Brevet FR2937394A1 — publié le 20100423

Vanne à volet rotatif L'invention concerne une vanne destinée à équiper un moteur thermique tel qu'un moteur suralimenté et/ou à recirculation des gaz d'échappement. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Une telle vanne peut être utilisée, par exemple pour doser la proportion de gaz d'échappement réinjectés dans le moteur lorsque celui-ci est du type à recirculation de gaz. Elle peut aussi être utilisée pour doser la quantité d'air à refroidir avant admission dans un moteur suralimenté. Une telle vanne peut comporter deux voies, trois voies, quatre voies ou plus, ce qui dépend principalement de l'utilisation qui en est faite. Dans un moteur thermique suralimenté, l'air extérieur est comprimé par un compresseur avant d'être admis dans un collecteur d'entrée du moteur. Un radiateur et une dérivation sont interposés entre le compresseur et le collecteur d'entrée, pour refroidir ou ne pas refroidir l'air comprimé, avant admission dans le moteur. Le compresseur est ainsi relié à une entrée d'une vanne de répartition à trois voies, comportant une première sortie reliée au radiateur, et une seconde sortie connectée à la dérivation. La dérivation et la sortie du radiateur se rejoignent dans une ligne d'admission dans le collecteur. La vanne comporte deux papillons situés respectivement dans la première et dans la seconde sortie, qui sont pilotés pour orienter l'air soit vers le radiateur soit vers la dérivation, selon qu'il doit ou non être refroidi avant admission. Ces papillons peuvent être pilotés soit par deux actionneurs indépendants, soit par un unique actionneur via un mécanisme comportant un jeu d'engrenage par lequel cet actionneur est relié à chaque papillon. 2 Lorsque le premier papillon est complètement ou-vert alors que le second papillon est complètement fermé, l'air provenant du compresseur est dirigée vers le radiateur pour y être refroidi avant admission. Réciproque- ment, lorsque le second papillon est complètement ouvert alors que le premier est fermé, l'air est admis dans le moteur sans être refroidi, ce qui correspond typiquement à une phase de régénération d'un filtre à particule équipant ce moteur. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une solution pour réduire le coût de fabrication d'une telle vanne. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet une vanne comprenant un corps délimitant une chambre interne pré-sentant une portion de surface pourvue d'au moins une ouverture correspondant à une voie de cette vanne, et un volet monté mobile le long de cette portion de surface, ce volet comportant un écran longeant la portion de sur-face pour obturer l'ouverture ou la laisser ouverte en fonction de la position de ce volet autour de l'axe, ce volet étant pourvu d'un segment d'étanchéité mobile selon une direction normale à l'écran. L'invention concerne également une vanne telle que définie ci-dessus, dans laquelle la portion de sur-face dans laquelle débouche l'ouverture, a une forme de portion cylindrique d'axe, et dans laquelle le volet est monté rotatif autour de l'axe de cette portion cylindri- que. L'invention concerne également une vanne telle que définie ci-dessus, dans laquelle le segment d'étanchéité est un segment rigide ayant une forme correspondant au contour de l'écran, dans laquelle ce segment est engagé dans une gorge correspondante de l'écran, et dans 3 laquelle des moyens élastiques sont interposés entre le segment et l'écran pour plaquer le segment sur la portion cylindrique. L'invention concerne également une vanne telle que définie ci-dessus, dans laquelle chaque élément élastique est un ressort engagé dans un logement formé par un trou approfondissant localement la gorge. L'invention concerne également une vanne telle que définie ci-dessus, dans laquelle chaque élément élas- tique est un plot cylindrique en matériau du type élastomère engagé dans un logement formé par un trou élargissant et approfondissant localement la gorge. L'invention concerne également une vanne telle que définie ci-dessus, dans laquelle les moyens élasti- ques sont formés par un joint en élastomère de même forme générale que le segment, ce joint étant interposé entre le segment et le fond de la gorge. L'invention concerne également une vanne telle que définie ci-dessus, dans laquelle chaque plot cylin- drique fait partie intégrante du joint en élastomère. L'invention concerne également une vanne telle que définie ci-dessus, dans laquelle le joint élastomère est surmoulé sur une face du segment. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue en perspective de la vanne selon l'invention ; La figure 2 est une vue en perspective du volet de la vanne conformément à un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 3 est une autre vue partielle en perspective du volet de la vanne conformément au premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 4 est une vue partielle en perspective et en coupe du volet de la vanne conformément au premier mode de réalisation de l'invention ; 4 La figure 5 est une vue en perspective montrant une partie du volet de la vanne conformément au second mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Comme visible dans la figure 2, la vanne à trois voies 1 selon l'invention comporte un corps de vanne 2 portant trois conduites repérées par 3, 4 et 6. Le corps de vanne 2 délimite une chambre interne 7 comportant une face interne formée de trois parties. La première partie généralement plane repérée par 8 comporte une ouverture 9 par laquelle elle communique avec la conduite 3, et la seconde partie 11, généralement plane s'étend perpendiculairement à la première partie. La troisième partie 12, en forme de quart de cylindre d'axe AX comporte deux ouvertures 13 et 14 communiquant respec- tivement avec les conduites 4 et 6. Les conduites 3 et 4 sont alignées l'une avec l'autre, alors que la conduite 6 est inclinée à environ soixante degrés par rapport à la conduite 4, et à environ cent-vingt degrés par rapport à la conduite 4, lorsque le corps 2 est vu de dessus, c'est à dire parallèlement à l'axe AX. En fonctionnement, le corps de vanne 2 qui a sa partie supérieure ouverte dans la figure 2 est fermé par un couvercle ou capot non représenté pour fermer herméti- quement cette chambre 7. Cette vanne à trois voies comprend un volet repéré par 16 qui est monté rotatif autour de l'axe AX, en étant installé à l'intérieur de la chambre 7. Lorsque ce volet occupe une première position angulaire, comme dans la figure 2, il obture l'ouverture 13 pour empêcher l'entrée dans la vanne d'air ou de gaz provenant de la conduite 4. Ce volet 16 peut aussi être placé dans une seconde position angulaire, dans laquelle il obture l'ou- verture 14 de manière à s'opposer à l'entrée dans la vanne d'air provenant de la conduite 6. Comme visible sur la figure 1, les conduites 2 et 3 sont orientées selon des axes dont l'intersection est sur l'axe AX, de manière à équilibrer spontanément les efforts appliqués au volet lorsqu'il obture une ouverture par laquelle circule un gaz sous pression. Le volet 16 peut encore être placé dans toute position intermédiaire entre la première et la seconde po- sition, pour obturer partiellement l'une et l'autre des ouvertures 13 et 14, de manière à doser la proportion d'air provenant de l'une et de l'autre de ces ouvertures, qui est introduit dans le corps de vanne et refoulé via l'ouverture 9, c'est à dire la conduite 3. Comme visible dans la figure 3, ce volet comporte un écran 17 en forme de portion de cylindre d'axe AX, de contour sensiblement rectangulaire, porté par un flasque supérieur 18 plan à contour rectangulaire s'étendant selon une direction normale à l'axe AX, et par un flasque inférieur repéré par 19 dans la figure 4, mais ayant la même forme et la même orientation. L'extrémité libre du flasque supérieur est pour-vue d'un trou 21 à section hexagonale, coïncidant avec l'axe AX, de même que l'extrémité libre du flasque infé- rieur. Un manchon ou axe à section hexagonale, non représenté, et mu par un actionneur, tel qu'un moteur électrique de type moteur couple, rigidement solidaire du corps de vanne est engagé dans ces trous pour déplacer le volet depuis la première position vers la seconde et inverse- ment. L'écran 17 du volet 16 porte un organe d'étanchéité qui est interposé entre cet écran et la paroi en forme de portion de cylindre 12, tout en étant maintenu en appui sur cette paroi par des éléments élastiques in- tercalés entre l'organe d'étanchéité et l'écran. Cet organe d'étanchéité est un segment 22 constitué par un cadre rigide ayant une forme correspondant au contour de l'écran 17 mais de dimensions légèrement inférieures à celles de ce contour. Autrement dit, ce segment 22 a une forme générale correspondant à la projection d'un rectangle sur une portion cylindrique. Il comporte ainsi deux bords rectilignes 23 et 24 parallèles l'un à l'autre, ainsi qu'un bord courbe supérieur et un bord courbe inférieur parallèles l'un à l'autre, et repérés respectivement par 26 et 27. Les bords supérieur et inférieur ont des courbures correspondant à des arcs de cercle de même rayon que la paroi cylindrique 12. De façon analogue, le contour de l'écran 17 est délimité par deux bords rectilignes 28 et 29, et par un bord supérieur et un bord inférieur en arcs de cercle repérés respectivement par 31 et 32. Cet écran 17 comporte une face ou paroi principale 33 en forme de portion cylindrique, pourvue d'une nervure périphérique 34, formant bourrelet, qui dépasse radialement par rapport à l'axe AX de cette face principale 33. La nervure périphérique 34 a une forme correspondant à la lettre U, et elle longe les bords rectilignes 28 et 29 de l'écran 17 ainsi que son bord courbe supé- rieur 31. Le segment 22 est maintenu dans une gorge 36 qui est réalisée dans la nervure 34 pour avoir également une forme en U. Ce segment 22 a ainsi son bord supérieur courbe 26 dans la base du U, et ses deux bords rectili- gnes 28 et 29 engagés dans les branches du U. Comme visible dans la figure 2, le bord inférieur courbe 27 du segment 22 est libre puisqu'il n'est ni maintenu ni guidé par la gorge 36. Cette solution réduit le risque d'arc-boutement du segment dans la gorge 36 en cas d'établissement d'une dilatation thermique différentielle entre l'écran et le segment. Dans l'exemple des figures 2 à 4, le segment 22 est maintenu plaqué à la face interne de la paroi cylin- drique 12 du corps de vanne 2 par quatre ressorts hélicoïdaux repérés par 38, 39, 41 et 42, pour assurer l'étanchéité lorsque le volet ferme une ouverture. Ces ressorts sont engagés dans des trous correspondants, formant logements. Chacun de ces trous est ré- alisé dans la gorge 36, ce qui l'élargit localement, en s'étendant au delà du fond de celle-ci, ces trous étant orientés selon une direction normale au plan défini par les deux bords rectilignes 28 et 29 de l'écran. Comme visible dans la figure 2, ces ressorts sont situés au niveau des extrémités des bords courbes supérieur et inférieur 26 et 27 du segment 22. Complémentairement, le segment 22 comporte quatre pions repérés par 43, 44, 46 et 47, ayant des diamètres sensiblement identiques à ceux des ressorts hélicoïdaux, et par lesquels ce segment est en appui sur ces ressorts. Dans l'exemples des figures. Chaque pion est intégré au bord courbe qui le porte, de sorte qu'il constitue localement un élargisse-ment de ce bord dont la section transversale est rectan- gulaire, tout comme celle de la gorge 36. Le segment 22 est ainsi mobile en translation dans la gorge 36, selon une direction normale au plan dé-fini par les bords rectilignes 28 et 29, tout en étant maintenu plaqué contre la paroi 12 par les ressorts, ce qui assure une application étanche de l'écran 17 sur cette paroi pour fermer de façon hermétique l'ouverture de cette paroi devant laquelle est placé ce volet 16. Selon un autre mode de réalisation représenté en figure 5, le segment est plaqué contre la paroi cylindri- que par un joint élastomère interposé entre le segment et le fond de la gorge. Dans cet autre mode de réalisation, le volet et le segment qu'il porte, repérés respectivement par 16' et par 22', ont les mêmes formes que dans le mode de réalisation des figures 2 à 4, hormis en ce qui concerne la section transversale de la gorge dans laquelle est engagé le segment. En ce qui concerne ce second mode de réalisation, le volet 16' et le segment 22', ainsi que leurs parties, portent les mêmes références numériques que dans l'exemple des figures 2 à 4, complétées par le signe prime. Ainsi, le segment 22' a ici aussi une forme générale de rectangle projeté sur une portion cylindrique, chacun de ses bords présente une section transversale rectangulaire, et il comporte quatre pions situés à chaque extrémité de ses deux bords courbes. Complémentairement, l'écran 17' comporte là aussi une gorge 36' dans laquelle s'engage ce segment, cette gorge 36' étant là aussi pourvue de trous l'élargissant localement et s'étendant au delà de son fond, les pions du segment coulissant dans ces trous. Le joint en élastomère qui est repéré par 48' dans la figure 5 est surmoulé à la face arrière de ce segment 22', qui est la face de ce segment située en vis à vis du fond de la gorge 36'. Ce joint prolonge le segment 22' selon une direction normale au plan défini par les deux côtés rectilignes de ce segment, en ayant une forme très proche de celle de ce segment 22'. Son épaisseur, mesurée radialement par rapport à l'axe AX, est plus faible que celle du segment sur la majeure partie de son contour, et il comporte d'autre part des plots situés dans le prolongement des pions du seg- ment, ces plots ayant au contraire une épaisseur supérieure à celle des pions. Chaque plot du joint élastomère 48' est engagé dans un logement correspondant pour constituer un organe élastique plaquant le segment 22' à la paroi, de façon analogue aux ressorts du premier mode de réalisation. L'un de ces plots est visible dans la figure 5 en y étant repéré par 49'. D'autre part, la gorge 36' présente une section transversale qui comporte une partie principale en U, tout comme dans le premier mode de réalisation, mais une rainure est réalisée au fond de cette partie principale, de plus faible largeur que cette dernière, pour recevoir le joint élastomère 48'. Comme visible dans la figure 5, la largeur du joint, qui se mesure parallèlement à l'axe AX pour ses bords courbes, est identique à celle du segment 22', et correspond à la largeur de la rainure réalisée en fond de gorge. Le joint élastomère est ainsi engagé de manière à étanche dans la rainure de la gorge 36', et de plus, il est surmoulé à la face arrière du segment, pour constituer une barrière étanche interdisant à du gaz de contourner le segment par le fond de gorge. L'invention apporte notamment les avantages sui- vants . Grâce au volet unique, l'architecture de la vanne à trois voies est significativement simplifiée une seule chambre interne est nécessaire au lieu de deux afin 30 de renfermer un seul volet au lieu de deux. En outre, le mécanisme de commande de la vanne est réduit à son minimum puisqu'un unique moteur couple entraînant un axe de rotation du volet est suffisant pour piloter la vanne, de façon directe et sans nécessité 35 d'engrenages. 25 10 Enfin, la présence du segment rigide maintenu en appui sur la surface cylindrique interne du corps de vanne permet d'assurer une étanchéité élevée permettant d'intégrer cette vanne à un moteur thermique. Elle peut être intégrée à un système de suralimentation, de recirculation des gaz d'échappement, ou autre application dans laquelle la vanne est traversée par un gaz sous pression et doit être capable de s'opposer au passage de ce gaz. REVENDICATIONS1. Vanne (1) comprenant un corps (2) délimitant une chambre interne (7) (2) présentant une portion de surface (12) pourvue d'au moins une ouverture (13, 14) correspondant à une voie de cette vanne (1), et un volet (16 ; 16') monté mobile le long de cette portion de sur-face (12), ce volet (16 ; 16') comportant un écran (17 17') longeant la portion de surface (12) pour obturer l'ouverture (13, 14) ou la laisser ouverte en fonction de la position de ce volet (16 ; 16') autour de l'axe (AX), ce volet étant pourvu d'un segment d'étanchéité (22 22') mobile selon une direction normale à l'écran (17 17') . 2. Vanne selon la revendication 1, dans laquelle la portion de surface (12) dans laquelle débouche l'ouverture (13, 14), a une forme de portion cylindrique d'axe (AX), et dans laquelle le volet (16 ; 16') est mon-té rotatif autour de l'axe (AX) de cette portion cylindrique (12). 3. Vanne selon la revendication 2, dans laquelle le segment d'étanchéité est un segment rigide (22 ; 22' ) ayant une forme correspondant au contour de l'écran (17 17'), dans laquelle ce segment (22 ; 22') est engagé dans une gorge (36 ; 36') correspondante de l'écran (17 17'), et dans laquelle des moyens élastiques (43, 44, 46, 47) sont interposés entre le segment (22 ; 22') et l'écran (17 ; 17') pour plaquer le segment (22 ; 22') sur la portion cylindrique (12). 4. Vanne selon la revendication 3, dans laquelle chaque élément élastique est un ressort (43, 44, 46, 47) engagé dans un logement formé par un trou approfondissant localement la gorge (36). 5. Vanne selon la revendication 3, dans laquelle chaque moyen élastique est un plot cylindrique en maté- riau du type élastomère (49') engagé dans un logementformé par un trou élargissant et approfondissant locale-ment la gorge (36'). 6. Vanne selon la revendication 3, dans laquelle les moyens élastiques sont formés par un joint en élasto- mère (48') de même forme générale que le segment (22'), ce joint étant interposé entre le segment et le fond de la gorge (36') . 7. Vanne selon les revendications 5 et 6, dans laquelle chaque plot cylindrique (49') fait partie inté- Brante du joint en élastomère (48'). 8. Vanne selon la revendication 6 ou 7, dans la-quelle le joint élastomère (48') est surmoulé sur une face du segment (22').