WO2001011207A1 - Volume d'echappement - Google Patents
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Abstract
Le volume d'échappement (20) comporte un silencieux (24) muni, sur son enveloppe, d'une entrée (29) et d'une sortie (30) d'écoulement des gaz adaptées pour le montage du silencieux dans une ligne d'échappement (14). Il comporte une enceinte complémentaire (26) formant poche d'accumulation communiquant seulement avec l'enveloppe du silencieux (24) par au moins une conduite de liaison (28), ladite enceinte complémentaire (26) étant disposée à l'extérieur du silencieux (24). L'enceinte complémentaire (26) a une structure dont la résistance à la chaleur est inférieure à celle de la structure du silencieux (24).
Description
Volume d' échappement .
La présente invention concerne un volume d'échappement du type comportant un silencieux muni, sur son enveloppe, d'une entrée et d'une sortie d'écoulement des gaz adaptées pour le montage du silencieux dans une ligne d'échappement. L'invention concerne en outre une ligne d'échappement comportant un tel volume d'échappement. Elle concerne enfin un véhicule automobile comportant une telle ligne d'échappement.
Sur les véhicules de série, les volumes d'échappement destinés à amortir les ondes sonores sont réalisés par roulage d'une feuille métallique et sertissage de celle-ci. Des parois d'extrémité sont rapportées aux extrémités du cylindre ainsi obtenu. Ces volumes d'échappement sont dits "rou- lés-sertis".
De tels volumes d'échappement sont d'un coût de fabrication modéré. Toutefois, ils ne permettent pas une utilisation optimale de l'espace libre dis- ponible sous la caisse du véhicule.
Ainsi, pour les véhicules de puissance élevée, nécessitant des volumes d'échappement d'une contenance maximale, on réalise ces volumes d'échappement par association de deux demi-coquilles embouties. L'emboutissage des demi-coquilles permet de donner à celles-ci une forme com- plémentaire à celle de la surface inférieure de la caisse du véhicule. Ainsi, l'utilisation de l'espace disponible pour le volume d'échappement est optimisée.
Toutefois, les volumes d'échappement emboutis sont d'un coût de fabrication relativement élevé puisqu'ils nécessitent la mise en forme des deux demi-coquilles et leur assemblage périphérique. De plus, un outil spécifique d'emboutissage doit être fabriqué pour chaque type de volume d'échappement et pour chaque type de véhicule.
L'invention a pour but de fournir un volume d'échappement permettant une utilisation rationnelle de l'espace disponible sous le véhicule, qui soit léger tout en ayant un coût de fabrication réduit.
A cet effet, l'invention a pour objet un volume d'échappement, du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte complémentaire formant poche d'accumulation communiquant uniquement avec l'enveloppe du
silencieux par au moins une conduite de liaison, ladite enceinte complémentaire étant disposée à l'extérieur du silencieux, et en ce que l'enceinte complémentaire a une structure dont la résistance à la chaleur est inférieure à celle de la structure du silencieux. Suivant des modes particuliers de réalisation, le volume d'échappement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'enveloppe du silencieux est métallique et l'enveloppe de l'enceinte complémentaire est réalisée dans un matériau comportant un polymère;
- l'enveloppe du silencieux est en acier et l'enveloppe de l'enceinte complémentaire est en alliage léger ;
- la conduite de liaison est rigide et sensiblement indéformable sous l'action du poids de l'enceinte complémentaire à une extrémité de ladite conduite de liaison ; et
- la conduite de liaison comporte un tronçon élastiquement déforma- ble, et l'enceinte complémentaire comporte des moyens de liaison rigide sur la caisse d'un véhicule.
L'invention a en outre pour objet une ligne d'échappement du type comportant un volume d'échappement tel que décrit ci-dessus, un tube d'échappement amont relié à l'entrée du silencieux et un tube d'échappe- ment aval relié à la sortie du silencieux.
Suivant des modes particuliers de réalisation, la ligne d'échappement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- elle comporte des moyens de liaison rigide de l'enceinte complémentaire à la caisse d'un véhicule et des moyens de liaison souple à la caisse d'un véhicule du tube d'échappement amont et d'au moins l'un du silencieux et du tube d'échappement aval ; et
- elle comporte des moyens de liaison souple à la caisse d'un véhicule du tube d'échappement amont et d'au moins l'un du silencieux et du tube d'échappement aval et l'enceinte complémentaire est dépourvue de moyens de liaison sur la caisse du véhicule.
L'invention a enfin pour objet un véhicule automobile comportant au moins une ligne d'échappement telle que décrite ci-dessus caractérisé en ce que l'enceinte complémentaire est logée, au moins partiellement, à l'intérieur
d'une cavité située sous la structure du véhicule ou à une extrémité de la structure du véhicule.
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 des- sins sur lesquels :
- la figure 1 est une vue partielle de dessous d'un véhicule automobile comportant un volume d'échappement selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique partielle d'une ligne d'échappement selon l'invention montrant les fixations sur la caisse du véhicule d'un volume d'échappement selon l'invention ;
- les figures 3, 4 et 5 sont des vues schématiques partielles de variantes de réalisation de la ligne d'échappement de la figure 2 montrant notamment des variantes de fixation de la ligne sur la caisse d'un véhicule automobile. Sur la figure 1 est représentée la surface inférieure du fond de la caisse d'un véhicule automobile 10 dont l'extrémité équipé du moteur a été supprimée. La face inférieure du véhicule présente un canal 12 à l'intérieur duquel s'étend une ligne d'échappement 14 selon l'invention. Cette ligne d'échappement comporte essentiellement depuis le moteur un organe de purification catalytique 16, un silencieux intermédiaire 18 et enfin un volume d'échappement 20 selon l'invention installé au voisinage de l'extrémité arrière du véhicule. Ce volume d'échappement est destiné à réduire les émissions sonores.
Les organes d'échappement 16, 18, 20 sont reliés en série sur la li- gne d'échappement par l'intermédiaire de tubes de liaison 21. Le volume d'échappement 20 est prolongé à sa sortie par une canule d'échappement 22 permettant la libération des gaz d'échappement dans l'atmosphère.
Selon l'invention, le volume d'échappement 20 comporte un silencieux d'échappement 24 auquel est associé un résonateur 26 formant une en- ceinte complémentaire disposée à l'extérieur du silencieux 24. Le résonateur 26 forme un espace clos muni d'un accès 26A. Le silencieux 24 et le résonateur 26 communiquent l'un avec l'autre par une conduite de liaison 28.
Le résonateur 26 ne communique qu'avec le silencieux 24 et forme ainsi une poche d'accumulation des gaz dans la ligne d'échappement.
La conduite de liaison 28 assurant la connexion du résonateur 26 et du silencieux 24 est reliée à l'accès 26A du résonateur. A son autre extré- mité, elle est piquée directement sur l'enveloppe du silencieux. En variante, la conduite 28 peut être complétée par une conduite supplémentaire montée en parallèle et permettant d'améliorer la liaison mécanique entre le résonateur 26 et le silencieux 24.
Le silencieux 24 est réalisé en tôles métalliques. Il est avantageuse- ment réalisé par roulage d'une tôle métallique reliée à ses bords adjacents par sertissage. Des parois d'extrémité en métal, couramment appelées coupelles d'extrémité, sont rapportées sur le tube ainsi formé par sertissage. L'enveloppe du silencieux est ainsi formée par la paroi latérale roulée et les parois d'extrémité. En variante, le silencieux peut être embouti afin de conférer à celui-ci des formes complexes si celles-ci sont nécessaires à l'application considérée.
A l'intérieur du silencieux d'échappement 24 est disposée une tripaille de tout type adapté permettant une réduction des émissions sonores. Le silencieux d'échappement 24 comporte une entrée 29 permettant la connexion du tube d'échappement amont issu du silencieux intermédiaire 18. A son extrémité opposée, il comporte une ouverture de sortie 30 à laquelle est connectée la canule 22.
Selon l'invention, le résonateur 26 formant l'enceinte complémentaire est réalisée en un matériau polymère. Ainsi, l'enceinte complémentaire 26 a une structure dont la résistance à la chaleur est inférieure à celle de la structure du silencieux 24.
Les matériaux polymères utilisés pour la réalisation du résonateur 26 sont par exemple des composites à résine thermodurcissable, chargés ou non, renforcés ou non, pouvant être composés de fibres de verre, de carbone et de résines époxydes, polyester ou vinylester. Ces polymères peuvent également être des polymères thermoplastiques, chargés ou non, renforcés ou non. Les polyamides, les polypropylènes, ou encore des polymè-
res à cristaux liquides peuvent être utilisés de manière satisfaisante dans cette application.
L'utilisation de polymères pour la fabrication du résonateur 26 permet de donner à celui-ci des formes extérieures complexes permettant d'utiliser au mieux les espaces libres présents sous la caisse du véhicule ou à l'extrémité de celui-ci. Dans le mode de réalisation représenté, le résonateur est logé partiellement à l'intérieur d'une cavité délimitée par un bouclier arrière du véhicule noté 32. De même, le résonateur 26 épouse la forme de la roue de secours du véhicule notée 34. En variante, le résonateur est disposé entre la roue de secours et le réservoir d'essence ou dans toute autre cavité située sous la structure du véhicule ou à une extrémité du véhicule.
L'architecture du volume d'échappement selon l'invention constitué de deux enceintes distinctes reliées l'une à l'autre permet de réaliser ces deux enceintes dans des matériaux ayant des résistances différentes à la chaleur. En particulier, le silencieux 24 est réalisé dans un matériau ou a une structure telle que sa résistance à la chaleur est supérieure à celle du matériau de l'enceinte complémentaire ou à celle que sa structure lui confère.
En effet, le résonateur 26 étant constitué d'une enceinte borgne, ce- lui-ci n'est pas traversé par les gaz d'échappement ayant une température élevée. Ainsi, celui-ci n'est pas soumis à de hautes températures. Lorsque le résonateur 26 est lié au silencieux 24 par deux conduites, les caractéristiques dimensionnelles de celles-ci sont adaptées pour ne créer aucune circulation des gaz au travers du résonateur 26. Le résonateur peut donc être réalisé dans un matériau comme les polymères qui, bien que ne supportant que de faibles températures, facilite la fabrication du résonateur avec des formes complexes permettant d'épouser au mieux le contour des espaces libres laissés sous le véhicule.
En variante, le résonateur 26 est réalisé en un alliage léger tel que de l'aluminium, du magnésium ou du titane, dont la mise en forme est aisée et dont la densité est faible.
De plus, on constate que, pour un même volume total du volume d'échappement 20, la séparation des enceintes 24 et 26 par une conduite 28
procure de meilleurs résultats acoustiques qu'un volume d'échappement de même volume constitué d'une unique enceinte.
Sur les figures 3 à 5 sont représentés différents modes de réalisation du volume d'échappement selon l'invention, ainsi que des moyens distincts d'accouplement de celui-ci à la caisse du véhicule.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le résonateur 26 est connecté directement sur la paroi latérale de l'enveloppe du silencieux 24.
Le tube de liaison 28 est constitué d'un tube rigide. En particulier, ce tube a une résistance à la flexion suffisante pour supporter le poids du résonateur 26, ce dernier étant dépourvu d'attache sur la caisse du véhicule.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, le résonateur 26 est supporté en porte-à-faux par le tube de liaison 28. Ce dernier est également dépourvu de moyens de liaison sur la structure du véhicule, de sorte qu'il est auto- porteur. Pour la fixation du volume d'échappement 20, deux liaisons souples
52, 54 sont prévues entre le tube de liaison 21 et la caisse du véhicule, d'une part, et la canule 22 et la caisse du véhicule, d'autre part.
Les liaisons souples sont formées par exemple par des blocs de caoutchouc déformables élastiquement dont une extrémité est liée à la caisse du véhicule et dont l'autre extrémité est liée à la pièce supportée.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, le résonateur 26 est connecté par le tube de liaison 28 sur une paroi d'extrémité 60 du silencieux 24 au voisinage de la canule 22. Comme dans le mode de réalisation précédent, le tube de liaison 28 est rigide et supporte le poids du résonateur 26. La liaison du volume d'échappement est assurée par une liaison souple 64 prévue entre le tube amont 21 et la caisse du véhicule. En outre, une seconde liaison souple 66 est prévue entre le silencieux d'échappement 24 et la caisse du véhicule.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, le résonateur 26 est relié au silencieux d'échappement 24 sur la paroi latérale de celui-ci. Le résonateur 26 est maintenu par une liaison rigide 72 à la caisse du véhicule. Celle- ci est assurée par exemple par une patte rigide directement sortie par mou-
lage du résonateur ou collée à ce dernier et boulonnée ou soudée à l'autre extrémité sur la caisse du véhicule.
Le tube de liaison 28 comporte un tronçon 74 deformable élastiquement évitant le transfert de vibrations entre le résonateur 26 et le silencieux d'échappement 24. Le tronçon deformable élastiquement 74 est formé par exemple par un soufflet métallique ou par un tube en matière deformable non métallique, voire par une combinaison de matières.
En outre, une première liaison souple 76 est prévue entre le tube amont 21 et la caisse du véhicule. Une seconde liaison souple 78 est prévue entre la canule 22 et la caisse du véhicule.
Dans ce mode de réalisation, le volume d'échappement est suspendu à la caisse du véhicule, d'une part, par une liaison rigide 72 appliquée sur le résonateur 26 et, d'autre part, par deux liaisons souples disposées de part et d'autre du silencieux d'échappement. Le découplage du silencieux et du résonateur évite la transmission des vibrations du silencieux monté mobile par rapport au résonateur qui est lié rigidement à la caisse du véhicule.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, le résonateur 26 est relié au silencieux d'échappement par la paroi arrière 82 de celui-ci. Comme précédemment, le résonateur est solidarisé à la caisse du véhicule par une liaison rigide 84. Un tronçon deformable élastiquement 86 est prévu sur le tube de liaison 28.
En outre, une première liaison souple 88 est prévue entre le tube amont 21 et la caisse du véhicule. Une seconde liaison souple 90 est prévue entre l'enveloppe du silencieux d'échappement 24 et la caisse du véhicule. La canule 22 est auto-portante et est supportée en porte-à-faux par le silencieux d'échappement auquel elle est solidarisée.
Dans ce mode de réalisation, le volume d'échappement est donc supporté d'une part par la liaison rigide 84 appliquée sur le résonateur 26 et par deux liaisons souples 88, 90 appliquées respectivement sur le tube amont du volume d'échappement et sur le silencieux d'échappement 24.
Claims
REVENDICATIONS 1.- Volume d'échappement (20), du type comportant un silencieux (24) muni, sur son enveloppe, d'une entrée (29) et d'une sortie (30) d'écoulement des gaz adaptées pour le montage du silencieux dans une ligne d'échappement (14), caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte complémentaire (26) formant poche d'accumulation communiquant uniquement avec l'enveloppe du silencieux (24) par au moins une conduite de liaison (28), ladite enceinte complémentaire (26) étant disposée à l'extérieur du silencieux (24), et en ce que l'enceinte complémentaire (26) a une structure dont la résistance à la chaleur est inférieure à celle de la structure du silencieux (24).
2.- Volume d'échappement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'enveloppe du silencieux (24) est métallique et l'enveloppe de l'enceinte complémentaire (26) est réalisée dans un matériau comportant un polymère.
3.- Volume d'échappement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'enveloppe du silencieux (24) est en acier et l'enveloppe de l'enceinte complémentaire (26) est réalisée en alliages léger.
4.-Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite de liaison (28) est rigide et sensiblement indéformable sous l'action du poids de l'enceinte complémentaire (26) à une extrémité de ladite conduite de liaison (28).
5.- Volume d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la conduite de liaison (28) comporte un tronçon (74 ; 86) élastiquement deformable, et l'enceinte complémentaire (26) com- porte des moyens (72 ; 84) de liaison rigide sur la caisse d'un véhicule (10).
6.- Ligne d'échappement, du type comportant un volume d'échappement (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, un tube d'échappement amont (21 ) relié à l'entrée (29) du silencieux (24) et un tube d'échappement aval (22) relié à la sortie (30) du silencieux (24).
7.- Ligne d'échappement selon la revendication 6 et comportant un volume d'échappement selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (72 ; 84) de liaison rigide de l'enceinte complémentaire (26) à la caisse d'un véhicule et des moyens (76, 78 ; 88, 90) de liaison souple à la caisse d'un véhicule (10) du tube d'échappement amont (21 ) et d'au moins l'un du silencieux (24) et du tube d'échappement aval (22).
8.- Ligne d'échappement selon la revendication 6 et comportant un volume d'échappement selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (52, 54 ; 64, 66) de liaison souple à la caisse d'un véhicule (10) du tube d'échappement amont (21) et d'au moins l'un du silencieux (24) et du tube d'échappement aval (22) et en ce que l'enceinte complémentaire (26) est dépourvue de moyens de liaison sur la caisse du véhicule.
9.- Véhicule automobile comportant au moins une ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'enceinte complémentaire est logée, au moins partiellement, à l'intérieur d'une cavité située sous la structure du véhicule ou à une extrémité de la structure du véhicule.
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