FR3091728A1 - Tronçon de ligne d’échappement avec dispositif de retenue pour organe de purification comportant un système à baïonnette et système de dépollution associé - Google Patents

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Abstract

Tronçon de ligne d’échappement avec dispositif de retenue pour organe de purification comportant un système à baïonnette et système de dépollution associé Ce tronçon de ligne d’échappement (30) comprend un corps (40) comprenant une conduite intérieure (42) définissant un espace de réception (46) cylindrique pour un organe de purification des gaz d’échappement (104). Il comprend également un dispositif de retenue (60) pour retenir l’organe de purification (104) dans l’espace de réception (46). Ce dispositif de retenue (60) comprend un organe de retenue (62) amovible déplaçable relativement au corps (40) entre une position de blocage de l’organe de purification (104), dans laquelle il s’oppose au retrait de l’organe de purification (104) hors de l’espace de réception (46), et une position de dégagement de l’organe de purification (104), et un système (64) de verrouillage de l’organe de retenue (62) dans sa position de blocage. Le système de verrouillage (64) est formé par un système à baïonnette. Figure pour l'abrégé : Figure 3

Description

Tronçon de ligne d’échappement avec dispositif de retenue pour organe de purification comportant un système à baïonnette et système de dépollution associé
La présente invention concerne un tronçon de ligne d’échappement pour un véhicule automobile, du type comprenant :
  • un corps comprenant une conduite intérieure pour le guidage de gaz d’échappement, ladite conduite intérieure définissant un espace de réception cylindrique, orienté suivant un axe, pour un organe de purification des gaz d’échappement, le corps présentant une face extérieure radiale dans laquelle est ménagé un orifice traversant coaxial à l’axe et débouchant dans l’espace de réception pour l’insertion de l’organe de purification des gaz d’échappement dans l’espace de réception, et
  • un dispositif de retenue pour retenir l’organe de purification dans l’espace de réception, ce dispositif de retenue comprenant :
    • un organe de retenue amovible déplaçable relativement au corps entre une position de blocage de l’organe de purification, dans laquelle il s’oppose au retrait de l’organe de purification hors de l’espace de réception, et une position de dégagement de l’organe de purification, et
    • un système de verrouillage de l’organe de retenue dans sa position de blocage,
L’invention concerne également un système de dépollution comprenant un tel tronçon de ligne d’échappement, et un véhicule automobile comprenant un tel système de dépollution.
Des tronçons de ligne d’échappement du type précité sont connus. L’organe de retenue y est le plus souvent constitué par un couvercle qui, en position de blocage, obture l’orifice traversant de manière étanche aux gaz d’échappement, et ainsi empêche l’organe de purification de sortir de l’espace de réception. Par ailleurs, le système de verrouillage habituellement utilisé pour maintenir l’organe de retenue en position de blocage est constitué par un collier de serrage en V placé de manière à enserrer un rebord périphérique de l’organe de retenue et une collerette entourant l’orifice traversant.
De tels tronçons de ligne d’échappement sont généralement prévus lorsque le véhicule automobile est soumis à une utilisation intensive, ainsi que cela peut être le cas pour les véhicules commerciaux, de sorte que des organes de purification de la ligne d’échappement du véhicule automobile, tels que le filtre à particule ou le système de réduction catalytique sélective, doivent être régulièrement remplacés.
Ces organes de purification sont alors assemblés à des cartouches elles-mêmes montées dans des tronçons de ligne d’échappement du type précité. Le remplacement des organes de purification peut alors être réalisé relativement aisément puisque, pour ce faire, il suffit de déverrouiller l’organe de retenue, le déplacer en position de dégagement, retirer de l’espace de réception la cartouche comprenant l’organe de purification, remplacer les composants d’usure (joints, anneau de centrage, collier, …), insérer une nouvelle cartouche dans l’espace de réception, replacer l’organe de retenue en position de blocage et verrouiller à nouveau l’organe de retenue dans cette position.
Les solutions connues ne donnent cependant pas entière satisfaction.
Tout d’abord, du fait de l’emploi d’un collier de serrage, l’effort de compression axial exercé entre l’organe de retenue et le corps est réparti de façon inhomogène : il est en effet particulièrement concentré sous la vis de serrage du collier. Il peut en résulter des défauts d’étanchéité très défavorables pour les performances de la ligne d’échappement.
Ensuite, un tel système de verrouillage nécessite de prévoir sur le corps une collerette dépassant axialement vers l’extérieur relativement à la face extérieur du corps. Cela est très préjudiciable en termes d’encombrement axial du tronçon de ligne d’échappement.
Enfin, le verrouillage par collier de serrage reste une opération longue et fastidieuse pour l’opérateur en charge du remplacement de l’organe de purification.
Un objectif de l’invention est ainsi de mieux répartir l’effort de compression axial exercé entre l’organe de retenue et le corps lorsque l’organe de retenue est verrouillé en position de blocage. D’autres objectifs sont de réduire l’encombrement axial du tronçon de ligne d’échappement, et de faciliter le verrouillage et le déverrouillage de l’organe de retenue en position de blocage.
A cet effet, l’invention a pour objet un tronçon de ligne d’échappement du type précité, dans lequel le système de verrouillage est formé par un système à baïonnette.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le tronçon de ligne d’échappement présente également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- le système de verrouillage comprend :
  • des ailettes de fixation solidaires de l’organe de retenue et faisant chacune saillie radialement vers l’extérieur depuis l’organe de retenue, et
  • une pluralité d’organes de rétention solidaires du corps et espacés axialement de la face extérieure du corps de sorte à former, entre chaque organe de rétention et la face extérieure du corps, une cavité de réception d’une ailette de fixation en position de blocage, lesdits organes de rétention étant espacés orthoradialement les uns des autres par des fenêtres adaptées pour le passage des ailettes de fixation lorsque l’organe de retenue est déplacé axialement.
- chaque organe de rétention comprend un cœur qui est à une première distance axiale de la face extérieure du corps, et deux pattes faisant chacune saillie orthoradialement depuis le cœur à l’opposé de l’autre patte, chaque patte comprenant un tronçon rabattu présentant une extrémité distale qui est à une deuxième distance axiale de la face extérieure du corps, la deuxième distance axiale étant inférieure à la première distance axiale et à l’épaisseur des languettes de fixation ;
- chaque patte comprend un tronçon relevé s’étendant orthoradialement depuis l’extrémité distale à l’opposé du cœur, ce tronçon relevé présentant une extrémité libre qui est à une troisième distance axiale de la face extérieure du corps, ladite troisième distance axiale étant supérieure à la deuxième distance axiale de préférence supérieure à l’épaisseur des ailettes de fixation ;
- l’organe de retenue comprend un couvercle apte à obturer l’orifice traversant de manière étanche aux gaz d’échappement lorsque l’organe de retenue est en en position de blocage ;
- le tronçon de ligne d’échappement comprend en outre un joint de forme comprimé axialement entre l’organe de retenue et la face extérieure du corps et réalisant une étanchéité annulaire continue entre l’organe de retenue et la face extérieure du corps lorsque l’organe de retenue est dans sa position de blocage ;
- le tronçon de ligne d’échappement comprend en outre un joint à lèvres comprimé axialement entre l’organe de retenue et la face extérieure du corps et réalisant une étanchéité annulaire continue entre l’organe de retenue et la face extérieure du corps lorsque l’organe de retenue est dans sa position de blocage ;
- le joint à lèvres comprend deux volets annulaires présentant chacun un bord périphérique intérieur et un bord périphérique extérieur, l’un desdits bords périphériques formant un bord d’articulation du volet à l’autre volet et l’autre bord périphérique étant libre, chaque volet présentant une nervure annulaire s’étendant sensiblement parallèlement au bord d’articulation et faisant saillie à l’opposé de l’autre volet ; et
- la nervure annulaire est plus proche du bord périphérique libre que du bord d’articulation, la distance de la nervure annulaire au bord périphérique libre étant de préférence inférieure à 25%, en particulier inférieure à 20%, de la distance du bord périphérique libre au bord d’articulation.
- l’organe de retenue présente une butée d’appui axial contre le corps à la périphérie de l’orifice traversant.
L’invention a également pour objet un système de dépollution comprenant un tronçon de ligne d’échappement tel que défini ci-dessus et une cartouche amovible comportant :
  • un tube incluant un premier tronçon et un deuxième tronçon, le deuxième tronçon étant ajouré, et
  • un organe de purification des gaz d’échappement logé dans le premier tronçon du tube.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le système de dépollution présente également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- ladite cartouche est solidaire de l’organe de retenue et reçue dans l’espace de réception lorsque l’organe de retenue est dans sa position de blocage ;
- la cartouche comprend une collerette faisant saillie radialement vers l’extérieur depuis une extrémité axiale du tube, le deuxième tronçon du tube étant interposé entre le premier tronçon du tube et ladite collerette, le tube étant logé dans l’espace de réception et la collerette étant interposée entre l’organe de retenue et la face extérieure du corps lorsque l’organe de retenue est dans sa position de blocage ;
- l’organe de retenue présente une butée d’appui axial contre la cartouche amovible à la base de la collerette ;
- le système de dépollution comprend un premier organe d’étanchéité réalisant une étanchéité annulaire continue entre l’organe de retenue et la collerette lorsque l’organe de retenue est dans sa position de blocage, et un deuxième organe d’étanchéité réalisant une étanchéité annulaire continue entre la collerette et la face extérieure du corps lorsque l’organe de retenue est dans sa position de blocage ;
- l’un des premier et deuxième organes d’étanchéité, de préférence le premier organe d’étanchéité, est formé par un joint de forme comprimé axialement lorsque l’organe de retenue est dans sa position de blocage ;
- l’un des premier et deuxième organes d’étanchéité, de préférence le premier organe d’étanchéité, est formé par un joint à lèvres comprimé axialement lorsque l’organe de retenue est dans sa position de blocage ;
- le joint à lèvres comprend deux volets annulaires présentant chacun un bord périphérique intérieur et un bord périphérique extérieur, l’un desdits bords périphériques formant un bord d’articulation du volet à l’autre volet et l’autre bord périphérique étant libre, chaque volet présentant une nervure annulaire s’étendant sensiblement parallèlement au bord d’articulation et faisant saillie à l’opposé de l’autre volet ;
- la nervure annulaire est plus proche du bord périphérique libre que du bord d’articulation, la distance de la nervure annulaire au bord périphérique libre étant de préférence inférieure à 25%, en particulier inférieure à 20%, de la distance du bord périphérique libre au bord d’articulation ;
- la cartouche comprend un couvercle radial fermant de manière étanche le tube au niveau de l’extrémité axiale depuis laquelle la collerette fait saillie ; et
- l’organe de retenue et le corps présentent chacun une butée d’appui axial contre la collerette de la cartouche.
L’invention a encore pour objet un véhicule automobile comportant un système de dépollution tel que défini ci-dessus.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
  • [Fig 1] la Figure 1 est une vue de côté d’un véhicule automobile selon l’invention,
  • [Fig 2] la Figure 2 est une vue de face et en perspective d’un tronçon de ligne d’échappement du véhicule de la Figure 1, selon un premier mode de réalisation de l’invention,
  • [Fig 3] la Figure 3 est une vue en coupe, prise selon un plan marqué III-III sur la Figure 2, du tronçon de ligne d’échappement de la Figure 2,
  • [Fig 4] la Figure 4 est une vue en perspective, sous le même angle de vue que pour la Figure 1, d’un organe de retenue du tronçon de ligne d’échappement de la Figure 1,
  • [Fig 5] [Fig 6] [Fig 7] les Figure 5 à 7 sont des vues en coupe, similaires à celle de la Figure 3, d’un tronçon de ligne d’échappement selon différentes variantes d’un second mode de réalisation de l’invention, et
  • [Fig 8] [Fig 9] [Fig 10] les Figure 8 à 10 sont des vues en coupe, similaires à celle de la Figure 3, d’un tronçon de ligne d’échappement selon différentes variantes d’un troisième mode de réalisation de l’invention.
Le véhicule automobile 10 représenté sur la Figure 1 est un véhicule commercial, en particulier un camion. Dans l’exemple représenté, ce camion est un tracteur. En variante (non représentée), le camion est un porteur.
Le véhicule automobile 10 comprend, de manière connue, un moteur à combustion interne 12 pour la propulsion du véhicule 10, et une ligne d’échappement 14 pour le traitement des gaz d’échappement du moteur 12 et leur évacuation hors du véhicule 10. On notera que le moteur 12 n’est pas nécessairement destiné à propulser directement le véhicule 10, mais peut produire de l’énergie électrique pour le véhicule 10, cette énergie électrique étant utilisée pour alimenter un moteur électrique de propulsion du véhicule 10.
La ligne d’échappement 14 comprend, de manière connue, un collecteur 16 pour collecter les gaz d’échappement du moteur 12, au moins un, ici deux, orifice(s) 18 de sortie des gaz d’échappement hors du véhicule 10 et, entre le collecteur 16 et les orifices de sortie 18, un réseau de conduites 20 pour guider les gaz d’échappement depuis le collecteur 16 jusqu’à chaque orifice de sortie 18.
Le réseau de conduites 20 inclut au moins un, ici deux, système(s) de dépollution 22, 24, pour dépolluer les gaz d’échappement et au moins un équipement anti-bruit 26, par exemple un silencieux, adapté pour minimiser le son produit par les gaz d’échappement à leur sortie par l’orifice de sortie 18.
Le système de dépollution 24 est représenté sur la Figure 2. Il comprend un tronçon de ligne d’échappement 30 et une cartouche 32 (Figure 3) montée dans le tronçon 30.
En référence à la Figure 3, le tronçon de ligne d’échappement 30 comprend un corps 40. Ce corps 40 comprend une conduite intérieure 42 pour le guidage des gaz d’échappement du moteur 12, et un panneau d’extrémité 44.
La conduite intérieure 42 du corps 40 définit un espace de réception 46 cylindrique, en particulier cylindrique de révolution, orienté suivant un axe A-A’, pour recevoir la cartouche 32 lorsqu’elle est montée sur le tronçon 30.
Le panneau d’extrémité 44 est disposé orthogonalement à l’axe A-A’. Il définit une extrémité axiale de l’espace réception 46. Il présente une face extérieure 48 radiale dans laquelle est ménagé un orifice traversant 50 coaxial à l’axe A-A’ et débouchant dans l’espace de réception 46 pour l’insertion de la cartouche 32 dans l’espace de réception 46.
L’orifice traversant 50 est ici sensiblement circulaire.
La face extérieure 48 du panneau d’extrémité 44 du corps 40 comprend une portion évasée 52 entourant l’orifice traversant 50 et définissant un bord annulaire 54 de l’orifice traversant 50. La face extérieure 48 du corps 40 comprend également une portion annulaire plane 56 entourant la portion évasée 52.
Le tronçon de ligne d’échappement 30 comprend également un dispositif de retenue 60 pour retenir la cartouche 32 dans l’espace de réception 46. Ce dispositif de retenue 60 comprend un organe de retenue 62 amovible déplaçable relativement au corps 40 entre une position de blocage de la cartouche 32, dans laquelle il s’oppose au retrait de la cartouche 32 hors de l’espace de réception 46, et une position de dégagement de la cartouche 32, et un système 64 de verrouillage de l’organe de retenue 62 dans sa position de blocage.
L’organe de retenue 62 comprend une face interne 66 orientée vers l’espace de réception 46 lorsque l’organe de retenue 62 est en position de blocage, et une face externe 68 opposée à la face interne 66.
En référence à la Figure 4, l’organe de retenue 62 comprend un anneau 70 et porte des poignées 72 solidaires de l’anneau 70.
L’anneau 70 a un diamètre interne sensiblement égal au diamètre de l’orifice traversant 50, et un diamètre externe sensiblement égal au diamètre externe de la portion évasée 52 de la face extérieure 48 du corps 40.
L’anneau 70 est ici sensiblement circulaire.
L’anneau 70 définit un bord périphérique extérieur 74 de l’organe de retenue 62.
Chaque poignée 72 fait saillie axialement depuis la face externe 68 de l’organe de retenue 62 à l’opposé de la face interne 66.
Selon l’invention, le système de verrouillage 64 est formé par un système à baïonnette, en particulier un système à encliquetage angulaire avec étanchéité externe de la cartouche amovible 32 dans le panneau d’extrémité 44.
A cet effet, le système de verrouillage 64 comprend, comme visible sur la Figure 4, des ailettes de fixation 76 solidaires de l’organe de retenue 62 et faisant chacune saillie radialement vers l’extérieur depuis l’organe de retenue 62. Il comprend également, comme visible sur la Figure 2, une couronne de verrouillage 78 fixée à la face extérieure 48 du corps 40 et entourant l’orifice traversant 50.
En référence à la Figure 4, les ailettes de fixation 76 sont régulièrement réparties à la périphérie de l’organe de retenue 62. Chaque ailette de fixation 76 fait saillie radialement vers l’extérieur depuis le bord périphérique extérieur 74 de l’organe de retenue 62.
Les ailettes de fixation 76 sont au moins au nombre de deux, et de préférence au nombre de trois. Elles sont ici au nombre de quatre.
Chaque ailette de fixation 76 présente un bossage 80 dépassant axialement à l’opposé de la face interne 66 de l’organe de retenue 62 relativement au reste de l’ailette de fixation 76. L’étendue orthoradiale de ce bossage 80 est ici sensiblement égale à l’étendue orthoradiale de l’ailette de fixation 76.
Chaque ailette de fixation 76 est de préférence adaptée pour être en appui contre la face extérieure 48 du corps 40 lorsque l’organe de retenue 62 est en position de blocage.
Les ailettes de fixation 76 sont en particulier formées d’une seule pièce avec l’anneau 70, ladite pièce étant typiquement constituée d’une plaque de métal emboutie.
En référence à la Figure 2, la couronne de verrouillage 78 comprend une bague extérieure 82 en contact avec la face extérieure 48 du corps 40. Elle comprend également une pluralité de languettes 84 faisant chacune saillie radialement vers l’intérieur depuis la bague extérieure 82.
La couronne de verrouillage 78 est fixée, typiquement soudée, à la face extérieure 48 du corps 40 à la périphérie de la bague extérieure 82.
Les languettes 84 sont réparties régulièrement autour de l’axe A-A’. Elles sont en particulier en nombre égal aux ailettes de fixation 76.
Les languettes 84 sont espacées orthoradialement les unes des autres par des fenêtres 85, ménagées dans la couronne de verrouillage 78 et adaptées pour le passage des ailettes de fixation 76 lorsque l’organe de retenue 62 est déplacé axialement, c’est-à-dire suivant l’axe A-A’.
Chaque languette 84 comprend un cœur de languette 86 relié à la bague extérieure 82 de la couronne de verrouillage 78 et deux pattes 88 faisant chacune saillie orthoradialement depuis le cœur de languette 86 à l’opposé de l’autre patte 88.
Comme visible sur la Figure 2, le cœur de languette 86 est espacé axialement de la face extérieure 48 du corps 40 de sorte à former, entre la languette 84 et la face extérieure 48 du corps 40, une cavité 90 de réception d’une ailette de fixation 76 en position de blocage. En particulier, le cœur de languette 86 est à une première distance axiale de la face extérieure 48 du corps 40 qui est supérieure à la hauteur du bossage 80 des ailettes de fixation 76. Ainsi, chaque languette 84 forme un organe de rétention propre à limiter les déplacements axiaux d’une ailette de fixation 76 relativement au corps 40 lorsque ladite ailette 76 est engagée dans la cavité de réception 90.
De retour à la Figure 2, chaque patte 88 est espacée de la bague extérieure 82 de la couronne de verrouillage 78.
Chaque patte 88 comprend un tronçon rabattu 92 présentant une extrémité proximale 94 de raccordement au cœur de languette 86 et une extrémité distale 96 opposée à l’extrémité proximale 94, l’extrémité distale 96 étant à une deuxième distance axiale de la face extérieure 48 du corps 40 qui est inférieure à la première distance axiale. La deuxième distance axiale est en particulier inférieure à la hauteur du bossage 80 des ailettes 76, de sorte ladite extrémité distale 96 s’oppose au passage des ailettes de fixation 76 entre la patte 88 et la face extérieure 48 du corps 40.
Dans l’exemple représenté, chaque patte 88 comprend également un tronçon relevé 98 s’étendant orthoradialement depuis l’extrémité distale 96 du tronçon rabattu 92 à l’opposé du cœur de languette 86. Ce tronçon relevé 98 présente une extrémité libre 100 opposé à l’extrémité distale 96, ladite extrémité libre 100 étant à une troisième distance axiale de la face extérieure 48 du corps 40 qui supérieure à la deuxième distance axiale et en particulier supérieure à la hauteur du bossage 80 des ailettes de fixation 76.
Ainsi, pour verrouiller l’organe de retenue 62 en position de blocage, il suffit de :
  • déplacer axialement l’organe de retenue 62 relativement au corps 40 jusqu’à ce qu’il soit en position de blocage, en faisant passer les ailettes de fixation 76 à travers les fenêtres 85, et
  • une fois l’organe de retenue 62 en position de blocage, pivoter ledit organe de retenue 62 relativement au corps 40 autour de l’axe A-A’, de sorte à insérer les ailettes de fixation 76 dans les cavités de réception 90.
Les poignées 72 de l’organe de retenue 62 permettent d’assister l’opérateur dans cette opération de pivotement de l’organe de retenue 62 pour appliquer le couple approprié.
Par ailleurs, les pattes 88 retiennent les ailettes de fixation 76 dans les cavités de réception 90 et évitent ainsi que l’organe de retenue 62 ne se déverrouille de manière intempestive. Les tronçons relevés 98 de ces pattes 88 facilitent cependant le franchissement des pattes 88 lorsque l’opérateur verrouille l’organe de retenue 62 en position de blocage.
Grâce à cette conception, le système de verrouillage 64 présente un encombrement axial particulièrement réduit.
De retour à la Figure 3, la cartouche 32 comprend un tube 102 et un organe de purification des gaz d’échappement 104 logé dans le tube 102.
Ici, le tube 102 est cylindrique de révolution.
Le tube 102 inclut un premier tronçon 106 et un deuxième tronçon 108 accolés l’un à l’autre.
Le premier tronçon 106 est plein.
Le premier tronçon 106 définit une première extrémité axiale 110 du tube 102. Cette première extrémité axiale 110 est ouverte, de manière à permettre aux gaz d’échappement de pénétrer dans le tube 102 à travers la première extrémité axiale 110.
Le deuxième tronçon 108 est ajouré. Des fenêtres 112 sont ainsi ménagées dans la paroi dudit deuxième tronçon 108, de manière à permettre aux gaz d’échappement de sortir du tube 102 à travers lesdites fenêtres 112.
Le deuxième tronçon 108 définit une deuxième extrémité axiale 114 du tube 102.
L’organe de purification des gaz d’échappement 104 est logé dans le premier tronçon 106 du tube 102.
De préférence, une nappe de fibres 116 est, comme représenté, interposée entre l’organe de purification 104 et le tube 102, de sorte à maintenir l’organe de purification 104 dans le tube 102 et empêcher l’organe de purification 104 de glisser relativement au tube 102. L’emploi d’une telle nappe de fibres 116 est bien connu de l’homme du métier.
L’organe de purification 104 est typiquement constitué par le monolithe d’un réducteur catalytique ou un filtre à particule.
Dans l’exemple représenté, le système de dépollution 24 comprend encore un organe de rattrapage des dispersions dimensionnelles axiales 120 pour l’étanchéité axiale de la cartouche 32.
Cet organe de rattrapage 120 comprend un tube flexible 122 monté entre la conduite intérieure 42 du corps 40 et la cartouche 32 en étant orienté suivant l’axe A-A’, ledit tube flexible 122 étant compressible et/ou extensible suivant l’axe A-A’.
Le tube flexible 122 est ici constitué par un tube ondulé.
Le tube flexible 122 présente une première extrémité axiale 124 portant un joint d’étanchéité 126, et une deuxième extrémité axiale 128 opposée.
Le joint d’étanchéité 126 est en appui contre un épaulement annulaire 130.
Dans l’exemple représenté, la deuxième extrémité axiale 128 du tube flexible 122 est fixée de manière étanche, en particulier soudée, à la conduite intérieure 42 du corps 40, et l’épaulement annulaire 130 est défini par la cartouche 32. En particulier, l’épaulement annulaire 130 est défini par un collier 132 rapporté sur la périphérie du tube 102 et par exemple soudé au tube 102. L’organe de rattrapage 120 appartient donc ici au tronçon de ligne d’échappement 30.
En variante (non représentée), la deuxième extrémité axiale 128 du tube flexible 122 est fixée de manière étanche, en particulier soudée, au tube 102, et l’épaulement annulaire 130 est défini par la conduite intérieure 42 du corps 40, de sorte que l’organe de rattrapage 120 appartient alors à la cartouche 32.
Cet organe de rattrapage 120 assure ainsi une étanchéité entre la conduite 42 du corps 40 et la cartouche 32, de sorte que les gaz d’échappement pénétrant dans le système de dépollution 24 sont forcés de traverser l’organe de purification 104.
Dans le premier mode de réalisation représenté sur la Figure 3, la cartouche 32 comprend également une collerette 140 faisant saillie radialement vers l’extérieur depuis la deuxième extrémité axiale 114 du tube 102, de sorte que le deuxième tronçon 108 du tube 102 est interposé axialement entre le premier tronçon 106 du tube 102 et ladite collerette 140.
Dans l’exemple représenté, cette collerette 140 est tronconique et s’étend axialement depuis la deuxième extrémité axiale 114 à l’opposé du tube 102.
Ladite collerette 140 présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre de l’orifice traversant 50. Ainsi, la collerette 140 reste à l’extérieur du corps 40 lorsque le tube 102 est inséré dans l’espace de réception 46. De plus, la collerette 140 se retrouve interposée entre la face extérieure 48 du corps 40 et l’organe de retenue 62 lorsque l’organe de retenue 62 est en position de blocage.
Le diamètre extérieur de la collerette 140 est de préférence, comme représenté, inférieur au diamètre extérieur de la portion évasée 52 de la face extérieure 48 du corps 40.
L’organe de retenue 62 et le panneau d’extrémité 44 du corps 40 présentent alors chacun une butée 142, 144 d’appui axial contre la collerette 140, c’est-à-dire une butée 142, 144 exerçant sur la collerette 140 un appui ayant une composante axiale. Ces butées 142, 144 permettent d’immobiliser la cartouche 32 axialement et ainsi minimisent les vibrations de la cartouche 32.
De préférence, la butée d’appui axial 144 du panneau d’extrémité 44 est, comme représenté, tronconique, de sorte que l’appui exercé sur la collerette 140 ait également une composante radiale, pour faciliter le centrage de la cartouche amovible 32 relativement au panneau d’extrémité 44.
La cartouche 32 comprend également un couvercle radial 146 fermant de manière étanche le tube 102 au niveau de sa deuxième extrémité axiale 114. A cet effet, le couvercle radial 146 de la cartouche 32 est typiquement soudé à sa périphérie au tube 102.
Ainsi, les gaz d’échappement contenus dans le tube 102 sont forcés de sortir du tube 102 à travers les fenêtres 112.
Par ailleurs, le système de dépollution 24 comprend un joint d’étanchéité annulaire 148 interposé entre la collerette 140 et la face extérieure 48 du corps 40. Ce joint 148 est comprimé axialement entre la collerette 140 et la face extérieure 48 du corps 40, c’est-à-dire qu’il est en appui contre la collerette 140 et contre la face extérieure 48 du corps 40, lorsque l’organe de retenue 62 est en position de blocage, de sorte qu’il réalise une étanchéité annulaire continue entre la collerette 140 et la face extérieure 48 du corps 40. Le joint d’étanchéité 148 est en particulier comprimé entre la collerette 140 et la portion évasée 52 de la face extérieure 48 ; du fait de la forme tronconique de la collerette 140 et de cette portion évasée 52, la compression subie par le joint 148 est non seulement axiale, mais également radiale.
A cet effet, le joint d’étanchéité annulaire 148 du système de dépollution 24 est disposé axialement dans le prolongement d’une région d’appui de l’organe de retenue 62 contre la collerette 140. Il est en particulier représenté ici disposé au niveau d’une extrémité libre 149 de la collerette 140.
Le joint d’étanchéité annulaire 148 consiste typiquement en un joint plat ou conique, par exemple un joint plat graphite-métal.
Ainsi, une étanchéité aux gaz d’échappement est assurée entre le panneau d’extrémité 44 du corps 40 et la cartouche 32. Conjuguée à l’étanchéité apportée par le couvercle radial 146 de la cartouche 32, cette étanchéité permet de minimiser les risques de fuite des gaz d’échappement à travers l’orifice traversant 50.
En référence à la Figure 5, le deuxième mode de réalisation de l’invention se distingue du premier mode de réalisation précédemment décrit en ce que la cartouche 32 ne comprend pas de couvercle radial fermant de manière étanche le tube 102 au niveau de sa deuxième extrémité axiale 114.
A la place, l’organe de retenue 62 intègre un couvercle 150 apte à obturer l’orifice traversant 50 de manière étanche aux gaz d’échappement lorsque l’organe de retenue 62 est en en position de blocage.
Dans l’exemple représenté, ce couvercle 150 est disposé au centre de l’anneau 70 et présente une jonction annulaire continue et fermée avec l’anneau 70. A cet effet, le couvercle 150 est typiquement formé d’une pièce avec l’anneau 70, ladite pièce étant par exemple constituée d’une plaque de métal emboutie.
Le couvercle 150 est ici en retrait vers l’espace de réception 46 relativement à l’anneau 70.
Par ailleurs, la butée d’appui axial 142 de l’organe de retenue 62 contre la cartouche 32 est, dans ce deuxième mode de réalisation, disposée à la base de la collerette 140. Ainsi, le centrage radial de la cartouche 32 est facilité.
Enfin, dans ce deuxième mode de réalisation, le système de dépollution 24 comprend, outre le joint d’étanchéité 148 précédemment mentionné, un autre organe d’étanchéité 152.
Cet organe d’étanchéité 152 est interposé entre l’organe de retenue 62 et la collerette 140. Il est comprimé axialement entre l’organe de retenue 62 et la collerette 140, c’est-à-dire qu’il est en appui contre l’organe de retenue 62 et contre la collerette 140, lorsque l’organe de retenue 62 est dans sa position de blocage, de sorte qu’il réalise une étanchéité annulaire continue entre ces deux éléments 62, 140.
Ainsi, les gaz d’échappement contenus dans le tube 102 sont forcés de sortir du tube 102 à travers les fenêtres 112.
Conjuguée à l’étanchéité apportée par le joint d’étanchéité 148, cette étanchéité permet de minimiser les risques de fuite des gaz d’échappement à travers l’orifice traversant 50.
L’organe d’étanchéité 152 est de préférence réalisé en un matériau peu sensible aux réactions d’oxydoréduction et résistant aux hautes températures, par exemple en acier ou en carbone.
Dans la première variante représentée sur la Figure 5, l’organe d’étanchéité 152 est constitué par un joint à lèvres 153, c’est-à-dire qu’il comprend deux volets annulaires 154 présentant chacun un bord périphérique intérieur 156 proche de l’axe A-A’ et un bord périphérique extérieur 158 éloigné de l’axe A-A’, l’un desdits bords périphériques 156, 158 formant un bord d’articulation du volet annulaire 154 à l’autre volet annulaire 154 et l’autre bord périphérique 156, 158 étant libre. Dans l’exemple représenté, ce sont les bords périphériques intérieurs 156 des volets annulaires 154 qui forment les bords d’articulation, les bords périphériques extérieurs 158 étant libres.
Ainsi, l’organe d’étanchéité 152 est peu onéreux, tout en présentant une longue course de compression axiale nécessaire au mouvement de verrouillage de l’organe de retenue 62. En outre, l’organe d’étanchéité 152 présente une excellente résistance aux frottements causés par la rotation de l’organe de retenue 62 relativement au corps 40 pour le verrouillage de l’organe de retenue 62 en position de blocage.
De préférence, les volets annulaires 154 sont formés d’une pièce l’un avec l’autre.
Ici, le joint à lèvres 153 est constitué par un joint de type C-ring. De ce fait, chaque volet annulaire 154 est concave, sa concavité étant orientée vers l’autre volet annulaire 154. Cela permet d’assouplir l’organe d’étanchéité 152 et d’augmenter encore sa course de compression axiale.
La deuxième variante représentée sur la Figure 6 se distingue de cette première variante en ce que chaque volet annulaire 154 du joint à lèvres 153 présente une nervure annulaire 160 s’étendant sensiblement parallèlement au bord d’articulation 156 et faisant saillie à l’opposé de l’autre volet annulaire 154.
Cette nervure annulaire 160 permet de minimiser la surface de contact entre l’organe d’étanchéité 152 d’une part et chacune des pièces 62, 32 d’autre part. Ainsi, à effort axial égal, la pression de contact est augmentée, ce qui renforce les performances d’étanchéité.
La nervure annulaire 160 est en particulier plus proche du bord périphérique libre 158 que du bord d’articulation 156. La distance de la nervure annulaire 160 au bord périphérique libre 158 est de préférence inférieure à 25%, en particulier inférieure à 20%, de la distance du bord périphérique libre 158 au bord d’articulation 156. Ainsi, la surface de contact entre l’organe d’étanchéité 152 d’une part et chacune des pièces 62, 32 d’autre part est éloignée de la zone d’articulation entre les volets annulaires 154. Cela permet de bénéficier d’un bras de levier important, de sorte qu’il est possible de jouer sur l’effet ressort des volets annulaire 154 pour accroître la pression de contact des lèvres d’étanchéité 160 sur les pièces 62, 32.
La troisième variante représentée sur la Figure 7 se distingue des deux variantes précédentes en ce que l’organe d’étanchéité 152 n’est ici pas formé par un joint à lèvres. A la place, l’organe d’étanchéité 152 est formé par un joint de forme 161, typiquement un joint de forme en graphite fritté. Si ce joint de forme 161 présente une moins bonne course de compression axiale que le joint à lèvres 153 évoqué précédemment, il permet en contrepartie de mieux absorber les défauts de forme des surfaces d’étanchéité définies par les pièces 62, 32.
Selon une quatrième variante (non représentée) de ce deuxième mode de réalisation, c’est le joint d’étanchéité 148 qui est constitué par un joint à lèvres ou un joint de forme, l’organe d’étanchéité 152 étant alors constitué par un joint plat, par exemple un joint plat graphite-métal.
En référence à la Figure 8, le troisième mode de réalisation se distingue du deuxième mode de réalisation en ce que la cartouche 32 ne comprend pas de collerette interposée entre l’organe de retenue 62 et la face extérieure 48 du corps 40 lorsque le tube 102 est reçu dans l’espace de réception 46 et que l’organe de retenue 62 est dans sa position de blocage. A la place, la cartouche 32 est solidaire de l’organe de retenue 62 de sorte qu’elle est reçue dans l’espace de réception 46 lorsque l’organe de retenue 62 est dans sa position de blocage.
En particulier, la deuxième extrémité axiale 114 du tube 102 est fixée de manière étanche, par exemple soudée, à l’organe de retenue 62. Ainsi, les gaz d’échappement contenus dans le tube 102 sont forcés de sortir du tube 102 à travers les fenêtres 112.
Par ailleurs, l’absence de la collerette 140 implique également l’absence du joint d’étanchéité annulaire 148, et des butées 142, 144 d’appui axial de l’organe de retenue 62 et du corps 40 contre la collerette 140.
A la place, l’organe de retenue 62 présente une butée d’appui axial 162 contre la face extérieure 48 du corps 40 à la périphérie de l’orifice traversant 50, c’est-à-dire une butée 162 exerçant sur la collerette 140 un appui ayant une composante axiale. Cette butée d’appui axial 162 remplit la même fonction que les butées d’appui axial 142, 144 en permettant d’immobiliser la cartouche 32 axialement, et minimise ainsi les vibrations de la cartouche 32.
La butée d’appui axial 162 est de préférence tronconique, comme représenté, de sorte que l’appui exercé sur la collerette 140 ait également une composante radiale, pour faciliter le centrage de la cartouche amovible 32 relativement au panneau d’extrémité 44.
L’organe d’étanchéité 152 est lui en revanche toujours présent. Toutefois, au lieu d’être interposé entre l’organe de retenue 62 et une collerette 140 qui est ici absente, l’organe d’étanchéité 152 est, dans ce troisième mode de réalisation, interposé entre l’organe de retenue 62 et la face extérieure 48 du corps 40.
Ainsi, l’organe d’étanchéité 152 est ici comprimé axialement entre l’organe de retenue 62 et la face extérieure 48 du corps 40, c’est-à-dire qu’il est en appui contre l’organe de retenue 62 et contre ladite face extérieure 48, lorsque l’organe de retenue 62 est dans sa position de blocage, de sorte qu’il réalise une étanchéité annulaire continue entre ces deux éléments 62, 48.
Cette étanchéité permet de minimiser les risques de fuite des gaz d’échappement à travers l’orifice traversant 50.
Dans la première variante représentée sur la Figure 8, l’organe d’étanchéité 152 est constitué par un joint à lèvres 164, comme décrit plus haut en lien avec la Figure 5.
Il présente alors les mêmes avantages.
La deuxième variante représentée sur la Figure 9 se distingue de cette première variante en ce que chaque volet annulaire 154 du joint à lèvres 164 présente une nervure annulaire 160 s’étendant sensiblement parallèlement au bord d’articulation 156 et faisant saillie à l’opposé de l’autre volet annulaire 154, comme décrit plus haut en lien avec la Figure 6.
Il présente alors les mêmes avantages.
La troisième variante représentée sur la Figure 10 se distingue des deux variantes précédentes en ce que l’organe d’étanchéité 152 n’est ici pas formé par un joint à lèvres. A la place, l’organe d’étanchéité 152 est formé par un joint de forme 166, typiquement un joint de forme en graphite fritté, comme décrit plus haut en lien avec la Figure 7.
Il présente alors les mêmes avantages.
Grâce à l’invention décrite ci-dessus, le système de verrouillage 64 présente un très faible dépassement axial relativement à la face extérieure 48 du corps 40. Il en résulte que le système de dépollution 24 présente un encombrement très réduit suivant l’axe A-A’.
De plus, le système de verrouillage 64 permet une répartition homogène de l’effort de compression axiale sur les organes d’étanchéité 148, 152 : l’étanchéité du système de dépollution 24 en est renforcée.
En outre, le système de verrouillage 64 est plus économique que les systèmes de verrouillage par collier classiques. Le coût du système de dépollution 24 est donc réduit.
Enfin, la cartouche 32 pouvant être remplacée de manière particulièrement aisée, les opérations de maintenance du système de dépollution 24 sont facilitées.

Claims (15)

  1. Tronçon de ligne d’échappement (30) pour un véhicule automobile, comprenant :
    • un corps (40) comprenant une conduite intérieure (42) pour le guidage de gaz d’échappement, ladite conduite intérieure (42) définissant un espace de réception (46) cylindrique, orienté suivant un axe (A-A’), pour un organe de purification des gaz d’échappement (104), le corps (40) présentant une face extérieure (48) radiale dans laquelle est ménagé un orifice traversant (50) coaxial à l’axe (A-A’) et débouchant dans l’espace de réception (46) pour l’insertion de l’organe de purification des gaz d’échappement (104) dans l’espace de réception (46), et
    • un dispositif de retenue (60) pour retenir l’organe de purification (104) dans l’espace de réception (46), ce dispositif de retenue (60) comprenant :
      • un organe de retenue (62) amovible déplaçable relativement au corps (40) entre une position de blocage de l’organe de purification (104), dans laquelle il s’oppose au retrait de l’organe de purification (104) hors de l’espace de réception (46), et une position de dégagement de l’organe de purification (104), et
      • un système (64) de verrouillage de l’organe de retenue (62) dans sa position de blocage,
    caractérisé en ce que le système de verrouillage (64) est formé par un système à baïonnette.
  2. Tronçon de ligne d’échappement (30) selon la revendication 1, dans lequel le système de verrouillage (64) comprend :
    • des ailettes de fixation (76) solidaires de l’organe de retenue (62) et faisant chacune saillie radialement vers l’extérieur depuis l’organe de retenue (62), et
    • une pluralité d’organes de rétention (84) solidaires du corps (40) et espacés axialement de la face extérieure (48) du corps (40) de sorte à former, entre chaque organe de rétention (84) et la face extérieure (48) du corps (40), une cavité (90) de réception d’une ailette de fixation (76) en position de blocage, lesdits organes de rétention (84) étant espacés orthoradialement les uns des autres par des fenêtres (85) adaptées pour le passage des ailettes de fixation (76) lorsque l’organe de retenue (62) est déplacé axialement.
  3. Tronçon de ligne d’échappement (30) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’organe de retenue (62) comprend un couvercle (150) apte à obturer l’orifice traversant (50) de manière étanche aux gaz d’échappement lorsque l’organe de retenue (62) est en en position de blocage.
  4. Tronçon de ligne d’échappement (30) selon la revendication 3, comprenant en outre un joint de forme (166) comprimé axialement entre l’organe de retenue (62) et la face extérieure (48) du corps (40) et réalisant une étanchéité annulaire continue entre l’organe de retenue (62) et la face extérieure (48) du corps (40) lorsque l’organe de retenue (62) est dans sa position de blocage.
  5. Tronçon de ligne d’échappement (30) selon la revendication 3, comprenant en outre un joint à lèvres (164) comprimé axialement entre l’organe de retenue (62) et la face extérieure (48) du corps (40) et réalisant une étanchéité annulaire continue entre l’organe de retenue (62) et la face extérieure (48) du corps (40) lorsque l’organe de retenue (62) est dans sa position de blocage.
  6. Tronçon de ligne d’échappement (30) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel l’organe de retenue (62) présente une butée d’appui axial (162) contre le corps (40) à la périphérie de l’orifice traversant (50).
  7. Système de dépollution (24) comprenant un tronçon de ligne d’échappement (30) selon l’une quelconque des revendications 3 à 6 et une cartouche amovible (32) comportant :
    • un tube (102) incluant un premier tronçon (106) et un deuxième tronçon (108), le deuxième tronçon (108) étant ajouré, et
    • un organe de purification des gaz d’échappement (104) logé dans le premier tronçon (106) du tube (102),
    ladite cartouche (32) étant solidaire de l’organe de retenue (62) et reçue dans l’espace de réception (46) lorsque l’organe de retenue (62) est dans sa position de blocage.
  8. Système de dépollution (24) comprenant un tronçon de ligne d’échappement (30) selon l’un quelconque des revendications 1 à 3 et une cartouche amovible (32) comportant :
    • un tube (102) incluant un premier tronçon (106) et un deuxième tronçon (108), le deuxième tronçon (108) étant ajouré,
    • un organe de purification des gaz d’échappement (104) logé dans le premier tronçon (106) du tube (102), et
    • une collerette (140) faisant saillie radialement vers l’extérieur depuis une extrémité axiale (114) du tube (102), le deuxième tronçon (108) du tube (102) étant interposé entre le premier tronçon (106) du tube (102) et ladite collerette (140),
    le tube (102) étant logé dans l’espace de réception (46) et la collerette (140) étant interposée entre l’organe de retenue (62) et la face extérieure (48) du corps (40) lorsque l’organe de retenue (62) est dans sa position de blocage.
  9. Système de dépollution (24) selon la revendication 8, dans lequel l’organe de retenue (62) présente une butée d’appui axial (142) contre la cartouche amovible (32) à la base de la collerette (140).
  10. Système de dépollution (24) selon la revendication 8 ou 9, comprenant un premier organe d’étanchéité (152) réalisant une étanchéité annulaire continue entre l’organe de retenue (62) et la collerette (140) lorsque l’organe de retenue (62) est dans sa position de blocage, et un deuxième organe d’étanchéité (148) réalisant une étanchéité annulaire continue entre la collerette (140) et la face extérieure (48) du corps (40) lorsque l’organe de retenue (62) est dans sa position de blocage.
  11. Système de dépollution (24) selon la revendication 10, dans lequel l’un des premier et deuxième organes d’étanchéité (148, 152), de préférence le premier organe d’étanchéité (152), est formé par un joint de forme (161) comprimé axialement lorsque l’organe de retenue (62) est dans sa position de blocage.
  12. Système de dépollution (24) selon la revendication 10, dans lequel l’un des premier et deuxième organes d’étanchéité (148, 152), de préférence le premier organe d’étanchéité (152), est formé par un joint à lèvres (153) comprimé axialement lorsque l’organe de retenue (62) est dans sa position de blocage.
  13. Système de dépollution (24) selon la revendication 8, dans lequel la cartouche (32) comprend un couvercle (146) radial fermant de manière étanche le tube (102) au niveau de l’extrémité axiale (114) depuis laquelle la collerette (140) fait saillie.
  14. Système de dépollution (24) selon l’une quelconque des revendications 8 à 13, dans lequel l’organe de retenue (62) et le corps (40) présentent chacun une butée d’appui axial (142, 144) contre la collerette (140) de la cartouche (32).
  15. Véhicule automobile (10) comprenant un système de dépollution (24) selon l’une quelconque des revendications 7 à 14.
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