Brevet FR2986266A1 — publié le 20130802

SILENCIEUX A LIBERATION DE PRESSION CONTROLEE Domaine technique La présente invention concerne un silencieux en plastique pour un système d'échappement de véhicule et concerne plus particulièrement un silencieux en plastique configuré pour avoir un mode de défaillance contrôlée pour libérer de la pression au cours d'un événement de surpressurisation. Arrière-plan de l'invention Les silencieux sont utilisés pour réduire le bruit généré par les systèmes d'échappement de véhicule. D'ordinaire, les silencieux sont composés de matériaux métalliques, tels que l'acier inoxydable par exemple, qui peuvent supporter des environnements de température élevée. Les silencieux métalliques sont également très robustes structurellement et peuvent supporter des pressions de gaz d'échappement internes élevées. Cependant, l'utilisation de silencieux métalliques est désavantageuse d'un point de vue du coût et du poids. Un silencieux composé de matière plastique offre l'avantage d'être léger et plus rentable. Cependant, si les pressions de gaz d'échappement internes sont excessives, comme lorsqu'un tuyau d'échappement arrière se bouche, par exemple, le silencieux peut éclater, ce qui n'est pas souhaitable. Résumé de l'invention Un silencieux en plastique est configuré pour permettre une libération de pression contrôlée des gaz d'échappement. Le silencieux en plastique comprend un corps en plastique qui comprend au moins un élément détendeur de pression. L'élément détendeur de pression permet aux gaz d'échappement de s'échapper du corps en plastique lorsque la pression des gaz d'échappement interne dépasse un niveau de pression prédéterminé. Dans un exemple, l'au moins un élément détendeur de pression est formé à l'intérieur d'une partie de paroi inférieure du corps en plastique. Dans un autre exemple, l'au moins une soupape de détente est formée comme une partie intentionnellement fragilisée du corps en plastique. La partie intentionnellement fragilisée est rompue de façon permanente lorsque la pression des gaz d'échappement dépasse le niveau de pression prédéterminé. Dans un autre exemple, l'au moins un élément détendeur de pression comprend un organe mobile. L'organe mobile est déplacé d'une position de non-défaillance à une position de défaillance lorsque la pression des gaz d'échappement dépasse le niveau de pression prédéterminé. L'organe mobile retourne de la position de défaillance à la position de non-défaillance lorsque la pression des gaz d'échappement tombe en deçà du niveau de pression prédéterminé. Dans un exemple, le corps en plastique comprend un orifice de drainage pour drainer le condensat du corps en plastique. L'orifice de drainage peut être intégré à l'élément détendeur de pression ou séparé de celui-ci. Brève description des dessins La figure 1 est une vue schématique d'un système d'échappement de véhicule. La figure 2 est une vue schématique d'un silencieux du système d'échappement de la figure 1 positionné sous un véhicule. La figure 3 est une vue en coupe schématique d'un silencieux représentant un emplacement souhaité pour un élément détendeur de pression. La figure 4A est un exemple d'un élément détendeur de pression dans une position de non-défaillance. La figure 4B est l'élément détendeur de pression de la figure 4A dans une position de défaillance. La figure 5A est un autre exemple d'un élément détendeur de pression dans une position de défaillance. La figure 5B est l'élément détendeur de pression de la figure 5A de retour à la position de non-défaillance. La figure 6 est un exemple d'un élément détendeur de pression qui peut être utilisé dans la configuration énoncée aux figures 5A-5B. La figure 7 est un exemple d'un élément de drainage formé à l'intérieur du silencieux. La figure 8 est un autre exemple d'un élément de drainage. La figure 9 est un autre exemple d'un élément de drainage. La figure 10 est un autre exemple d'un élément de drainage. La figure 11 est un autre exemple d'un élément de drainage. Description détaillée La figure 1 est une vue schématique d'un système d'échappement de véhicule 10 qui dirige le gaz d'échappement généré par un moteur 12 vers une sortie par le biais d'un tuyau d'échappement arrière 14. Le système d'échappement 5 10 peut comprendre une variété de composants d'échappement 16, tels que des convertisseurs, des filtres, des catalyseurs, etc., qui sont utilisés pour réduire la quantité de polluants qui s'échappent du gaz d'échappement dans l'atmosphère. Le système d'échappement 10 comprend également au moins un silencieux 20 qui est utilisé pour réduire le bruit généré par le système d'échappement 10. Le silencieux 10 20 se trouve en amont du tuyau d'échappement arrière 14 à une position qui se trouve sous un habitacle 22 d'un véhicule 24 (voir figure 2). Le silencieux 20 est essentiellement formé à partir d'une matière plastique. Un exemple d'un tel silencieux se trouve dans le document WO 2011/047852. Le silencieux 20 comprend un corps en plastique 30 définissant une cavité 15 interne 32 ayant au moins une entrée 34 et au moins une sortie 36 de telle sorte qu'un trajet d'écoulement des gaz d'échappement se trouve entre l'entrée 34 et la sortie 36. Au moins un élément détendeur de pression, indiqué schématiquement par 38 sur la figure 2, se trouve à l'intérieur du corps en plastique 30 et permet au gaz d'échappement de sortir du corps en plastique 30 lorsque la pression du gaz 20 d'échappement à l'intérieur de la cavité interne 32 dépasse un niveau de pression prédéterminé. Par exemple, si le tuyau d'échappement arrière 14 est partiellement colmaté ou complètement obstrué, la contrepression à l'intérieur du système d'échappement 10 augmente. Ceci entraîne l'augmentation significative de la pression à l'intérieur de la cavité interne 32 du silencieux 20. Une fois que cette 25 pression dépasse un niveau de pression prédéterminé, l'élément détendeur de pression 38 permet au gaz d'échappement de sortir du silencieux 20 en toute sécurité. Ceci permet d'éviter un éclatement indésirable du silencieux. L'élément détendeur de pression 38 peut prendre diverses formes. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le corps en plastique 30 du silencieux 20 est 30 formé d'un carter ou logement externe 40 comprenant une paroi inférieure 26a, une paroi supérieure 26b et une pluralité de parois latérales 28 reliant les parois supérieure et inférieure pour former la cavité interne 32. Ainsi, le carter externe du silencieux 40 comprend une partie supérieure 42 configurée pour faire face à une face inférieure du véhicule 24 et une partie inférieure 44 configurée pour faire face à une surface du sol 46 (figure 2). La partie inférieure 44 est formée à partir de la paroi inférieure 26a et des parties inférieures des parois latérales 28. Le silencieux peut être une structure d'un seul tenant ou peut être fabriqué à partir de pièces multiples, telles qu'une coque supérieure et une coque inférieure, par exemple. En outre, le silencieux 20 peut comprendre un ou plusieurs tuyaux internes P qui peuvent comprendre ou non des parties perforées. L'élément détendeur de pression 38 est formé à l'intérieur de la partie inférieure 44. Ceci permet aux gaz d'échappement qui s'échappent d'être généralement dirigés vers la surface du sol 46 et en toute sécurité à l'écart de l'habitacle 22. L'élément détendeur de pression 38 peut être formé n'importe où à l'intérieur de la partie inférieure 44 d'une extrémité en amont 44a vers une extrémité en aval 44b de la partie inférieure. Dans l'exemple représenté sur les figures 4A et 4B, l'élément détendeur de pression 38 comprend une ou plusieurs parties d'épaisseur réduite 50 de la partie inférieure 44 du corps en plastique 30. La partie inférieure 44 a une première épaisseur T1 sur une grosse majorité de la partie inférieure 44. Au niveau des parties d'épaisseur réduite 50, la partie inférieure 44 a une seconde épaisseur T2 qui est inférieure à la première épaisseur T1. Ces parties sont formées par un amincissement contrôlé de la matière plastique lors de la formation de la partie inférieure 44 du silencieux 20. Ainsi, l'élément détendeur de pression 38 de l'exemple comprend une partie intentionnellement fragilisée du corps en plastique 30. Comme des forces de pression PF s'accumulent à l'intérieur de la cavité interne, des points de contrainte élevée intentionnels sont formés au niveau des parties d'épaisseur réduite 50. Lorsque la pression au niveau de ces parties dépasse un niveau de pression prédéterminé, au moins l'une de ces parties 50 se rompt comme représenté sur la figure 4B, ce qui permet au gaz d'échappement EG de s'évacuer de manière contrôlée et sûre. Lorsque la partie 50 se rompt, une partie de la partie inférieure 44 se sépare ou fournit une ouverture par rapport à une autre partie de la partie inférieure 44 pour créer un espace ouvert. Dans cette configuration, l'élément détendeur de pression 38 est un élément à défaillance unique où la partie 50 reste "rompue" ou ouverte en permanence, même une fois que les niveaux de pression sont tombés dans une plage de niveau de pression acceptable. Les figures 5A et 5B montrent une configuration différente pour un élément détendeur de pression 38 où le silencieux peut retourner à l'état fermé une fois que les niveaux de pression sont revenus à une plage de pression acceptable. Dans cet exemple, l'élément détendeur de pression 38 de la partie inférieure 44 comprend un dispositif réducteur commandé par pression 60 qui est mobile entre une position de non-défaillance initiale, c'est-à-dire une position fermée (figure 5B), où le gaz d'échappement EG ne peut pas sortir du silencieux 20 et une position de défaillance, c'est-à-dire une position ouverte (figure 5A), où le gaz d'échappement EG peut sortir du silencieux 20 de manière contrôlée et sûre. Dans un exemple, le dispositif réducteur commandé par pression 60 comprend une soupape 62 qui est amenée de façon résiliente vers la position fermée. Un exemple de cette soupape 62 est représenté sur la figure 6. Dans cet exemple, la soupape 62 comprend un arbre 64 configuré pour être installé à l'intérieur de la partie inférieure 44 et une palette 66 installée de manière à effectuer un mouvement de pivotement par rapport à l'arbre 64. Un ressort 68 amène la palette 66 vers une position fermée. Lorsque les forces de pression PF dépassent le niveau de pression prédéterminé, la force surpasse la force de sollicitation du ressort 68, permettant à la palette 66 de pivoter vers la position ouverte pour permettre au gaz d'échappement de s'évacuer. Lorsque le niveau de pression revient à un niveau acceptable, le ressort 68 renvoie la palette 66 à la position fermée. L'avantage de cette configuration sur la configuration précédente est que le silencieux n'a pas besoin d'être remplacé après un événement de réduction de pression. Il est également souhaitable de prévoir un procédé et une structure pour drainer le condensat du silencieux en plastique. La fourniture d'un orifice de drainage 70 (voir figure 7) dans un tel silencieux 20 est compliquée puisque l'orifice de drainage 70 fournit également un trajet d'échappement au gaz d'échappement dans des conditions de pression élevée. A ce titre, le gaz qui s'échappe peut avoir une température qui est supérieure à la température de fusion de la matière plastique utilisée pour former le silencieux. La figure 7 montre une configuration similaire aux figures 4A et -4B où le silencieux comprend des parties d'épaisseur réduite 50. Dans cet exemple, l'orifice de drainage 70 est formé à l'intérieur de la partie d'épaisseur réduite 50 pour permettre au condensat d'être drainé hors du silencieux 20, c'est-à-dire que l'orifice de drainage est intégré à l'élément détendeur de pression. Etant donné que cette configuration est une configuration à défaillance unique, si le gaz s'échappant dépasse la température de fusion de la matière plastique, la zone potentiellement endommagée se trouve déjà à l'emplacement de défaillance. Eventuellement, comme représenté sur la figure 8, l'orifice de drainage 70 peut avoir la forme d'un élément séparé indépendant de l'élément détendeur de pression. Dans cette configuration, la partie inférieure peut comprendre une ouverture 72 qui reçoit un composant 74 qui est formé à partir d'un matériau résistant à de hautes températures, c'est-à-dire formé à partir d'un matériau qui a un point de fusion supérieur à celui de la matière plastique formant le silencieux. Dans un exemple, un matériau d'acier inoxydable est utilisé ; cependant, d'autres matériaux résistant à de hautes températures pourraient également être utilisés. Selon un exemple, le composant 74 comprend un insert qui est fixé à l'intérieur de l'ouverture et l'orifice de drainage 70 est formé à l'intérieur de l'insert. Le composant 74 peut être positionné à n'importe quel emplacement de la paroi inférieure à l'intérieur de la partie inférieure 44. En outre, un élément détendeur de pression, tel que ceux analysés ci-dessus, pourrait également être ajouté à la configuration représentée sur la figure 8. Les figures 9 à 11 montrent d'autres exemples d'orifices de drainage 70 qui peuvent être utilisés soit seuls, soit conjointement avec un élément détendeur de pression 38. La figure 9 montre un exemple dans lequel la partie inférieure 44 du silencieux 20 comprend un composant 80 formé à partir d'un matériau résistant à de hautes températures tel que de l'acier inoxydable, par exemple. Le composant 80 comprend un composant formant tube de positionnement/blindage qui comprend une partie tubulaire 82 avec une partie de support d'extrémité 84 qui est fixée à la partie inférieure 44. L'orifice de drainage 70 est formé à l'intérieur de la partie de support d'extrémité 84. La partie tubulaire 82 s'étend axialement à l'écart d'une surface inférieure du silencieux, le condensat et/ou les gaz d'échappement s'échappant pénétrant dans la partie tubulaire et sortant de l'orifice de drainage. La figure 10 est similaire à la figure 9, mais la partie tubulaire a une forme conique. Une extrémité supérieure 86 de la partie tubulaire 82 a une ouverture plus large qu'une extrémité inférieure 88 de la partie tubulaire. La figure 11 inclut une configuration où un paquet 90 de matière fibreuse 90 est positionné sur l'ouverture 72 de la partie inférieure. Le paquet 90 peut comprendre un mat ou disque de matière monobloc, ou de la matière en vrac pourrait être utilisée pour former le paquet. Un composant tel que celui représenté sur la figure 8, c'est-à-dire le composant 74, est installé à l'intérieur de l'ouverture 72 de la partie inférieure 44. Le paquet 90 est positionné de manière à chevaucher au moins le composant 74 et une partie de la partie inférieure 44 qui entoure le composant 74. Le condensat s'écoule à travers le paquet et hors de l'orifice de drainage. Ainsi, une diffusion et une protection thermique sont assurées lorsqu'il s'écoule à travers le paquet. Un procédé de contrôle d'un mode de défaillance d'un silencieux en plastique 20 comprend les étapes suivantes. Un corps en plastique 30 est doté d'une cavité interne 32 qui définit un trajet d'écoulement des gaz d'échappement d'une entrée 34 vers une sortie 36. Au moins un élément détendeur de pression 38 est associé à l'intérieur du corps en plastique 30. Une défaillance du silencieux en plastique 20 est contrôlée en faisant sortir le gaz d'échappement à travers l'élément détendeur de pression 38 lorsque la pression des gaz d'échappement dépasse un niveau de pression prédéterminé. Une étape de procédé supplémentaire comprend la formation de l'élément détendeur de pression 38 dans une partie inférieure 44 du corps en plastique. Dans un exemple, le procédé comprend la formation de la soupape de détente comme une partie intentionnellement fragilisée 50 du corps en plastique et la rupture permanente de la partie intentionnellement fragilisée 50 lorsque la pression des gaz d'échappement dépasse le niveau de pression prédéterminé. Dans un autre exemple, l'élément détendeur de pression 38 comprend un organe mobile 60, et le procédé comprend le déplacement de l'élément mobile 60 d'une position de non-défaillance à une position de défaillance lorsque la pression des gaz d'échappement dépasse le niveau de pression prédéterminé et le retour de l'élément mobile 60 de la position de défaillance à la position de non-défaillance lorsque la pression des gaz d'échappement tombe en dessous du niveau de pression prédéterminé. Dans un autre exemple, le procédé comprend la formation d'au moins un orifice de drainage 70 dans le corps en plastique. Le silencieux peut comprendre uniquement l'un de l'orifice de drainage ou de l'élément détendeur de pression. Ou bien le silencieux peut comprendre à la fois l'orifice de drainage et l'élément détendeur de pression. Le système d'échappement décrit ci-dessus prévoit un emplacement optimal pour l'écoulement de gaz d'échappement dans le cas où le tuyau d'échappement arrière d'un système d'échappement serait défaillant lors de l'utilisation d'un silencieux en plastique. En prévoyant un trajet intentionnel pour que le gaz d'échappement s'échappe, on évite une surpressurisation. En outre, la configuration exposée ci-dessus présente l'avantage supplémentaire d'un orifice de drainage qui est résistant à un écoulement de gaz chaud. Bien qu'un mode de réalisation de l'invention ait été décrit, un homme du métier ordinaire reconnaîtra que certaines modifications peuvent entrer dans la portée de l'invention. Pour cette raison, les revendications suivantes doivent être étudiées pour déterminer la portée et le contenu réels de l'invention. REVENDICATIONS1. Silencieux (20) pour un système d'échappement (10) de véhicule comprenant : un corps en plastique (30) définissant une cavité interne (32) ayant au moins une entrée (34) et au moins une sortie (36) de telle sorte qu'un trajet d'écoulement des gaz d'échappement se trouve entre ladite entrée (34) et ladite sortie (36); et au moins un élément (38) détendeur de pression placé à l'intérieur dudit corps en plastique (30) qui permet aux gaz d'échappement de sortir dudit corps en plastique (30) lorsque la pression du gaz d'échappement à l'intérieur de ladite cavité interne (32) dépasse un niveau de pression prédéterminé. 2. Silencieux selon la revendication 1 dans lequel ledit corps en plastique (30) comprend un carter de silencieux externe (40) qui comprend une partie supérieure (42) configurée pour faire face à une face inférieure d'un véhicule (24) et une partie inférieure (44) configurée pour faire face à une surface du sol (46), et dans lequel ledit au moins un élément détendeur de pression (38) est formé à l'intérieur de ladite partie inférieure (44). 3. Silencieux selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément détendeur de pression (38) comprend une partie (50) d'épaisseur réduite dudit corps en plastique (30). 4. Silencieux selon la revendication 3, dans lequel ledit corps en plastique (30) comprend une paroi qui renferme ladite cavité interne (32), et dans lequel ladite paroi est définie par une première épaisseur, ledit au moins un élément détendeur de pression (38) comprenant une partie (50) de ladite paroi qui est définie par une seconde épaisseur qui est inférieure à la première épaisseur. 5. Silencieux selon la revendication 4, dans lequel ladite partie (50) de ladite paroi se rompt de façon permanente lorsque la pression des gaz d'échappement à 30 l'intérieur de ladite cavité interne (32) dépasse ledit niveau de pression prédéterminé. 6. Silencieux selon la revendication 5, dans lequel ladite paroi comprend une paroi inférieure (26a), une paroi supérieure (26b) et une pluralité de parois latérales (28) reliant lesdites parois supérieure et inférieure (26b, 26a), et dans lequel ladite partie (50) de ladite paroi qui est définie par ladite seconde épaisseur se trouve à l'intérieur de ladite paroi inférieure (26a). 7. Silencieux selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément détendeur de pression (38) comprend une partie intentionnellement fragilisée dudit corps en plastique (30). 8. Silencieux selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément détendeur de pression (38) est mobile d'une position de non-défaillance initiale à une position de défaillance en réponse au fait que ladite pression de gaz d'échappement à l'intérieur de ladite cavité interne (32) dépasse ledit niveau de pression prédéterminé, de telle sorte que le gaz d'échappement peut sortir dudit corps en plastique (30) lorsqu'il est dans ladite position de défaillance. 9. Silencieux selon la revendication 8, dans lequel ledit au moins un élément détendeur de pression (38) peut être renvoyé vers ladite position de non-défaillance initiale une fois que ladite pression de gaz d'échappement à l'intérieur de ladite cavité interne (32) tombe en deçà dudit niveau de pression prédéterminé de telle sorte que le gaz d'échappement ne peut plus sortir dudit corps en plastique (30). 10. Silencieux selon la revendication 8, dans lequel ledit au moins un élément détendeur de pression (38) comprend une soupape (62) qui est amenée vers ladite position de non-défaillance. 11. Silencieux selon la revendication 1, dans lequel ledit corps en plastique (30) comprend au moins un orifice de drainage (70) pour permettre le drainage du condensat hors du silencieux (20). 12. Silencieux selon la revendication 11, dans lequel ledit orifice de drainage (70) est intégré dans ledit au moins un élément détendeur de pression (38). 13. Silencieux selon la revendication 11, dans lequel ledit orifice de drainage (70) est séparé dudit au moins un élément détendeur de pression (38). 14. Procédé de contrôle de libération de pression pour un silencieux (20) en plastique comprenant les étapes suivantes : la fourniture d'un corps en plastique (30) doté d'une cavité interne (32) qui définit un trajet d'écoulement des gaz d'échappement d'une entrée (34) vers une sortie (36) ; l'association d'au moins un élément détendeur de pression (38) au corps en plastique (30); et la sortie du gaz d'échappement à travers l'au moins un élément détendeur de pression (38) lorsque la pression des gaz d'échappement dépasse un niveau de pression prédéterminé. 15. Procédé selon la revendication 14, comprenant la formation de l'au moins un élément détendeur de pression (38) dans une partie de paroi inférieure (26a) du corps en plastique (30). 16. Procédé selon la revendication 14, comprenant la formation de l'au moins un élément détendeur de pression (38) comme une partie intentionnellement fragilisée du corps en plastique (30), et la rupture permanente de la partie intentionnellement fragilisée lorsque la pression des gaz d'échappement dépasse le niveau de pression prédéterminé. 17. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'au moins un élément détendeur de pression (38) comprend un organe mobile (60), et comprenant le déplacement de l'organe mobile (60) d'une position de non-défaillance à une position de défaillance lorsque la pression des gaz d'échappement dépasse le niveau de pression prédéterminé et le retour de l'organe mobile (60) de la position de défaillance à la position de non-défaillance lorsque la pression des gaz d'échappement tombe en deçà du niveau de pression prédéterminé. 18. Procédé selon la revendication 14, comprenant la formation d'au moins un orifice de drainage (70) dans le corps en plastique (30). 19. Silencieux pour un système d'échappement de véhicule comprenant : un corps en plastique (30) définissant une cavité interne (32) ayant au moins une entrée (34) et au moins une sortie (36) de telle sorte qu'un trajet d'écoulement des gaz d'échappement se trouve entre ladite entrée (34) et ladite sortie (36); et au moins un orifice de drainage (70) placé à l'intérieur dudit corps en plastique (30) qui permet au condensat de s'évacuer dudit corps en plastique (30). 20. Silencieux selon la revendication 19, dans lequel ledit corps en plastique (30) comprend une matière plastique ayant un point de fusion, et dans lequel ledit orifice de drainage (70) est associé à au moins une structure qui comprend une matière ayant un point de fusion supérieur au point de fusion de la matière plastique.