Organe de ligne d'échappement d'un véhicule automobile La présente invention concerne un organe de ligne d'échappement d'un véhicule automobile, du type comportant une paroi délimitant un orifice de circulation des gaz et une tubulure de circulation des gaz emboîtée dans ledit orifice solidarisée à la périphérie de l'orifice. Les lignes d'échappement comprennent des tubulures constituant des conduites de canalisation des gaz d'échappement. Ces tubulures relient des volumes d'échappement les uns aux autres.
Les constructeurs automobiles cherchent à alléger chacun des éléments du véhicule pour réduire la consommation de carburant et pour ré- duire le coût du véhicule, en limitant la matière mise en œuvre.
La réduction de l'épaisseur des parois des tubulures de circulation des gaz se heurte à la difficulté de connecter la tubulure à un élément de ligne d'échappement. En effet, la soudure d'une tubulure à paroi mince dans un orifice d'un élément de ligne d'échappement est délicate, du fait des tolé- rances de fabrication et de la nécessité de mettre en œuvre des moyens classiques de soudage et de positionnement.
L'invention a pour but de proposer un organe de ligne d'échappement dont le poids est allégé, ainsi qu'un procédé de fabrication.
A cet effet, l'invention a pour objet un organe de ligne d'échappement du type précité, caractérisé en ce que ladite tubulure présente, dans sa partie courante, un tronçon à paroi mince ayant une épaisseur de paroi réduite qui est inférieure à 1 mm et, à son extrémité emboîtée dans ledit orifice, un tronçon à paroi épaisse d'épaisseur de paroi totale supérieure à ladite épaisseur réduite. Suivant des modes particuliers de réalisation, l'organe de ligne d'échappement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- ladite tubulure comporte un tube à paroi mince ayant ladite épaisseur de paroi réduite et un manchon rapporté engagé à l'intérieur du tube à paroi mince à son extrémité emboîtée dans ledit orifice ; et - ladite tubulure comporte un tube à paroi mince ayant ladite épaisseur de paroi réduite et un manchon rapporté engagé autour du tube à paroi mince à son extrémité emboîtée dans l'orifice ;
- ladite tubulure comporte, sur l'essentiel de sa longueur, un tronçon à paroi mince prolongé par un tronçon à paroi épaisse disposé à l'extrémité emboîtée dans ledit orifice, ledit tronçon à paroi mince et ledit tronçon à paroi épaisse étant venus de matière ; - ladite tubulure comporte un tube à paroi mince ayant ladite épaisseur de paroi réduite et un manchon rapporté dans le prolongement du tube à paroi mince et relié à celui-ci par soudage ;
- ladite tubulure comporte un tube à paroi mince ayant généralement ladite épaisseur de paroi réduite, et, à son extrémité emboîtée dans l'orifice, le tube présente une épaisseur double formée de la paroi du tube retroussée sur elle-même ;
- ledit élément de ligne d'échappement comporte un tronçon cylindrique délimitant ledit orifice, l'extrémité de la tubulure étant emboîtée dans ledit tronçon cylindrique, et l'épaisseur de paroi totale dudit tronçon cylindri- que est supérieure à l'épaisseur de paroi réduite du tronçon à paroi mince de ladite tubulure ;
- la différence entre ladite épaisseur de paroi totale du tronçon à paroi épaisse s'étendant à l'extrémité de la tubulure et ladite épaisseur réduite du tronçon à paroi mince de la tubulure est comprise entre 0,1 et 0,5 mm ; - le rapport de ladite épaisseur de paroi totale du tronçon à paroi épaisse s'étendant à l'extrémité de la tubulure sur ladite épaisseur réduite du tronçon à paroi mince de la tubulure est compris entre 1 ,1 et 2 ;
- ladite épaisseur de paroi totale du tronçon à paroi épaisse s'étendant à l'extrémité de la tubulure est comprise entre 0,35 mm et 1 ,4 mm ; et
- le diamètre sensiblement constant de la tubulure est compris entre 30 mm et 80 mm.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un organe de ligne d'échappement comportant : - un élément de ligne d'échappement comportant une paroi délimitant un orifice de circulation des gaz ;
- une tubulure de circulation des gaz emboîtée dans ledit orifice et retenue par soudage à la périphérie de l'orifice,
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
- former une tubulure présentant, dans sa partie courante, un tronçon à paroi mince ayant une épaisseur de paroi réduite qui est inférieure à 1 mm et, à son extrémité emboîtée dans ledit orifice, un tronçon à paroi épaisse d'épaisseur de paroi totale supérieure à ladite épaisseur réduite :
- emboîter le tronçon à paroi épaisse dans ledit orifice ; et
- assurer la solidarisation du tronçon à paroi épais à la périphérie du- dit orifice.
L'invention a enfin pour objet l'utilisation pour la solidarisation d'une tubulure d'échappement de diamètre sensiblement constant suivant sa longueur, à la périphérie d'un orifice d'un élément de ligne d'échappement, la tubulure comprenant, sur au moins partie de sa longueur, un tronçon à paroi mince ayant une première épaisseur de paroi, d'une tubulure dont l'extrémité engagée dans ledit orifice est formée d'un tronçon à paroi épaisse ayant une seconde épaisseur, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur.
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 schématique d'une ligne d'échappement comportant un organe de ligne d'échappement selon l'invention ;
- les figures 2, 3, 4, 5 et 6 sont des vues en coupe longitudinale de la liaison entre un élément de la ligne d'échappement de la figure 1 et une tubulure de circulation des gaz. Sur la figure 1 est illustrée l'installation de propulsion 10 d'un véhicule automobile. Cette installation comporte un moteur thermique 12 tel qu'un moteur Diesel, ou un moteur à essence, et une ligne d'échappement 14 selon l'invention.
La ligne d'échappement 14 comporte une extrémité 16 de connexion au moteur 12 et une extrémité 18 de libération des gaz d'échappement dans l'atmosphère.
Entre ces deux extrémités, la ligne 14 comporte un volume d'échappement 20.
Le volume 20 constitue par exemple un silencieux d'échappement présentant intérieurement plusieurs chambres reliées entre elles par des chicanes afin d'assurer une réduction des nuisances acoustiques provoquées par la libération des gaz d'échappement dans l'atmosphère et leur circulation dans la ligne.
Le volume 20 est relié à l'entrée 16 de la ligne par une tubulure d'entrée rectiligne 26 reliée à un collecteur d'admission 27. La sortie d'échappement 18 est formée à l'extrémité d'une tubulure rectiligne de sortie 28.
Les tubulures 26, 28 présentent, dans leur partie courante, c'est-à- dire en dehors des extrémités de liaison, des tronçons à paroi mince ayant une épaisseur de paroi réduite inférieure à 1 mm. Cette épaisseur réduite est de préférence comprise entre 0,5 et 1 mm pour des tubulures ayant un diamètre compris entre 30 mm et 80 mm.
A leurs extrémités de liaison avec le volume d'échappement, les tubu- lures 26 et 28 présentent un tronçon à paroi épaisse dont l'épaisseur totale de paroi est supérieure à l'épaisseur réduite de la partie courante de la tubulure.
Le volume d'échappement 20 présente une paroi latérale cylindrique 30 obturée à chaque extrémité par une paroi transversale 32, 34 encore ap- pelée coupelle.
Ces parois d'extrémité présentent des orifices 36, 38 de circulation des gaz auquel sont connectées les tubulures 26 et 28.
Sur la figure 2 est représenté un premier mode de réalisation de la liaison entre le volume 20 et la tubulure 28. Comme illustré sur cette figure, la paroi transversale 34 présente un collet extérieur 40 bordant l'orifice 38. Ce collet est venu de matière avec la paroi transversale 34 et constitue un étirage canon. L'épaisseur du collet 40 est par exemple comprise entre 0,5 et 1 ,2 mm.
Le volume 20 comporte en outre un tube intérieur 42 de canalisation des gaz dans le volume. Ce tube 42 a son extrémité 44 engagée axialement au travers du collet 40. Le tube 42 présente des passages 46 d'écoulement des gaz dans le volume d'échappement.
L'épaisseur de paroi du tube 42 est comprise entre 0,5 et 1 ,2 mm.
Ainsi, la tubulure 28 est emboîtée et reliée à un conduit cylindrique dont l'épaisseur totale de paroi est supérieure à l'épaisseur de la tubulure dans sa partie courante. Cette épaisseur totale de paroi est en pratique comprise entre 1 et 2,4 mm.
La liaison entre la tubulure 28 et la périphérie de l'orifice 38 est assurée par un cordon de soudure 48 formé autour du tronçon à paroi épaisse. Ce cordon de soudure est obtenu par un procédé de soudage de type MIG (Métal Inert Gas) ou MAG (Métal Active Gas). Dans le mode de réalisation de la figure 2, la tubulure 28 comporte un tube à paroi mince 50 dont l'épaisseur de paroi est réduite et est notamment inférieure à 1 mm.
L'extrémité notée 52 du tube 50 est emboîtée dans l'orifice 38. A son extrémité 52, ce tube présente intérieurement un manchon rapporté 54. Le manchon 54 a une épaisseur de paroi comprise entre 0,5 et 1 ,2 mm, sa longueur étant comprise entre 10 et 70 mm. La longueur du manchon est adaptée pour que celui-ci s'étende sur toute la longueur de la partie du tube 50 emboîtée dans l'orifice 38.
Le manchon 54 est lié au tube 50 par un procédé de soudage par résistance établissant plusieurs points de soudure 56 répartis suivant la périphérie du manchon. Cette soudure est réalisée avant que le tube 50 contenant le manchon 54 ne soit introduit dans l'orifice 38.
Pour assurer la solidarisation de l'ensemble, le tube 50 préalablement équipé du manchon 54 est introduit dans l'orifice 38 et le cordon de soudure périphérique 48 est formé à l'extrémité du collet 40, à l'extrémité 44 du tube
42, et à la surface extérieure du tube 50 autour du tronçon d'extrémité 52 contenant le manchon 54.
Sur les figures 3 à 6, sont représentés d'autres modes de fixation au volume d'échappement 20 d'une tubulure dont la partie courante a une paroi mince. Sur ces figures, les éléments identiques sont désignés par les mêmes numéros de référence.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, la tubulure 28 comporte un tube à paroi mince 70 dont l'épaisseur de paroi est inférieure à 1 mm. Un
manchon extérieur 74 est rapporté autour de son extrémité de liaison 72. Ce manchon a une longueur comprise entre 10 et 70 mm et une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 ,2 mm.
Le manchon 74 présente, à son extrémité tournée vers la partie cou- rante du tube 70 un évasement 76 facilitant l'insertion du tube 70 dans le manchon 74.
Pour la fabrication d'un tel assemblage, le manchon 74 est engagé autour du tube 70 à son extrémité 72 devant être engagée dans l'orifice 38. Le manchon 74 est rétreint sur le tube 70 puis est soudé à celui-ci, par exemple par soudage par résistance. Avantageusement, ce soudage est effectué à l'aide d'une molette circulant à la périphérie du manchon, de sorte qu'un cordon de soudure continu 78 est obtenu entre le tube 70 et le manchon 74. En variante, le tube 70 est expansé sur le manchon 74.
Le tube 70 ainsi équipé du manchon 74 est ensuite introduit dans l'ori- fice 38. Une même soudure périphérique 80 est effectuée à l'extrémité du tube 44 pour assurer la liaison simultanée du collet 40, de l'extrémité 44 du tube et du manchon 74.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, la tubulure 28 comporte un tronçon à paroi mince 100 s'étendant sur l'essentiel de sa longueur. L'épais- seur de paroi sur ce tronçon à paroi mince 100 est inférieure à 1 mm. A son extrémité 102 engagée dans l'orifice 38, la tubulure 28 présente un tronçon à paroi épaisse 104, dont l'épaisseur de paroi est supérieure à celle du tronçon à paroi mince. Cette épaisseur de paroi est par exemple égale à 1 ,2 mm. Elle est de préférence comprise entre 110 % et 200 % de l'épaisseur de la paroi du tronçon à paroi mince.
De préférence, l'épaisseur de paroi totale du tronçon à paroi épaisse est supérieure de 0,1 à 0,5 mm à l'épaisseur de paroi du tronçon à paroi mince.
La tubulure 28 est formée par un procédé de filage à partir d'un tube dont l'épaisseur initiale de paroi est égale à l'épaisseur de paroi du tronçon à paroi épaisse. Dans sa partie courante, le tube est aminci par le procédé de filage, comme connu en soi. Ainsi, les tronçons à paroi mince et à paroi épaisse sont venus de matière l'un avec l'autre.
Le tronçon à paroi épaisse 104 est emboîté dans l'orifice 38. Le collet 40, l'extrémité 44 du tube intérieur et la tubulure 28 sont reliés ensemble par un cordon de soudure 106 ménagé autour du tronçon à paroi épaisse 104. Dans le mode de réalisation de la figure 5, la tubulure 28 comporte dans sa partie courante un tube à paroi mince 120. A son extrémité 122 engagée dans l'orifice 38 est rapporté un manchon axial 124 dont l'épaisseur de paroi est supérieure à celle du tube à paroi mince 120. Le manchon 124 a une épaisseur de paroi comprise entre 0,35 et 1 ,4 mm en étant d'une épaisseur de paroi supérieure de 10 à 100% par rapport à l'épaisseur de paroi du tube à paroi mince 120.
Le manchon 124 est rabouté à l'extrémité du tube 120, la liaison bout à bout étant réalisée par exemple par un procédé de soudage au laser sans apport de métal, avant que le manchon 124 ne soit inséré dans l'orifice 38. Une soudure 126 est ainsi formée. La liaison entre la tubulure 28 et l'élé- ment de la ligne d'échappement 20 est assurée par un cordon de soudure périphérique 128 formé autour du manchon 124 aux extrémités libres du tube 42 et du collet 40.
Dans le mode de réalisation de la figure 6, la tubulure 28 est constituée d'un tube 140 à paroi mince dont l'extrémité 142 est retroussée exté- heurement pour former, par retournement en doigt de gant ou invagination, une jupe extérieure 144 s'appliquant sur la partie courante du tube 140. Le tronçon d'extrémité 142 présente ainsi une épaisseur double. Ce tronçon à épaisseur double 146 est engagé dans l'orifice 38 et est soudé aux extrémités du collet 40 et du tube 42 par un cordon de soudure 146. En variante, le retroussement de l'extrémité 42 est intérieur et non extérieur.
On comprend que dans tous les modes de réalisation l'extrémité de la tubulure 28 présentant une surépaisseur par rapport à sa partie courante, la soudure réalisée entre l'élément de ligne d'échappement et la tubulure s'effectue de manière satisfaisante autour du tronçon emboîté dans l'orifice 38, dont l'épaisseur est suffisante.
Ainsi, l'élément de la ligne d'échappement est allégé, tout en conservant une résistance mécanique satisfaisante de l'assemblage.
Les proportions entre les épaisseurs des parois mince et épaisse données à titre d'exemple sont susceptibles de s'appliquer à tous les modes de réalisation.