FR2883032A1 - Collecteur de gaz d'echappement - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un collecteur des gaz d'échappement émanant d'un moteur de véhicule automobile, ce collecteur comprenant des demi-coquilles supérieure et inférieure (18A, 18B) délimitant entre elles un conduit d'échappement des gaz, et des perçages alignés destinés à être disposés dans le prolongement des sorties d'échappement du moteur, les demi-coquilles présentant chacune un bord périphérique et étant accolées l'une à l'autre par au moins des premiers tronçons (20A, 20B) de leurs bords périphériques soudés l'un à l'autre.Selon l'invention, il existe au moins un plan moyen (P) passant par les perçages et traversé au moins deux fois par les premiers tronçons (20A, 20B).

Description

La présente invention concerne un collecteur de gaz d'échappement du type
émanant d'un moteur à combustion interne, ce collecteur comprenant des demi-coquilles supérieure et inférieure délimitant entre elles un conduit d'échappement des gaz:, et des perçages alignés destinés à être
disposés dans le prolongement des sorties d'échappement du moteur, les demi-coquilles présentant chacune un bord périphérique et étant accolées l'une à l'autre par au moins des premiers tronçons de leurs bords périphériques soudés l'un à l'autre.
De tels collecteurs sont connus et sont notamment utilisés pour rassembler les gaz d'échappement en sortie des cylindres d'un moteur à combustion interne.
Un tel collecteur est décrit par exemple dans le document FR-2 757 565.
La demi-coquille supérieure porte un canon délimitant la sortie du collecteur. Ce canon est réalisé par étirement du matériau constituant la demi-coquille et constitue une zone fragile, notamment lors des fortes sollicitations thermiques. On a observé que des fissures se créent à la base du canon après une période d'utilisation prolongée du collecteur d'échappement.
Dans ce contexte, l'invention a pour but de 'Fournir un collecteur de gaz d'échappement qui soit mécaniquement plus résistant que ceux de l'état de la technique.
A cet effet, l'invention a pour objet un collecteur de gaz d'échappement du type précité, caractérisé en ce qu'il existe au moins un plan moyen passant par les perçages et traversé au moins deux fois par les premiers tronçons.
Suivant des modes particuliers de réalisaticn, le collecteur de gaz d'échappement peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les premiers tronçons forment une alternance de bosses et de creux s'étendant respectivement au-dessus et au-dessous du plan moyen; la demi-coquille supérieure est disposée essentiellement au-dessus du plan moyen et la demi-coquille inférieure est disposée essentiellement audessous du plan moyen; - la demi-coquille supérieure comprend une zone mécaniquement fragile à proximité des premiers tronçons, ceux-ci formant une bosse le long de cette zone fragile; - la zone mécaniquement fragile est un canon de sortie du collec- teur; - le collecteur comprend une bride sur laquelle les demi-coquilles supérieure et inférieure sont soudées par des seconds tronçons de leurs bords périphériques respectifs s'étendant parallèlement l'une à l'autre suivant une direction générale sensiblement parallèle au plan moyen, respecti- vement au-dessus et au- dessous du plan moyen, la bride comprenant une pluralité de trous de fixation espacés le long de cette direction générale et disposés alternativement au-dessus du second tronçon de la demi-coquille supérieure et au-dessous du second tronçon de la demi-coquille inférieure, une partie centrale des premiers tronçons s'étendant parallèlement à ladite direction générale et formant des bosses en regard des trous situés au-dessous du plan moyen et des creux en regard des trous situés au-dessus du plan moyen; et - les demi-coquilles supérieure et inférieure forment des vagues parallèles s'inscrivant respectivement dans le prolongement des bosses et des creux de la partie centrale des premiers tronçons.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective de derrière d'un collecteur selon l'invention; et - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe du collecteur de la figure 1.
Le collecteur représenté aux figures 1 et 2 comporte essentielle-ment une enveloppe externe étanche 10 et une coque interne 12 de guidage et d'évacuation des gaz d'échappement. La coque interne 12 délimite une bouche allongée 14 de collecte des gaz dans laquelle débouche chaque sortie d'échappement d'un cylindre. La coque interne 12 présente également une sortie commune 15 d'évacuation des gaz hors du collecteur.
L'enveloppe 10 comporte une bride 16 de fixation du collecteur sur le moteur et deux demi-coquilles supérieure et inférieure 18A, 18B délimitées par des bords périphériques respectifs 19A, 19B, les demi- coquilles 18A, 18B étant accouplées l'une à l'autre par des premiers tronçons 20A, 20B de ces bords périphériques. Les premiers tronçons 20A, 20B sont fixés l'un à l'autre par une soudure 20. Les demi-coquilles 18A, 18B sont également soudées sur la bride 16 par des seconds tronçons 21A, 21B de leurs bords périphériques 19A, 19B respectifs.
La coque interne 12 est formée de deux demi-coques 22A, 22B soudées l'une à l'autre de manière étanche.
L'une des demi-coques 22A comporte un canon étiré 24 délimitant la sortie 15 du collecteur. Le canon 24 s'étend axialement dans un canon correspondant 25 délimité dans la demi-coquille supérieure 18A de l'enveloppe externe 10.
La bride 16 est une plaque plane de forte épaisseur, de forme al-longée suivant une direction longitudinale. Les seconds tronçons 21A, 21B sont soudés sur une grande face de la bride 16 et s'étendent parallèlement l'un à l'autre suivant la direction générale longitudinale.
Les demi-coquilles supérieure et inférieure 18A, 18B sont des piè-ces embouties concaves, de concavités tournées l'une vers l'autre, s'étendant généralement perpendiculairement à la bride 16.
Les premiers tronçons 20A, 20B des bords périphériques 19A, 19B s'étendent à partir d'une extrémité longitudinale de la bride 16 jusqu'à l'extrémité longitudinale opposée de la bride 16, et comprennent une partie centrale 26 s'étendant sensiblement parallèlement à la direction longitudinale, et deux parties latérales 27 opposées réunissant les extrémités de la partie centrale 26 aux seconds tronçons 21A, 21B.
On voit sur la figure 2: que les premiers tronçons 20A, 20B des bords périphériques 19A, 19B sont sensiblement coplanaires et sont plaqués l'un contre l'autre.
La coque interne 12 est soudée à la bride 16 suivant un bord délimitant la bouche allongée 14 recouvrant des perçages 28 ménagés dans la bride 16 et destinés être disposée dans le prolongement des sorties d'échap- pement des cylindres du moteur. Les perçages 28 sont circulaires et leurs centres sont alignés longitudinalement.
Les deux demi-coques 22A, 22B sont soudées l'une à l'autre par une soudure périphérique 30 réalisée entre deux plages latérales périphéri- ques notées 32A, 32B des deux demi-coques. Les plages périphériques 32A, 32B se chevauchent. A cet effet, la demi-coque 22A présente un épaulement 34 délimitant, avec le bord de la demi-coque, la plage 32A qui est légèrement dégagée vers l'extérieur. La plage 32B de la demi-coque associée 22B est reçue dans le dégagement délimité par l'épaulement 34.
Ainsi, la surface extérieure de la demi-coque 22B est appliquée contre la surface intérieure de la demi-coque 22A suivant les plages de chevauchement 32A, 32B.
Les plages de chevauchement 32A, 32B s'étendant perpendiculairement au plan de liaison entre les deux demi-coques 22A, 22B, de sorte que chaque plage forme une surface gauche cylindrique engendrée par un segment perpendiculaire au plan de liaison et circulant suivant la soudure 30.
Un espace intercalaire libre 40 est formé entre la coque interne 22 et l'enveloppe externe 18. Cet espace 40 présente une épaisseur comprise entre 1 mm et 30 mm.
Ainsi, la coque interne 12 est en tout point espacée de l'enveloppe externe 18. En particulier, les régions de liaison où sont ménagées les soudures 20 et 30 sont totalement séparées.
Un matériau isolant thermique et/ou acoustique 42 est interposé dans l'espace intercalaire entre la coque interne 12 et l'enveloppe externe 18. il emplit totalement cet espace.
Le matériau est formé par exemple d'une nappe de fibres telles que des fibres de céramique.
Comme on le voit sur la figure 1, la demi-coquille supérieure 18A est disposée essentiellement au-dessus d'un plan moyen P, et la demi-coquille inférieure 18B est disposée essentiellement au-dessous de ce plan moyen P. Ce plan P est parallèle à la direction longitudinale sensiblement perpendiculaire à la bride 16, et contient les centres des perçages 28.
On notera que les demi-coquilles 18A et 18B sont assemblées l'une à l'autre suivant une direction perpendiculaire au plan moyen P. Le parcours des premiers tronçons 20A/20B dessine une courbe dérivable, c'est-à-dire dépourvue d'angle vif comme celui formé entre deux 5 segments droits d'orientations différentes.
Les premiers tronçons 20A, 20B des bords périphériques 19A, 19B s'étendent suivant un parcours sinueux, et traversent plusieurs fois le plan moyen P. Les premiers tronçons 20A, 20B forment donc une alternance de bosses 50 et de creux 52 s'étendant respectivement au-dessus et au- dessous du plan moyen P. La période des oscillations, c'est-à-dire l'écartement séparant le sommet de deux bosses est comprise entre 5 et 20 cm. L'amplitude des oscillations, c'est-à-dire la hauteur du sommet de la bosse par rapport au plan moyen P, est comprise entre 1 et 5 cm.
En particulier, les premiers tronçons 20A, 20B forment une bosse 50 le long du canon 25, qui constitue une zone fragile de la demi-coquille supérieure 18A.
Les seconds tronçons 21A, 21B des bords périphériques 19A, 19B s'étendent parallèlement au plan moyen P respectivement au-dessus et au-20 dessous de ce plan moyen P. On voit sur la figure 1, que la bride comprend une pluralité de trous de fixation 54 espacés longitudinalement, et disposés alternativement au-dessus du second tronçon 21A de la demi-coquille supérieure 18A et au-dessous du second tronçon 21B de la demi-coquille inférieure 18B.
Les premiers tronçons 20A, 20B forment des bosses 50 en regard des trous 54 situés au-dessous du plan moyen P et des creux 52 en regard des trous situés au-dessus du plan moyen P. On entend par là que les bosses 50 et les creux 52 sont disposés dans le prolongement des trous 54 situés respectivement au-dessus et au-dessous du plan moyen P suivant une direction transversale sensiblement perpendiculaire à la bride 16.
On voit encore sur la figure 1 que les demi-coquilles supérieure et inférieure 18A, 18B forment chacune une succession de vagues 56 transversales parallèles séparées par des dépressions 58 transversales parallèles. Les vagues 56 formées par la demi-coquille supérieure 18A s'inscrivent dans le prolongement des bosses 50 de la partie centrale 36 des premiers tronçons 20A, 20B. Les vagues 56 de la demi-coquille inférieure 18B s'inscrivent dans le prolongement des creux 52 de la partie centrale des premiers tronçons 20A, 20B, de telle sorte que les demi-coquilles 18A et 18B, considérées en section dans un plan parallèle à la bride 16 (figure 2), présentent des formes sinueuses parallèles l'une à l'autre.
Les seconds tronçons 21A, 21B présentent également une forme sinueuse, comme le montrent les figures 1 et 2, et forment également des bosses 50 et des creux 52 s'inscrivant dans le prolongement transversal des vagues 56 et des dépressions 58 des demi-coquilles supérieure et inférieure 18A, 18B.
Pour la fabrication d'un tel collecteur, les deux demi-coques 22A, 22B sont formées par emboutissage puis le canon 24 est formé par étirement de matière, par exemple par rotomoulage sur un noyau de forme adaptée. Enfin, les demi-coques 22A, 22B sont reliées l'une à l'autre par formation de la soudure 30.
La coque interne est alors soudée sur la bride à la périphérie de sa bouche allongée 14.
Le matériau isolant 42 initialement en nappe est ensuite rapporté et enroulé autour de la coque interne 12.
Les deux demi-coquilles 18A, 18B sont d'abord mises en forme par emboutissage, ce qui permet de conférer aux premiers et seconds tronçons des bords périphériques leurs formes sinueuses. Puis le canon 25 est formé par étirement de matière, par exemple par rotomoulage autour d'un noyau de forme adaptée. Les demi-coquilles sont alors mises en place autour du matériau isolant et son liées ensemble par réalisation de la soudure 20. Enfin, l'enveloppe externe 10 est soudée à la bride.
Le collecteur décrit ci-dessus présente des avantages notables.
Le fait que le bord périphérique de la demi-coquille supérieure 18A forme une bosse le long du canon 25 permet de réduire les contraintes mécaniques dans cette zone. En effet, la matière est déplacée dans cette zone vers l'extérieur de la demi-coquille, à l'étape d'emboutissage. A l'étape de formation du canon 25, cette matière est étirée plus loin vers l'extérieur de la demi-coquille à partir de la position occupée en fin d'emboutissage. Elle subit donc un étirement d'une amplitude moins grande, que si le bord périphérique pré-sentait un profil droit à cet endroit. Les contraintes mécaniques dans cette zone sont donc réduites, ce qui réduit les risques de fissuration à terme.
Par ailleurs, les dépressions 58 ménagées dans le prolongement des trous 54 de la bride 16 permettent de faciliter l'utilisation d'outils tels que des visseuses électriques ou pneumatiques pour fixer le collecteur sur le moteur. Cette opération nécessite en effet d'abord de disposer des vis dans les trous de la bride 16, puis d'approcher l'outil des trous du côté des demi-coquilles pour fixer les vis. L'existence des dépressions 58 facilitent le débattement de l'outil au-dessus ou en dessous des demicoquilles.
On notera que des bosses peuvent être forrnées dans les bords périphériques non seulement le long du canon 25, mais également le long de toute autre zone des demi-coquilles dans laquelle on souhaite diminuer le ni-veau des contraintes mécaniques.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Collecteur de gaz d'échappement émanant d'un moteur à combustion interne, ce collecteur comprenant des demi-coquilles supérieure et inférieure (18A, 18B) délimitant entre elles un conduit d'échappement des gaz, et des perçages alignés (28) destinés à être disposés dans le prolongement des sorties d'échappement du moteur, les demi-coquilles présentant chacune un bord périphérique (19A, 19B) et étant accolées l'une à l'autre par au moins des premiers tronçons (20A, 20B) de leurs bords périphériques (19A, 19B) soudés l'un à l'autre, caractérisé en ce qu'il existe au moins un plan moyen (P) passant par les perçages (28) et traversé au moins deux fois par les premiers tronçons (20A, 20B).
2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers tronçons (20A, 20B) forment une alternance de bosses (50) et de creux (52) s'étendant respectivement au-dessus et au-dessous du plan moyen (P).
3. Collecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la demicoquille supérieure (18A) est disposée essentiellement au-dessus du plan moyen (P) et la demi-coquille inférieure (18B) est disposée essentiellement au-dessous du plan moyen (P).
4. Collecteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la demi-coquille supérieure (18A) comprend une zone mécaniquement fragile (25) à proximité des premiers tronçons (20A, 20B), ceux-ci formant une bosse (50) le long de cette zone fragile (25).
5. Collecteur, selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone mécaniquement fragile est un canon (25) de sortie du collecteur.
6. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une bride (16) sur laquelle les demi- coquilles supérieure et inférieure (18A, 18B) sont soudées par des seconds tronçons (21A, 21B) de leurs bords périphériques (19A, 19B) respectifs s'étendant parallèlement l'une à l'autre suivant une direction générale sensiblement parallèle au plan moyen (P), respectivement au- dessus et au-dessous du plan moyen (P), la bride (16) comprenant une pluralité de trous de fixation (54) espacés le long de cette direction générale et disposés alternativement au-dessus du second tronçon (21A) de la demi-coquille supérieure (18A) et au-dessous du second tronçon (21B) de la demi-coquille inférieure (18B), une partie centrale (26) des premiers tronçons (20A, 20B) s'étendant parallèlement à ladite direction générale et formant des bosses (50) en regard des trous (54) situés au- dessous du plan moyen (P) et des creux (52) en regard des trous (54) situés au-dessus du plan moyen (P).
7. Collecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les demicoquilles supérieure et inférieure (18A, 18B) forment des vagues (56) parallèles s'inscrivant respectivement dans le prolongement des bosses (50) et des creux (52) de la partie centrale (26) des premiers tronçons (20A, 20B).
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