Brevet FR3076576A1 — publié le 20190712

SILENCIEUX POUR LIGNE D'ÉCHAPPEMENT DE GAZ DE MOTEUR THERMIQUE [1] L'invention concerne de manière générale le domaine de l'industrie automobile. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un silencieux pour la ligne d'échappement de gaz 5 d'un moteur thermique dans un véhicule. [2] Dans une ligne d'échappement des gaz de combustion d'un moteur thermique, le silencieux a pour fonction d'atténuer les émissions sonores résultant du fonctionnement du moteur thermique. Comme montré de manière schématique à Fig.1, le silencieux 1 est généralement implanté sous caisse dans la partie arrière du véhicule VE. Dans l'architecture 10 de la Fig.1, d'un type adapté à un véhicule hybride, le silencieux 1 est orienté transversalement par rapport à un axe longitudinal X du véhicule. Le silencieux 1 est situé à proximité d'un pack batterie de stockage électrique BA, par exemple de type lithium-ion. Le pack batterie BA est ici implanté entre le silencieux 1 et un train arrière TA du véhicule. [3] De manière générale, dans l'état de la technique, le silencieux 1 comporte un boîtier 15 contenant des coupelles et des tubes cylindriques internes de circulation des gaz d'échappement. Les coupelles supportent les tubes internes et délimitent dans le boîtier des chambres internes pour l'atténuation des émissions sonores des gaz. Les tubes internes dans le boîtier sont typiquement des prolongements d'un tube cylindrique d'entrée de gaz 11 raccordé au moteur thermique et de deux tubes cylindriques de sortie de gaz 12A et 12B qui 20 assurent l'évacuation des gaz d'échappement vers l'atmosphère. [4] Les silencieux conventionnels sont essentiellement conçus pour répondre à la problématique acoustique et peuvent former des ensembles particulièrement rigides. En effet, les tubes et les coupelles sont habituellement réalisés dans des matériaux ferreux et sont rendus solidaires du boîtier par soudure ou sertissage. Lorsque le véhicule subit un 25 choc en partie arrière, si la compressibilité du silencieux n'est pas suffisante, l'énergie du choc se propage et est susceptible d'occasionner des dégradations conséquentes sur les composants environnants. Le pack batterie BA, logé dans la partie arrière d'un véhicule hybride, est un composant économiquement couteux qui est fortement exposé à une dégradation par choc, compte-tenu de sa localisation dans le véhicule et de sa sensibilité 30 particulière aux chocs. [005] Par le document de brevet JP2004148981A, il est connu un véhicule ayant un silencieux implanté dans la partie arrière du véhicule et disposé transversalement à l'axe 2 longitudinal de celui-ci. Le véhicule comporte un dispositif qui appuie sur le silencieux en cas de choc arrière. Lors d'un choc, ce dispositif contraint le silencieux à effectuer un déplacement d'escamotage vers le bas, de manière à obtenir une cinématique voulue pour le train arrière du véhicule et améliorer l'absorption de l'énergie du choc. [006] Il existe un besoin pour un silencieux de ligne d'échappement du type à montage transversal qui permette de palier aux inconvénients de la technique antérieure et de mieux répondre aux exigences des normes de choc arrière, en offrant des performances accrues en compressibilité. [7] Selon un premier aspect, l'invention concerne un silencieux de ligne d'échappement de gaz d'un véhicule à moteur thermique, le silencieux étant du type à montage transversal dans le véhicule, comprenant un boîtier dans lequel se prolongent longitudinalement, selon un axe horizontal, des tubes internes de circulation de gaz. Conformément à l'invention, au moins deux des tubes internes de circulation de gaz comprennent chacun, en section transversale, un flanc incliné formant un angle compris entre 30 degrés et 60 degrés par rapport à un plan horizontal qui est parallèle audit axe horizontal selon lequel se prolongent les tubes internes de circulation de gaz, les flancs inclinés des tubes internes de circulation de gaz définissant des surfaces planes de glissement entre les tubes internes de circulation de gaz. [8] Selon une caractéristique particulière, l'un au moins des tubes internes de 20 circulation de gaz ayant le flanc incliné a une section transversale de forme globalement carrée. [9] Selon une autre caractéristique particulière, l'un au moins des tubes internes de circulation de gaz ayant le flanc incliné a une section transversale de forme globalement rectangulaire. 25 [0010] Selon encore une autre caractéristique particulière, les tubes internes de circulation de gaz sont au nombre de trois et sont disposés dans le boîtier selon une configuration en L. [0011] L'invention concerne aussi un véhicule, notamment de type hydride, comprenant un silencieux de ligne d'échappement de gaz tel que décrit brièvement ci-dessus, qui est monté transversalement sous caisse dans sa partie arrière. 30 [0012] D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'une forme de réalisation particulière de l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 3 - la Fig.1 est une vue simplifiée, sous caisse, de la partie arrière d'un véhicule automobile hybride équipé d'un pack batterie et d'un silencieux de ligne d'échappement de gaz de type à montage transversal ; - la Fig.2 est une vue en perspective montrant la configuration interne d'un 5 silencieux de la technique antérieure, après un choc arrière ; - la Fig.3 est une vue simplifiée d'une section du silencieux de la technique antérieure, après un choc arrière ; - la Fig.4a est une vue simplifiée d'une section d'une forme de réalisation particulière du silencieux selon l'invention, avec des tubes internes de section 10 globalement carrée ; - la Fig.4b est une vue montrant la disposition géométrique des tubes dans le boîtier du silencieux de la Fig.4a ; et - les Figs.5a à 5b sont des vues simplifiées montrant différents états de compression du silencieux de la Fig.4a, lors d'un choc arrière. 15 [0013] La Fig.2 montre l'architecture interne d'un silencieux 1 de la technique antérieure, ici dans un état de déformation après un essai de choc arrière. Le silencieux 1 comprend essentiellement un boîtier 10, formant son enveloppe extérieure, des tubes circulaires de circulation de gaz, référencés 14 de manière générale, et des coupelles 13. [0014] Un tube d'entrée de gaz 11, destiné au raccordement au moteur thermique, se prolonge à l'intérieur du boîtier 10. Deux tubes de sortie de gaz 12A et 12B débouchent de l'intérieur du boîtier 10 et assure l'évacuation des gaz d'échappement vers l'atmosphère. Les coupelles 13 sont logées dans le boîter 10 et permettent d'assurer le guidage des tubes 14 à l'intérieur du boîter 10. Les coupelles 13 délimitent des chambres qui atténuent les vibrations et émissions sonores et sont typiquement munies de trous de passage de gaz (non représentés) entre les chambres. [0015] Dans le silencieux 1 de la technique antérieure, les tubes cylindriques internes 14 sont agencés pour répondre à des contraintes du processus de fabrication, des contraintes fonctionnelles et des contraintes de mise en boîtier ou « packaging ». Ainsi, les contraintes de process de fabrication imposent notamment un rayon de courbure minimum des tubes. Les contraintes fonctionnelles imposent aussi d'avoir au moins un tube de sortie de gaz disposé en partie basse du boîtier afin de favoriser l'évacuation des condensats. Deux tubes 4 de sortie de gaz peuvent être nécessaires pour l'acoustique, notamment dans les véhicules hybrides, ce qui accroît le nombre de tubes dans le boîtier. De plus, dans les véhicules hybrides, la présence du pack batterie accentue les contraintes d'implantation sous le plancher arrière du véhicule. Il en découle une conception plus compacte du silencieux, avec 5 des coupelles pouvant avoir des formes carrées ou rectangulaires. Dans l'état de la technique, la nécessité de satisfaire à l'ensemble de ces contraintes conduit à des silencieux ayant une rigidité élevée qui s'oppose à leur compressibilité. La Fig.2 montre, de manière simplifiée, l'état du silencieux 1 de la technique antérieure après un choc CH. Des zones impactées par le choc CH sont repérées IC. 10 [0016] Les essais et calculs de simulation effectués par l'entité inventive ont mis en évidence le fait que les tubes cylindriques 14, en particulier, ont un comportement très rigide et se déforment peu. La Fig.3 montre, de manière schématique, une section transversale du silencieux 1 de la technique antérieure après un choc CH. Les trois tubes 14a, 14b et 14c correspondent respectivement au tube d'entrée de gaz et aux deux tubes de sortie de gaz. 15 Lors du choc CH, le boîtier 10 se compresse et les tubes 14a et 14b situés dans la partie basse du silencieux 1 se rapprochent pour venir, dans la mesure où la déformation des coupelles est suffisante, se plaquer l'un contre l'autre avec peu de déformation. Il en résulte un encombrement incompressible El du silencieux 1 dans l'axe longitudinal X du véhicule. [0017] En référence aux Figs.4a, 4b et 5a à 5c, il est maintenant décrit une forme de 20 réalisation particulière 2 d'un silencieux de type à montage transversal selon l'invention, ayant des tubes 21a à 21c de section globalement carrée. [0018] Comme montré plus particulièrement aux Figs.4a et 4b, les trois tubes 21a à 21c du silencieux 2 sont disposés sensiblement en équerre, selon un L, et se prolongent longitudinalement dans un boîtier 20 selon l'axe horizontal Y. Les tubes 21a et 21b sont 25 placés en partie basse du boîtier 20 dans le plan horizontal XY, aux deux extrémités de la base du L, et le tube 21c est placé en partie haute du silencieux, au sommet du L. [0019] La Fig.4a montre une section transversale XZ du silencieux 2 représenté de manière schématique. Chaque tube comporte quatre flancs dans la section XZ qui correspondent aux quatre parois longitudinales du tube de section globalement carrée. 30 [0020] Comme montré à la Fig.4b, les tubes 21a à 21c sont disposés de manière à avoir leurs flancs dans la section XZ qui sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal X. Ainsi, dans cette forme de réalisation particulière, les flancs Fa, Fb et Fc des tubes 21a, 21b et 21c, respectivement, sont inclinés d'un angle d'inclinaison a=45° par rapport au plan horizontal 5 XY, ou à l'axe longitudinal X du véhicule. De manière générale, on notera que dans la présente invention l'angle d'inclinaison a pourra être compris entre 300 et 60° selon la forre de réalisation. Conformément à l'invention, cette inclinaison des flancs des tubes permet d'obtenir des surfaces planes de glissement dans les tubes susceptibles de venir en contact 5 et de guider des déplacements des tubes lors d'un choc arrière afin d'obtenir une meilleure compressibilité du silencieux 2. Cette caractéristique du silencieux 2 selon l'invention sera mieux comprise avec les explications ci-dessous en référence aux Figs.5a à 5b. [0021] L'état montré à la Fig.5a correspond au début du choc arrière CH. Le silencieux 2 vient en butée contre le pack batterie BA (cf. Fig.1) et est comprimé sous l'effet du choc CH. 10 A ce stade, il y a peu de contre-effort de la part du silencieux 2 car seules les coupelles du silencieux 2 font résistance, mais en faible proportion. Les tubes 21a et 21b sont encore éloignés l'un de l'autre. [0022] Dans l'état montré à la Fig.5b, le contact s'est créé entre les tubes 21a et 21b entre les surfaces planes de glissement des flancs Fa et Fb. Le tube arrière 21b glisse ainsi au-15 dessus du tube avant 21a ce qui lui permet de l'éviter. La résistance globale du silencieux 2 est ainsi réduite et les coupelles poursuivent leur déformation. [0023] La Fig.5c montre l'état du silencieux 2 à la fin du choc arrière CH. Les tubes 21a à 21c sont alors presque disposés sur un même plan qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal X du véhicule. Le silencieux 2 est alors comprimé au maximum et a un 20 encombrement E2 qui est sensiblement réduit par rapport à l'encombrement El (cf. Fig.3) du silencieux 1 de la technique antérieure. L'énergie du choc a ainsi été absorbée de manière plus importance, ce qui limite fortement l'effort induit sur le pack batterie BA. [0024] Bien entendu, différentes formes de section de tube conviendront pour réaliser l'invention. Ainsi, par exemple, des sections de tube de forme globalement carrée ou 25 rectangulaire, avec des coins éventuellement arrondis, seront bien adaptées pour la réalisation de l'invention. On notera cependant que de nombreuses autres formes de section de tube pourront convenir aussi, dans la mesure où les tubes susceptibles de venir en contact lors d'un choc comportent chacun une surface plane inclinée leur permettant de glisser l'un sur l'autre. 30 [0025] L'invention ne se limite donc pas à la forme de réalisation particulière qui a été décrite ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, REVENDICATIONS1. Silencieux de ligne d'échappement de gaz d'un véhicule à moteur thermique, ledit silencieux (2) étant du type à montage transversal dans ledit véhicule (VE), comprenant un boîtier (20) dans lequel se prolongent longitudinalement, selon un axe horizontal (Y), des tubes internes de circulation de gaz (21a, 21b, 21c), caractérisé en ce qu'au moins deux (21a, 21b) desdits tubes internes de circulation de gaz comprennent chacun, en section transversale, un flanc incliné (Fa, Fb) formant un angle (a) compris entre 30 degrés et 60 degrés par rapport à un plan horizontal (XY) qui est parallèle audit axe horizontal (Y) selon lequel se prolongent lesdits tubes internes de circulation de gaz (21a, 21b, 21c), lesdits flancs inclinés (Fa, Fb) desdits tubes internes de circulation de gaz (21a, 21b) définissant des surfaces planes de glissement entre lesdits tubes internes de circulation de gaz (21a, 21b). 2. Silencieux de ligne d'échappement de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins desdits tubes internes de circulation de gaz (21a, 21b, 21c) ayant ledit flanc incliné (Fa, Fb, Fc) a une section transversale de forme globalement carrée. 3. Silencieux de ligne d'échappement de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins desdits tubes internes de circulation de gaz (21a, 21b, 21c) ayant ledit flanc incliné (Fa, Fb, Fc) a une section transversale de forme globalement rectangulaire. 4. Silencieux de ligne d'échappement de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits tubes internes de circulation de gaz (21a, 21b, 21c) sont au nombre de trois et sont disposés dans ledit boîtier (20) selon une configuration en L. 5. Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un silencieux de ligne d'échappement de gaz (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 qui est monté transversalement sous caisse dans sa partie arrière. 6. Véhicule de type hybride selon la revendication 5, comprenant un pack de batterie de stockage électrique (BA) qui est implanté sous caisse dans sa partie arrière, caractérisé en ce que ledit silencieux de ligne d'échappement de gaz (2) est monté à proximité dudit pack de batterie de stockage électrique (BA).