Brevet FR2916477A1 — publié le 20081128

Volume d'échappement pour une ligne d'échappement de véhicule automobile La présente invention concerne en général les lignes d'échappement de véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un volume d'échappement pour une ligne d'échappement de véhicule automobile, du type comprenant : - une enveloppe principale délimitant une enceinte principale et comportant une entrée de gaz d'échappement et une sortie de gaz d'échappement, et - au moins une coque en forme de cuvette présentant une ouverture délimitée par un bord périphérique de la coque, la ou chaque coque étant liée de manière étan- che à une surface extérieure de l'enveloppe principale suivant le bord périphérique, la coque délimitant avec l'enveloppe principale une enceinte annexe, l'enveloppe principale comportant sous la coque une pluralité de perforations de mise en communication de l'enceinte principale avec l'enceinte annexe. Un tel volume d'échappement est connu de FR-04 13087, qui décrit en outre que l'enceinte annexe est remplie par une matière thermiquement isolante. Du fait que ce volume d'échappement n'est isolé thermiquement que dans certaines zones, à savoir les zones couvertes par la coque en forme de cuvette, les différentes parties du volume d'échappement présentent un comportement thermomécanique hétérogène. Dans certaines conditions extrêmes de fonctionnement, des déforma- tions inacceptables et des fissures peuvent apparaître dans le volume d'échappement. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un volume d'échappement ayant un meilleur comportement thermomécanique. A cette fin, l'invention porte sur un volume d'échappement du type précité, caractérisé en ce que l'enveloppe principale comprend, dans une première zone située sous la coque, au moins une fente en vue d'augmenter l'élasticité de ladite première zone, et/ou l'enveloppe principale comprend, dans une seconde zone non couverte par la coque, au moins une nervure en vue d'augmenter la rigidité de ladite seconde zone. Le volume d'échappement peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'enveloppe principale comprend une virole roulée délimitant des ouvertures amont et avale opposées l'une à l'autre, une coupelle amont portant l'entrée des gaz d'échappement et obturant l'ouverture amont, et une coupelle aval portant la sortie des gaz d'échappement et obturant l'ouverture avale ; -plusieurs nervures sont ménagées sur la virole et s'étendent parallèlement à un axe central de la virole ; - la ou chaque nervure présente une hauteur comprise entre 1 et 10 millimètres. - la ou chaque fente s'étend dans un plan perpendiculaire à un axe central (X) de 5 la virole ; - le volume d'échappement comprend un tube interne s'étendant à partir de l'entrée des gaz d'échappement jusqu'à une extrémité débouchant dans l'enceinte principale, au moins une fente étant ménagée dans la virole sensiblement au droit de l'extrémité débouchante du tube interne ; 10 - le tube interne comprend entre l'entrée et l'extrémité débouchante des orifices latéraux débouchant dans l'enceinte principale, au moins une fente étant ménagée dans la virole sensiblement au droit des orifices latéraux ; - l'enveloppe principale comprend plusieurs fentes parallèles les unes aux autres et régulièrement espacées les unes des autres ; 15 -la ou chaque fente présente une largeur comprise entre 1 et 10 millimètres ; et - la ou chaque fente est rectiligne et s'étend à travers la plus grande partie de la zone de l'enveloppe principale couverte par la coque. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en réfé-20 rente aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue de trois-quarts, en perspective, d'un silencieux d'échappement conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective du silencieux de la figure 1, sous un autre angle, la coque délimitant l'enceinte annexe étant représentée séparée de l'enveloppe 25 principale pour laisser apparaître les fentes ménagées dans ladite enveloppe princi- pale ; - la figure 3 est une vue en perspective du silencieux de la figure 1, considérée sous un autre angle ; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3, l'enveloppe principale 30 étant partiellement arrachée pour laisser apparaître les éléments internes du silencieux ; - la figure 5 est une vue développée de la virole de l'enceinte principale ; et - la figure 6 est une vue en coupe transversale du silencieux de la figure 1, considérée suivant l'incidence des flèches VI. Le volume d'échappement 1 représenté sur la figure 1 est un silencieux d'échappement propre à être intégré dans une ligne d'échappement et destiné à amortir les nuisances sonores dues au régime pulsé des gaz d'échappement circulant dans la ligne. Le silencieux 1 est du type décrit dans la demande de brevet FR-04 13087. II comprend, comme le montre la figure 4 : - une enveloppe principale 2 délimitant une enceinte principale 4 et comportant une entrée de gaz d'échappement 6 et une sortie de gaz d'échappement 8, - un tube d'entrée 10 engagé à travers l'entrée 6 et mettant en communication l'enceinte principale 4 avec une partie amont de la ligne d'échappement, et un tube de sortie 11 engagé à travers la sortie 8 et mettant en communication l'enceinte principale avec une partie aval de la ligne d'échappement, -deux coupelles internes 12 et 13 divisant l'enceinte principale en trois chambres respectivement 14, 16 et 18, - une coque 20 en forme de cuvette présentant une ouverture délimitée par un bord périphérique 22 de la coque, la coque 20 étant fixée de manière étanche à une surface extérieure 24 de l'enveloppe principale suivant le bord périphérique 22 (figure 2). L'enveloppe principale 2 comprend une virole roulée 26 délimitant des ouvertures amont et aval opposées l'une à l'autre, une coupelle amont 28 portant l'entrée de gaz 6 et obturant l'ouverture amont, et une coupelle aval 29 portant la sortie des gaz d'échap- pement 8 et obturant l'ouverture aval. La virole 26 est constituée d'un flan de tôles généralement rectangulaire (figure 5), roulé de manière à amener les bords longitudinaux opposés à se rejoindre. Ces bords longitudinaux sont liés l'un à l'autre, notamment par sertissage ou soudage, suivant une ligne de liaison 30 s'étendant suivant une génératrice de l'enceinte (figure 6). La virole 26 présente une forme tubulaire, de section droite typiquement tronconique à angle arrondi, comme illustré sur les figures 1 à 6. Les cou-pelles internes 12 et 13 s'étendent sensiblement perpendiculairement à l'axe central X de la virole 26 (figure 4). Elles sont sensiblement parallèles aux coupelles d'extrémité amont et aval 28 et 29. Elles s'étendent sensiblement sur toute la section droite de la virole 26. La première chambre 14 s'étend entre la coupelle d'extrémité amont 28 et la première coupelle 12, la seconde chambre 16 entre les coupelles 12 et 13, et la troisième chambre 18 entre la coupelle 13 et la coupelle d'extrémité aval 29. Le tube d'entrée 10 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe central X, et traverse successivement la coupelle d'extrémité 28, la chambre 14, la coupelle 12, la chambre 16 et la coupelle 13. Le tube est raccordé par une extrémité à la partie amont de la ligne d'échappement et débouche par son extrémité opposée à l'intérieur de la chambre 18. Comme le montre la figure 4, il comporte de petits orifices latéraux 32 met-tant en communication l'intérieur du tube 10 avec la seconde chambre 16. Le tube de sortie 11 est relié par une extrémité à la partie aval de la ligne d'échappement, et débouche à son extrémité opposée dans la première chambre 14. II s'étend sensiblement parallèlement à l'axe central X. Le tube traverse successivement la coupelle 12, la chambre 16, la coupelle 13, la chambre 18 et la coupelle d'extrémité aval 29. Le tube 11 comporte également des petits orifices latéraux 33, mettant en communication l'intérieur du tube 11 avec la chambre 16. Par ailleurs, les coupelles 12 et 13 sont percées d'une pluralité de petits orifices 34 mettant en communication les chambres les unes avec les autres. Les coupelles internes 12 et 13 peuvent également être percées par des orifices de plus grande taille, dont certains peuvent être fermés par des valves qui s'ouvrent sélectivement en fonc- tion des différences de pression entre les chambres 14, 16 et 18. La coque 20 est typiquement formée d'une tôle gaufrée mise en forme par pliage, pressage ou emboutissage. Comme le montrent les figures 2 et 3, le bord périphérique 22, relié de manière étanche à l'enveloppe principale 26, comporte deux bords rectilignes 36 s'étendant suivant des génératrices de la virole 26, et deux bords arqués 38 reliant les bords rectilignes 36 l'un à l'autre. Les bords arqués 38 s'étendent dans des plans perpendiculaires à l'axe central X de la virole et sont parallèles l'un à l'autre. Ils épousent la forme de la section de la virole. La coque 20 délimite avec l'enveloppe principale 2 une enceinte annexe 40 (figure 6). Cette enceinte annexe est remplie par un matériau isolant thermiquement, par 25 exemple des fibres de verre ou des fibres céramiques. La coque 20 s'étend sur toute la longueur axiale de la virole 26. Elle couvre la face supérieure 42 et la partie supérieure de la face latérale gauche 44 de cette virole. Ainsi, les bords arqués 38 sont disposés à proximité immédiate des coupelles amont et aval 28 et 29. Les bords rectilignes 36 sont disposés de manière à couvrir les fentes et 30 les perforations de l'enveloppe principale. L'un des bords 36 est situé par exemple en haut de la face latérale droite 46 et l'autre en bas de la face latérale gauche 44 de la virole La virole 26 comporte sous la coque 20 une pluralité de perforations 48 de mise en communication de l'enceinte principale 4 avec l'enceinte annexe 40. Ces perfora-35 tions sont visibles sur la figure 5. Elles sont ménagées de manière à ne pas se trouver en vis-à-vis des orifices 32 du tube d'entrée 10. Par ailleurs, les zones 49 de maintien des coupelles internes 12 et 13 sont dépourvues de perforations. Les perforations 48 sont rassemblées dans trois zones 50, 50' et 50" disjointes, séparées les unes des autres par des bandes non perforées sensiblement parallèes aux bords arqués 38. La zone 50 est située entre la coupelle 12 et les orifices 32 du tube 10. La zone 50' s'étend entre les orifices 32 et la coupelle 13. La zone 50" s'étend à proximité de la coupelle 13, du côté de la chambre 18. De manière à améliorer le comportement thermomécanique du silencieux, l'enveloppe principale comporte, dans une zone située sous la coque 20, trois fentes 52, 54 et 56 et, dans une autre zone non couverte par la coque 20, quatre nervures 58, 60, 62 et 64. Les fentes 52, 54, 56 sont parallèles les unes aux autres et s'étendent chacune dans un plan perpendiculaire à l'axe central X de la virole 26. Elles sont régulièrement espacées les unes des autres. Elles s'étendent à travers la plus grande partie de la zone de la virole 26 couverte par la coque 20. De préférence, elles s'étendent pratiquement d'un bord rectiligne 36 à l'autre bord rectiligne 36, leurs extrémités respectives s'arrêtant à sensiblement 20 mm à 50 mm des bords 36. Chaque fente présente une largeur comprise entre 1 mm et 10 mm, de préférence comprise entre 3 mm et 5 mm. Les fentes 52, 54 et 56 peuvent être chacune continues ou, au contraire, comme illustré sur la figure 5, être constituées de segments discontinus. Ces segments dis-continus peuvent être tous alignés les uns dans le prolongement des autres, ou, au contraire, comme illustré sur la figure 5, être alternativement légèrement décalés axialement, de telle sorte que les segments d'une même fente sont disposés alignés en deux files parallèles l'une à l'autre et légèrement décalées axialement l'une de l'autre. Comme visible sur la figure 4, la fente 56 est ménagée dans la virole 26 sensiblement au droit de l'extrémité 66 du tube d'entrée débouchant dans la chambre 18. On entend par située au droit, le fait que la fente 56 et l'extrémité 66 sont sensiblement si-tuées dans un même plan perpendiculaire à l'axe central X de la virole. La fente 54 est ménagée dans la partie de la virole 26 délimitant la chambre 18. Elle s'étend à proximité de la coupelle interne 13, mais est légèrement décalée axiale-ment vers la coupelle d'extrémité aval 29 par rapport à la coupelle 12. La fente 52 est ménagée dans la partie de la virole 26 délimitant la chambre 16. Elle est disposée au droit des orifices latéraux 32 du tube d'entrée 10 mettant en corn- munication directement l'intérieur de ce tube 10 avec la chambre 16. On entend ici par être située au droit, le fait que la fente 52 et les orifices 32 sont situés respectivement axialement sensiblement au même niveau. La fente 52 est située entre les zones perforées 50 et 50' de la virole 26. La fente 54 traverse la zone perforée 50" et divise celle-ci en deux parties. Les nervures 58, 60, 62 et 64 s'étendent sensiblement sur toute la longueur longitudinale du silencieux. Elles font saillie vers l'extérieur de la virole 26, et présentent une hauteur de 3 mm à 5 mm par rapport à la surface de la virole. Elles présentent une largeur comprise entre 5 mm et 15 mm, de préférence comprise entre 8 mm et 12 mm. La nervure 64 est située sur la face latérale droite 46 de la virole, immédiatement sous le bord rectiligne 36 de la coque 20 (figure 6). La nervure 62 est, quant à elle, située sensiblement en bas de la face 46. La nervure 58 est portée par la face 44 et est située immédiatement sous le bord rectiligne 36. La nervure 60 est située sensiblement au centre de la face inférieure 68 de la virole (figure 6). Il est à noter que les bords axiaux sertis ou soudés l'un à l'autre de la virole référencée 30 sont également placés sur la face inférieure 68 de la virole. Ils sont situés du côté de la face latérale droite 46, et s'étendent entre la nervure 60 et la nervure 62. Comme le montre la figure 1, le silencieux comporte également un crochet 70 de fixation du silencieux au véhicule automobile, rigidement fixé à la face latérale droite 46 de la virole entre les nervures 62 et 64. Le volume d'échappement décrit ci-dessus présente de multiples avantages. Du fait que l'enveloppe principale comprend dans une première zone située sous la coque au moins une fente et/ou dans une seconde zone non couverte par la coque au moins une nervure, le comportement thermomécanique du volume d'échappement est meilleur. En effet, les fentes permettent d'augmenter l'élasticité de la première zone et les nervures d'augmenter la rigidité de la seconde zone. Les fentes sont avantageusement disposées dans les zones les plus chaudes de l'enveloppe principale, notamment au droit de l'extrémité par laquelle la tuyauterie d'entrée des gaz d'échappement débouche dans l'enceinte principale, et au droit des petits orifices latéraux par lesquels l'intérieur de la tuyauterie d'entrée communique avec la chambre 16. Les fentes 52, 54 et 56 sont régulièrement espacées de manière à obtenir le comportement le plus homogène possible pour le volume d'échappement, d'un point de vue thermomécanique. Elles sont disposées en travers d'importants gradients de température. Les fentes sont disposées dans les parties de la virole soumise à des fortes variations de contraintes dues à la sollicitation thermomécanique. Les fentes sont suffisamment décalées des coupelles internes de l'enveloppe principale de manière à ne pas dégrader la fixation de ces coupelles internes à la virole. Les extrémités des fentes sont également suffisamment décalées du bord périphérique de la coque de manière à ne pas perturber la fixation de ladite coque sur la virole. Le fait de réaliser les fentes sous forme de segments discontinus présente l'avantage de moins gêner l'emmanchement des coupelles internes 12 et 13 à l'intérieur de la virole, par comparaison avec le cas où les fentes sont continues. Les nervures 58, 60, 62 et 64 permettent de rigidifier les zones de l'enveloppe principale qui ne sont pas isolées. Deux des nervures sont situées à proximité des deux bords rectilignes de la coque soudée sur la virole, de manière à rigidifier efficacement cette zone en vue de limiter l'arrachement des soudures. Le volume d'échappement peut présenter de multiples variantes. Ainsi, l'enveloppe principale peut ne comporter que des fentes, et pas de nervu- res, ou, au contraire, ne comporter que des nervures de rigidification et pas de fente. Le nombre de fentes peut être variable et peut inférieur ou supérieur à trois. Le nombre de nervures peut également être variable, et être inférieur ou supérieur à quatre. Ainsi, comme illustré sur la figure 2, la virole 26 peut comporter deux nervures 72 et 74 sur sa face inférieure 68 en lieu et place de la nervure unique 60 représentée sur la figure 6. La virole 26 peut ne pas être de section droite tronconique, comme illustré sur les figures 1 à 6. Elle peut présenter une section droite ronde, parallélépipédique, ovale, ou toutes sortes de section. L'enveloppe principale peut ne pas être constituée d'une virole roulée et de cou-pelles rapportées sur cette virole. Elle peut être par exemple constituée de deux demi-coques embouties rigidement fixées l'une à l'autre. La virole, quand elle est roulée, peut être fermée par tout moyen autre que le sertissage ou le soudage. Les coupelles amont et aval peuvent également être remplacées par des profils tubulaires convergents et divergents. Les fentes 52, 54 et 56 peuvent ne pas être parallèles entre elles. Elles peuvent également ne pas s'étendre dans des plans perpendiculaires à l'axe principal de la virole. Quand la virole est développée, elles peuvent présenter des portions courbes. Les nervures 58, 60, 62 et 64 peuvent ne pas s'étendre parallèlement à l'axe central de la virole mais s'étendre en oblique. Les nervures peuvent ne pas être parallèles entre elles. Elles peuvent comporter des portions courbes. Les fentes et les nervures peuvent être placées autant que de besoin en d'autres 5 endroits que ceux illustrés sur les figures 1 à 6, en vue d'assouplir ou de rigidifier lesdits endroits. Le volume d'échappement peut ne pas être un silencieux. Il peut par exemple comporter à l'intérieur de l'enceinte principale un filtre à particules et/ou un catalyseur. REVENDICATIONS 1.- Volume d'échappement pour une ligne d'échappement de véhicule automobile, le volume d'échappement (1) comprenant : - une enveloppe principale (2) délimitant une enceinte principale (4) et compor- tant une entrée (6) de gaz échappement et une sortie (8) de gaz échappement, et au moins une coque (20) en forme de cuvette présentant une ouverture délimitée par un bord périphérique (22) de la coque (20), la ou chaque coque (20) étant liée de manière étanche à une surface extérieure (24) de l'enveloppe principale (2) suivant le bord périphérique (22), la coque (20) délimitant avec l'enveloppe principale (2) une enceinte annexe (40), l'enveloppe principale (2) comportant sous la coque (20) une pluralité de perforations (48) de mise en communication de l'enceinte principale (4) avec l'enceinte annexe (40), caractérisé en ce que l'enveloppe principale (2) comprend dans une première zone si-tuée sous la coque (20) au moins une fente (52, 54, 56) en vue d'augmenter l'élasticité de ladite première zone, et/ou l'enveloppe principale (2) comprend dans une seconde zone non couverte par la coque (20) au moins une nervure (58, 60, 62, 64, 72, 74) en vue d'augmenter la rigidité de ladite seconde zone. 2. Volume d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe principale (2) comprend une virole (26) roulée délimitant des ouvertures amont et avale opposées l'une à l'autre, une coupelle amont (28) portant l'entrée (6) des gaz d'échappement et obturant l'ouverture amont, et une coupelle aval (29) portant la sortie (8) des gaz d'échappement et obturant l'ouverture avale. 3. Volume d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que plu-sieurs nervures (58, 60, 62, 64, 72, 74) sont ménagées sur la virole (26) et s'étendent 25 parallèlement à un axe central (X) de la virole (26). 4. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la ou chaque nervure (58, 60, 62, 64,72, 74) présente une hauteur comprise entre 1 et 10 millimètres. 5. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, ca-30 ractérisé en ce que la ou chaque fente (52, 54, 56) s'étend dans un plan perpendiculaire à un axe central (X) de la virole (26). 6. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un tube interne (10) s'étendant à partir de l'entrée (6) des gaz d'échappement jusqu'à une extrémité (66) débouchant dans l'enceinte principale(4), au moins une fente (56) étant ménagée dans la virole (26) sensiblement au droit de l'extrémité débouchante (66) du tube interne (10). 7. Volume d'échappement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube interne (10) comprend entre l'entrée (6) et l'extrémité débouchante (66) des orifices la- téraux (32) débouchant dans l'enceinte principale (4), au moins une fente (52) étant ménagée dans la virole (26) sensiblement au droit des orifices latéraux (32). 8. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe principale (2) comprend plusieurs fentes (52, 54, 56) parallèles les unes aux autres et régulièrement espacées les unes des autres. 9. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque fente (52, 54, 56) présente une largeur comprise entre 1 et 10 millimètres. 10. Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque fente (52, 54, 56) est rectiligne et s'étend à travers la plus grande partie de la zone de l'enveloppe principale (2) couverte par la coque (20).