Brevet FR2751719A1 — publié le 19980130

:1 La présente invention concerne une vanne du type comportant un corps tubulaire et un volet d'obturation monté rotatif à l'intérieur du corps autour d'un axe de rotation sensiblement diamétral, le volet d'obturation étant solidaire de deux tourillons montés rotatifs autour dudit axe dans des paliers. Une telle vanne est destinée en particulier à une tubulure de ligne d'échappement de véhicule automobile. Certaines lignes d'échappement de véhicule auto- mobile sont munies d'une tubulure principale reliée à des premiers organes d'échappement et d'une tubulure secon- daire, en dérivation, reliée à des seconds organes d'échappement ayant, par exemple, des caractéristiques acoustiques et/ou catalytiques différentes de celles des premiers organes d'échappement. Les gaz d'échappement sont canalisés dans l'une ou l'autre des tubulures principale ou secondaire par fermeture de vannes agencées dans ces tubulures. Dans les vannes connues, le volet d'obturation est porté par un arbre ou une paire de tourillons montés rotatifs dans des perçages de la paroi du corps tubulaire formant paliers. Une telle vanne pose des problèmes d'étanchéité au niveau des paliers ainsi que des problèmes de maîtrise des jeux axiaux de l'arbre ou des tourillons dans les paliers. Ces jeux axiaux provoquent des bruits indésira- bles et conduisent à une usure prématurée des paliers. De plus, les températures élevées de l'ordre de 1000 C résultant du passage des gaz d'échappement chauds provoquent la dilatation des différents organes consti- tuant la vanne, ce qui conduit à des variations indésira- bles du couple de manoeuvre. L'invention a pour but d'apporter une solution aux problèmes mentionnés ci-dessus et en particulier de fournir une vanne fonctionnant de manière satisfaisante à des températures élevées et avec une bonne étanchéité. A cet effet, l'invention a pour objet une vanne du type précité, caractérisée en ce que les paliers comportent chacun, d'une part, un support annulaire solidaire du corps et débouchant à l'intérieur de celui- ci et, d'autre part, un coussinet interposé entre le tourillon et le support annulaire, les tourillons et les supports annulaires comportant des surfaces d'appui axial sur les coussinets entre lesquelles les coussinets sont pressés sous l'effet des tourillons reliés et maintenus précontraints l'un vers l'autre par le volet d'obtura- tion. Suivant des modes particuliers de réalisation, la vanne peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristi- ques suivantes: - chaque support annulaire est évasé vers l'exté- rieur, la surface latérale intérieure de chaque support coopérant avec la paroi latérale du coussinet correspon- dant pour former une desdites surfaces d'appui axial et chaque tourillon comporte un tronçon cylindrique délimi- tant une surface de portée reçue dans le coussinet et une tête qui prolonge axialement vers l'extérieur ledit tronçon cylindrique et est reliée à celui-ci par un épaulement, lequel épaulement coopére avec une extrémité du coussinet pour former l'autre surface d'appui axial; - chaque coussinet comporte une surépaisseur extérieure à son extrémité en appui sur ledit épaulement; - une surface plane d'extrémité du coussinet est exposée à l'intérieur du corps tubulaire et le volet d'obturation comporte de part et d'autre d'une zone de fixation avec chaque tourillon des bords sensiblement rectilignes effleurant ladite surface exposée dudit coussinet; - la surface d'extrémité du coussinet exposée à l'intérieur du corps tubulaire est recouverte d'une enveloppe de protection; - chaque coussinet comporte un treillis métalli- que chargé d'un matériau à faible coefficient de frotte- ment, notamment du graphite; - chaque tourillon comporte, à une extrémité dirigée vers l'intérieur du corps, une chape de liaison du volet d'obturation; - le volet d'obturation est déformé de part et d'autre de zones de fixation retenues dans lesdites chapes par décalage angulaire autour de son axe de rotation des zones de fixation par rapport au plan principal du volet; les supports annulaires sont venus de matière avec le corps tubulaire; elle comporte un arceau de commande chevauchant extérieurement ledit corps tubulaire et dont les extrémi- tés sont reliées aux extrémités extérieures de chaque tourillon; 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 les- quels: - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une vanne selon l'invention; - La figure 2 est une vue en bout avec arrache- ment partiel de la vanne de la figure 1; et - La figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la vanne prise suivant la ligne III-III de la figure 1. Sur les figures 1 à 3 est représentée une vanne selon l'invention destinée à être montée sur un tron- çon de tubulure d'échappement de véhicule automobile. Elle comporte essentiellement un corps tubulaire 12 et un volet d'obturation 14 solidaire de deux touril- lons 16 montés rotatifs dans des paliers 18. Ces derniers comportent chacun un support annulaire 20 venu de matière avec le corps 12 et un coussinet 22 interposé entre le support 20 et le tourillon 16. Un arceau de commande 24 est fixé aux extrémités extérieures des tourillons 16. Le corps 12 comporte un tronçon tubulaire 26 d'axe X-X délimitant intérieurement un conduit cylindri- que 27 de section circulaire. Les deux supports annulaires 20 sont diamétrale- ment opposés sur le tronçon tubulaire 26 et débouchent de part et d'autres. Ils sont de révolution autour d'un axe Y-Y qui s'étend suivant un diamètre du corps 12 et définit un axe de rotation pour le volet 14. Les supports sont évasés vers l'extérieur de sorte que leur surface latérale intérieure 20A est sensiblement tronconique et forme une surface d'appui axial pour les coussinets 22. Chaque tourillon 16 comporte un tronçon cylindri- que 30 délimitant une surface de portée 32 reçue dans le coussinet 22. Une tête 34 prolonge extérieurement le tronçon cylindrique 30. Elle est délimitée par un épaule- ment 36, reliant la tête au tronçon cylindrique 30. L'épaulement 36 forme une surface d'appui suivant l'axe Y-Y sur l'extrémité du coussinet 22. La face d'extrémité de la tête 34 est bordée par un chanfrein 38 et est traversée diamétralement par une rainure 40 de forme biconique, pour la réception d'une extrémité de l'arceau 24. La rainure 40 est évasée à ses deux extrémités et présente dans sa partie médiane une zone de moindre profondeur, dans laquelle est fixée l'arceau 24. Chaque tourillon 16 comporte une chape 42 prolon- geant axialement le tronçon cylindrique 30 vers l'inté- rieur du corps 12. Cette chape délimite une gorge 44 dans laquelle est reçue une zone de fixation 46 du volet. Le volet 14 a comme représenté sur la figure 2 une forme générale de disque faiblement elliptique de dimensions adaptées pour être contenu dans le conduit 27. Il comporte de part et d'autre de la zone de fixation 46 des prolongements radiaux 48. Ces derniers délimitent avec la zone 46 un bord rectiligne 50 s'étendant tangen- tiellement au disque délimitant le volet. Ainsi, le volet 14 comporte deux bords rectilignes 50 diamétralement opposés s'étendant perpendiculairement à l'axe de rota- tion Y-Y. Les extrémités des bords 50 effleurent une surface d'extrémité plane 51 des coussinets, qui est exposée à l'intérieure du corps 12, comme représenté sur la figure 2. Les zones de fixation 46 et les prolongements 48 sont, comme représenté sur la figure 3, décalés angulai- rement autour de l'axe Y-Y par rapport au plan principal du volet. Ce décalage angulaire est par exemple de 15 . Il est obtenu par déformation plastique du volet avant montage. Ce décalage facilite le sertissage du volet dans les chapes 42, le sertissage étant effectué alors que les chapes s'étendent perpendiculairement à l'axe du conduit. Chaque coussinet 22 a la forme générale d'un manchon à surface latérale intérieure cylindrique. Le diamètre intérieur des coussinets est sensiblement égal au diamètre extérieur du tronçon 30. Chaque coussinet comporte deux tronçons succes- sifs, l'un 52, disposé vers le conduit interne 27 est délimité extérieurement par une surface latérale cylin- drique, l'autre 54, disposé vers l'extérieur du corps 12 est délimité extérieurement par une surface latérale tronconique 56 évasée vers l'extrémité du coussinet. Ainsi, le coussinet 22 comporte une surépaisseur exté- rieure. Les coussinets sont réalisés dans un matériau composite formé d'un treillis métallique chargé d'un matériau à faible coefficient de frottement. Le treillis métallique est par exemple tricoté à partir de fils en acier inoxydable. Le matériau à faible coefficient de frottement peut être formé à base de graphite associé à un liant. Les coussinets ainsi formés résistent aux tempé- ratures élevées et sont susceptibles de se déformer légèrement pour épouser les formes des tourillons 16 et des supports 20. Cette déformation assure une compensa- tion des variations dimensionnelles résultant de la dilatation. L'arceau de commande 24 a la forme générale d'un U. Les extrémités des branches latérales de l'arceau sont reçues dans les rainures 40 et y sont fixées par des soudures 60 réalisées dans la partie médiane des rainures 40. Afin d'assurer la fabrication de la vanne, on utilise un tube afin de former le corps 12. Les supports annulaires 20 sont obtenus par déformation et perçage de ce tube. A cet effet, on forme d'abord sur la paroi latérale du tube une bosse extérieure par emboutissage depuis l'intérieur du tube. Cette bosse est ensuite percée à son sommet. La canule ainsi formée est alors dé- formée par emboutissages successifs jusqu'à former les supports annulaires 20 évasés. Pour assurer le montage de la vanne, on dispose d'abord dans le conduit 27, le volet 14 préalablement déformé de part et d'autre de ses zones de fixation 46. Les tourillons 16 équipés des coussinets 22 sont ensuite introduits dans les supports 20, les zones de fixation 46 du volet étant reçues dans les gorges 44 des tourillons lors de la mise en place de ces derniers dans les sup- ports. Les tourillons 16 sont ensuite pré-contraints l'un vers l'autre par application d'une charge sur la tête 34 de chacun d'eux. Les tourillons étant ainsi chargés, le volet 14 est serti par déformation de la chape 42. A cet effet, des lumières oblongues non représentées sont ménagées dans les zones de fixation 46 du volet afin de permettre un déplacement de la matière des chapes 42 dans ces ouvertures. L'arceau de commande 24 est enfin mis en place et soudé. Les tourillons sont ainsi reliés et maintenus précontraintes l'un vers l'autre par le volet 14. Dans ces conditions, les tourillons 16 pressent la surface latérale des coussinets 22 contre les surfaces tronconi- ques 20A. Ainsi, les coussinets sont comprimés axialement entre deux surfaces d'appui axial formées d'une part par l'épaulement 36 et d'autre part par la surface latérale intérieure 20A des supports annulaires. L'arceau de commande 24 permet le déplacement du volet 14 entre une position d'obturation complète du conduit 27 et une position d'ouverture dans laquelle le volet s'étend longitudinalement dans ce conduit. Sur les figures 1 et 2, le volet est dans sa position d'obtura- tion. Sur la figure 3, le volet est représenté en traits pleins dans sa position d'obturation. Il est représenté en traits mixtes dans sa position d'ouverture complète, repérée par la référence 70 et dans une position d'ouver- ture partielle repérée par la référence 72. Les positions correspondantes de l'arceau sont repérées par les réfé- rences 70A et 72B. L'arceau 24 assure également un maintien en position des deux tourillons l'un par rapport à l'autre. Il évite en particulier une déformation du volet lors de la manoeuvre de la vanne, même lorsque celle-ci fonc- tionne à haute température. On comprend que le montage précontraint des deux tourillons provoque un pressage permanent des coussinets. Ainsi, ces derniers assurent d'une part une bonne étan- chéité des paliers 18 et d'autre part garantissent un couple d'actionnement de la vanne peu sensible à la température. Par ailleurs, les extrémités du bord rectiligne effleurent la surface plane 51 d'extrémité des coussi- nets lors du déplacement du volet. Cet agencement garan- tit une bonne étanchéité de la vanne au voisinage des paliers lorsque le volet est en position d'obturation, comme cela est représenté sur la figure 2. En variante non représentée, l'extrémité de chaque coussinet 22 en regard du conduit 27 comporte une enveloppe métallique protégeant la partie exposée du coussinet des gaz circulant dans le conduit. Cette enveloppe est formée par exemple par une cuvette annu- laire recouvrant la face d'extrémité 51 et une partie adjacente des parois latérales intérieure et extérieure du coussinet. L'épaisseur du coussinet peut être réduite dans la zone recouverte par l'enveloppe métallique de sorte que cette enveloppe se raccorde tangentiellement à la partie courante non enveloppée du coussinet. Il est à noter que le volet, formé par une simple tôle supportée par les deux tourillons offre, en position d'ouverture totale une très faible résistance au passage des gaz circulant dans le conduit. REVENDICATIONS 1.- Vanne (10) du type comportant un corps tubu- laire (12) et un volet d'obturation (14) monté rotatif à l'intérieur du corps (12) autour d'un axe (Y-Y) de rota- tion sensiblement diamétral, le volet d'obturation (14) étant solidaire de deux tourillons (16) montés rotatifs autour dudit axe (Y-Y) dans des paliers (18), caractéri- sée en ce que les paliers (18) comportent chacun, d'une part, un support annulaire (20) solidaire du corps (12) et débouchant à l'intérieur de celui-ci et, d'autre part, un coussinet (22) interposé entre le tourillon (16) et le support annulaire (20), les tourillons (16) et les supports annulaires (20) comportant des surfaces (20A, 36) d'appui axial sur les coussinets (22) entre lesquel- les les coussinets (22) sont pressés sous l'effet des tourillons (16) reliés et maintenus précontraints l'un vers l'autre par le volet d'obturation (14). 2.- Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque support annulaire (20) est évasé vers l'extérieur, la surface latérale intérieure (20A) de chaque support (20) coopérant avec la paroi latérale du coussinet correspondant (22) pour former une desdites surfaces d'appui axial et en ce que chaque tourillon (16) comporte un tronçon cylindrique (30) délimitant une surface de portée (32) reçue dans le coussinet (22) et une tête (34) qui prolonge axialement vers l'extérieur ledit tronçon cylindrique (30) et est reliée à celui-ci par un épaulement (36), lequel épaulement coopere avec une extrémité du coussinet (22) pour former l'autre surface d'appui axial. 3.- Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque coussinet (22) comporte une surépaisseur extérieure à son extrémité en appui sur ledit épaulement (36). 4.- Vanne selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce qu'une surface plane d'extrémité (51) du coussinet (22) est exposée à l'intérieur du corps tubulaire (12) et en ce que le volet d'obturation (14) comporte de part et d'autre d'une zone de fixation (46) avec chaque tourillon (16) des bords (50) sensiblement rectilignes effleurant ladite surface exposée (51) dudit coussinet (22). 5.- Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que la surface d'extrémité du coussinet (22) exposée à l'intérieur du corps tubulaire est recouverte d'une enveloppe de protection. 6.- Vanne selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que chaque coussi- net (22) comporte un treillis métallique chargé d'un matériau à faible coefficient de frottement, notamment du graphite. 7.- Vanne selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que chaque touril- lon (16) comporte, à une extrémité dirigée vers l'inté- rieur du corps (12), une chape (42) de liaison du volet d'obturation (14). 8.- Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que le volet d'obturation (14) est déformé de part et d'autre de zones de fixation (46) retenues dans lesdites chapes (42) par décalage angulaire autour de son axe de rotation (Y-Y) des zones de fixation (46) par rapport au plan principal du volet (14). 9.- Vanne selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les supports annulaires (20) sont venus de matière avec le corps tubulaire (12). 10.- Vanne selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un arceau de commande (24) chevauchant extérieurement ledit ll corps tubulaire (12) et dont les extrémités sont reliées aux extrémités extérieures de chaque tourillon (16).