FR3076575A1 - Silencieux pour ligne d’echappement de gaz de moteur thermique - Google Patents

Abstract

Le silencieux (2) selon l'invention est destiné à un montage transversal dans un véhicule, le silencieux comprenant un boîtier (20) dans lequel se prolongent longitudinalement des tubes internes cylindriques de circulation de gaz (21, 22, 23A, 23C). Conformément à l'invention, au moins un des tubes internes cylindriques de circulation de gaz comprend deux rangées de perforations (210, 220, 230B, 230C) se prolongeant sur toute sa longueur, et, en considérant le silencieux dans son positionnement spatial de montage dans le véhicule et le véhicule ayant un repère spatial orthogonal XYZ dans lequel les axes X, Y et Z correspondent respectivement à un axe horizontal longitudinal, un axe horizontal transversal et un axe vertical du véhicule, les positions des rangées de perforations dans une section circulaire de plan XZ du tube interne cylindrique de circulation de gaz sont définies par au moins une droite radiale inclinée dans le plan XZ.

Description

SILENCIEUX POUR LIGNE D’ÉCHAPPEMENT DE GAZ DE MOTEUR THERMIQUE

[001] 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 d’un moteur thermique dans un véhicule.

[002] 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. Une implantation sous caisse d’un silencieux 1 dans la partie arrière d’un véhicule VE est montré à la Fig.1.

[003] De manière générale, on notera que le référentiel spatial considéré dans la présente demande de brevet est le repère spatial orthogonal XYZ montré à la Fig.1 dans lequel les axes X, Y et Z correspondent respectivement à l’axe horizontal longitudinal, l’axe horizontal transversal et l’axe vertical du véhicule VE, le véhicule VE étant considéré posé sur un plan horizontal XY.

[004] Dans l’architecture montrée à la Fig.1, d’un type adapté à un véhicule hybride, le silencieux 1 est orienté transversalement par rapport à l’axe X. Le silencieux 1 est situé à proximité d’un pack de batterie de stockage électrique BA, par exemple de type lithium-ion. Le pack de batterie BA est ici implanté entre le silencieux 1 et un train arrière TA du véhicule.

[005] Les silencieux conventionnels sont essentiellement conçus pour répondre à la problématique acoustique et ont habituellement une rigidité importante. En effet, les pièces formant le silencieux sont réalisées dans des matériaux ferreux et sont rendus solidaires du boîtier du silencieux par soudure ou sertissage. Les tubes internes de section circulaire et des coupelles contenues dans le boîtier sont fortement constitutifs de la rigidité du silencieux. De plus, dans les véhicules hybrides, la présence du pack de batterie accentue les contraintes d’implantation sous le plancher arrière du véhicule. II en découle une conception plus compacte du silencieux, avec des coupelles pouvant avoir des formes carrées ou rectangulaires qui accroissent davantage la rigidité du silencieux.

[006] Lorsque le véhicule subit un choc 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 de batterie, logé dans la partie arrière d’un véhicule hybride, est un composant coûteux qui est fortement exposé à une dégradation, compte-tenu de sa localisation dans le véhicule et de sa sensibilité particulière aux chocs.

[007] Par FR2873746B1, il est connu un silencieux de ligne d'échappement de gaz prévu pour un montage sous caisse selon l’axe longitudinal du véhicule. Le silencieux comprend un boîtier avec des chambres internes dans lequel se prolongent longitudinalement un tube d’entrée de gaz et un tube de sortie de gaz. Chacun des tubes comprend des perforations aménagées dans une zone localisée du tube, de façon à obtenir une fragilité des tubes et favoriser ainsi la compressibilité longitudinale du silencieux en cas de choc, par une déformation ou rupture des tubes. Les perforations proposées par FR2873746B1 n’apportent pas d’amélioration sensible de la compressibilité dans un silencieux conçu pour un montage transversal dans le véhicule.

[008] II 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.

[009] Selon un premier aspect, l’invention concerne un silencieux de ligne d'échappement de gaz du type à montage transversal dans un véhicule, le silencieux comprenant un boîtier dans lequel se prolongent longitudinalement des tubes internes cylindriques de circulation de gaz. Conformément à l’invention, au moins un des tubes internes cylindriques de circulation de gaz comprend deux rangées de perforations se prolongeant sur toute sa longueur, et, en considérant le silencieux dans son positionnement spatial de montage dans le véhicule et le véhicule ayant un repère spatial orthogonal XYZ dans lequel les axes X, Y et Z correspondent respectivement à un axe horizontal longitudinal, un axe horizontal transversal et un axe vertical du véhicule, les positions des rangées de perforations dans une section circulaire de plan XZ du tube interne cylindrique de circulation de gaz sont définies par au moins une droite radiale inclinée dans le plan XZ.

[0010] Selon une forme de réalisation particulière, l’ensemble des tubes internes cylindriques de circulation de gaz comprennent les deux rangées de perforations se prolongeant sur toute leur longueur.

[0011] Selon une caractéristique particulière, les rangées de perforations dans la section circulaire de plan XZ occupent des positions diamétralement opposées qui sont définies par une droite radiale inclinée dont l’angle d’inclinaison par rapport à l’axe vertical Z est compris entre 10 degrés et 80 degrés.

[0012] Selon une autre caractéristique particulière, les rangées de perforations dans la section circulaire de plan XZ occupent des positions symétriques qui sont définies par deux droites radiales inclinées symétriques par rapport à l’axe horizontal X passant par un centre de la section-circulaire, les droites radiales inclinées ayant un angle d’inclinaison par rapport à l’axe horizontal X qui est compris entre 40 degrés et 60 degrés.

[0013] Selon encore une autre caractéristique particulière, les perforations sont de forme circulaire, oblongue, rectangulaire ou carrée.

[0014] Selon encore une autre caractéristique particulière, les perforations sont disposées en épi.

[0015] 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.

[0016] D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de formes de réalisation particulières du silencieux de ligne d'échappement de gaz de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la Fig.1 est une vue plane simplifiée, sous caisse, de la partie arrière d’un véhicule automobile hybride équipé d’un pack de batterie et d’un silencieux de ligne d’échappement de gaz de type à montage transversal ; - la Fig.2 est vue plane montrant l’architecture interne d’une première forme de réalisation particulière du silencieux selon l’invention ; la Fig.3 est une vue partielle en perspective montrant les perforations réalisées dans les tubes internes de circulation de gaz_du silencieux de la Fig.2 ; la Fig.4 est une vue en perspective montrant, dans un tronçon de tube, l’agencement de deux rangées de perforations réalisées dans les tubes internes de circulation de gaz du silencieux dé la Fig.2 ; - la Fig.5 est une vue en perspective montrant, dans un tronçon de tube, des déchirures se produisant au niveau des deux rangées de perforations réalisées dans les tubes internes de circulation de gaz du silencieux de la Fig.2 ; - la Fig.6 est une vue plane montrant une section d’un tube interne de circulation de gaz dans une autre forme de réalisation particulière du silencieux selon l’invention ; et - la Fig.7 montre différentes formes applicables pour les perforations des tubes internes de circulation de gaz dans un silencieux selon l’invention.

[0017] En référence aux Figs.2 à 5, il est maintenant décrit une première forme de réalisation particulière 2 d’un silencieux de type à montage transversal selon l’invention, ayant deux tubes de sortie de gaz.

[0018] La Fig.2 montre l’architecture interne générale du silencieux 2 selon l’invention. A la Fig.2, le silencieux 2 est montré en vue plane YZ dans la position horizontale qui est la sienne lorsqu’il est monté dans le véhicule VE, en regardant le silencieux 2 depuis l’arrière du véhicule. Le silencieux 2 comprend essentiellement un boîtier 20, formant son enveloppe extérieure, des tubes internes cylindriques de circulation de gaz 21, 22, 23B et 23C et des coupelles 20A à 20D.

[0019] Dans cette forme de réalisation, le boîtier 20 du silencieux est du type roulé serti. On notera que le silencieux selon l’invention pourra comprendre d’autres types de boîtier, comme par exemple un boîtier de type demi-coque.

[0020] Les tubes internes 21 et 22, contenus dans le boîtier 20, se prolongent vers l’extérieur par des tubes de sortie de gaz 22A et 22B, respectivement, qui assurent l’évacuation des gaz d’échappement vers l'atmosphère. Les tubes internes 23B et 23C, contenus dans le boîtier 20, sont ici emboîtés l’un dans l’autre et rendus solidaires par soudure ou sertissage. Les tubes 23B et 23C forment une prolongation dans le boîtier 20 du tube d’entrée de gaz 23A. Le tube d’entrée de gaz 23A est raccordé au moteur thermique du véhicule VE.

[0021] Les coupelles 20A et 20D ferment les extrémités latérales du boîtier 20. Les coupelles 20B et 20C sont des coupelles internes qui sont logées dans le boîtier 20 et permettent d'assurer le guidage et le support des tubes internes 21, 22, 23B et 23C à l’intérieur du boîtier 20. Les coupelles 20B et 20C délimitent des chambres internes de gaz qui atténuent les vibrations et émissions sonores.

[0022] Comme montré à la Fig.2, et mieux visible à la Fig.3, les tubes internes 21,22, 23B et 23C comportent des rangées de perforations qui se prolongent sur toute leur longueur et ont pour fonction de les fragiliser. Des rangées de perforations 210, 220, 230C et 230B dans les tubes internes 21,22, 23B et 23C, respectivement, sont apparentes à la Fig.2.

[0023] Dans cette première forme de réalisation, les tubes internes du silencieux 2 comportent chacun deux rangées de perforations diamétralement opposées. Les rangées de perforations 210 et 211 du tube interne 21 sont visibles à la Fig.3.

[0024] A la Fig.4, il est montré un tronçon 30 d’un tube interne de circulation de gaz dans le silencieux 2. Les deux rangées de perforations diamétralement opposées sont repérées ici 300 et 301. Dans cette Fig.4, le tronçon 30 est montré avec le positionnement spatial XYZ qui est le sien dans le silencieux 2 lorsque celui-ci est monté dans le véhicule VE.

[0025] Comme montré à la Fig.4, en considérant la section circulaire S1t de plan XZ du tronçon de tube interne 30, les rangées de perforations 300 et 301 sont agencées de telle manière à occuper des positions diamétralement opposées qui sont définies par une droite radiale inclinée Da. La droite radiale Da est inclinée d’un angle a par rapport à un axe vertical Z passant par le centre C de la section circulaire S1t. Les simulations et essais réalisés par l’entité inventive ont permis de mettre en évidence un intervalle préféré de 10 degrés à 80 degrés pour l’angle d’inclinaison a, cet intervalle permettant d’obtenir les meilleurs résultats. Dans cet exemple de réalisation, l’angle d’inclinaison a est de 40 degrés.

[0026] La Fig.5 montre, dans un tronçon de tube 40, les déchirures intervenant dans les tubes internes de circulation de gaz du silencieux 2 lors d’un choc arrière CH. Les tubes internes du silencieux 2 se déchirent en deux demi-tubes au niveau des zones de fragilité constituées par les rangées de perforations. La Fig.5 montre deux tronçons de demi-tubes 40a et 40b produits par les déchirures du tronçon de tube 40 dans les zones 2R où sont situées les perforations. Les demi-tubes ainsi obtenus autorisent un meilleur compactage du silencieux 2, car les demi-tubes prennent moins de place et sont moins rigides que les tubes cylindriques.

[0027] La Fig.6 montre une section circulaire S2T de plan XZ d’un tube interne de circulation de gaz 50 dans une autre forme de réalisation du silencieux selon l’invention.

[0028] Dans cette autre forme de réalisation du silencieux selon l’invention, en considérant la section circulaire S2T du tube interne 50, les rangées de perforations 500 et 501 sont agencées de telle manière à occuper deux positions symétriques qui sont définies par deux droites radiales inclinées DOp et Dl p, respectivement. Les droites radiales DOp et Dip sont symétriques par rapport à un axe horizontal X passant par le centre C de la section circulaire S2T et sont inclinées du même angle β par rapport à l’axe horizontal X. Les simulations et essais réalisés par l’entité inventive pour cette forme de réalisation ont permis de mettre en évidence un intervalle préféré de 40 degrés à 60 degrés pour l’angle d’inclinaison β, cet intervalle permettant d’obtenir les meilleurs résultats.

[0029] On notera que le terme qualificatif « incliné >> utilisé ici pour les droites radiales Da, DOp et Dip définissant les positions des perforations des tubes internes dans le repère spatial orthogonal XYZ exclut les cas où les perforations seraient positionnées sur des droites radiales verticale (Z) ou horizontale (X) dans la section circulaire de plan XZ des tubes internes. En effet, dans les cas ci-dessus, les simulations et essais réalisés par l’entité inventive ne donnent pas des résultats satisfaisants pour la compactibilité des tubes internes du silencieux.

[0030] Comme montré à la Fig.7, les rangées de performations pourront comprendre des perforations ayant différentes formes et dispositions. Ainsi, à titre d’exemple, comme montré par les rangées a) à c), les perforations pourront être de forme circulaire, oblongue, rectangulaire ou carrée, ou avoir d’autres formes non représentées. Comme autre exemple, représenté par la rangée d), les perforations pourront également être disposées en épi dans certaines applications.

[0031] L’invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS

   1. Silencieux de ligne d'échappement de gaz du type à montage transversal dans un véhicule, ledit silencieux (2) comprenant un boîtier (20) dans lequel se prolongent longitudinalement des tubes internes cylindriques de circulation de gaz (21, 22, 23A, 23C), caractérisé en ce qu’au moins un desdits tubes internes cylindriques de circulation de gaz (21, 22, 23A, 23C) comprend deux rangées de perforations (300, 301 ; 500, 501 ) se prolongeant sur toute sa longueur, et en ce que, en considérant ledit silencieux (2) dans son positionnement spatial de montage dans ledit véhicule (VE) et ledit véhicule (VE) ayant un repère spatial orthogonal XYZ dans lequel les axes X, Y et Z correspondent respectivement à un axe horizontal longitudinal, un axe horizontal transversal et un axe vertical dudit véhicule (VE), les positions desdites rangées de perforations (300, 301 ; 500, 501) dans une section circulaire de plan XZ (S1t, S2t) dudit tube interne cylindrique de circulation de gaz (21, 22, 23A, 23C) sont définies par au moins une droite radiale inclinée (Da, DOp, D1p) dans ledit plan XZ.
2. 2. Silencieux de ligne d'échappement de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’ensemble desdits tubes internes cylindriques de circulation de gaz (21, 22, 23A, 23C) comprennent lesdites deux rangées de perforations (300, 301 ; 500, 501) se prolongeant sur toute leur longueur.
3. 3. Silencieux de ligne d'échappement de gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites rangées de perforations (300, 301) dans ladite section circulaire de plan XZ (S1t) occupent des positions diamétralement opposées quî sont définies par une droite radiale inclinée (Da) dont l’angle d’inclinaison (a) par rapport à l’axe vertical Z est compris entre 10 degrés fit 80 degrés.
4. 4. Silencieux de ligne d'échappement de gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites rangées de perforations (500, 501) dans ladite section circulaire de plan XZ (S2t) occupent des positions symétriques qui sont définies par deux droites radiales inclinées (D0p, D1p) symétriques par rapport à l’axe horizontal X passant par un centre (C) de ladite section circulaire (S2t), lesdites droites radiales inclinées (D0p, D1p) ayant un angle d’inclinaison (β) par rapport à l’axe horizontafX qui est compris entre 40 degrés et 60 degrés.
5. 5. Silencieux de ligne d'échappement de gaz selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites perforations sont de forme circulaire, oblongue, rectangulaire ou carrée.
6. 6. Silencieux de ligne d'échappement de gaz selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites perforations sont disposées en épi.
7. 7. Véhicule caractérisé en ce qu’il comprend un silencieux de ligne d'échappement de gaz (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 qui est monté transversalement sous caisse dans sa partie arrière.
8. 8. Véhicule de type hybride selon la revendication 7, 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).