Brevet FR2650360A1 — publié le 19910201

La présente invention a essentiellement pour objet une vanne'à papillon pouvant équiper un conduit d'admission de gaz, tel que de l'air, dans un moteur à combustion par exemple. On sait que dans les moteurs à combustion interne des véhicules automobiles par exemple, un papillon monté à rotation dans un conduit d'admission peut être utilisé pour doser la quantité d'air admise dans les cylindres. Ainsi, la section d'écoulement de l'air dans le conduit d'admission est fonction de la position angulaire du papillon. On sait également que, dans les moteurs pour véhicules automobiles, le dosage de l'air doit se faire selon une progressivité dont la loi est variable en fonction des performances d'accélération recherchées pour un véhicule donné. Diverses solutions ont été proposées pour obtenir une telle progressivité. C'est ainsi que l'on a déjà proposé des systèmes agissant sur la vitesse d'ouverture du papillon, mais ces systèmes, d'une manière générale, sont complexes, relativement. coûteux, peu précis et peu fiables dans le temps. Il a également été proposé, d'après le document US-A-4 474 150, une vanne à papillon monté pivotant dans un conduit qui présente une section générale circulaire et qui comporte intérieurement des évidements dont le fond est relativement proche des ailes du papillon lorsque celui-ci est en position d'ouverture minimale et approximativement transversale au conduit, et dont la profondeurdécrott progre-ssivement depuis la partie centrale de l'évidement jusqu'à ses extrémités amont et aval. Un tel système comportant un minimum de pièces en mouvement, est fiable, relativement peu coûteux et permet, grâce aux évidements creusés dans le conduit, de définir de façon statique la loi de progressivité recherchée pour l'écoulement ou le débit de l'air dans le conduit à l'ouverture du papillon. Toutefois, un tel système ne permet pas d'obtenir l'étanchéité parfaite du papillon en position fermée, puisque, par construction, la rotation du papillon dans le conduit comportant les évidements doit s'effectuer sur toute la longueur de ces évidements, et même au-delà, de sorte que l'air passe nécessairement entre le bord du papillon fermé et la paroi interne du conduit. En outre, ce système nécessite la présence de deux évidements pour la rotation du papillon, tandis que des potentiomètres spéciaux et adaptés pour détecter la position du papillon, doivent également être prévus, ce qui, au total, complique le système et le rend relativement coûteux. Aussi, la présente invention a pour but de proposer une vanne à papillon qui remédie notamment aux inconvénients signalés ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet une vanne à papillon, pour un conduit d'admission de gaz dans un moteur à combustion par exemple, et du type comprenant un papillon dont l'axe est diamétralement supporté dans un conduit qui présente une section générale circulaire et qui comporte intérieurement au moins un évidement dont la profondeur décroît progressivement depuis la partie centrale de l'évidement Jusqu'à.ses extrémités amont et aval, caractérisé en ce que la partie centrale du fond de l'évidement constitue une butée d'appui radial et étanche pour une aile du papillon lorsque celui-ci est en position de fermeture, position pour laquelle ladite aile est légèrement inclinée vers sa position d'ouverture. Selon une autre caractéristique de cette vanne, 1'aile précitée du papillon présente par exemple la forme d'une demi-ellipse. On précisera encore ici que le profil de l'évidement au-delà de sa partie centrale et du côté de la position d'ouverture du papillon est tel qu'il corresponde à la progressivité désirée pour le débit de gaz passant dans le conduit à l'ouverture du papillon. La vanne à papillon selon cette invention est encore caractérisée par un deuxième évidement coopérant avec l'autre aile du papillon, ce deuxième évidement étant ménagé dans le conduit à l'opposé de l'évidement précité et étant identique à ou différent de ce dernier. Le conduit dans lequel est monté à rotation le papillon est, suivant un mode de réalisation préféré, formé de deux parties réunies suivant un plan de joint contenant l'axe du papillon et situé sensiblement à une extrémité de la partie centrale de liun et/ou l'autre évidement. Suivant encore une autre caractéristique de cette invention, le profil de l'évidement dans le conduit est tel qu'il compense la perte de section d'écoulement due à l'axe du papillon. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans-lesquels : - la figure 1 est une vue schématique et en coupe axiale d'une vanne à papillon selon cette invention; et - la figure 2 est une vue en plan d'un mode de réalisation de papillon. En se reportant plus particulièrement à la figure 1, on voit une vanne avec papillon 1 dont l'axe 2 est monté diamétralement et à rotation dans un conduit 3 qui présente une section circulaire. Dans la paroi interne du conduit 3 est ménagé un évidement 4 dont la p-rofondeur décroît progressivement depuis la partie centrale 4a de ltévidement 4 Jusqu'à ses extrémités amont 4b et aval 4c, le sens d'écoulement du gaz, tel que de l'air, étant matérialisé par des flèches F sur la figure 1. Conformément à l'invention la partie centrale 4a du fond de l'évidement 4 constitue une butée d'appui radial et étanche pour l'une la des deux ailes la, lb du papillon 1. Comme on le voit bien sur la figure 1 où l'aile la est en position de butée contre le fond 4a de l'évidement. 4, le papillon 1, qui se trouve alors en position de fermeture, présente une position inclinée d'environ 10 degrés vers sa position d'ouverture. Comme on le voit sur la figure 2, l'aile la du papillon 1 présente la forme d'une demi-ellipse, tandis que l'aile lb présente une forme semi-circulaire. Le profil de l'extrémité aval 4c de l'évidement 4 est tel qu'il correspondra à la progressivité désirée pour le débit de gaz passant suivant F dans le conduit 3 à l'ouverture du papillon 1. On a montré en 5 sur la figure 1 un profil concentrique à l'axe 2 de rotation du papillon 1, ce qui montre que le profil de l'extrémité aval 4c de l'évidement 4 n'est pas concentrique, et cela à partir du point 6 du fond 4a de l'évidement 4, lequel point 6 matérialise le point d'appui de l'aile la du papillon 1 et se trouve à une distance L d'un plan transversal au conduit C, qui passe par l'axe 2 du papillon I. En faisant pivoter le papillon 1 autour de son axe 2 d'un angle repéré en o( sur la figure 1, on comprend que l'aile la découvrira untpassage d'air entre le bord de cette aile et l'extrémité aval 4c de l'évidement 4. Bien entendu, on pourra obtenir un débit d'air dans le conduit 3 suivant une progressivité désirée en adoptant un profil adéquat. Pour, améliorer ou affiner la loi de progressivité, on pourra prévoir dans le conduit 3, un deuxième évidement opposé à l'évidement 4 et représenté schématiquement en 7 sur la figure 1. Ce deuxième évidement 7 pourra être identique à l'évidement 4 ou différent de celui-ci. On voit sur la figure 1 que le conduit 3 est formé de deux portions de conduit 3a et 3b qui sont réunies par tout moyen approprié, suivant un plan de joint P contenant l'axe 2 du papillon 1 et situé légèrement en dehors de la partie centrale 4a de l'évldement 4. On précisera ici que le profil de cet évidement 4 peut être tel qu'il compense la perte de section d'écoulement due à l'axe 2 du papillon 1, lorsque ce papillon est ouvert, comme montré en traits pointillés sur la figure 1. En d'autres termes, la section du conduit 3 peut correspondre au débit recherché en amont et en aval du papillon 1 puisque les profils des extrémités 4b et 4c de l'évidement 4 et éventuellement les profils des extrémités amont et aval du deuxième évidement.7, pourront être ajustés pour compenser la perte de section d'écoulement procurée par l'axe 2 du papillon 1. On a donc réalisé Suivant l'invention une vanne à papillon pouvant procurer plusieurs lois d'écoulement dont la progressivité est obtenue par adaptation des profils du ou des évidements. A cet égard, on observera que le profil du deuxième évidement 7 peut etre identique au profil de l'évidement 4, ou bien peut être un profil circulaire. Egalement, on pourrait bien sûr adopter la structure inverse, le profil de l'évidement 4 étant alors circulaire, et celui de l'évidement 7 étant le profil de l'évidement 4 tel que représenté sur la figure 1. Par ailleurs, le conduit 3 peut parfaitement, sans sortir du cadre de l'invention, comporter un seul évidement tel que 4. C'est dire que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectués suivant son esprit. R-E,V E N D I C A T I O N S 1. Vanne à papillon, pour un conduit d'admission de gaz dans un moteur à combustion par exemple, et du type comprenant un papillon (1) dont l'axe (2) est diamétralement supporté dans un conduit (3) qui présente une section générale circulaire et qui comporte intérieurement au moins un évidement (4) dont la profondeur décrott progressivement depuis la partie centrale (4a) de l'évidement Jusqu'à ses extrémités amont (4b) et aval (4c), caractérisé en ce que la partie centrale (4a) du fond de l'évidement constitue une butée d'appui radial et étanche pour une aile (la) du papillon lorsque celui-ci est en position de fermeture, position pour laquelle ladite aile est légérement inclinée vers sa position d'ouverture. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'aile précitée (la) du papillon (1) présente la forme d'une demi-ellipse. 3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le profil de l'évidement au-delà de sa partie centrale (4a) et du c8té de la position d'ouverture du papillon est tel qu'il corresponde à la progressivité désirée pour le débit de gaz passant dans le conduit (3) à ltouverture du papillon (1). 4. Vanne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par un deuxième évidement (7) coopérant avec l'autre aile (lb) du papillon (1), ce deuxième évidement étant ménagé dans le conduit (3) à l'opposé de l'évidement précité (4) et étant identique à ou différent de ce dernier. 5. Vanne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le conduit précité (3) est formé de deux parties (3a, 3b). réunies suivant un plan de joint (P) contenant l'axe (2) du papillon (1) et situé sensiblement à une extrémité de la partie centrale (4a) de l'un et/ou l'autre évidement. 6. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le profil de l'évidement (4) dans le conduit (3) est tel qu'il compense la perte de section d'écoulement due à l'axe (2) du papillon (1).