Brevet FR2909744A1 — publié le 20080613

CLAPET D'ADMISSION DE GAZ ET CONDUITE EQUIPEE D'UN TEL CLAPET L'invention concerne un clapet d'admission de gaz monté en rotation sur un axe traversant, et une conduite équipée d'un tel clapet en 5 particulier dans le domaine automobile. Les dispositifs connus de clapets d'entrée d'air, illustrés par exemple par les documents de brevets FR 2 599 441, FR 2 656 073 ou GB 2 072 327, comportent des lèvres d'étanchéité qui viennent s'appliquer contre des faces planes de la paroi qui entoure les ouvertures du logement de l'axe. 10 Dans ces dispositifs, les lèvres forment une couronne de caoutchouc solidaire de la périphérie du corps de clapet en métal ou matériau plastique, par exemple par moulage par injection comme dans le brevet GB 2 072 327. De telles structures sont adaptées à une sollicitation dynamique et visent à prévenir les dégradations dues à ce type de fonctionnement. 15 Cependant, les lèvres connues ne permettent pas d'assurer une étanchéité suffisante lorsque le clapet est soumis à des variations d'ouverture et de fermeture sous l'exercice d'un couple faible. Les conditions de fonctionnement ne sont pas de type dynamique et les mouvements auxquels le clapet est soumis ne sont pas continus. 20 Ces conditions prévalent, par exemple, dans le cas des clapets de conduites d'admission de gaz dans les moteurs, en particulier dans le domaine automobile. Au cours du fonctionnement du moteur, le clapet se trouve alors en position soit ouverte soit fermée et il reste soumis à un couple très faible, par exemple de l'ordre de 80 N/mm. 25 Afin de résoudre ce problème d'étanchéité, l'invention propose un profil de couronne de caoutchouc apte à améliorer sa déformation et augmenter la pression de contact dans la zone d'étanchéité. Plus précisément, l'invention a pour objet un clapet d'admission de gaz monté en rotation sur un axe, et comportant un corps 30 présentant deux faces parallèles. Ce corps est pourvu en périphérie d'une couronne de caoutchouc. Cette couronne comporte deux lèvres qui présentent une face supérieure radialement biseautée, avec un biseau de 2909744 2 contact d'étanchéité incliné de manière centripète, ces lèvres étant formées en excroissance alternativement, de part et d'autre de l'axe, sur l'une et l'autre face du corps de clapet. Selon des modes de réalisation particuliers : - la couronne se compose de deux demiûcouronnes enchâssées, de part et d'autre de l'axe, sur la bordure externe circulaire du corps de clapet, de sorte que l'épaisseur de la couronne soit égale ou supérieure à celle du corps de clapet ; - la couronne peut être adhérisée, surmoulée ou injectée, et 10 s'étend radialement entre 25 et 40%, de préférence 1/3, du rayon du clapet pris sur l'ensemble corps et couronne ; - le biseau de contact étanche peut présenter une portion principale linéaire avec une pente de 12 à 7 %, de préférence 10% ; - l'épaisseur moyenne de la lèvre est comprise entre 50 et 15 80%, de préférence 2/3, de l'épaisseur du reste de la couronne ; le matériau caoutchouc est de basse dureté, dans l'intervalle 50-70 shore A, et peut être naturel ou synthétique, notamment un polymère hautement fluoré (FPM) ou fluorosiliconé de dureté 60 shore ; - le biseau peut présenter en extrémité périphérique une 20 pente comprise entre 0,5 et 2%, de préférence 1% ; - l'épaisseur moyenne des lèvres diminue radialement entre l'une ou l'autre de ses extrémités situées au plus près de l'axe et la position équidistante de ces extrémités, située au plus loin de l'axe û c'est-à-dire distante d'un rayon du clapet -, la diminution étant calculée pour que 25 l'épaisseur supérieure compense la plus faible déformation dans les zones d'extrémité proches de l'axe afin de produire un écrasement sensiblement constant du clapet en position fermée. L'invention se rapporte également à la conduite équipée d'un tel clapet et de moyens de logement de l'axe d'entraînement en rotation du 30 clapet ainsi que de butées circulaires de fermeture du clapet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture qui suit, relative à un exemple de réalisation non 2909744 3 limitatif, et qui est faite en référence aux dessins annexés représentant, respectivement : - la figure 1, une vue cavalière d'un exemple de clapet selon l'invention, 5 - la figure 2, une vue en coupe partielle selon un plan central, perpendiculaire à l'axe de montage du clapet ; et - la figure 3, une variante du profil de couronne de clapet selon la figure 2. En référence à la figure 1, le clapet d'admission de gaz 10 possède un axe central 20 d'axe géométrique X'X, monté dans un siège creusé dans le corps 12 du clapet. Le montage se fait par sertissage à l'aide de deux rivets 22, dans cet exemple. Le corps 12 a une forme de disque et présente deux faces parallèles 14 et 16, ainsi qu'une couronne périphérique en caoutchouc 30. L'ensemble corps et couronne présente un diamètre de 49,2 mm apte à être monté dans un conduit de 50 mm de diamètre. Le clapet pivote dans le conduit autour de l'axe géométrique X'X selon la flèche R. La couronne 30 comporte deux lèvres 32 et 34 qui présentent, comme illustré sur la figure 1 pour la lèvre 32, une face supérieure 33 radialement biseautée. Cette face est dite supérieure dans la mesure où elle se présente en élévation par rapport au reste de la couronne. Cette couronne 30 se compose de deux demiûcouronnes, 3Oa et 3Ob, de part et d'autre de l'axe 20, sur lesquelles s'élèvent respectivement les lèvres 32 et 34 formant une excroissance sur l'une et l'autre face, 14 et 16, du corps 12 de clapet 10. Ces lèvres s'élèvent donc alternativement de part et d'autre de l'axe 20. De manière plus détaillée, en référence à la vue en coupe partielle selon la figure 2, la lèvre 32 de chaque demiûcouronne 3Oa forme un biseau 40 de contact d'étanchéité sur une butée annulaire 42 formée dans le conduit tubulaire 44 à équiper. Le biseau 40, de coupe trapézoïdale rectangle, est incliné de manière centripète vers la face 14 du corps 12 de clapet. Ce biseau présente une portion principale linéaire 41 avec une pente de 10% et une portion d'extrémité périphérique 41e de pente sensiblement égale à 1%, 2909744 4 afin d'améliorer encore l'étanchéité. L'épaisseur moyenne 3m de la lèvre 32 représente sensiblement 2/3 de l'épaisseur du reste de la couronne 30. L'épaisseur du corps de clapet ou de la couronne est de 3 mm, l'épaisseur de la lèvre est de 2 mm au maximum. 5 Dans une variante de réalisation illustrée en figure 3, le biseau 45 n'est plus de coupe trapézoïdale rectangle mais présente une découpe supplémentaire 46 de manière à n'étendre radialement le biseau 45 que sur la portion active en regard, sensiblement, de la surface 42a de la butée correspondante 42. 10 Chaque demiûcouronne est enchâssée dans le corps 12 qui présente une avancée annulaire centrale 13 apte à se solidariser avec la couronne. Dans l'exemple de réalisation, la couronne 30 est adhérisée sur cette avancée 13, de sorte que l'épaisseur de la couronne est sensiblement égale à celle du corps 12. Radialement, la couronne 30 s'étend, dans cet 15 exemple de réalisation, sur un tiers du rayon de l'ensemble corps de clapet et couronne. Le corps 12 du clapet est en métal, par exemple en aluminium, ou en matériau thermoplastique. Le caoutchouc est un FPM, polymère hautement fluoré, de dureté 60 shore A. 20 De plus, afin de compenser la variation de déformation entre les extrémités des demiûcouronnes 30a et 30b, -c'est-à-dire dans les zones situées au plus près de l'axe 20 (figure 1) où elle est la plus faible du fait de la rigidification, et la zone de couronne équidistante de ces extrémités située à 90 par rapport à l'axe, à une distance de l'axe 20 égale à un rayon -, 25 l'épaisseur moyenne 3m des lèvres diminue radialement depuis lesdites extrémités jusqu'à la zone de couronne équidistante de celles-ci. Ainsi, un écrasement sensiblement constant du clapet est réalisé en position fermée. Par exemple, l'épaisseur des lèvres présente une hauteur dégressive entre 2mm au plus près de l'axe et 1,6mm à 90 de l'axe selon une loi linéaire 30 appliquée en rotation pour fournir une loi curviligne continue. D'autres lois continues peuvent également être appliquées à partir de la transformation en rotation de lois non linéaires. 2909744 5 L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Il est par exemple possible de prévoir un biseau de lèvre non linéaire, notamment légèrement convexe, afin d'améliorer le contact couronne - butée selon le profil de la butée. 5 De plus, l'épaisseur de la couronne peut ne pas être constante et, par exemple, diminuer vers la périphérie. Les couronnes peuvent être en matériau multicouches de rigidité différentes, afin d'améliorer encore leur déformabilité tout en conservant une bonne étanchéité lors de la fermeture du clapet. Les lèvres peuvent se trouver radialement proches de 10 l'extrémité de la couronne comme dans les exemples décrits mais également en toute extrémité de couronne. Par ailleurs, les lèvres peuvent être adhérisées directement sur les faces du corps de clapet ou encore insérées en force dans des rainures correspondantes. 15 REVENDICATIONS 1. Clapet d'admission de gaz monté en rotation sur un axe (20), et comportant un corps (12) présentant deux faces parallèles (14, 16), le corps (12) étant pourvu en périphérie d'une couronne de caoutchouc (30), caractérisé en ce que la couronne (30) comporte deux lèvres (32, 34) qui présentent une face supérieure (33) radialement biseautée, avec un biseau de contact d'étanchéité (40, 45) incliné de manière centripète, ces lèvres étant formées en excroissance alternativement, de part et d'autre de l'axe (20), sur l'une et l'autre face (14, 16) du corps (12) de clapet (10). 2. Clapet d'admission de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne se compose de deux demiùcouronnes (30a, 30b) enchâssées, de part et d'autre de l'axe (20), sur une bordure externe circulaire (13) du corps (12) de clapet (10), de sorte que l'épaisseur de la couronne (30) soit égale ou supérieure à celle du corps (12) de clapet (10). 3. Clapet d'admission de gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couronne (30) peut être adhérisée, surmoulée ou injectée. 4. Clapet d'admission de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne (30) s'étend radialement entre 25 et 40%, de préférence 1/3, du rayon du clapet (10) pris sur l'ensemble corps (12) et couronne (30). 5. Clapet d'admission de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le biseau de contact étanche (40, 45) présente une portion principale linéaire avec une pente de 12 à 7 %, de préférence 10%. 6. Clapet d'admission de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le biseau (40, 45) peut présenter en extrémité périphérique une pente comprise entre 0,5 et 2%, de préférence 1%. 2909744 7 7. Clapet d'admission de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur moyenne (3m) de la lèvre (32, 34) est comprise entre 50 et 80%, de préférence 2/3, de l'épaisseur du reste de la couronne (30). 5 8. Clapet d'admission de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau caoutchouc, naturel ou synthétique, est de dureté comprise dans l'intervalle 50-70 shore A. 9. Clapet d'admission de gaz selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le matériau caoutchouc est un polymère 10 hautement fluoré (FPM) ou fluorosiliconé de dureté 60 shore A. 10. Clapet d'admission de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur moyenne (3m) des lèvres (32, 34) diminue radialement entre l'une ou l'autre de ses extrémités situées au plus près de l'axe (20) et la position équidistante de ces 15 extrémités, située au plus loin de l'axe (20), la diminution étant calculée pour que l'épaisseur supérieure compense la plus faible déformation dans les zones d'extrémité proches de l'axe (20) afin de produire un écrasement sensiblement constant du clapet en position fermée. 11. Conduite d'admission de gaz, équipée d'un clapet selon 20 l'une quelconque des revendications précédentes et de moyens de logement de l'axe d'entraînement en rotation (20) du clapet (10) ainsi que de butées (42) circulaires de fermeture du clapet (10).