WO2005017325A2 - Ligne d'echappement comportant un ecran thermique et vehicule la comportant - Google Patents

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    • F01N13/1844—Mechanical joints
    • F01N13/1855—Mechanical joints the connection being realised by using bolts, screws, rivets or the like

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust line of the type comprising an exhaust pipe delimiting a passage for the circulation of exhaust gases and a thermal screen secured to the supply line. exhaust by connecting lugs.
  • the engine In vehicles with an internal combustion engine, the engine is generally placed at the front, while the outlet of the exhaust line leads to the rear of the vehicle.
  • an exhaust pipe circulates below the structure of the vehicle from the front to the rear thereof.
  • a heat shield is generally interposed between the structure of the vehicle and the exhaust pipe.
  • this screen is fixed below the structure of the vehicle and is independent of the exhaust pipe.
  • exhaust lines supporting the heat shield supporting the heat shield.
  • the heat shield then consists of a rigid mechanical sheet extending along the length of the exhaust pipe.
  • This sheet is deformed at its ends to form rigid connecting lugs to the exhaust pipe.
  • the screen and the pipe form a body and form the same rigid structure.
  • the heat shield must therefore be formed from a relatively rigid and resistant material.
  • the total weight of the exhaust line comprising the pipe and the heat shield is relatively high.
  • the invention aims to provide a reduced weight exhaust line.
  • the invention relates to an exhaust line of the aforementioned type, characterized in that the connecting lugs comprise elastic means of mechanical decoupling interposed between the exhaust duct and the heat shield.
  • the exhaust line comprises one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically possible combination: - the connecting lugs are arranged along the length of the exhaust pipe in regions of small transverse movement of the exhaust pipe during the excitation of the latter by the circulation of the exhaust gases from the engine; - Each connecting lug comprises a stud rigidly connected to the exhaust pipe and elastic attachment means of the screen on said stud; - The screen has an orifice for each post through which said post is received, and said hooking means comprise a screen retaining stop engaged on each post and an elastic member interposed between the screen and the stop screen hold; - The screen has an orifice for each post through which said post is received, and said hooking means comprise a stop for supporting the screen away from the exhaust pipe and an elastic member interposed between each support stop and the screen; - The exhaust line comprises means of thermal insulation between the screen and the exhaust duct; each elastic member is formed from a thermally insulating material; - Each elastic member comprises a metallic knitted fabric;
  • the invention also relates to a vehicle comprising a body and an exhaust line arranged below the body, characterized in that it comprises an exhaust line as defined above, the heat shield being interposed between the exhaust pipe and the vehicle body.
  • the vehicle is such that the exhaust line is connected to the vehicle body by lines separate from the legs of the heat shield to the exhaust pipe.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor vehicle according to the invention
  • - Figure 2 is a perspective view of a section of an exhaust line according to the invention
  • - Figure 3 is a longitudinal sectional view on a larger scale of a section of the exhaust line according to the invention taken at a bracket for fixing the screen
  • - Figure 4 is a schematic view of the exhaust line illustrating the position of the connecting tabs of the screen along the exhaust pipe.
  • FIGs 1 and 2 is shown schematically a vehicle 10 according to the invention. This vehicle comprises a part 12 delimiting the passenger compartment and the engine compartment.
  • An exhaust line 14 is arranged below the body 12.
  • the exhaust line extends from the front to the rear of the vehicle.
  • the exhaust line includes an exhaust pipe 16 for channeling the exhaust gases.
  • Line 16 is formed for example of a rigid metal tube.
  • the pipe 16 has enlarged volumes constituting exhaust silencers, and / or receptacles for pollution control devices, such as a particle filter, and / or a catalytic purification device.
  • the thickness of the wall of the pipe 16 is between 0.3 and
  • the exhaust pipe is connected to the vehicle body 12 by lines 18 arranged at regular intervals along the length of the pipe.
  • the exhaust line 14 includes a heat shield 20 connected to the conduit 16 by connecting lugs 22.
  • the connecting lugs 22 are separate from the hangers 18.
  • the screen 20 is connected only to the conduit 16.
  • the heat shield 20 is interposed between the exhaust pipe 16 and the body 12 of the vehicle.
  • the heat shield 20 preferably has the shape of a flexible sheet. It is formed for example of one or more sheets of aluminum, or of sheets of thermoplastic or thermo-hard materials, or of one or more sheets of thin steel, and in particular having a thickness of less than 0.4 mm. .
  • the screen is relatively flexible and deformable.
  • the screen consists of 1 to 10 sheets with a thickness of less than 100 ⁇ m.
  • the sheets constituting the screen are preferably embossed, or in the form of honeycombs, or even provided with ribs or cells.
  • the tabs 22 for connecting the heat shield 20 to the exhaust pipe 16 include mechanical decoupling means interposed between the exhaust pipe and the heat shield. More specifically, the connecting lugs 22 comprise a stud 30 rigidly secured to the wall of the pipe 16. This stud 30 is formed for example of a rod, in particular a threaded rod whose axis extends radially relative to the pipe 16.
  • the heat shield 20 includes, for each connecting tab 22, a light 34 in which the corresponding pin 30 is engaged.
  • the heat shield 20 is retained on the post 30 on either side by a support stop 36 and a retaining stop 38, the latter preventing its escape from the post 30.
  • the support stop 36 is formed by a shoulder defined by the enlarged base 33 of the post.
  • a washer 40 bearing on the stop 36 is engaged on the pin 30. It rests on the shoulder 36 and supports the screen 20. It is thus mechanically interposed between the pipe 16 and the screen 20.
  • the washer 40 is formed from an elastic shock-absorbing material such as a metallic or ceramic elastic joint and more particularly formed from metallic or ceramic fibers.
  • the washer is formed from retained ceramic fibers in a metallic knit.
  • the material constituting the washer 40 also forms a thermal insulator.
  • the thickness of the washer 40 is preferably between 1 and 20 mm.
  • the retaining stop 38 consists of a nut screwed to the end of the tenon 30.
  • a washer 42 having the same properties as the washer 40 is interposed between the screen 20 and the retaining stop 38.
  • the two washers are by identical examples.
  • the washer 42 is formed from a thermoplastic or thermoset material.
  • the screen 20 is thus sandwiched between the two elastic washers 36, 38 each forming a thermal insulator and a damping element.
  • the tenon 30 is not threaded and the retaining stop 38 is not formed by a nut but by a rivet fixed to the end of the tenon 30, or else by a welded plate attached to the end of the same post.
  • the connecting lugs 18 are preferably arranged along the length of the pipe 16 at locations subject to small amplitudes of transverse displacement during engine operation.
  • the exhaust pipe 16 is subjected to an excitation corresponding to the excitation produced by the circulation of the exhaust gases during engine operation.
  • the excitation signal has a frequency between 0 and 500 Hz and preferably between 0 and 200 Hz.
  • the envelope of the transverse displacements due to the excitation is recorded for each point of the length of the pipe 16 as illustrated with exaggeration for clarity in FIG. 4.
  • the connecting lugs 22 are arranged at the nodes of the envelope of the displacements of the exhaust pipe, that is to say in the regions undergoing a slight transverse displacement, as this is illustrated in FIG. 4. With such an exhaust line, it is understood that the heat shield being mechanically decoupled from the exhaust pipe, the latter is only weakly subjected to the oscillatory stresses to which the exhaust pipe is subjected, on the one hand due to the position of the connecting lugs and on the other hand due to the damping members implemented in the connecting lugs.
  • the screen can be formed from flexible sheets having a low resistance.
  • the total weight of the exhaust line is reduced.

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Abstract

Cette ligne d'échappement comporte une conduite d'échappement (16) délimitant un passage pour la circulation des gaz d'échappement et un écran thermique (20) solidarisé à la conduite d'échappement (16) par des pattes de liaison. Les pattes de liaison comportent des moyens élastiques (40, 42) de découplage mécanique interposés entre le conduit d'échappement (16) et l'écran thermique (20).

Description

Ligne d'échappement comportant un écran thermique et véhicule la comportant La présente invention concerne une ligne d'échappement du type comportant une conduite d'échappement délimitant un passage pour la circulation des gaz d'échappement et un écran thermique solidarisé à la conduite d'échappement par des pattes de liaison. Dans les véhicules à moteur thermique, le moteur est généralement placé à l'avant, alors que la sortie de la ligne d'échappement débouche à l'arrière du véhicule. Ainsi, une conduite d'échappement circule au-dessous de la structure du véhicule de l'avant vers l'arrière de celui-ci. Les gaz d'échappement circulant dans la conduite d'échappement étant très chauds, un écran thermique est généralement interposé entre la structure du véhicule et la conduite d'échappement. De manière générale, cet écran est fixé au-dessous de la structure du véhicule et est indépendant de la conduite d'échappement. Pourtant, on connaît des lignes d'échappement supportant l'écran thermique. L'écran thermique est alors constitué d'une tôle mécanique rigide s'étendant suivant la longueur de la conduite d'échappement. Cette tôle est déformée à ses extrémités pour former des pattes de liaison rigides à la conduite d'échappement. Dans un tel agencement, l'écran et la conduite font corps et forment une même structure rigide. L'écran thermique doit donc être formé d'un matériau relativement rigide et résistant. Ainsi, le poids total de la ligne d'échappement comportant la conduite et l'écran thermique est relativement élevé. L'invention a pour but de proposer une ligne d'échappement de poids réduit. A cet effet, l'invention a pour objet une ligne d'échappement du type précité, caractérisée en ce que les pattes de liaison comportent des moyens élastiques de découplage mécanique interposés entre le conduit d'échappement et l'écran thermique. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, la ligne d'échappement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les pattes de liaison sont disposées suivant la longueur de la conduite d'échappement en des régions de faible débattement transversal de la conduite d'échappement lors de l'excitation de celle-ci par la circulation des gaz d'échappement issus du moteur ; - chaque patte de liaison comporte un tenon lié rigidement à la conduite d'échappement et des moyens d'accrochage élastique de l'écran sur ledit tenon ; - l'écran comporte un orifice pour chaque tenon au travers duquel est reçu ledit tenon, et lesdits moyens d'accrochage comportent une butée de retenue de l'écran engagée sur chaque tenon et un organe élastique interposé entre l'écran et la butée de retenue de l'écran ; - l'écran comporte un orifice pour chaque tenon au travers duquel est reçu ledit tenon, et lesdits moyens d'accrochage comportent une butée d'appui de l'écran à l'écart de la conduite d'échappement et un organe élastique interposé entre chaque butée d'appui et l'écran ; - la ligne d'échappement comporte des moyens d'isolation thermique entre l'écran et le conduit d'échappement ; - chaque organe élastique est formée dans un matériau thermique- ment isolant ; - chaque organe élastique comprend un tricot métallique ; - l'écran thermique est formé d'un matériau en feuille souple ; et - l'écran est formé dans un matériau stratifié. L'invention a également pour objet un véhicule comportant une caisse et une ligne d'échappement disposées au-dessous de la caisse, caractérisé en ce qu'il comporte une ligne d'échappement tel que défini ci-dessus, l'écran thermique étant interposé entre la conduite d'échappement et la caisse du véhicule. Avantageusement, le véhicule est tel que la ligne d'échappement est reliée à la caisse du véhicule par des suspentes distinctes des pattes de l'écran thermique à la conduite d'échappement. 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 annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un véhicule automobile selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un tronçon d'une ligne d'échappement selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle d'un tronçon de la ligne d'échappement selon l'invention prise au niveau d'une patte de fixation de l'écran ; et - la figure 4 est une vue schématique de la ligne d'échappement illustrant la position des pattes de liaison de l'écran le long de la conduite d'échappement. Sur les figures 1 et 2 est représenté schématiquement un véhicule 10 selon l'invention. Ce véhicule comporte une pièce 12 délimitant l'habitacle et le compartiment moteur. Une ligne d'échappement 14 est disposée au-dessous de la caisse 12. La ligne d'échappement s'étend de l'avant vers l'arrière du véhicule. La ligne d'échappement comporte une conduite d'échappement 16 permettant la canalisation des gaz d'échappement. La conduite 16 est formée par exemple d'un tube métallique rigide.
Localement, la conduite 16 présente des volumes élargis constituant des silencieux d'échappement, et/ou des réceptacles pour des organes de dépollution, tels qu'un filtre à particules, et/ou un organe de purification catalytique. L'épaisseur de la paroi de la conduite 16 est comprise entre 0,3 et
2 mm. Comme connu en soi, la conduite d'échappement est reliée à la caisse du véhicule 12 par des suspentes 18 disposées à intervalles réguliers selon la longueur de la conduite. En outre, la ligne d'échappement 14 comporte un écran thermique 20 relié au conduit 16 par des pattes de liaison 22. Les pattes de liaison 22 sont distinctes des suspentes 18. Ainsi, l'écran 20 est relié seulement à la conduite 16. L'écran thermique 20 est interposé entre la conduite d'échappement 16 et la caisse 12 du véhicule. L'écran thermique 20 présente de préférence une forme de feuille souple. Il est formé par exemple d'une ou plusieurs feuilles d'aluminium, ou de feuilles de matériaux thermoplastiques ou thermo-durs, ou encore d'une ou plusieurs feuilles d'acier fines, et notamment ayant une épaisseur inférieure à 0,4 mm. L'écran est relativement souple et déformable. Il a une rigidité inférieure à celle du conduit 16. Pratiquement, l'écran est constitué de 1 à 10 feuilles d'une épaisseur inférieure à 100 μm. Les feuilles constituant l'écran sont de préférence gaufrées, ou en forme de nids d'abeille, ou encore dotées de nervures ou d'alvéoles. Comme illustré en détail sur la figure 3, les pattes 22 de liaison de l'écran thermique 20 à la conduite d'échappement 16 comportent des moyens de découplage mécanique interposés entre la conduite d'échappement et l'écran thermique. Plus précisément, les pattes de liaison 22 comportent un tenon 30 solidarisé de manière rigide à la paroi de la conduite 16. Ce tenon 30 est formé par exemple d'une tige, notamment d'une tige filetée dont l'axe s'étend radialement par rapport au conduit 16. Cette tige est liée par une soudure 32 à la conduite 16 à une extrémité formant base 33 ayant un diamètre élargi. L'écran thermique 20 comporte pour chaque patte de liaison 22 une lumière 34 dans laquelle est engagé le tenon 30 correspondant. L'écran thermique 20 est retenu sur le tenon 30 de part et d'autre par une butée d'appui 36 et une butée de retenue 38, cette dernière évitant son échappement du tenon 30. La butée d'appui 36 est formée par un épaulement défini par la base élargie 33 du tenon. Une rondelle 40 d'appui sur la butée 36 est engagée sur le tenon 30. Elle s'appuie sur l'épaulement 36 et supporte l'écran 20. Elle est ainsi mécaniquement interposée entre la conduite 16 et l'écran 20. La rondelle 40 est formée dans un matériau élastique amortisseur tel que un joint élastique métallique ou céramique et plus particulièrement formé de fibres métalliques ou céramiques. De préférence, la rondelle est formée de fibres céramiques retenues dans un tricot métallique. Le matériau constituant la rondelle 40 forme également un isolant thermique. L'épaisseur de la rondelle 40 est de préférence comprise entre 1 et 20 mm.
La butée de retenue 38 est constituée d'un écrou vissé à l'extrémité du tenon 30. Une rondelle 42 présentant les mêmes propriétés que la rondelle 40 est interposée entre l'écran 20 et la butée de retenue 38. Les deux rondelles sont par exemple identiques. En variante, la rondelle 42 est formée d'un matériau thermoplastique ou thermodur. L'écran 20 est ainsi enserré entre les deux rondelles élastiques 36, 38 formant chacune un isolant thermique et un élément amortisseur. En variante, le tenon 30 n'est pas fileté et la butée de retenue 38 n'est pas formée d'un écrou mais d'un rivet fixé à l'extrémité du tenon 30, ou encore d'une plaque soudée rapportée à l'extrémité du même tenon. Par ailleurs, selon l'invention, les pattes de liaison 18 sont de préférence disposées suivant la longueur de la conduite 16 en des emplacements soumis à des faibles amplitudes de déplacement transversal lors du fonctionnement du moteur. Pour ce faire, et en tenant compte de la disposition des suspentes 18, la conduite d'échappement 16 est soumise à une excitation correspondant à l'excitation produite par la circulation des gaz d'échappement lors du fonctionnement du moteur. Le signal d'excitation a une fréquence comprise entre 0 et 500 Hz et de préférence entre 0 et 200 Hz. L'enveloppe des déplacements transversaux dus à l'excitation est enregistrée pour chaque point de la longueur de la conduite 16 comme illustré avec exagération pour plus de clarté sur la figure 4. Les pattes de liaison 22 sont disposées au niveau des nœuds de l'enveloppe des déplacements de la conduite d'échappement, c'est-à-dire dans les régions subissant un faible déplacement transversal, comme cela est illustré sur la figure 4. Avec une telle ligne d'échappement, on comprend que l'écran thermique étant découplé mécaniquement de la conduite d'échappement, celui-ci n'est que faiblement soumis aux contraintes oscillatoires auxquelles est soumise la conduite d'échappement, du fait d'une part de la position des pattes de liaison et d'autre part du fait des organes amortisseurs mis en œuvre dans les pattes de liaison.
Ainsi, l'écran peut être formé de feuilles souples ayant une faible résistance. Le poids total de la ligne d'échappement se trouve réduit.

Claims

REVENDICATIONS 1. Ligne d'échappement (14) comportant une conduite d'échappement (16) délimitant un passage pour la circulation des gaz d'échappement et un écran thermique (20) solidarisé à la conduite d'échappement (16) par des pattes de liaison (22), caractérisée en ce que les pattes de liaison (22) comportent des moyens élastiques (40, 42) de découplage mécanique interposés entre le conduit d'échappement (16) et l'écran thermique (20).
2. Ligne d'échappement selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les pattes de liaison (22) sont disposées suivant la longueur de la conduite d'échappement (16) en des régions de faible débattement transversal de la conduite d'échappement lors de l'excitation de celle-ci par la circulation des gaz d'échappement issus du moteur.
3. Ligne d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque patte de liaison (22) comporte un tenon (30) lié rigidement à la conduite d'échappement (16) et des moyens (40, 42) d'accrochage élastique de l'écran (20) sur ledit tenon (30).
4. Ligne d'échappement selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'écran (20) comporte un orifice (34) pour chaque tenon (30) au travers duquel est reçu ledit tenon, et lesdits moyens d'accrochage comportent une butée (38) de retenue de l'écran engagée sur chaque tenon (30) et un organe élastique (42) interposé entre l'écran (20) et la butée (38) de retenue de l'écran.
5. Ligne d'échappement selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'écran (20) comporte un orifice (34) pour chaque tenon (30) au travers duquel est reçu ledit tenon, et lesdits moyens d'accrochage comportent une butée d'appui (36) de l'écran à l'écart de la conduite d'échappement (16) et un organe élastique (40) interposé entre chaque butée d'appui et l'écran.
6. Ligne d'échappement selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (38, 40) d'isolation thermique entre l'écran (20) et le conduit d'échappement (16).
7. Ligne d'échappement selon la revendication 6 et l'une ou l'autre des revendications 4 et 5 caractérisée en ce que chaque organe élastique (40, 42) est formée dans un matériau thermiquement isolant.
8. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que chaque organe élastique (40, 42) comprend un tricot métallique.
9. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'écran thermique (20) est formé d'un matériau en feuille souple.
10. Ligne d'échappement selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'écran est formé dans un matériau stratifié.
11. Véhicule comportant une caisse (12) et une ligne d'échappement (14) disposée au-dessous de la caisse (12), caractérisé en ce que la ligne d'échappement (14) est selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'écran thermique (20) étant interposé entre la conduite d'échappement (16) et la caisse du véhicule (12).
12. Véhicule selon la revendication 11 , caractérisé en ce que la ligne d'échappement est reliée à la caisse du véhicule par des suspentes (18) distinctes des pattes (22) de l'écran thermique à la conduite d'échappement (16).
PCT/FR2004/002080 2003-08-08 2004-08-03 Ligne d'echappement comportant un ecran thermique et vehicule la comportant WO2005017325A2 (fr)

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