Brevet FR3144191A1 — publié le 20240628

L’invention concerne un dispositif d’échappement (10) des gaz de combustion d’un véhicule à moteur thermique comprenant : un premier caisson cylindrique (12) d’une première section droite, présentant une première extrémité amont (26) adaptée à recevoir les gaz d’échappement dudit véhicule et une première extrémité aval opposée (28) ; un deuxième caisson cylindrique (14) d’une deuxième section droite présentant des dimensions inférieures aux dimensions de ladite première section droite, ledit deuxième caisson cylindrique présentant une deuxième extrémité amont (42) reliée à ladite première extrémité aval (28) pour recevoir les gaz d’échappement dudit premier caisson (12), et une deuxième extrémité aval (44) opposée débouchant vers l’extérieur dudit véhicule. Le dispositif comprend un manchon de raccordement réducteur (16) présentant une section d’entrée adaptée à recevoir ladite première extrémité aval (28) dudit premier caisson (12) et une section de sortie adaptée à recevoir ladite deuxième extrémité amont (42) dudit deuxième caisson (14). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Dispositif d’échappement de gaz de combustion d’un véhicule à moteur thermique La présente invention se rapporte à un dispositif d’échappement des gaz de combustion d’un véhicule à moteur thermique. Les véhicules automobiles à moteur thermique comportent usuellement un moteur installé à l’avant du véhicule et une ligne d’échappement reliée au moteur et qui s’achemine sous le véhicule vers l’arrière. La ligne d’échappement comporte notamment une partie acoustique incluant des chambres successives permettant d’atténuer les bruits générés par la détente des gaz d’échappement. Aussi, le cheminement de la ligne d’échappement sous le véhicule automobile, est tributaire de l’espace libre et disponible pour l’accueillir. Usuellement, cet espace libre qui s’étend longitudinalement, s’amenuise depuis l’avant jusqu’à l’arrière du véhicule Partant, la ligne d’échappement, et en particulier la partie acoustique, doit présenter des formes extérieures compatibles avec la géométrie de cet espace libre. Ainsi, il a été imaginé de concevoir un dispositif d’échappement fait de deux demi-coquilles obtenues selon un procédé de découpage emboutissage, puis ensuite assemblées pour pouvoir être installées sous le véhicule. Un tel dispositif d’échappement est relativement coûteux compte tenu des moyens et en particulier des outillages à mettre en œuvre pour pouvoir le réaliser. Aussi, pour réduire les coûts du dispositif d’échappement, tout en s’adaptant à la géométrie de l’espace libre précité, il a été imaginé de réaliser un dispositif incluant deux caissons cylindriques successifs, un premier présentant une grande section et un second, présentant une petite section. Les caissons cylindriques sont réalisés à des coûts avantageux sans outillages particuliers, à partir de bandes métalliques bouclées sur elles-mêmes et flanquées de deux flasques sertis. Les caissons sont alors reliés ensemble en soudant l’extrémité du caisson de petite section contre l’un des flasques du caisson de grande section. Des conduits traversent alors les deux flasques accolés des deux caissons. On pourra se référer au document FR2921106, lequel décrit un tel dispositif d’échappement. On observera que le caisson de plus petite section est solidaire du seul flasque du caisson de grande section. Partant, la rigidité du dispositif d’échappement est relativement ténue, dès lors que les caissons cylindriques sont relativement longs. On observera également que le premier caisson peut présenter une petite section, tandis que le second est de grande section, si la géométrie de l’espace libre y oblige. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un dispositif d’échappement dont la forme est adaptée à l’espace libre sous le véhicule et qui puisse être produit à un coût avantageux. Dans ce but, il est proposé un dispositif d’échappement des gaz de combustion d’un véhicule à moteur thermique comprenant : un premier caisson cylindrique d’une première section droite, présentant une première extrémité amont adaptée à recevoir les gaz d’échappement dudit véhicule et une première extrémité aval opposée ; un deuxième caisson cylindrique d’une deuxième section droite présentant des dimensions différentes des dimensions de ladite première section droite, ledit deuxième caisson cylindrique présentant une deuxième extrémité amont reliée à ladite première extrémité aval pour recevoir les gaz d’échappement dudit premier caisson, et une deuxième extrémité aval opposée débouchant vers l’extérieur dudit véhicule. Le dispositif d'échappement comprend de plus un manchon de raccordement présentant une section d’entrée adaptée à recevoir ladite première extrémité aval dudit premier caisson et une section de sortie adaptée à recevoir ladite deuxième extrémité amont dudit deuxième caisson. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en œuvre d'un manchon de raccordement pour relier ensemble les deux caissons cylindriques. Ces deux caissons cylindriques peuvent être réalisés à un coût avantageux, comparativement à la mise en œuvre de demi-coquilles, et ce à partir de bandes métalliques roulées et bouclées assorties de flasques sertis. Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième caisson cylindrique présente une deuxième section droite dont les dimensions sont inférieures aux dimensions de ladite première section droite. Aussi, le dispositif d’échappement comprend un manchon de raccordement réducteur. Selon un mode de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageux, ledit manchon de raccordement réducteur présente une bordure amont cylindrique définissant ladite section d’entrée et une bordure aval cylindrique définissant ladite section de sortie. De la sorte, la première extrémité aval est emmanchée à l'intérieur de la bordure amont cylindrique, tandis que la deuxième extrémité amont est emmanchée à l'intérieur de la bordure aval cylindrique du caisson. De la sorte, on obtient un assemblage plus rigide que ne l'est un assemblage par les seuls flasques des caissons. Avantageusement, la première extrémité aval est soudée avec le bord de la bordure amont cylindrique, tandis que la deuxième extrémité amont est soudée avec le bord de la bordure aval cylindrique. Selon une variante d’exécution, particulièrement avantageuse, le dispositif d’échappement des gaz comprend un troisième caisson cylindrique d’une troisième section droite, ladite troisième section droite présentant des dimensions inférieures aux dimensions de ladite deuxième section droite, ledit troisième caisson cylindrique présentant une troisième extrémité amont reliée à ladite deuxième extrémité aval dudit deuxième caisson cylindrique. De la sorte, on vient rallonger le dispositif en réduisant sa section, de manière à pouvoir bénéficier de tout l’espace libre sous le véhicule et pour pouvoir obtenir ainsi un maximum de volume permettant d’atténuer le bruit généré par la détente des gaz échappement. Préférentiellement, afin d’opérer la liaison entre la troisième extrémité amont et la deuxième extrémité aval, le dispositif d’échappement comprend en outre un autre manchon de raccordement réducteur présentant une autre section d’entrée adaptée à recevoir ladite deuxième extrémité aval dudit deuxième caisson et une autre section de sortie adaptée à recevoir ladite troisième extrémité amont dudit troisième caisson. De la sorte, on obtient un dispositif rigide incluant trois caissons successifs lesquels caissons sont réalisés à un coût avantageux. Avantageusement, lesdits premier et deuxième caissons présentent une forme générale de prisme droit à base sensiblement trapézoïdale isocèle. On entend ici par forme générale de prisme, un prisme droit dont les quatre arêtes parallèles sont arrondies. En effet, lesdits premier et deuxième caissons comprennent respectivement une bande métallique en boucle formant deux bords opposés et deux flasques reliés respectivement par sertissage auxdits bords opposés. Compte tenu du mode d’obtention des caissons, leurs arêtes présentes une forme plus ou moins arrondies. Selon un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux, lesdits premier et deuxième caissons présentent respectivement une première grande face opposée à une première petite face et une deuxième grande face opposée à une deuxième petite face, et ladite première grande face présente une largeur sensiblement supérieure à la largeur de ladite deuxième grande face. En outre, préférentiellement, ladite deuxième petite face et ladite deuxième grande face sont espacées l’une de l’autre d’une distance inférieure à la distance s’étendant entre ladite première petite face et ladite première grande face. De la sorte, le dispositif d’échappement s’adapte parfaitement à un espace libre sous caisse s’amenuisant au fur et à mesure, de l’avant vers l’arrière du véhicule. Par ailleurs, ledit manchon de raccordement réducteur permet de relier ladite deuxième extrémité amont à ladite première extrémité aval de façon que lesdites première et deuxième grandes faces s’étendent dans un même plan moyen. Ainsi, les deux grandes faces successives s’étendent selon un même plan moyen venant à l’affleurement du bas de caisse. En revanche, l’espace libre sous caisse s’amenuisant vers l’arrière, le deuxième caisson cylindrique vient s’étendre sans obstacle dans l’espace libre. En outre, ledit manchon de raccordement réducteur comprend une portion centrale présentant une section droite de dimensions comprise entre les dimensions desdites première et deuxième section droite. Ainsi, le manchon de raccordement permet d’offrir une transition progressive de la grande section du premier manchon cylindrique vers la petite section du deuxième manchon cylindrique. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : est une vue schématique en perspective de l’objet de l’invention selon un premier mode de mise en œuvre ; est une vue schématique en coupe axiale partielle de l’élément représenté sur la ; est une vue schématique en coupe selon le plan III-III représenté sur la ; et, est une vue schématique en perspective de l’objet de l’invention selon un second mode de mise en œuvre. La montre un dispositif d’échappement des gaz de combustion 10 d’un véhicule automobile à moteur thermique. Le dispositif, qualifié de silencieux, vise à atténuer la détente des gaz de combustion du moteur thermique. Aussi, il comporte un premier caisson cylindrique 12 et, dans son prolongement, un deuxième caisson cylindrique 14 relié au moyen d’un manchon de raccordement réducteur 16. On entend par cylindre un solide engendré par une droite mobile orientée dans une même direction et s’appuyant sur une courbe plane fermée. Comme illustré sur la le deuxième caisson cylindrique 14 présente une longueur sensiblement égale à trois fois la longueur du premier caisson cylindrique 12. Quant au manchon de raccordement réducteur 16, il présente une longueur voisine de celle du premier caisson cylindrique 12. Le premier caisson cylindrique 12 présente une forme générale de prisme droit à base sensiblement trapézoïdale isocèle. Il présente une première grande face 18 opposée à une première petite face 20 et deux premières faces identiques 22, 24 inclinées l’une par rapport à l’autre. Aussi, le premier caisson cylindrique 12 présente une première extrémité amont 26, et à l’opposé, une première extrémité aval 28. Le premier caisson cylindrique 12 est réalisé à partir d’une bande d’un matériau métallique présentant deux bords longitudinaux parallèles et deux bords transversaux. La bande est alors rebouclée sur elle-même, les deux bords transversaux étant reliés ensemble par exemple par agrafage ou par soudure et en formant le prisme droit trapézoïdal isocèle, tandis que les deux bords longitudinaux reçoivent un flasque de géométrie trapézoïdale isocèle. Sur la , un premier flasque amont 30 trapézoïdal isocèle est alors serti sur le bord longitudinal de la bande métallique bouclée. Ce premier flasque amont 30 présente un orifice d’entrée 32 destiné à être relié aux pipes d’échappement des gaz brûlés du moteur thermique. Aussi, un premier flasque aval non représenté, car ici masqué, et de la même forme que le premier flasque amont 30, est serti sur l’autre bord longitudinal de la bande métallique en boucle. S’agissant du deuxième caisson cylindrique 14, il présente également une forme générale de prisme droit à base sensiblement trapézoïdale isocèle. Aussi, il présente une deuxième grande face 34 opposée à une deuxième petite face 36 et deux deuxièmes faces identiques 38, 40 inclinées l’une par rapport à l’autre. De plus, il présente une deuxième extrémité amont 42, et une deuxième extrémité aval opposée 44. Tout comme le premier caisson cylindrique 12, il est réalisé à partir d’une bande d’un matériau métallique roulée et formée pour relier ensemble, non plus ses bords transversaux, mais ses deux bords longitudinaux. Elle est formée ainsi en prisme droit trapézoïdal isocèle, et les deux bords libres opposés reçoivent respectivement un flasque de géométrie trapézoïdale isocèle. Seul un deuxième flasque aval 46 illustré sur la , apparaît serti sur l’un des bords libres. La section droite du deuxième caisson cylindrique 14 est inférieure à celle du premier caisson cylindrique 12. Aussi, sa hauteur, s’étendant de la deuxième grande face 34 à la deuxième petite face 36 est inférieure à la hauteur du premier caisson cylindrique 12. Les deux caissons cylindriques 12, 14 sont ainsi reliés ensemble de manière rigide par l’intermédiaire du manchon de raccordement réducteur 16. Ce dernier comprend une portion centrale 48 sensiblement conique, une portion amont sensiblement hyperboloïdique 50 terminée par une bordure amont cylindrique 52 et à l’opposé, une portion aval sensiblement hyperboloïdique 54 terminée par une bordure aval cylindrique 56. Aussi, on observera que la portion centrale 48 présente une section droite dont les dimensions varient sensiblement mais demeurent comprises entre les dimensions de la section droite du premier caisson cylindrique 12 et de la section droite du deuxième caisson cylindrique 14. En outre, la bordure amont cylindrique 52 définit une section d’entrée sensiblement trapézoïdale isocèle identique à la section de la première extrémité aval 28, tandis que la bordure aval cylindrique 56 définit une section de sortie sensiblement trapézoïdale isocèle également identique à la section de la deuxième extrémité amont 42. Ainsi, la première extrémité aval 28 est emmanchée dans la bordure amont cylindrique 52 du manchon 16. Elle y est solidarisée par exemple au moyen d’un cordon de soudure à la jointure entre la bordure amont cylindrique 52 et l’extrémité aval 28. Par ailleurs, la bordure aval cylindrique 56 définit un grand bord aval 58, inférieur, opposée à un petit bord aval 60, supérieur. À l’opposé, la bordure amont cylindrique 52 définit un grand bord amont 62, inférieur, opposé à un petit bord amont 64, supérieur. Aussi, on observera que la bordure aval cylindrique 56 est décentrée par rapport à la bordure amont 52, de sorte que le grand bord aval 58 est situé au voisinage du plan moyen défini par la première grande face 18 et le grand bord amont 62. Ainsi, la deuxième extrémité amont 42 du deuxième caisson cylindrique 14 est emmanchée dans la bordure aval cylindrique 56. Elle y est solidarisée par exemple au moyen d’un cordon de soudure à la jointure entre la bordure aval cylindrique 56 et l’extrémité amont 42. De la sorte, compte tenu du décentrage précité des deux bordures cylindriques 52, 56, la première grande face 18 du premier caisson cylindrique 12 et la deuxième grande face 34 s’étendent sensiblement dans un même plan moyen. On observera que les deux caissons cylindriques 12, 14 et le manchon de raccordement réducteur 16 comportent des chambres délimitées par des cloisons percées et à l’intérieur desquelles viennent s’étendre longitudinalement des portions de conduits dans lesquelles cheminent les gaz d’échappement. Aussi, il convient d’observer que l’atténuation sonore de ces gaz échappement dépend essentiellement du volume du dispositif d’échappement et plus il est important, plus l’atténuation est forte. Dans l’exemple décrit ici, le volume total des caissons cylindriques 12, 14 et du manchon de raccordement réducteur 16 est compris entre 10 000 cm³ et 15 000 cm³. Avantageusement, le volume total est de 11 000 cm³. On se référera à présent sur la laquelle montre en coupe axiale partielle le dispositif d’échappement 10 tel que décrit ci-dessus et installé sous un véhicule automobile. On retrouve ainsi le dispositif d’échappement 10 s’étendant longitudinalement à l’intérieur d’un tunnel axial 66 lequel est tapissé intérieurement d’un écran thermique 68. Le tunnel axial 66 s’inscrit dans un repère orthogonal X, Y, Z, dans lequel l’axe X s’étend selon une direction longitudinale avant-arrière du véhicule automobile, orienté vers l’arrière ; l’axe Y s’étend selon une direction transversale du véhicule, orienté de la gauche vers la droite ; et l’axe Z s’étend selon une direction verticale, orienté à l’opposé du sol. Ainsi, on observera que le tunnel axial 66 présente, vers l’avant du véhicule, une grande hauteur H, vis-à-vis du niveau de la garde au sol G, supérieure à une petite hauteur h, vers l’arrière du véhicule. Partant, la section du tunnel axial 66 s’amenuise de l’avant vers l’arrière selon la direction X, et le dispositif d’échappement 10 est orienté de manière que le premier caisson cylindrique 12 soit alors situé vers l’avant dans une portion plus haute du tunnel axial 66, tandis que le deuxième caisson cylindrique 14, de section inférieure, s’étend vers l’arrière, dans une portion plus basse du tunnel 66. De la sorte, on comprend qu’avec deux caissons cylindriques 12, 14 de sections droites différentes on peut optimiser le volume du dispositif d’échappement 10, sans se restreindre à un seul caisson cylindrique d’une section correspondant à la plus petite section du tunnel axial 66 et par conséquent peu volumineux, ni mettre en œuvre un dispositif d’échappement à deux demi-coquilles adapté à la forme du tunnel mais relativement coûteux. La réalisation des caissons cylindriques 12, 14, est en effet peu coûteuse car elle fait appel à des outillages et à un procédé de fabrication simples. On retrouve sur la en coupe droite, selon le plan III-III illustré sur la , le tunnel axial 66 ménagé dans la caisse du véhicule automobile et débouchant en dessous du véhicule. On retrouve également l’écran thermique 68 et la bordure amont cylindrique 52 du manchon de raccordement réducteur 16 dans lequel est emmanchée la première extrémité aval 28 du premier caisson cylindrique 12. On observera que le tunnel axial 66 présente une paroi de fond 65 et deux parois latérales 67, 69 divergents sensiblement l’une de l’autre. Aussi, l’écran thermique 68 épouse la forme du tunnel axial 66. On retrouve ainsi la section droite du premier caisson cylindrique 12 de forme sensiblement trapézoïdale isocèle, définie par, la première grande face 18 opposée à la première petite face 20 et les deux premières faces identiques 22, 24 inclinées l’une par rapport à l’autre. Par ailleurs, au droit de la jonction entre le manchon de raccordement réducteur 16 et le deuxième caisson cylindrique 14, on aperçoit une cloison interne 70 présentant un grand orifice central 72 et des orifices périphériques 74 permettant l’écoulement des gaz échappement et l’atténuation sonore. Selon une variante non représentée, la section du premier caisson est inférieure à celle du deuxième caisson afin de s’adapter aux contraintes de l’architecture environnante. On se référera enfin à la , illustrant un dispositif d’échappement conforme à l’invention selon un autre mode de mise en œuvre. Cet autre mode de mise en œuvre permet de bénéficier plus encore du volume disponible dans le tunnel axial pour pouvoir augmenter le volume du dispositif d’échappement. Ainsi, le dispositif d’échappement 110 présenté sur la présente trois caissons cylindriques successifs, un troisième caisson cylindrique 112 relié à un quatrième caisson cylindrique 114 par l’intermédiaire d’un premier manchon de raccordement réducteur 116 et un cinquième caisson cylindrique 118 relié dans le prolongement du quatrième 114 par l’intermédiaire d’un deuxième manchon de raccordement réducteur 120. Aussi, le troisième caisson cylindrique 112 présente une longueur et une section comparables à celles du premier caisson cylindrique 12 décrit sur la . Le quatrième caisson cylindrique 114 présente une section supérieure à celle de la section du deuxième caisson cylindrique 14, mais une longueur moins importante. Enfin, le cinquième caisson cylindrique 118 présente une section comparable à celle du deuxième caisson cylindrique 14, mais une longueur inférieure. En outre, le premier manchon de raccordement réducteur 116 présente une section d’entrée adaptée à recevoir l’extrémité aval du troisième caisson cylindrique 112 et une section de sortie adaptée à recevoir l’extrémité amont du quatrième caisson cylindrique 114, tandis que le deuxième manchon de raccordement réducteur 120 présente une section d’entrée adaptée à recevoir l’extrémité aval du quatrième caisson cylindrique 114 et une section de sortie adaptée à recevoir l’extrémité amont du cinquième caisson cylindrique 118. De la sorte, selon cet autre mode de mise en œuvre, pour une même configuration de tunnel axial, on augmente plus encore l’occupation de l’espace libre du tunnel en mettant en œuvre des caissons cylindriques bon marché. En conséquence, le dispositif d’échappement présente un plus gros volume. Dispositif d’échappement (10) des gaz de combustion d’un véhicule à moteur thermique comprenant : - un premier caisson cylindrique (12) d’une première section droite, présentant une première extrémité amont (26) adaptée à recevoir les gaz d’échappement dudit véhicule et une première extrémité aval opposée (28) ; - un deuxième caisson cylindrique (14) d’une deuxième section droite présentant des dimensions différentes des dimensions de ladite première section droite, ledit deuxième caisson cylindrique présentant une deuxième extrémité amont (42) reliée à ladite première extrémité aval (28) pour recevoir les gaz d’échappement dudit premier caisson (12), et une deuxième extrémité aval (44) opposée débouchant vers l’extérieur dudit véhicule ; caractérisé en ce qu’il comprend un manchon de raccordement (16) présentant une section d’entrée adaptée à recevoir ladite première extrémité aval (28) dudit premier caisson (12) et une section de sortie adaptée à recevoir ladite deuxième extrémité amont (42) dudit deuxième caisson (14). Dispositif d’échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit manchon de raccordement réducteur (16) présente une bordure amont cylindrique (52) définissant ladite section d’entrée et une bordure aval cylindrique (56) définissant ladite section de sortie. Dispositif d’échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un troisième caisson cylindrique (118) d’une troisième section droite, ladite troisième section droite présentant des dimensions inférieures aux dimensions de ladite deuxième section droite, ledit troisième caisson cylindrique présentant une troisième extrémité amont reliée à ladite deuxième extrémité aval dudit deuxième caisson cylindrique (114). Dispositif d’échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un autre manchon de raccordement réducteur (120) présentant une autre section d’entrée adaptée à recevoir ladite deuxième extrémité aval dudit deuxième caisson (114) et une autre section de sortie adaptée à recevoir ladite troisième extrémité amont dudit troisième caisson (118). Dispositif d’échappement selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits premier (12) et deuxième (14) caissons présentent une forme générale de prisme droit à base sensiblement trapézoïdale isocèle. Dispositif d’échappement selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits premier (12) et deuxième (14) caissons comprennent respectivement une bande métallique en boucle formant deux bords opposés et deux flasques reliés respectivement par sertissage auxdits bords opposés. Dispositif d’échappement selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits premier (12) et deuxième (14) caissons présentent respectivement une première grande face (18) opposée à une première petite face (20) et une deuxième grande face (34) opposée à une deuxième petite face (36), et en ce que ladite première grande face (18) présente une largeur sensiblement supérieure à la largeur de ladite deuxième grande face (34). Dispositif d’échappement selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite deuxième petite face (36) et ladite deuxième grande face (34) sont espacées l’une de l’autre d’une distance inférieure à la distance s’étendant entre ladite première petite face (20) et ladite première grande face (18). Dispositif d’échappement selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit manchon de raccordement réducteur (16) permet de relier ladite deuxième extrémité amont (42) à ladite première extrémité aval (28) de façon que lesdites première (18) et deuxième (34) grandes faces s’étendent dans un même plan moyen. Dispositif d’échappement selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit manchon de raccordement réducteur (16) comprend une portion centrale (48) présentant une section droite de dimensions comprise entre les dimensions desdites première et deuxième section droite.