Brevet FR2958360A1 — publié le 20111007

RFR 0557 1 Volet d'obturation d'un conduit d'écoulement de gaz et conduit avec un tel volet L'invention concerne un volet d'obturation d'un conduit d'écoulement de 5 gaz et une vanne munie d'un tel volet. Un moteur thermique de véhicule automobile comporte une chambre de combustion, généralement formée par une pluralité de cylindres, dans laquelle un mélange de comburant et de carburant est brûlé pour générer le travail du moteur. 10 Le comburant comporte de l'air, qui peut être comprimé ou pas, selon que le moteur comporte un compresseur ou non; lorsqu'il est comprimé, on parle d'air de suralimentation. Les fluides sont amenés à suivre différents trajets au sein des 15 canalisations du moteur. De manière générale, 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, en général un volet d'obturation, monté mobile entre une position d'ouverture et une position d'obturation. C'est par exemple le cas du volet doseur 20 abordé ci-dessus. En fonction de la cinématique choisie pour les vannes du moteur, il se peut qu'un volet ait deux positions de fermeture, ces deux positions de fermeture correspondant à des positions opposées du volet, sensiblement écartées de 180° 25 l'une de l'autre. Se pose alors la question de l'étanchéité entre le volet et la canalisation dans ces positions de fermeture. L'étanchéité d'un volet est généralement difficile à mettre en oeuvre de manière satisfaisante, bien qu'on connaisse de nombreux systèmes d'étanchéité. 30 On connaît par exemple des volets avec un bord de forme particulière û par exemple elliptique û pour venir en contact proche de la paroi de la canalisation. On connaît encore des volets avec une goulotte périphérique le long de leur bord agencée pour recevoir un rebord annulaire de la canalisation, de forme complémentaire, en position de fermeture du volet. On connaît encore des volets 35 avec des joints élastomères, des reliefs de déviation du flux de fluide, etc. Aucun ne semble toutefois pouvoir donner satisfaction dans le cas d'une étanchéité dans deux positions de fermeture. 2958360 RFR 0557 2 En fonction du matériau choisi, les tolérances d'usinage pourront être suffisamment faibles pour que l'étanchéité entre le bord du volet et la paroi du conduit puisse être assurée par contact direct entre eux en position d'obturation. Dans ce cas, la canalisation étant cylindrique, le bord du volet est généralement biseauté pour présenter une surface d'appui cylindrique dans une position d'obturation dans laquelle le plan du volet est incliné par rapport à un plan transversal à l'axe de la canalisation dans la zone du volet. Pour assurer l'étanchéité dans ce cas, les formes respectives de la surface d'appui du volet et de la surface interne de la canalisation doivent être aussi complémentaires que possible. Dans cette mesure, le volet peut tourner dans la canalisation et venir épouser la forme de la canalisation en position d'obturation. Néanmoins, l'ajustement entre les surfaces interdit une obturation du volet dans une position opposée à sa position correspondant à l'appui du biseau, car alors c'est non pas la surface du biseau qui viendrait en appui sur la surface interne de la canalisation mais sa tranche, ce qui ne garantirait pas une bonne étanchéité. C'est pourquoi l'invention vise à proposer un volet destiné à venir obturer une canalisation dans deux positions d'obturation distinctes, le volet présentant une liberté de mouvement entre ces deux positions d'obturation pour régler son ouverture et une étanchéité garantie dans chacune de ces positions d'obturation. C'est ainsi que l'invention concerne un volet d'obturation d'une canalisation d'écoulement de fluide, le volet comportant un bord périphérique et étant agencé pour être monté, dans la canalisation, mobile entre une position d'ouverture et deux positions d'obturation de l'écoulement de fluide, volet caractérisé par le fait que son bord comporte des moyens d'étanchéité spécifiques à l'étanchéité dans la première position d'obturation et des moyens d'étanchéité spécifiques à l'étanchéité dans la deuxième position d'obturation. Autrement dit, le bord du volet comporte des moyens assurant l'étanchéité dans la première position d'obturation mais pas dans la seconde et des moyens assurant l'étanchéité dans la seconde position d'obturation mais pas dans la première. 2958360 RFR 0557 3 Grâce à l'invention, l'étanchéité est assurée aussi bien dans la première position que dans la seconde, par des moyens spécifiques à chacune d'entre elles. Selon une forme de réalisation préférée, le volet est monté rotatif autour 5 d'un axe entre sa position d'ouverture et ses deux positions d'obturation. Selon une forme de réalisation préférée, le bord périphérique du volet comporte un double biseau, chaque biseau formant une surface d'appui spécifique à une position d'obturation. La surface de chaque biseau vient ainsi en appui sur 10 la surface de la canalisation dans la position d'obturation considérée. Selon une forme de réalisation, la surface de la canalisation étant, à proximité du volet, de forme cylindrique, la surface de chaque biseau est de forme cylindrique. 15 Selon une forme de réalisation, le volet s'étendant globalement selon un plan et la surface de chaque biseau formant un angle par rapport à ce plan, les deux angles sont égaux. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens de détrompage pour le montage du volet, ce dernier pouvant être monté dans un sens 20 ou dans l'autre. L'invention concerne encore une vanne comprenant une canalisation d'écoulement de fluide dans laquelle est monté un volet d'obturation tel que décrit plus haut. Ladite vanne comprend, par exemple, deux dites canalisations d'écoulement entre une entrée commune aux deux dites canalisations et deux sorties propre à chaque dite canalisation. 30 L'invention s'applique particulièrement bien à des volets métalliques mais il va de soi qu'elle s'applique également à des volets dans d'autres matériaux et notamment en matière plastique L'invention s'applique particulièrement bien à une vanne double du 35 circuit d'admission d'un moteur thermique de véhicule automobile ou encore à un volet doseur de moteur diesel. La Demanderesse n'entend néanmoins pas limiter 25 2958360 RFR 0557 4 la portée de ses droits à cette seule application, l'invention s'appliquant généralement à tout volet d'obturation dans une canalisation (ou conduit). L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la 5 forme de réalisation préférée du volet de l'invention, en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles : - la figure 1 représente une vue en coupe d'une vanne double avec deux volets conformes à la forme de réalisation préférée de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe d'un bord de l'un des volets de 10 la vanne de la figure 1 ; - la figure 3a représente, sur sa partie inférieure, une vue en coupe ainsi que, sur sa partie supérieure, une vue de face d'un volet de la vanne de la figure 1, dans une première position d'obturation ; - la figure 3b représente, sur sa partie inférieure, une vue en coupe ainsi 15 que, sur sa partie supérieure, une vue de face du volet de la figure 3a, dans une position d'ouverture ; - la figure 3c représente, sur sa partie inférieure, une vue en coupe ainsi que, sur sa partie supérieure, une vue de face du volet de la figure 3a, dans une seconde position d'obturation ; 20 - la figure 4a est un diagramme représentant l'ouverture d'un premier volet de la vanne de la figure 1 en fonction de la position angulaire de son moteur d'entraînement et - la figure 4b est un diagramme représentant l'ouverture d'un second volet de la vanne de la figure 1 en fonction de la position angulaire de son moteur 25 d'entraînement. En référence à la figure 1, on a représenté une vanne 1 située, dans le circuit d'admission d'air d'un moteur thermique de véhicule automobile, entre le turbocompresseur et le collecteur d'admission. Il s'agit d'une vanne trois voies 1 30 comportant une première voie 2 d'entrée dans la vanne 1 de gaz comprimés en provenance du turbocompresseur (il peut s'agir d'air ou d'air mélangé à des gaz d'échappement), une deuxième voie 3 reliée indirectement audit collecteur d'admission par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur permettant de refroidir les gaz d'admission et une troisième voie 4 reliée directement au collecteur 35 d'admission d'air dans le moteur. Autrement dit, la troisième voie 4 est une voie refroidie et la deuxième voie 3 est une voie non refroidie. 2958360 RFR 0557 5 La vanne 1 comporte un premier volet 5 d'obturation de la deuxième voie 3 et un second volet 6 d'obturation de la troisième voie 4. Chacun des volets 5, 6 permet de réguler la circulation de gaz dans la voie 3, 4 dans laquelle il est monté. Les deux volets 5, 6 sont structurellement identiques aussi seul le premier 5 volet 5 sera décrit par la suite. En référence aux figures 2 et 3a à 3c, le volet 5 est monté dans une portion de canalisation tubulaire d'axe X présentant une surface interne 7. Le volet 5 se présente sous la forme d'un disque circulaire avec un renflement 10 central 8 de passage d'un axe d'entraînement s'étendant selon un axe Y perpendiculaire à l'axe X de la canalisation, auquel il est fixé de manière solidaire. L'axe d'entraînement est entraîné en rotation par un moteur d'entraînement 13. Le volet 5 comporte un bord de forme circulaire en vue de face. Le disque du volet 5 s'étendant globalement selon un plan P. 15 Le volet 5 est monté mobile autour de son axe d'entraînement entre une position d'ouverture et deux positions d'obturation, une première position d'obturation (représentée sur la figure 3a) dans laquelle le plan P du volet 5 présente un angle a avec un plan D transversal à l'axe X de la canalisation et une 20 deuxième position d'obturation (représentée sur la figure 3a), du côté opposé à la première, dans laquelle le plan P du volet 5 présente un angle 13 avec un plan D transversal à l'axe X de la canalisation. Le bord comporte des moyens d'étanchéité 10 spécifiques à la première 25 position d'obturation et des moyens d'étanchéité 11 spécifiques à la deuxième position d'obturation. En l'espèce, le bord comporte un double biseau (c'est-à-dire deux biseaux), le premier biseau 10 formant le premier moyen d'étanchéité 10 et le deuxième biseau 11 formant le deuxième moyen d'étanchéité 11. A cet effet, le premier biseau 10 présente une surface formant un angle a avec le plan P du 30 volet 5 tandis que le deuxième biseau 11 présente une surface formant un angle [3 avec le plan P du volet 5. Les deux biseaux 10, 11 sont en l'espèce ménagés sur l'intégralité du bord du volet 5 ; ils se rejoignent au niveau d'une arête circonférentielle 9. 35 Ainsi, dans la première position d'obturation, le volet 5 vient en appui sur la surface interne 7 de la canalisation le long de son bord et plus précisément de son premier biseau 10. La surface interne 7 étant de forme cylindrique, le 2958360 RFR 0557 6 volet 5 vient dans cette position d'appui dans une position inclinée d'un angle égal à 90°-a par rapport à un plan transversal D à l'axe X de la canalisation (c'est-à-dire une position inclinée d'un angle a par rapport à la direction X de la canalisation) (on parle ici d'angles en valeur absolue). 5 Dans la seconde position d'obturation, le volet 5 vient en appui sur la surface interne 7 de la canalisation le long de son bord et plus précisément de son second biseau 11. La surface interne 7 étant de forme cylindrique, le volet 5 vient dans cette position d'appui dans une position inclinée d'un angle égal à 90°-(3 par 10 rapport à un plan transversal D à l'axe X de la canalisation (c'est-à-dire une position inclinée d'un angle [3 par rapport à la direction X de la canalisation) (on parle ici d'angles en valeur absolue). Comme représenté sur le diagramme de la figure 4a, le volet 5 est ainsi 15 mobile entre sa première position d'obturation (angle -a par rapport à la direction X de la canalisation) et sa seconde position d'obturation (angle +13 par rapport à la direction X de la canalisation), en passant par une position ouverte dans laquelle il forme un angle nul par rapport à la direction X de la canalisation. Cette mobilité angulaire est représentée par la flèche 12 de la figure 1. Elle correspond 20 à la loi cinématique d'ouverture du volet 5 en fonction de son moteur d'entraînement 13. Pour des raisons d'économies de coûts de production et de facilité de montage, le second volet 6 est identique au premier bien que la vanne 1 ne soit 25 pas agencée pour qu'il puisse venir dans deux positions d'obturation. En l'espèce en effet, la vanne 1 comporte un moteur unique 13 d'entraînement des deux volets 5, 6 et, de manière connue, le mécanisme d'engrenage entre le moteur 13 et le second volet 6 est agencé (grâce à des moyens de débrayage) pour que le volet 6 ne soit pas entraîné en rotation sur une partie de la course angulaire du moteur 30 13. Ainsi, la loi cinématique d'ouverture du second volet 6 est la suivante (représentée sur la figure 4b) : - entre une position angulaire du moteur 13 correspondant à un angle 35 égal à -a et une position correspondant à un angle nul, le second volet 6 n'est pas entraîné par le moteur 13 et reste en position fermée avec un angle 13 par rapport à la direction X de la canalisation ; 2958360 RFR 0557 7 - entre une position angulaire du moteur 13 correspondant à un angle nul et une position correspondant à un angle égal à +13, le second volet 6 est progressivement ouvert jusqu'à une position d'ouverture complète. 5 Par conséquent, la cinématique de la vanne 1 est la suivante en fonction de la position angulaire du moteur 13 : - dans une position du moteur 13 correspondant à un angle -a, les deux volets 5, 6 sont fermés ; - entre un angle -a et un angle nul du moteur 13, le premier volet 5 est 10 progressivement ouvert, le second volet 6 étant fermé ; - à une position correspondant à un angle nul du moteur 13, le premier volet 5 est complètement ouvert, le second volet 6 étant fermé et - entre un angle nul et un angle +13 du moteur 13, le premier volet 5 est progressivement fermé tandis que le second volet 6 est 15 progressivement fermé. Dans la forme de réalisation décrite, les angles a et 13 sont égaux. Cela présente l'avantage qu'il n'est pas nécessaire de prévoir sur le volet 5 des moyens de détrompage, le volet pouvant être monté dans n'importe quel sens. 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. 20 25 Revendications1- Volet d'obturation d'une canalisation d'écoulement de fluide, le volet comportant un bord périphérique et étant agencé pour être monté, dans la canalisation, mobile entre une position d'ouverture et deux positions d'obturation de l'écoulement de fluide, volet caractérisé par le fait que son bord comporte des moyens (10, 11) d'étanchéité spécifiques à l'étanchéité dans la première position d'obturation et des moyens d'étanchéité spécifiques à l'étanchéité dans la deuxième position d'obturation. 2- Volet selon la revendication 1 qui est monté rotatif autour d'un axe (Y) entre sa position d'ouverture et ses deux positions d'obturation. 3- Volet selon l'une des revendications 1 et 2 dont le bord périphérique 15 comporte un double biseau (10, 11), chaque biseau (10, 11) formant une surface d'appui spécifique à une position d'obturation. 4- Volet selon la revendication 3 dans lequel, la surface de la canalisation étant, à proximité du volet, de forme cylindrique, la surface de 20 chaque biseau (10, 11) est de forme cylindrique. 5- Volet selon l'une des revendications 3 et 4 dans lequel, le volet s'étendant globalement selon un plan (P) et la surface de chaque biseau (10, 11) formant un angle (a, [3) par rapport à ce plan (P), les deux angles (a, (3) sont 25 égaux. 6- Vanne comprenant une canalisation d'écoulement de fluide dans laquelle est monté un volet d'obturation (5, 6) comportant les caractéristiques du volet de l'une des revendications 1 à 5. 7- Vanne selon la revendication 6 comprenant deux dites canalisations d'écoulement entre une entrée commune aux deux dites canalisations et deux sorties propre à chaque dite canalisation. 30