FR2858653A1

FR2858653A1 - Exhaust line for vehicle, has thermal shield made of flexible sheet and integrated to exhaust pipe by fixation lugs having washers placed between pipe and shield to mechanically decouple them

Info

Publication number: FR2858653A1
Application number: FR0309793A
Authority: FR
Inventors: Christian Sarda
Original assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Current assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-02-11
Anticipated expiration: 2023-08-08
Also published as: FR2858653B1; WO2005017325A3; WO2005017325A2; KR20060065673A

Abstract

The exhaust line has an exhaust pipe (16) defining a passage for circulation of exhaust gas. A thermal shield (20) is integrated to the exhaust pipe by fixation lugs. The lugs have washers (40,42) placed between the pipe and the shield to mechanically decouple them. The shield is made of flexible sheet e.g. aluminum sheet or sheets of thermoplastic materials. An independent claim is also included for a vehicle comprising a body and an exhaust line.

Description

ii

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. The present invention relates to an exhaust line of the type comprising an exhaust duct delimiting a passage for the circulation of the exhaust gas and a heat shield secured to the exhaust duct by connecting lugs.

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. In vehicles with a combustion engine, the engine is usually placed at the front, while the exit of the exhaust line opens at the rear of the vehicle.

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 10 dans la conduite d'échappement étant très chauds, un écran thermique est généralement interposé entre la structure du véhicule et la conduite d'échappement. Thus, an exhaust pipe flows beneath the vehicle structure from the front to the rear of the vehicle. Since the exhaust gases flowing in the exhaust duct are very hot, a heat shield is generally interposed between the vehicle structure and the exhaust duct.

De manière générale, cet écran est fixé au-dessous de la structure du véhicule et est indépendant de la conduite d'échappement. In general, this screen is fixed below the vehicle structure and is independent of the exhaust pipe.

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. However, there are known exhaust lines 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.

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. In such an arrangement, the screen and the pipe form a body and form the same rigid structure. The heat shield must therefore be formed of a relatively rigid and resistant material.

Ainsi, le poids total de la ligne d'échappement comportant la conduite et l'écran thermique est relativement élevé. Thus, the total weight of the exhaust line comprising the pipe and the heat shield is relatively high.

L'invention a pour but de proposer une ligne d'échappement de poids réduit. The invention aims to provide a reduced weight exhaust line.

A cet effet, I'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 30 et l'écran thermique. For this purpose, the invention relates to an exhaust line of the aforementioned type, characterized in that the connecting lugs comprise resilient means of mechanical decoupling interposed between the exhaust duct 30 and the heat shield.

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 10 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 15 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 thermiquement isolant; chaque organe élastique comprend un tricot métallique; - I'écran thermique est formé d'un matériau en feuille souple; et - l'écran est formé dans un matériau stratifié. According to particular embodiments of the invention, 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 low transverse displacement of the exhaust pipe during the excitation thereof by the circulation of the exhaust gases from the engine; each connecting lug comprises a post rigidly connected to the exhaust pipe and means for elastic hooking of the screen on said post; the screen comprises an orifice for each tenon through which said tenon is received, and said attachment means comprise a retaining stopper of the screen engaged on each tenon and an elastic member interposed between the screen and the stop screen restraint; the screen comprises an orifice for each tenon through which said tenon is received, and said attachment means comprise a support abutment of the screen away from the exhaust pipe and an interposed elastic member; between each support abutment and the screen; the exhaust line comprises thermal insulation means between the screen and the exhaust duct; each elastic member is formed of a thermally insulating material; each elastic member comprises a metal knit; The thermal screen is formed of a flexible sheet material; and the screen is formed of a laminated material.

L'invention a également pour objet un véhicule comportant une caisse et une ligne d'échappement disposées au-dessous de la caisse, caractérisé en 25 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. The invention also relates to a vehicle comprising a body and an exhaust line disposed 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.

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 30 thermique à la conduite d'échappement. Advantageously, the vehicle is such that the exhaust line is connected to the vehicle body by separate lines of the legs of the heat shield to the exhaust pipe.

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 10 d'échappement. The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of example, and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic cross-sectional view of a motor vehicle according to the invention; FIG. 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 of the screen; and FIG. 4 is a diagrammatic view of the exhaust line illustrating the position of the connecting tabs of the screen along the exhaust pipe.

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. 15 La ligne d'échappement comporte une conduite d'échappement 16 permettant la canalisation des gaz d'échappement. Figures 1 and 2 is shown schematically a vehicle 10 according to the invention. This vehicle comprises a part 12 defining the passenger compartment and the engine compartment. An exhaust line 14 is disposed below the body 12. The exhaust line extends from the front to the rear of the vehicle. The exhaust line includes an exhaust duct 16 for channeling the exhaust gas.

La conduite 16 est formée par exemple d'un tube métallique rigide. The pipe 16 is formed for example of a rigid metal tube.

Localement, la conduite 16 présente des volumes élargis constituant des silencieux d'échappement, et/ou des réceptacles pour des organes de 20 dépollution, tels qu'un filtre à particules, et/ou un organe de purification catalytique. Locally, line 16 has enlarged volumes constituting exhaust silencers, and / or receptacles for depollution devices, such as a particulate filter, and / or a catalytic purification member.

L'épaisseur de la paroi de la conduite 16 est comprise entre 0,3 et 2 mm. The thickness of the wall of the pipe 16 is between 0.3 and 2 mm.

Comme connu en soi, la conduite d'échappement est reliée à la 25 caisse du véhicule 12 par des suspentes 18 disposées à intervalles réguliers selon la longueur de la conduite. As known per se, the exhaust pipe is connected to the body of the vehicle 12 by lines 18 arranged at regular intervals along the length of the pipe.

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 30 16. L'écran thermique 20 est interposé entre la conduite d'échappement 16 et la caisse 12 du véhicule. In addition, the exhaust line 14 comprises a heat shield 20 connected to the duct 16 by connecting lugs 22. The connecting lugs 22 are distinct from the lines 18. Thus, the screen 20 is connected only to the line 16. The heat shield 20 is interposed between the exhaust pipe 16 and the body 12 of the vehicle.

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. The heat shield 20 preferably has a flexible sheet form. It is formed for example of one or more sheets of aluminum, or sheets of thermoplastic or thermo-hard materials, or of one or more thin steel sheets, and in particular having a thickness of less than 0.4 mm. . The screen is relatively flexible and deformable. It has a rigidity lower than that of the duct 16.

Pratiquement, I'écran est constitué de 1 à 10 feuilles d'une épaisseur inférieure à 100 pm. In practice, the screen consists of 1 to 10 sheets less than 100 μm thick.

Les feuilles constituant l'écran sont de préférence gaufrées, ou en forme de nids d'abeille, ou encore dotées de nervures ou d'alvéoles. The sheets constituting the screen are preferably embossed, or in the form of honeycombs, or else provided with ribs or cells.

Comme illustré en détail sur la figure 3, les pattes 22 de liaison de 10 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. As illustrated in detail in FIG. 3, the tabs 22 connecting the heat shield 20 to the exhaust duct 16 comprise mechanical decoupling means interposed between the exhaust duct and the heat shield.

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 15 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. More specifically, the connecting lugs 22 comprise a tenon rigidly secured to the wall of the pipe 16. This pin 30 is formed for example of a rod, in particular a threaded rod whose axis extends radially relative to the conduit 16. This rod is bonded by a weld 32 to the pipe 16 at a base end 33 having a larger diameter.

L'écran thermique 20 comporte pour chaque patte de liaison 22 une lumière 34 dans laquelle est engagé le tenon 30 correspondant. L'écran 20 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 25 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 30 un isolant thermique. The heat shield 20 comprises for each connecting lug 22 a slot 34 in which is engaged the corresponding pin 30. The heat shield 20 is retained on the pin 30 on either side by a bearing abutment 36 and a retaining stopper 38, the latter preventing its escape from the pin 30. The bearing abutment 36 is formed by a shoulder defined by the enlarged base 33 of the tenon. A washer 40 bearing on the abutment 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. washer 40 is formed of a resilient elastic material such as a metal or ceramic elastic seal and more particularly formed of metal or ceramic fibers. Preferably, the washer is formed of ceramic fibers retained in a metal knit. The material constituting the washer 40 also forms a thermal insulator.

L'épaisseur de la rondelle 40 est de préférence comprise entre 1 et 20 mm. The thickness of the washer 40 is preferably between 1 and 20 mm.

La butée de retenue 38 est constituée d'un écrou vissé à l'extrémité du tenon 30. The retaining stop 38 consists of a nut screwed to the end of the 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 5 par exemple identiques. En variante, la rondelle 42 est formée d'un matériau thermoplastique ou thermodur. 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 5 for example identical. Alternatively, the washer 42 is formed of a thermoplastic or thermoset material.

L'écran 20 est ainsi enserré entre les deux rondelles élastiques 36, 38 formant chacune un isolant thermique et un élément amortisseur. The screen 20 is thus sandwiched between the two spring washers 36, 38 each forming a thermal insulator and a damping element.

En variante, le tenon 30 n'est pas fileté et la butée de retenue 38 n'est 10 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. Alternatively, the tenon 30 is not threaded and the retaining stopper 38 is not formed of a nut but of a rivet fixed to the end of the tenon 30, or of a welded plate reported to the end of the same post.

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 15 du fonctionnement du moteur. Furthermore, according to the invention, the connecting lugs 18 are preferably arranged along the length of the pipe 16 at locations subjected to small transverse displacement amplitudes during operation of the motor.

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 20 0 et 500 Hz et de préférence entre 0 et 200 Hz. To do this, and taking into account the arrangement of the lines 18, the exhaust pipe 16 is subjected to an excitation corresponding to the excitation produced by the flow of exhaust gas during operation of the engine. The excitation signal has a frequency between 0 and 500 Hz and preferably between 0 and 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 noeuds de l'enveloppe des déplacements de la 25 conduite d'échappement, c'est-à-dire dans les régions subissant un faible déplacement transversal, comme cela est illustré sur la figure 4. 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 the sake of clarity in FIG. 4. The connecting lugs 22 are arranged at the nodes of the envelope of displacements of the exhaust duct, i.e. in regions undergoing a slight transverse displacement, as illustrated in FIG. 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 30 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 oeuvre dans les pattes de liaison. With such a line of exhaust, it is understood that the heat shield being mechanically decoupled from the exhaust pipe, it is only weakly subjected to the oscillatory stresses to which the exhaust pipe is subjected, due to a part of the position of the connecting lugs and secondly because of the damping members implemented in the connecting lugs.

Ainsi, l'écran peut être formé de feuilles souples ayant une faible résistance. Le poids total de la ligne d'échappement se trouve réduit. Thus, the screen can be formed of flexible sheets having a low resistance. The total weight of the exhaust line is reduced.

Claims

1. Exhaust line (14) having an exhaust duct (16) defining a passage for the circulation of the exhaust gas and a heat shield (20) secured to the exhaust duct (16) by lugs 5 linkage (22), characterized in that the connecting lugs (22) comprise elastic means (40, 42) of mechanical decoupling interposed between the exhaust duct (16) and the heat shield (20).

2. Exhaust line according to claim 1, characterized in that the connecting lugs (22) are arranged along the length of the exhaust pipe (16) in regions of low transverse clearance of the exhaust pipe during the excitation thereof by the circulation of the exhaust gases from the engine.

3. Exhaust line according to claim 1 or 2, characterized in that each connecting lug (22) comprises a pin (30) rigidly connected to the exhaust pipe (16) and means (40, 42). elastic hooking of the screen (20) on said post (30).

4. Exhaust line according to claim 3, characterized in that the screen (20) comprises an orifice (34) for each tenon (30) through which said stud is received, and said attachment means comprise a 20 stop (38) for retaining the screen engaged on each pin (30) and an elastic member (42) interposed between the screen (20) and the stop (38) retaining the screen.

5. Exhaust line according to claim 3 or 4, characterized in that the screen (20) comprises an orifice (34) for each tenon (30) through which said tenon is received, and said attachment means comprise a bearing abutment (36) of the screen away from the exhaust pipe (16) and a resilient member (40) interposed between each bearing abutment and the screen.

6. Exhaust line according to claim 4 or 5, characterized in that it comprises means (38, 40) of thermal insulation between the screen (20) and the exhaust duct (16).

7. Exhaust line according to claim 6 and any one of claims 4 and 5 characterized in that each elastic member (40, 42) is formed of a thermally insulating material.

8. Exhaust line according to any one of claims 4 to 7, characterized in that each elastic member (40, 42) comprises a metal knit.

9. Exhaust line according to any one of the preceding claims, characterized in that the heat shield (20) is formed of a flexible sheet material.

10. Exhaust line according to claim 9, characterized in that the screen is formed of a laminated material.

11. Vehicle comprising a box (12) and an exhaust line (14) arranged below the box (12), characterized in that the exhaust line (14) is according to any one of the claims previous, the heat shield (20) being interposed between the exhaust pipe (16) and the vehicle body (12).

12. Vehicle according to claim 11, characterized in that the exhaust line 15 is connected to the vehicle body by lines (18) separate lugs (22) of the heat shield to the exhaust pipe (16). ).