 N/mm et 100 N/mm. Chaque suspente avant 36 présente une raideur statique axiale supérieure à 100 N/mm. 10 Les suspentes de fixation arrière 32 et 34 sont raides suivant les directions verticales et transversales, et autorisent un débattement relative-ment plus grand axialement que transversalement et verticalement. Les di-rections verticale, axiale et transversale sont définies ici comme précédemment pour les suspentes 36. Chacune des suspentes 32 et 34 présente une 15 raideur statique verticale comprise entre 50 N/mm et 150 N/mm, de préférence comprise entre 100 N/mm et 150 N/mm. Chacune des suspentes arrière 32 et 34 présente une raideur statique transversale comprise entre 50 N/mm et 150 N/mm, de préférence comprise entre 50 N/mm et 100 N/mm. Chacune des suspentes arrière 32 et 34 présente une raideur statique axiale 20 inférieure à 50 N!mm. La ligne d'échappement décrite ci-dessus présente de multiples avantages. L'utilisation d'un découpleur à compression axiale particulièrement souple, et de suspentes de fixation particulièrement raides verticalement et 25 transversalement, permet de filtrer les vibrations du moteur avec efficacité, tout en limitant le débattement de la ligne d'échappement par rapport à la caisse du véhicule. Le volume laissé libre autour de la ligne d'échappement peut être réduit, l'espace ainsi libéré étant alloué à d'autres équipements. Les suspentes avant 36 peuvent être choisies rigides axialement, 30 c'est-à-dire n'autorisant pratiquement aucun débattement axial de cette zone du conduit 11, du fait que l'expansion thermique de la partie du conduit 11 située en amont: de ces suspentes 36 est reprise par le découpleur à compression axiale 16. 2905726 6 En revanche, il est nécessaire que les suspentes arrière 32 et 34 autorisent un débattement axial limité de la partie du conduit 11 située en aval des suspentes avant 36, de façon à compenser les dilatations ou contractions axiales de ladite partie du conduit. 5 On notera que les résultats énoncés ci-dessus sont obtenus sans bouleverser la structure de la ligne d'échappement, en jouant seulement sur les raideurs respectives du découpleur et des suspentes. Du fait que la ligne d'échappement est particulièrement bien immobilisée verticalement et transversalement, il est possible de prévoir un jeu très 10 réduit entre la canule d'extrémité de la ligne et le pare-chocs, améliorant ainsi l'aspect visuel extérieur du véhicule. La ligne d'échappement décrite ci-dessus peut présenter de multiples variantes. Elle peut comporter plus ou moins de deux suspentes de fixation ar- 15 rière et plus ou moins de deux suspentes de fixation avant, par exemple trois suspentes arrière et trois suspentes avant, ou une seule suspente arrière et une seule suspente avant. Les suspentes peuvent être disposées en d'autres points de la ligne d'échappement que les points décrits ci-dessus. Ainsi, les deux suspentes 20 arrière 32 et 34 peuvent être portées par le silencieux d'échappement 26 ou, au contraire, être placées l'une en amont et l'autre en aval du silencieux 26. De même, les suspentes avant 36 peuvent être placées entre le découpleur à compression axiale 16 et l'organe de dépollution 18, ou, au contraire, en aval de l'organe de dépollution 20. Les suspentes 36 peuvent alternative- 25 ment être placées en deux points différents du conduit 11. Le découpleur à compression axiale 16 peut être d'une pièce, ou être divisé en plusieurs tronçons séparés répartis dans la partie amont du conduit, les tronçons présentant collectivement les raideurs dynamiques et statiques indiquées plus haut. 30 Le conduit 11 peut également comprendre plusieurs découpleurs à compression axiale, présentant chacun les raideurs dynamique et statique indiquées plus haut. REVENDICATIONS 1. Ligne d'échappement (10) pour véhicule automobile, du type comprenant : - au moins un conduit d'échappement (11) présentant une extrémité avant (14) d'admission des gaz d'échappement, une extrémité arrière (15) de sortie des gaz d'échappement dans l'atmosphère, et au moins un découpleur à compression axiale (16) disposé entre les extrémités avant (14) et arrière (15), - au moins une suspente (32, 34, 36) de fixation du conduit d'échappement (11) sur la structure du véhicule, caractérisée en ce que le ou chaque découpleur à compression axiale (16) présente une raideur dynamique axiale inférieure à 60 N/mm sur une plage de fréquence de 20 à 300 Hz, la ou chaque suspente de fixation (32, 34, 36) présentant des raideurs statiques verticales et transversales comprises entre 50 N/mm et 150 N/mm. 2. Ligne d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une suspente avant (36) apte à fixer une partie d'extrémité avant du conduit (11) à la structure du véhicule en aval du dé-coupleur (16), et au moins une suspente arrière (32, 34) apte à fixer une partie d'extrémité arrière du conduit (11) à la structure du véhicule, la ou chaque suspente de fixation avant et arrière (32, 34, 36) présentant des raideurs statiques verticales et transversales comprises entre 50 N/mm et 150 N/mm. 3. Ligne d'échappement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la ou chaque suspente de fixation avant et arrière (32, 34, 36) présente une raideur statique verticale comprise entre 100 N/mm et 150 N/mm. 4. Ligne d'échappement selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la ou chaque suspente de fixation avant et arrière (32, 34, 36) présente une raideur statique transversale comprise entre 50 N/mm et 100 N/mm. 5. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la ou chaque suspente de fixation avant (36) présente une raideur statique axiale supérieure à 100 N/mm. 2905726 8 6. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la ou chaque suspente de fixation arrière (32, 34) présente une raideur statique axiale inférieure à 50 N/mm. 7. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 5 à 6, caractérisée en ce que le ou chaque découpleur à compression axiale (16) présente une raideur statique transversale inférieure à 3 N/mm. 8. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le ou chaque découpleur à compression axiale (16) est disposé dans une partie d'extrémité avant du conduit (11).