Brevet FR2953900A1 — publié le 20110617

RFRO540 Dispositif de réglage d'écoulement de fluide, conduit d'écoulement de fluide et moteur thermique de véhicule automobile L'invention concerne un conduit d'écoulement de fluide avec un obturateur et une vis d'appui pour une butée solidaire de l'obturateur, en particulier pour un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile. 10 Dans un véhicule automobile, les fluides sont guidés dans diverses canalisations. Dans une canalisation, l'écoulement des fluides peut être autorisé, interdit ou régulé; à cet effet, une vanne est prévue, qui peut plus ou moins obturer la canalisation grâce à un obturateur, par exemple un volet ou un papillon 15 d'obturation, monté mobile entre au moins une position d'ouverture et une position d'obturation. Afin de garantir la qualité de l'obturation, il convient de régler précisément la position d'obturation de l'obturateur ; en effet, un décalage de 20 quelques degrés par rapport à la position d'obturation souhaitée crée un jeu entre l'obturateur et le conduit au travers duquel peut s'échapper une partie du flux. Afin de régler précisément cette position d'obturation, on prévoit généralement une vis d'appui pour une butée solidaire de l'obturateur. 25 Une telle vis comporte une extrémité d'appui pour la butée et une portion filetée de réglage de la position de son extrémité d'appui. Ainsi, on visse ou on dévisse la vis pour régler précisément la position de son extrémité d'appui et donc la position de butée, c'est-à-dire la position d'obturation. 30 La vis doit remplir une double fonction : permettre un réglage précis de la position de butée et garantir la pérennité de cette position dans le temps. Il est donc important de connaître précisément la loi entre la position angulaire de la vis autour de son axe et la position de son extrémité d'appui, autrement dit la loi entre le nombre de tours appliqués à la vis et le déplacement correspondant de 35 son extrémité d'appui. Les vis traditionnellement utilisées pour le réglage d'une position de butée d'un obturateur comportent un fût fileté avec un filetage dit "à 15 pas fin" c'est-à-dire dont un tour entraîne un déplacement faible de la vis et en tout cas plus faible qu'une vis à pas normal (par exemple 1/12mm). L'extrémité d'appui de la vis est soumise à des pressions de contact et à des vibrations pouvant se traduire par un matage de sa surface d'extrémité résultant en une déformation de cette dernière. Par ailleurs, la fabrication des vis peut entraîner des irrégularités de formes. Il en résulte qu'il est difficile d'estimer précisément la position effective du point de contact avec la butée en fonction du nombre de tours appliqués à la vis ; cela est illustré sur les figures la, lb et 1c. Sur ces dernières, on voit une vis 1 dont l'extrémité d'appui 2 présente une surface d'extrémité biseautée en raison de son procédé de fabrication ; cette surface sert d'appui à une butée 3 solidaire d'un volet d'obturation. Sur la figure la, la vis 1 est orientée angulairement de telle sorte que la butée 3 vient en appui plan sur sa surface d'extrémité ; sur la figure lb, la vis 1 a été vissée d'un demi- tour par rapport à la figure 1 a et, dans cette position, la butée 3 vient en appui sur une arête de sa surface biseautée 2 ; on comprend bien à partir de ces figures la et lb qu'un déplacement axial de la vis 1 correspondant à un demi-tour entre ses positions angulaires des figures la et lb ne résultera pas en une translation rectiligne linéaire de la position axiale du point de contact avec la butée 3 par rapport à la position angulaire de la vis 1. Cette absence de linéarité est illustrée sur la figure 1c qui représente, en abscisses, la rotation de la vis et, en ordonnées, le déplacement axial résultant du point de contact de sa surface d'appui 2 avec la butée 3 ; on voit ainsi que par rapport à une relation qui devrait idéalement être linéaire et donc suivre une droite 4, le déplacement de la position de butée de la surface d'appui 2 de la vis 1 des figures la et lb est fonction de la rotation de la vis 1 selon une courbe 5 non linéaire oscillant autour de la droite 4. Il en résulte une grande incertitude puisqu'il est difficile de prédire la position axiale de la surface d'appui 2 en fonction du nombre de tours de vissage qui sont appliqués à la vis 1. En particulier, l'ordre de grandeur des imprécisions peut être supérieur au pas du filetage de la vis, ce qui est particulièrement gênant. C'est pourquoi l'invention vise à proposer un conduit d'écoulement de fluide avec un obturateur dont la position de butée peut être réglée avec une meilleure précision. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de réglage de l'écoulement de fluide d'un conduit d'écoulement de fluide comportant un moyen d'obturation35 du conduit et une vis d'appui pour une butée solidaire du moyen d'obturation, la vis comportant une extrémité d'appui pour la butée et une portion filetée de réglage de la position de son extrémité d'appui, dispositif caractérisé par le fait que l'extrémité d'appui de la vis est de forme arrondie. Une forme arrondie est une forme sans arête et à symétrie de révolution autour de l'axe de la vis. La vis a ainsi un profil de révolution dans sa zone d'appui avec la butée. Grâce à l'invention, la butée se fait indépendamment de la position angulaire de la vis autour de son axe puisque son extrémité (et donc sa surface d'extrémité) est arrondie et donc peu sensible à son orientation angulaire. C'est une source d'imprécision importante dans le réglage de la position de la vis qui est supprimée ; ne subsistent dès lors que des sources d'imprécision minimes telles que les tolérances de fabrication de la vis ; ces imprécisions devraient normalement n'entraîner que des imprécisions de positions inférieures au pas du filetage de la vis, alors que les imprécisions liées à la forme de l'extrémité d'appui de la vis pouvaient entraîner, dans les vis de l'art antérieur, des imprécisions supérieures au pas de la vis (voir à cet égard la figure 1c présentée plus haut). Par ailleurs, la pérennité de la position de butée est également assurée. En effet, les efforts de matage en utilisation sont moins forts sur une surface arrondie que sur une surface de forme différente. Par ailleurs, à supposer qu'un matage se produise, la surface matée faisant partie d'une surface globalement arrondie, les effets d'angle ne sont pas trop importants, les efforts étant mieux répartis sur une surface d'extrémité de forme arrondie. Le mérite de la Demanderesse a donc été de détecter que la plus grosse source d'imprécisions ne résultait pas des tolérances de fabrication de la vis ou encore de la modélisation de sa position mais de la forme de son extrémité d'appui résultant, intrinsèquement ou suite à son matage, en asymétries préjudiciables. On peut noter au surplus que les tolérances de fabrication d'une extrémité de forme arrondie sont moins importantes que pour une autre forme d'extrémité. En particulier, du fait de la forme arrondie, il n'y a pas de problème en cas d'imprécision dans l'angle entre la vis et l'outil permettant de conférer cette forme à son extrémité (par exemple un outil de frappe de forme arrondie creuse). Le conduit peut être une simple canalisation munie d'un volet d'obturation. Il peut aussi s'agir d'un conduit d'une vanne, par exemple d'une vanne dite trois voies, c'est-à-dire comportant trois conduits, un d'entrée et deux de sortie ou deux d'entrée et un de sortie. Plus particulièrement encore, il peut s'agir d'une vanne trois voies utilisée dans un circuit d'écoulement de fluide d'un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile, en particulier une vanne trois voies utilisée pour le réglage du débit de gaz d'échappement recirculés du moteur ou une vanne trois voies permettant de régler le débit d'air d'admission entre une voie refroidie et une voie qui ne l'est pas. Il peut aussi par exemple s'agir d'un conduit d'un carburateur de moteur. Plusieurs formes arrondies sont envisageables pour l'extrémité de la vis, en fonction de la forme de réalisation choisie. L'objectif est de réaliser un bon compromis entre la facilité de réalisation de la vis, son environnement et les pressions de contact mises en jeu. Selon une forme de réalisation préférée, l'extrémité d'appui est de forme sphérique. La forme sphérique permet d'atteindre les avantages énoncés ci-dessus de manière optimale. De surcroît, si la butée se fait indépendamment de la position angulaire de la vis (en raison de 'la symétrie de révolution de son extrémité), elle se fait de surcroît indépendamment de l'orientation angulaire entre la vis et la butée (du fait de la forme sphérique de la surface d'appui c'est-à- dire circulaire en coupe axiale de la vis). Alternativement, l'extrémité d'appui peut être de forme ovoïde, ce qui peut être avantageux dans certaines configurations, en particulier si l'angle d'incidence entre la vis et la surface de butée est importante, la forme ovoïde permettant de former une vis avec une portion d'extrémité arrondie plus longue longitudinalement ; par ailleurs, en prenant appui sur une portion de l'extrémité de la vis de rayon plus important, la pression de contact avec la butée est moins importante. Selon une forme de réalisation préférée, la portion filetée étant de forme cylindrique et s'étendant suivant un axe, l'extrémité d'appui forme une demi-sphère. Autrement dit, elle est agencée pour s'étendre dans le prolongement de la portion filetée de manière continue en vue en coupe axiale. Ainsi, la vis ne présente pas d'arête au niveau de son extrémité d'appui. Selon une forme de réalisation préférée, le dispositif comporte une portion pilote non filetée cylindrique entre sa portion filetée et son extrémité d'appui. 10 Une telle portion pilote est avantageuse pour le centrage de la vis dans son passage taraudé complémentaire. Selon une forme de réalisation préférée, le diamètre de la demi-sphère est égal au diamètre de la portion pilote non filetée cylindrique. 15 Selon une forme de réalisation préférée, la vis comporte un filetage dit "à pas fin". Les filetages à pas fin sont normalisés et se définissent par opposition au pas normal. On montre ci-dessous un exemple de différence entre pas normal et pas fin pour une série de diamètres possible de la vis (en dixièmes de mm). A 20 titre d'exemple toujours, une vis à pas fin de diamètre égal à 5mm peut comprendre un pas sensiblement égal à 0,5mm. d nominal 8 10 12 (14) 16 18` 20 22' 24'2 30 i,as noimlla.l l 25 1 1 r E 2 ~' , pas fin 1 1,2 25 La notion et les normes de pas fin sont connues de l'homme du métier. Toujours à titre d'exemple, pour des vis à filetage métrique à tête hexagonale, les normes pour les pas fins sont IS08676 (vis entièrement filetées) et IS08765 (vis partiellement filetées), tandis que pour les vis à filetage métrique à tête cylindrique, la norme est IS012474 (DIN912). 30 L'invention concerne encore un conduit d'écoulement de fluide comportant un dispositif de réglage de l'écoulement de fluide tel que présenté ci-dessus.5 L'invention concerne encore un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile comportant un conduit d'écoulement de fluide tel que présenté ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée du dispositif de réglage et du conduit de l'invention, en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles: - la figure 1 a représente une vis de réglage de l'art antérieur dans une 10 première position angulaire autour de son axe ; - la figure lb représente la vis de réglage de la figure la dans une seconde position angulaire autour de son axe ; - la figure 1c est une courbe représentant le déplacement D de la butée de la vis des figures 1 a et lb par rapport à l'angle 0 de rotation de la vis autour de 15 son axe; - la figure 2 représente une vue de profil schématique de la forme de réalisation préférée du dispositif de réglage d'écoulement de fluide de l'invention ; - la figure 3 représente une photographie d'une première vis pouvant être 20 utilisée dans le dispositif de la figure 2 et - la figure 4 représente une vue de profil schématique de l'extrémité d'une deuxième vis pouvant être utilisée dans le dispositif de la figure 2. En référence à la figure 2, on a représenté un dispositif D de réglage de 25 l'écoulement de gaz dans un conduit 6 d'écoulement de gaz, en l'espèce une canalisation 6 d'un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile. Le dispositif D comporte un obturateur 7, en l'espèce un volet d'obturation 7. Le volet 7 se présente sous forme d'un disque de diamètre sensiblement égal au diamètre du conduit 6 ; il comporte un axe 8, par exemple 30 diamétral, autour duquel il est monté mobile entre une position d'ouverture et une position d'obturation ; le volet 7 est représenté en pointillés sur la figure 2, dans sa position d'obturation. Le dispositif D comporte par ailleurs une butée 9 montée solidaire en 35 rotation du volet 7, en l'espèce solidaire de son axe 8. Il comporte aussi une vis 10 d'appui pour la butée 9 ; cette vis 10 est vissée dans un support 11 comportant un passage taraudé pour elle. La vis 10 s'étend globalement suivant un axe A qui ,par exemple, ne croise pas l'axe de rotation de l'obturateur. Elle comporte une portion filetée 12, en l'espèce un fût cylindrique fileté 12, adaptée pour être vissée ou dévissée dans le passage taraudé du support 11. Elle comporte une extrémité 13 de réception d'un moyen de vissage (comme un tournevis, une clé ou autre) adapté pour l'entraîner en rotation autour de son axe A et une portion d'extrémité 14 d'appui pour la butée 9, plus précisément une surface d'extrémité 14 d'appui pour une surface d'appui 15 de la butée 9. La vis 10 est en l'espèce une vis 10 dite "à pas fin", son pas (distance entre les crêtes des fils successifs de son filetage) étant par exemple sensiblement égal à 0,5mm pour une vis de diamètre égal à 5mm. Le dispositif D est agencé pour que la vis 10 serve d'appui à la butée 9 dans la position d'obturation du volet 7, pour garantir l'exactitude de cette position d'obturation. On règle donc cette position par vissage de la vis 10 dans son support 11. La butée 9 est, notamment, prévue coudée, l'axe de rotation 8 de l'obturateur 7 étant située dans une première branche de la butée et la surface d'appui 15 pour l'extrémité 14 de la vis 10 étant située dans l'autre branche de la butée. L'extrémité d'appui 14 de la vis est de forme arrondie, comme on le voit sur les figures 2 et 3, ce qui garantit la position effective du point d'appui pour la butée 9, indépendamment de l'orientation angulaire de la vis 10 autour de son axe A, comme expliqué plus haut. Plus précisément en l'espèce, la surface d'extrémité 14 de la vis 10 est de forme sphérique, avec les avantages en découlant (déjà décrits plus haut). Comme on le voit sur la figure 3, dans sa première forme de réalisation, en vue de profil (ou en vue en coupe axiale), la portion d'extrémité sphérique 14 de la vis présente une ouverture angulaire inférieure à 180° ; la portion sphérique étant en forme de cercle en vue en coupe axiale, on entend par "ouverture angulaire" l'angle au centre (du cercle) entre les deux points de raccord de l'extrémité sphérique 14 au fût cylindrique 12. Ainsi, l'ouverture axiale de l'extrémité sphérique 14 étant inférieure à 180°, il existe une arête 16 entre le fût cylindrique 12 et la surface d'extrémité d'appui sphérique 14, puisqu'il n'y a pas continuité (au sens mathématique) entre les courbes correspondantes en vue en coupe axiale ; l'existence d'une telle arête 16 peut ne pas être préjudiciable selon la configuration des différents éléments du dispositif D. Conformément à une deuxième forme de réalisation de la vis 10 présentée plus en détails sur la figure 4 (et pour laquelle on garde, par souci de simplification, les mêmes références numériques), la surface extérieure de la vis 10 en vue en coupe axiale est continue au sens mathématique entre le fût cylindrique 12 et l'extrémité d'appui sphérique 14 ; à cet effet, l'ouverture angulaire de l'extrémité sphérique 14 est égale à 180° ; ceci est illustré par la ligne en pointillés 17 de la figure 4 qui schématise l'alignement entre le centre O du cercle dont l'extrémité sphérique 14 a la forme en vue en coupe axiale (ou en vue de profil) et ses points de raccord au fût cylindrique 12. Autrement dit, l'extrémité d'appui 14 forme une demi-sphère. On minimise ainsi encore d'éventuels effets d'angle entre la vis 10 et la butée 9 tandis qu'on évite également les risques de matage d'une arête. Dans la forme de réalisation de la figure 3 comme dans celle de la figure 4, le filetage du fût fileté 12 est interrompu à distance de l'extrémité d'appui 14 pour ménager une portion cylindrique non filetée 18 ; on parle traditionnellement dans le domaine, pour une telle portion non filetée 18, d'embout pilote 18. La fonction d'un tel embout pilote 18 est de permettre le centrage de la vis dans le passage taraudé de son support 11 et ainsi garantir le bon centrage de la vis 10 au moment de commencer son vissage dans ce support 11. Le diamètre de l'embout pilote 18 est inférieur au diamètre minimal du fût fileté 12 c'est-à-dire que son diamètre est inférieur ou égal à celui des fonds des sillons filetés. Ainsi, si la vis 10 est fabriquée par un procédé de filetage par roulage de la vis 10 entre deux matrices rainurées, on ne risque pas que les matrices créent une arête entre la portion filetée 12 et les portions non filetées (embout pilote 18 et extrémité d'appui 14). Grâce à l'invention, il est possible de régler très précisément la position de butée de la vis 10. Il est en particulier possible de mettre en oeuvre un réglage asservi de cette position directement sur la ligne de fabrication du dispositif de réglage de l'écoulement de gaz D. Par ailleurs, les pressions dites de Hertz causant un matage des surfaces sont largement diminuées du fait de la forme sphérique de l'extrémité d'appui 14 de la vis 10. Ainsi, sur une ligne de production, il suffit de "compter" le nombre de tours de vissage à appliquer à la vis 10 du premier dispositif fabriqué pour obtenir un réglage souhaité (ce réglage étant par exemple déterminé en mesurant la fuite de gaz en position d'obturation du volet 7) ; pour les dispositifs D subséquents, on applique systématiquement le même nombre de tours à leur vis d'appui 10, de manière automatisé ; on a la garantie, grâce à la forme de l'extrémité d'appui 14 la vis 10, que cela résultera en une position de butée similaire offrant un débit de fuite correspondant en position d'obturation du volet 7. Selon une autre méthode, on peut déterminer par calculs ou de manière empirique la position souhaitée de l'extrémité d'appui 14 de la vis 10 et en déduire le nombre de tours à lui appliquer, puisque la relation entre le nombre de tours appliqués à la vis 10 et la position effective de son extrémité d'appui 12 est linéaire. Grâce à la forme sphérique de l'extrémité d'appui 14 de la vis 10, l'angle entre l'axe A de la vis 10 et la surface d'appui 15 de la butée 9 est indifférent quant à la précision de la position de butée. Selon un mode de réalisation, le dispositif D est agencé pour que l'axe A de la vis 10 soit perpendiculaire à la surface d'appui 15 de la butée 9 en position de butée. Bien sûr, de manière alternative ou cumulative, une butée avec une vis 25 conforme à l'invention pourrait être prévue en position d'ouverture du volet pour en réguler le débit. Selon une forme de réalisation préférée, pour garantir encore mieux la pérennité de la vis 10, un revêtement de renforcement ou un traitement de la 30 matière est appliqué sur la surface d'au moins son extrémité d'appui 14. Le procédé de fabrication de la vis 10 de l'invention est classique. On peut par exemple prendre une barre métallique dans le métal choisi pour la vis 10 (par exemple l'acier), on vient taper en bout de cette barre avec une pièce ad hoc 35 (par exemple une matrice sphérique creuse) pour donner à l'extrémité la forme souhaitée pour l'extrémité d'appui 14 de la vis 10 puis on déforme la surface extérieure de la barre pour y former le filetage 12 de la vis 10, par exemple à 5 l'aide de matrices rainurées. De préférence, un contrôle est mis en oeuvre après l'étape de formation de l'extrémité d'appui 14, par exemple par contrôle laser ; un tel contrôle peut n'être fait que de manière occasionnelle, au hasard sur certaines vis. L'invention a été décrite en relation avec des formes de réalisations préférées, mais il va de soi que d'autres formes de réalisations sont envisageables. En particulier, les caractéristiques des différentes formes de réalisations décrites peuvent être combinées entre elles, s'il n'y a pas d'incompatibilités. Revendications1- Dispositif de réglage de l'écoulement de fluide d'un conduit (6) d'écoulement de fluide comportant un moyen (7) d'obturation du conduit (6) et une vis (10) d'appui pour une butée (9) solidaire du moyen d'obturation (7), la vis (10) comportant une extrémité (14) d'appui pour la butée (9) et une portion filetée (12) de réglage de la position de son extrémité d'appui (14), dispositif caractérisé par le fait que l'extrémité d'appui (14) de la vis (10) est de forme arrondie. 2- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'extrémité d'appui (14) est de forme sphérique. 3- Dispositif selon la revendication 2 dans lequel, la portion filetée (12) étant de forme cylindrique et s'étendant suivant un axe (A), l'extrémité d'appui 15 (14) forme une demi-sphère. 4- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 comportant une portion pilote (18) non filetée cylindrique entre sa portion filetée (12) et son extrémité d'appui (14). 5- Dispositif selon les revendications 3 et 4 dans lequel le diamètre de la demi-sphère est égal au diamètre de la portion pilote (8). 6- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel la vis (10) 25 comporte un filetage dit "à pas fin". 7- Conduit d'écoulement de fluide comportant un dispositif de réglage de l'écoulement de fluide selon l'une des revendications 1 à 6. 30 8- Moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile comportant un conduit d'écoulement de fluide selon la revendication 7. 20