Brevet FR2778446A1 — publié le 19991112

I La présente invention concerne une installation permettant de modifier la section de passage libre d'un élé- ment en forme de canal comportant un volet porté solidaire- ment en rotation par un arbre, la rotation de l'arbre5 déplaçant le volet entre une position de fermeture et une po- sition d'ouverture. L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'une telle installation. Etat de la technique Les installations du type défini ci- dessus sont connues. Il s'agit par exemple de volets d'étranglement ou de régulation dans les installations d'aspiration de moteur à combustion interne par exemple de moteurs diesel à turbocom- presseur ou de moteurs diesel fonctionnant par aspiration. Ces volets modifient la section de passage d'un canal condui- sant l'air d'aspiration pour augmenter la chute de pression au niveau d'une soupape de réinjection des gaz d'échappement qui débouche également dans l'élément en forme de canal. Il est connu de réaliser un élément en forme de canal par exemple comme un tube recevant un disque. Le disque est relié par vissage sur une liaison par la forme et par la force à un arbre traversant radialement le tube. L'extrémité libre de l'arbre est reliée en à un moyen d'entraînement qui permet de basculer le volet intérieur du tube pour modifier la section de passage du tube entre une position fermée (le volet est alors orienté radialement par rapport au tube) et une position d'ouverture (le volet est alors aligné axiale- ment par rapport au tube). L'inconvénient du dispositif connu est qu'il ne se monte que de manière très compliquée, car à30 l'intérieur du tube, il faut fixer le volet sur l'arbre par une liaison par la force et par la forme. Du fait des pres- sions relativement élevées produites dans la tubulure d'aspiration, il faut que la liaison entre le volet et l'arbre soit durable et fiable car en particulier dans un mode de fonctionnement tel que celui défini cidessus, dans le cas d'un véhicule automobile, on aura en plus des phénomè- nes de secousse et/ou de vibration ou des effets analogues appliqués à la liaison entre le volet et l'arbre. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients et solutions connus et se propose de créer un moyen permettant de modifier la section de passage libre d'un élément en forme de canal. A cet effet, l'invention concerne une installa- tion du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'une liaison par la force et par la forme est réalisée entre le volet et l'arbre par le contour extérieur de l'arbre et le contour intérieur d'une cavité du volet recevant l'arbre et ayant des caractéristiques de forme correspondantes, l'arbre est réalisé en un matériau plus dur que celui du volet et au moins une caractéristique de forme de l'arbre refoule au moins par zone, la matière du volet dans la zone de sa cavi- té. L'installation selon l'invention présente l'avantage de permettre la réalisation de manière simple d'une liaison sûre et solidaire entre un volet logé dans un élément en forme de canal et un arbre portant le volet soli- dairement en rotation. Comme, il y a une liaison par la force et par la forme entre le volet et l'arbre, réalisée pour que le contour extérieur de l'arbre et le contour intérieur de la cavité du volet qui reçoit l'arbre présente des caractéristi- ques de forme qui se correspondent, et que l'arbre est en un matériau plus dur que celui du volet et qu'au moins une ca- ractéristique de forme de l'arbre refoule au moins en partie la matière du volet dans la zone de sa cavité, on arrive de manière simple par la réunion de l'arbre dans la cavité du volet, de réaliser d'une part une liaison par la forme grâce aux caractéristiques de forme correspondantes et d'autre part, grâce au refoulement par zone de la matière du volet, on crée une liaison par la force avec un segment de l'arbre qui garantit le blocage axial du volet sur l'arbre. En particulier, si l'arbre est en un métal et que le volet est en matière plastique, l'application d'une force d'assemblage permet de repousser l'arbre dans la cavité si bien que le refoulement par zone de la matière du volet pro- duit une partie en contredépouille bloquant le volet sur l'arbre. Selon un développement préférentiel de l'inven- tion, l'arbre est en métal et le volet en matière plastique. Cela permet avantageusement de réaliser le volet et sa cavité recevant l'arbre sous la forme d'une pièce en matière plasti- que injectée, de manière simple avec une géométrie suffisam- ment précise et de fabriquer par exemple l'arbre sous la forme d'une pièce injectée en métal. Ce choix des matériaux permet d'une part d'arriver à une solidité suffisamment im- portante de l'arbre pour recevoir les pressions appliquées au volet et d'autre part de garantir grâce aux duretés différen- tes des matières de l'arbre et du volet, le refoulement par zone, garanti de la matière du volet pendant l'assemblage sur l'arbre pour réaliser de manière simple une liaison par la forme et par la force entre le volet et l'arbre. Selon un développement préférentiel de l'inven- tion, la cavité qui reçoit l'arbre dans le volet présente une section de profil axiale, écartée et alignée. Cela simplifie la fabrication de la cavité du volet car pour cette fabrica- tion, comme pièce en matière injectée en plastique, il n'y aura pas à tirer un noyau plus long que la longueur de la ca- vité. De plus, il n'est pas nécessaire de prévoir des plans inclinés sur la pièce en matière plastique injectée dans le moule, ce qui du fait de la suppression de ces plans inclinés de démoulage, permet d'avoir une géométrie plus simple pour le volet et la liaison par la forme entre l'arbre et la cavi- té, n'est pas détériorée. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, l'arbre comporte au moins une denture qui dé- forme au moins un profil intérieur prévu dans le segment pro- filé de la cavité et constitue au moins une partie en contredépouille. Cela permet d'une manière particulièrement simple, un refoulement de matière par zone du volet pour réa- liser une liaison par la force entre le volet et l'arbre, car la denture de l'arbre, réalisée de préférence en une seule pièce avec celui-ci, permet de manière simple, par l'application d'une force d'assemblage, à au moins un segment profilé de pénétrer dans l'enveloppe intérieure. Selon l'élasticité de la matière plastique du volet, on refoulera ainsi la matière pour entourer la denture et former une liai- son par la force. Selon un développement préférentiel de l'invention, il est en outre prévu que l'arbre et une cavité de palier recevant l'arbre dans l'élément en forme de canal, comportent des caractéristiques de forme qui n'autorisent qu'une introduction précise de l'arbre dans la cavité du pa- lier. Cela permet de manière simple d'une part, un montage défini de l'arbre avec le volet et d'autre part, un blocage axial de l'assemblage arbre/volet dans l'élément de forme tu- bulaire. Pour ce blocage, on peut supprimer la présence d'éléments de fixation supplémentaires, car par les caracté- ristiques de forme ainsi associées, on ne pourra introduire que de manière déterminée l'arbre dans l'élément en forme de canal et après basculement en position de travail pour l'arbre, cela exclut tout extraction axiale de la cavité de palier. L'installation selon l'invention est réalisée ainsi de manière simple avec un nombre réduit de pièces et peut se fabriquer sans difficulté, notamment sans élément de fixation supplémentaire. L'invention concerne également un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que par une seule étape d'assemblage, on réalise une liaison par la forme et par la force entre l'arbre et le volet et on positionne de manière définitive le dispositif arbre/volet, assemblé dans l'élément. Le procédé selon l'invention, permet de manière simple le montage d'une installation pour repousser la sec- tion de passage libre d'un élément en forme de canal. Comme il suffit d'une étape d'assemblage pour réaliser une liaison par la forme et par la force entre l'arbre et le volet et pour positionner l'assemblage arbre/volet dans l'élément en forme de canal, on peut, sans moyen supplémentaire et sans élément de fixation de blocage supplémentaire, compléter l'installation. Grâce à la liaison par la forme et par la force entre l'arbre et le volet par assemblage, on peut opti- miser à la fois la géométrie et la fonction de l'arbre et du volet de sorte que, par un procédé connu par exemple, un pro- cédé d'injection de matière plastique ou d'injection de mé- tal, on réalisera les pièces de l'assemblage. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: * l'arbre est en métal et le volet en matière plastique; * l'arbre présente un profil à pans multiples, notamment une section à six pans; * la cavité présente une section à pans multiples intérieure, notamment une section à six pans intérieure; * la cavité du volet comporte une nervure ayant des segments profilés écartés axialement et alignés entre lesquels, il y a des espaces libres respectifs; * l'arbre comporte au moins une denture qui déforme au moins un profil intérieur des segments profilés et constitue au moins un segment en contredépouille; * la denture de l'arbre est associée au dernier segment pro- filé du volet vu dans la direction d'enfoncement de l'arbre; * la denture est prévue sur un segment cylindrique circulaire de l'arbre et le segment profilé associé à la denture forme un segment cylindrique circulaire pour la cavité; * l'arbre est prolongé au-delà du volet et est réalisé sous la forme d'une zone de palier qui pénètre dans un point de palier de l'élément en forme de canal; * l'arbre comporte un moyen d'entraînement qui pénètre dans une bride de l'élément associée diamétralement opposée au point de palier; * la cavité de palier rejoint la cavité intérieure de l'élément par un passage et l'arbre et le passage ont des caractéristiques de forme permettant une introduction dé- terminée de l'arbre dans l'élément; * l'ouverture de passage est réalisée sous la forme de seg- ments d'arbre disposés radialement par rapport à l'arbre auxquels sont associés des segments de blocage correspon- dants de l'arbre; Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est une vue éclatée partiellement coupée d'une installation permettant de modifier la section de passage libre d'un élément, - la figure 2 montre l'installation de la figure 1 après une première étape de montage, - la figure 3 est une vue éclatée de l'arbre et du volet de l'installation de la figure 1, - les figures 4a et 4b sont des vues partielles de l'installation de la figure 1. Description de l'exemple de réalisation La figure 1 montre une vue en coupe d'un élément en forme de canal réalisé ici sous la forme d'un segment tubulaire 12 appartenant à une installation d'aspiration d'un moteur diesel à turbocompresseur d'un véhicule automobile. L'élément 10 est formé par un segment tubulaire 12 cylindri- que et possède une surface enveloppe cylindrique 14 inté- rieure correspondant à un certain rayon. Le rayon de la surface enveloppe 14 définit la section de passage libre de l'élément 10. Une paroi 16 de l'élément 10 possède un renforce- ment 18 coaxial à la paroi 16. Le renforcement 18 est muni d'une ouverture borgne 20 ouvert en direction de la surface enveloppe 14. L'ouverture borgne 20 a une section cylindrique et forme un point de palier 22 pour recevoir une extrémité 24 d'un arbre 26. Une ouverture de passage 28 est réalisée dans la paroi 16 dans une position diamétralement opposée à l'ouverture borgne 20. Le passage 28 est entouré par une bride 30 partant du renforcement 18. La bride 30 forme une cavité de réception 32 pour un moyen d'entraînement 34 agis- sant sur l'arbre 26. Le moyen d'entraînement 34 est constitué par un vilebrequin 34 excentrique par rapport à l'arbre 26 et qui rejoint l'arbre 26 par une pièce ajustée 36. L'arbre 26 et le moyen d'entraînement 34 font corps et sont constitués par exemple sous la forme d'une pièce injectée en métal. L'installation portant globalement la référence 8, comprend en outre un volet 38 réalisé essentiellement en forme de disque. Le contour extérieur 40 du volet présente le même rayon que la surface enveloppe 14 de l'élément 10. Le volet 18 comprend une nervure 42 dirigée radialement par rap- port à l'extension longitudinale de l'élément 10; des seg- ments 44 en forme de disques demi-circulaires partent de nervures 42. Les segments 44 sont fixés par des nervures de renforcement 46. La nervure 42 comporte une cavité 48 s'étendant sur toute la longueur de la nervure 42. Cette ca- vité 48 est en forme de passage. La nervure 42 elle-même, est formée de segments profilés 50 qui, dans l'exemple de réali- sation représenté, sont trois segments 50 dont le premier segment 50 comporte le passage 28, le second segment 50 l'ouverture borgne 20 et le troisième segment 50 se trouve entre le premier et le second segment 50. Les segments profi- lés 50 sont distants, c'est-à-dire qu'ils laissent entre eux un intervalle, ce qui laisse subsister chaque fois un espace libre 52 entre deux segments profilés voisins 50. A la fois, l'élément 10 et le volet 38 sont des pièces en matière plastique injectées. L'espace libre 52 en- tre les segments profilés 50, se réalise par la cavité 48 qui traverse la nervure 42 sans avoir à prévoir un noyau de lon- gueur correspondante pour réaliser l'orifice de passage 48 dans un moule d'injection et il faut tirer pour le démoulage. On réduit ainsi au minimum la course de démoulage du moule d'injection ce qui permet une fabrication particulièrement simple du volet 38 dans le cas d'une fabrication en grande série. Le contour extérieur 54 de l'arbre 26 est adapté au contour intérieur 56 de la cavité 48. Le contour extérieur 54 est formé par une section à six pans et le contour inté- rieur 56 est formé par un profil à six pans intérieur. Le contour extérieur 54 et le contour intérieur 56 sont définis l'un par rapport à l'autre, pour que l'arbre 26 s'introduise sans jeu, c'est-à-dire par une liaison par la forme dans la cavité 48 du volet 38. L'extrémité 24 de l'arbre 26 ne possède pas de section à six pans, mais une forme correspondant au diamètre de l'ouverture borgne 20 de l'élément 10, c'est-à-dire une forme cylindrique circulaire. L'arbre 26 a en outre une den- ture 58 qui s'écarte radialement de l'arbre 26; cette den- ture est uniquement figurée ici par des dents indiquées schématiquement. Les dents 58 dépassent de l'extrémité cylin- drique 24. La denture 58 est prévue à une distance de l'extrémité 24 de l'arbre 26 pour que lorsque l'arbre 26 est monté, la denture 58 se trouve au niveau du segment de profi- lé 50 du volet 38 tourné vers l'ouverture borgne 20. Le seg- ment de profilé 50 comporte un épaulement 60 (figure 3) qui n'apparaît pas à la figure 1 par lequel le passage 48 passe d'une section à six pans intérieure à une section circulaire cylindrique 62 (figure 3). Le diamètre du segment cylindrique circulaire 62 correspond dans ce cas au diamètre de l'ouverture borgne 20 et à l'extrémité 24 de l'arbre 26. La denture 58 se place dans le segment cylindrique circulaire 62 lors du montage de l'installation 8. La figure 3 montre selon une vue éclatée, l'arbre 26 et le volet 38. Le volet 38 apparaît en coupe de sorte qu'il est quasiment vissé dans la cavité 48 de la nervure ou entretoise 42. Les mêmes pièces qu'à la figure 1 portent les mêmes références et leur description ne sera pas reprise. Selon la vue en coupe, la disposition des seg- ments profilés 50 apparaît clairement; ces segments servent à réaliser la cavité 48 dans le six pans intérieur correspon- dant au six pans extérieur de l'arbre 26. La nervure 42 ne s'étend pas sur tout le diamètre du disque 38, mais se termine au niveau de son extrémité tournée vers le passage 38 de l'élément 10 (figure 1) en amont de la surface enveloppe 14. On arrive ainsi à former un segment dégagé 64 servant à recevoir le segment de fixation 66 de l'arbre 26. La fonction et la structure du segment de fixation 66 seront décrites de manière plus détaillée à l'aide des figures 4a et 4b. Le montage de l'installation 8 se fait en deux étapes représentées à la figure 2. La figure 2 montre l'installation 10, l'arbre 26 et le volet 38 dont la struc- ture a été décrite à l'aide des figures 1 et 3. Pour les dé- tails, on se reportera à la description qui a ainsi été faite de ces figures. Tout d'abord, on place le volet 28 dans l'installation 10 pour que la nervure 42 soit alignée avec l'orifice de passage 28 et l'ouverture borgne 20. On crée ainsi un espace libre continu par l'orifice de passage 28, la cavité 48 de la nervure 42 et l'ouverture borgne 20. Puis, on place l'arbre 26 dans cet espace libre en l'introduisant dans la direction d'assemblage 68 en appliquant une force d'assemblage. L'arbre 26 est ainsi positionné de manière ajustée pour que le contour 54 de l'arbre 26 arrive en appui par une liaison de forme avec le contour intérieur 56 de la cavité 48. La force d'assemblage introduit l'arbre 26 jusqu'à ce que l'extrémité 24 arrive dans l'ouverture borgne 20. En même temps, la denture 58 arrive dans la zone du segment cy- lindrique 62 du segment profilé 50 de la nervure 48 du côté de l'ouverture borgne 20. La force d'assemblage refoule la matière du segment profilé 50 par la denture 58 pour que de la denture 58 s'enfonce pratiquement dans la matière du seg- ment profilé 50. Du fait de la plus grande dureté de la ma- tière de l'arbre 26, notamment de la denture 58 par rapport à celle de la matière du segment de profilé 50, ce refoulement de matière s'effectue sans difficulté. Cela aboutit à une liaison par la force entre l'arbre 26 et le volet 28, ce qui bloque le volet 28 contre le coulissement axial sur l'arbre 26. La liaison par la forme entre le contour extérieur 54 et le contour intérieur 56, évite toute rotation du volet 28 par rapport à l'arbre 26. Ainsi, avec une seule étape d'assemblage, on réalise ainsi le montage de l'élément 10 de l'arbre 26 et du volet 28 formant l'installation 8. La liai- son par la force entre l'arbre 26 et le volet 28 bloque l'arbre 26 également contre le desserrage par exemple sous l'effet des vibrations. Il n'est pas nécessaire de prévoir des pièces de fixation supplémentaires comme par exemple des clavettes ou des moyens analogues. Le segment de blocage 66 complète le blocage de l'arbre 26. Le segment de blocage ou de sécurité 66 fonc- tionne comme cela apparaît à la figure 4a et dans la vue de détail agrandie de la figure 4b. Des segments d'arc 68 diri- gés radialement vers l'arbre 26, viennent en saillie dans le passage 38; il s'agit par exemple de deux segments d'arc 68 diamétralement opposés. Les segments d'arc 68 occupent une plage angulaire qui donne globalement une plage de 360 avec la plage angulaire occupée par les segments de blocage 66 de l'arbre 26. Les segments d'arc 68 et les segments de blocage 66 font que l'arbre 26 ne peut s'introduire que dans une po- sition déterminée, à savoir dans la position dans laquelle le segment de blocage 66 passe devant les segments d'arc 68 dans la cavité 48 du volet 38. Cette position d'introduction de l'arbre 26, définie, déterminant en même temps la position du moyen d'entraînement 34, notamment du vilebrequin 35 en posi- tion de fin de course de l'arbre 26. Après le passage des segments de blocage 66 sur les segments d'arc 68, on tourne l'arbre 26 dans sa position zéro pour que les segments de blocage 66 passent derrière les segments d'arc 68. Dans cette position zéro, le moyen d'entraînement 34 est bloqué par un capuchon protecteur non représenté et une partie en saillie (figure 1) réalisée sur le moyen d'entraînement 34 sert de butée, ce qui permet une rotation maximale de l'arbre 26 de 900. Cette rotation de 90 correspond à la plage de travail de l'installation 8 à l'intérieur de laquelle le segment de passage libre de l'élément 10 peut varier entre une position de fermeture et une position d'ouverture. Les segments d'arc 68 et les segments de blocage 66 disposés pour que dans cette plage de travail (angle de rotation de 90 ) de l'arbre 26, ceux-ci ne puissent revenir à leur position de montage. Ainsi, comme les éléments de blo- cage 66 sont toujours derrière les segments d'arc 68, l'arbre 26 est protégé contre toute extraction accidentelle de l'installation 8. Il R E V E N D I C A T IONS 1 ) Installation permettant de modifier la section de passage libre d'un élément en forme de canal comportant, - un volet porté solidairement en rotation par un arbre, - la rotation de l'arbre déplaçant le volet entre une posi- tion de fermeture et une position d'ouverture, caractérisée en ce qu' * une liaison par la force et par la forme est réalisée entre le volet (38) et l'arbre (26) par le contour extérieur (54) de l'arbre (26) et le contour intérieur (56) d'une cavité (48) du volet (38) recevant l'arbre (26) et ayant des ca- ractéristiques de forme correspondantes, * l'arbre (26) est réalisé en un matériau plus dur que celui du volet (38), et a au moins une caractéristique de forme (58) de l'arbre re- foule au moins par zone, la matière du volet (38) dans la zone de sa cavité (48). ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre (26) est en métal et le volet (38) en matière plasti- que. 3 ) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre (26) présente un profil à pans multiples, notamment une section à six pans. 4 ) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cavité (48) présente une section à pans multiples inté- rieure, notamment une section à six pans intérieure. 0) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cavité (48) du volet (38) comporte une nervure (42) ayant des segments profilés (50), écartés axialement et alignés en- tre lesquels, il y a des espaces libres respectifs (52) 6 ) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre (26) comporte au moins une denture (58) qui déforme au moins un profil intérieur des segments profilés (50) et10 constitue au moins un segment en contredépouille. 7 ) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la denture (58) de l'arbre (26) est associée au dernier seg- ment profilé (50) du volet (38) vu dans la direction d'enfoncement de l'arbre (26). 8 ) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la denture (58) est prévue sur un segment cylindrique circu- laire (24) de l'arbre (26) et le segment profilé (50) associé à la denture (58) forme un segment cylindrique circulaire (62) pour la cavité (48). 9 ) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre (26) est prolongé au-delà du volet (38) et est réali- sé sous la forme d'une zone de palier qui pénètre dans un point de palier (22) de l'élément (10) en forme de canal. ) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre (26) comporte un moyen d'entraînement (34) qui pénè- tre dans une bride (30) de l'élément (10) associée diamétra- lement opposée au point de palier (20). 11 ) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cavité de palier (32) rejoint la cavité intérieure de l'élément (10) par un passage (28) et l'arbre (26) et le pas- sage (28), ont des caractéristiques de forme (66, 68) permet- tant une introduction déterminée de l'arbre (26) dans l'élément (10). 12 ) Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ouverture de passage (28) est réalisée sous la forme de segments d'arbre (68) disposés radialement par rapport à l'arbre (26) auxquels sont associés des segments de blocage (66) correspondants de l'arbre (26). 13 ) Procédé de montage d'une installation permettant de mo- difier la section de passage libre d'un élément en forme de canal selon lequel, à l'intérieur de l'élément en forme de canal, il y a un volet solidaire en rotation d'un arbre en- traîné, caractérisé en ce que par une seule étape d'assemblage, on réalise une liaison par la forme et par la force entre l'arbre (26) et le volet (38) et on positionne de manière définitive le dispositif ar- bre/volet, assemblé dans l'élément (10).