Brevet FR2998027A1 — publié le 20140516

Vanne, notamment pour circuit d'air de moteur thermique La présente invention concerne une vanne, notamment une vanne pour circuit d'air de moteur thermique. L'invention s'applique notamment lorsque le moteur thermique est utilisé pour la propulsion d'un véhicule, par exemple d'un véhicule automobile. Il peut s'agir d'un moteur dont le carburant est de l'essence ou du diesel. La vanne peut être intégrée au circuit d'air du moteur thermique. Au sens de l'invention, on désigne par « circuit d'air de moteur thermique » le circuit entre l'entrée d'admission et la sortie d'échappement du moteur thermique. La vanne peut être disposée dans le circuit d'admission, le circuit d'échappement, ou une boucle de recirculation par laquelle transitent les gaz d'échappement réinjectés à l'admission (EGR en anglais). La vanne est ici une vanne dite « trois voies ». Cette vanne est par exemple disposée au niveau d'un embranchement définissant trois voies parcourables par du fluide et elle permet de modifier la communication fluidique entre les trois voies. Pour assurer l'étanchéité d'une des voies de la vanne, il est connu de disposer un joint dans cette voie, par exemple entre deux pièces de fonderie délimitant cette voie, de sorte qu'un volet de la vanne vienne reposer contre ce joint lorsque ce volet est dans une position s'opposant à la communication fluidique entre cette voie et l'une et/ou l'autre des deux autres voies. Dans ce cas, un jeu est ménagé au bout du joint. Du fait des températures élevées atteintes par le fluide parcourant la vanne, le joint peut se dilater, affectant ainsi son comportement et ses performances. L'invention a pour but de bénéficier d'une vanne dite « trois voies », notamment pour circuit d'air de moteur thermique, permettant de remédier aux inconvénients ci-dessus. Selon l'un de ses aspects, l'invention y parvient grâce à une vanne, notamment pour circuit d'air de moteur thermique, comprenant : - un corps dans lequel sont ménagés un conduit principal et un conduit auxiliaire débouchant dans le conduit principal, - un volet monté pivotant dans le corps par un axe, le volet comprenant une première portion apte à obturer tout ou partie du conduit principal lorsque le volet est dans une première position et une deuxième portion apte à obturer tout ou partie du conduit auxiliaire lorsque le volet est dans une deuxième position, la première ou la deuxième portion du volet comprenant au moins une surface extérieure présentant un biseau et la paroi du conduit principal ou auxiliaire comprenant au moins une portion présentant un biseau complémentaire, de sorte que lesdits biseaux sont en contact l'un avec l'autre lorsque le volet est dans la première ou deuxième position. La vanne ci-dessus présente une étanchéité améliorée, sans qu'il soit besoin d'utiliser un joint, grâce à la coopération entre les biseaux. On obtient ainsi une étanchéité satisfaisante avec un nombre de pièces réduit. La portion du corps présentant le biseau complémentaire peut former un siège pour le volet. Au sens de la présente demande « arbre » et « axe » sont synonymes. La deuxième portion du volet peut comprendre au moins une surface extérieure présentant un biseau et la paroi du conduit auxiliaire peut comprendre au moins une portion présentant un biseau complémentaire, de sorte que lesdits biseaux sont en contact l'un avec l'autre lorsque le volet est dans la deuxième position. On assure ainsi l'étanchéité du conduit principal vis-à-vis du conduit auxiliaire lorsque le volet est dans la deuxième position. La vanne peut être dépourvue de joint interposé entre le volet et le corps lorsque le volet est dans la deuxième position. En variante, la première portion du volet peut comprendre au moins une surface extérieure présentant un biseau et la paroi du conduit principal peut comprendre au moins une portion présentant un biseau complémentaire, de sorte que lesdits biseaux sont en contact l'un avec l'autre lorsque le volet est dans la première position. On assure ainsi l'étanchéité d'une partie du conduit principal vis-à-vis du conduit auxiliaire et de l'autre partie du conduit principal lorsque le volet est dans la première position. En variante encore : - la deuxième portion du volet peut comprendre au moins une surface extérieure présentant un biseau et la paroi du conduit auxiliaire peut comprendre au moins une portion présentant un biseau complémentaire, de sorte que lesdits biseaux sont en contact l'un avec l'autre lorsque le volet est dans la deuxième position, et - la première portion du volet peut comprendre au moins une surface extérieure présentant un biseau et la paroi du conduit principal peut comprendre au moins une portion présentant un biseau complémentaire, de sorte que lesdits biseaux sont en contact l'un avec l'autre lorsque le volet est dans la première position. La deuxième portion peut présenter un deuxième côté s'étendant en travers du conduit auxiliaire et tourné vers le conduit principal lorsque le volet est dans la deuxième position et la surface extérieure présentant le biseau peut s'étendre sur tout ou partie du pourtour dudit deuxième côté. Dans cette deuxième position du volet, le deuxième côté peut s'étendre perpendiculairement à la paroi de la portion du conduit auxiliaire qui débouche dans le conduit principal. Le biseau complémentaire peut être ménagé dans la paroi du conduit auxiliaire sur tout ou partie du pourtour dudit conduit auxiliaire. La deuxième portion du volet peut venir en contact avec l'axe par un premier côté opposé au deuxième côté. Dans ce cas, la deuxième portion du volet est disposée entre l'axe et la première portion du volet. Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le deuxième côté a, lorsqu'il est observé depuis une direction qui lui est perpendiculaire, une forme de disque et ladite surface extérieure présentant le biseau est tronconique. En variante, le biseau ne s'étend que sur une portion du pourtour de la deuxième portion et la portion tronconique ne s'étend que sur un secteur angulaire inférieur à 360°. En variante encore, le biseau s'étend de façon discontinue autour de la deuxième portion du volet. Selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le deuxième côté a, lorsqu'il est observé depuis une direction qui lui est perpendiculaire, une forme de rectangle et ladite surface présentant le biseau s'étend le long de chaque côté du rectangle. En variante, le biseau ne s'étend que sur une portion du pourtour de la deuxième portion, par exemple que le long de tout ou partie de deux côtés opposés du rectangle. La vanne peut être configurée de manière à ce qu'un plan perpendiculaire au deuxième côté, lorsque le volet est dans la deuxième position coupe, à la fois l'axe et la surface extérieure de la deuxième portion présentant un biseau et qui vient en contact avec le corps. Le contact entre le volet et le corps, lorsque le volet est dans la deuxième position, se fait alors au niveau de l'axe. Dans un plan perpendiculaire à l'axe, l'axe peut être plus proche d'une première extrémité du deuxième côté que d'une deuxième extrémité du deuxième côté, opposée à la première extrémité. Le positionnement de l'axe par rapport aux extrémités du deuxième côté de la deuxième portion du volet dans ce plan peut permettre d'assurer un pivotement de grande amplitude du volet dans le corps. La première portion et la deuxième portion peuvent être des pièces distinctes rigidement couplées entre elles. On peut ainsi utiliser des pièces standard pour réaliser chaque portion du volet. Le couplage entre la première et la deuxième portion afin que ces dernières soient solidaires peut se faire par vissage, soudure ou rivetage par exemple. Le deuxième côté de la deuxième portion peut être accolé à un premier côté de la première portion et lesdits côtés peuvent s'étendre dans des plans confondus, lorsque lesdits côtés sont 30 plans. Dans un plan perpendiculaire à l'axe, la deuxième portion du volet peut ne s'étendre que d'un côté de l'axe. L'axe peut être disposé dans une zone du conduit auxiliaire délimitée par : - la paroi du conduit auxiliaire, 35 - le volet lorsqu'il est dans la deuxième position, - la perpendiculaire à la portion de la paroi du corps présentant un biseau complémentaire et venant en contact avec la deuxième extrémité du deuxième côté de la deuxième portion du volet, ladite perpendiculaire passant par l'extrémité de ladite portion de la paroi du corps la plus proche du conduit principal, et - la perpendiculaire à la portion de la paroi du corps présentant un biseau complémentaire et venant au contact avec la première extrémité du deuxième côté de la deuxième portion du volet, ladite perpendiculaire passant par l'extrémité de ladite portion de la paroi du corps la plus éloignée du conduit principal. Un tel positionnement de l'axe dans le conduit auxiliaire permet d'assurer le bon pivotement du volet entre la première et la deuxième position, en évitant les phénomènes de coincement du volet dans le corps. La deuxième portion du volet peut être déportée radialement par rapport à l'axe. Au sens de la présente invention, « radialement » s'entend dans un plan perpendiculaire à l'axe. L'axe a par exemple dans ce plan une section circulaire et le déport radial peut signifier que le volet ne s'étend pas de la même façon de chaque côté d'un diamètre de l'axe dans ledit plan. Lorsque la portion du volet venant en contact avec l'axe a une forme de plaque, « déporté radialement » peut signifier que le centre de l'axe n'est pas situé à mi-distance entre des faces opposées de la plaque. Le volet peut être relié à l'axe via une liaison ménageant un jeu permettant au volet de se déplacer par rapport à l'axe. Ce jeu est par exemple obtenu grâce à l'emploi d'une liaison légèrement rotulante. Le jeu peut permettre de compenser les imprécisions de cote lors de la fabrication des différents constituants de la vanne et/ou peut garantir que la deuxième portion repose bien dans son siège lorsque le volet est dans la deuxième position. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un circuit d'air de moteur thermique comprenant une vanne telle que définie ci-dessus. La vanne peut être placée dans le circuit d'air à un endroit de ce dernier dans lequel se trouve un embranchement. La vanne se trouve par exemple en aval du moteur, dans le circuit d'échappement du moteur au niveau où prend naissance la boucle de recirculation permettant de réinjecter des gaz d'échappement à l'admission du moteur. La vanne se trouve en variante en amont du moteur, dans le circuit d'admission du moteur au niveau où débouche la boucle de recirculation des gaz. La boucle de recirculation des gaz peut être une boucle dite « basse pression » ou « haute pression », selon qu'elle prend naissance en amont ou en aval de la turbine du circuit d'air. Le moteur thermique est par exemple un moteur à combustion interne, par exemple à essence ou diesel, et il peut être embarqué dans un véhicule automobile. L'invention porte, selon un autre de ses aspects, sur l'utilisation d'une vanne telle que définie ci-dessus dans un circuit d'air de moteur thermique, le conduit principal appartenant au circuit d'échappement du moteur et le conduit auxiliaire appartenant à une boucle de recirculation des gaz d'échappement permettant auxdits gaz d'échappement d'être réinjectés à l'admission du moteur. La vanne peut en variante former un doseur ou une vanne papillon. Dans tout ce qui précède, la surface portant le biseau peut être tournée vers le conduit principal lorsque le volet est dans la deuxième position. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente de façon schématique un exemple de vanne dite « trois voies » selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, et - la figure 2 ajoute par rapport à la figure 1 la représentation de la zone susceptible d'accueillir l'axe de la vanne. Sur cette figure est représentée une vanne 1 dite « trois voies ». La vanne 1 comprend un corps 2 et un volet 3 mobile dans le corps 2 via un axe 4. L'axe 4 présente dans cet exemple une section transversale circulaire. Dans le corps 2 est ménagé un conduit principal 5 auquel se raccorde un conduit auxiliaire 6 au niveau d'un embranchement 7. Le corps 2 est par exemple réalisé en fonderie, en aluminium ou en inox. Dans l'exemple considéré, le corps 2 comporte : - une première pièce 2a définissant la paroi du conduit principal 5 et celle du conduit auxiliaire 6 au niveau de l'embranchement 7, et - une deuxième pièce 2b définissant la paroi du conduit auxiliaire 6 ailleurs qu'au niveau de l'embranchement 7. Dans l'exemple considéré, le conduit principal 5 fait partie du circuit d'échappement d'un moteur thermique de véhicule et le conduit auxiliaire 6 fait partie d'une boucle de recirculation permettant aux gaz d'échappement d'être réinjectés à l'admission du moteur. La vanne 1 permet ainsi de faire recirculer une quantité variable de gaz d'échappement vers l'admission du moteur thermique. On va maintenant décrire plus en détail le volet 3. Le volet 3 comprend ici une première portion 10 et une deuxième portion 11. La première portion 10 et la deuxième portion 11 sont ici rigidement couplées entre elles, par exemple par vissage, soudure ou rivetage. La première portion 10 comporte une première face 16 venant en contact avec une deuxième face 17 de la deuxième portion 11. Dans l'exemple considéré, les faces 16 et 17 sont planes et coplanaires. La première portion 10 présente dans cet exemple deux parties planes 13 et 14 écartées par un bras 15. Dans cet exemple, le bras 15 est perpendiculaire à chacune des parties 13 et 14. La deuxième portion 11 a dans l'exemple décrit une forme de plaque. La deuxième portion présente une première face 18 opposée à la deuxième face 17. La deuxième portion 11 vient en contact par la première face 18 avec l'axe 4. La liaison entre l'axe 4 et la deuxième portion 11 du volet 3, c'est-à-dire entre l'axe 4 et le volet 3 peut se faire avec un jeu permettant au volet 3 de se déplacer radialement par rapport à l'axe 4. Cette liaison est par exemple rotulante. Comme représenté sur la figure 1, la deuxième portion 11 peut être radialement décentrée par rapport à l'axe 4, ne passant pas par une zone centrale de l'axe 4. En outre, l'axe 4 est dans cet exemple plus proche d'une extrémité 20 de la deuxième face 17 que de l'autre extrémité 21 de ladite face 17, lorsqu'observé dans le plan de la figure 1, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe 4. Dans l'exemple illustré, la deuxième portion 11 a, dans un plan perpendiculaire à la deuxième face 17 une forme de disque. Un biseau est porté par une surface extérieure 22 de ladite deuxième portion 11. Le biseau peut s'étendre continument tout autour de la face 17. Le biseau est ici situé à l'intersection de la deuxième face 17 et des faces latérales de la deuxième portion 11. La surface extérieure de la deuxième portion 11 comprend dans cet exemple une surface tronconique définie par le biseau. Comme représenté sur la figure 1, cette surface tronconique peut coopérer avec une surface tronconique complémentaire 23 ménagée dans la paroi du conduit auxiliaire 6 corps 2. Dans cet exemple, cette surface tronconique complémentaire 23 est ménagée dans la pièce 2a et elle définit un siège pour le volet 3. La première portion 10 se déplace entre une première position dans laquelle elle s'étend à travers le conduit principal 5 et une deuxième position représentée sur la figure 1 dans laquelle elle s'étend dans le conduit principal 5. Dans l'exemple décrit, dans cette première position, la première portion 10 n'obture pas le conduit principal mais assure une contre-pression vers l'échappement. Dans la deuxième position de la première portion 10 du volet 3, les parties 13 et 14 sont alors sensiblement parallèles à la paroi du conduit principal 5 au niveau de l'embranchement 7, la partie 15 permettant à la partie 14 de ne pas venir au contact de cette paroi. La deuxième portion 11 se déplace entre une première position dans laquelle elle s'étend sensiblement parallèlement à la paroi du conduit auxiliaire 6 au niveau de l'embranchement 7 et une deuxième position représentée sur la figure 1 dans laquelle elle s'étend en travers du conduit auxiliaire 6, étant notamment perpendiculaire à la paroi du conduit auxiliaire 6 au niveau de l'embranchement 7. Lorsque la première 10 et la deuxième 11 portion sont dans la première position, le volet 3 est dans la première position dans laquelle il favorise la recirculation de gaz d'échappement vers l'admission du moteur. Lorsque la première 10 et la deuxième 11 portion sont dans la deuxième position, le volet 3 est dans la deuxième position dans laquelle il s'oppose, voire empêche, la recirculation de gaz d'échappement vers l'admission du moteur. La coopération entre les surfaces tronconiques 22 et 23 assure une certaine étanchéité du conduit principal 5 vis-à-vis du conduit auxiliaire 6 lorsque le volet 3 est dans la deuxième position. Pour garantir un bon pivotement du volet 3, l'axe 4 est de préférence positionné dans une zone Z du conduit auxiliaire 6, comme représenté sur la figure 2. Cette zone Z est délimitée par : - la paroi du conduit auxiliaire 6 définie par la pièce 2b, - le volet 3 lorsqu'il est dans la deuxième position, - la perpendiculaire Dl à la portion 23 de la paroi du corps 2a présentant un biseau complémentaire et venant en contact avec la deuxième extrémité 21 de la deuxième face 17 de la deuxième portion 11 du volet 3, ladite perpendiculaire Dl passant par l'extrémité de ladite portion 23 de la paroi du corps 2a la plus proche du conduit principal 5, et - la perpendiculaire D2 à la portion 23 de la paroi du corps 2a présentant un biseau complémentaire et venant au contact avec la première extrémité 20 de la deuxième face 17 de la deuxième portion 11 du volet 3, ladite perpendiculaire D2 passant par l'extrémité de ladite portion 23 de la paroi du corps 2a la plus éloignée du conduit principal 5. L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. Dans d'autres exemples de mise en oeuvre de l'invention, la surface extérieure 22 de la deuxième portion 11 présentant le biseau ne s'étend pas tout autour de cette portion 11. Dans ce cas, le biseau complémentaire du corps n'est pas ménagé sur tout le pourtour du conduit auxiliaire 6. L'expression « comprenant un » doit être comprise comme synonyme de l'expression « comprenant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié. REVENDICATIONS1. Vanne (1), notamment pour circuit d'air de moteur thermique, comprenant : - un corps (2) dans lequel sont ménagés un conduit principal (5) et un conduit auxiliaire (6) débouchant dans le conduit principal (5), - un volet (3) monté pivotant dans le corps (2) par un axe (4), le volet (3) comprenant une première portion (10) apte à obturer tout ou partie du conduit principal (5) lorsque le volet (3) est dans une première position et une deuxième portion (11) apte à obturer tout ou partie du conduit auxiliaire (6) lorsque le volet (3) est dans une deuxième position, la première (10) ou la deuxième (11) portion du volet comprenant au moins une surface extérieure (22) présentant un biseau et la paroi du conduit principal (5) ou auxiliaire (6) comprenant au moins une portion (23) présentant un biseau complémentaire, de sorte que lesdits biseaux sont en contact l'un avec l'autre lorsque le volet (3) est dans la première ou deuxième position. 2. Vanne selon la revendication 1, la deuxième portion (11) du volet (3) comprenant au moins une surface extérieure (22) présentant un biseau et la paroi du conduit auxiliaire (6) comprenant au moins une portion (23) présentant un biseau complémentaire, de sorte que lesdits biseaux sont en contact l'un avec l'autre lorsque le volet (3) est dans la deuxième position 3. Vanne selon la revendication 2, la deuxième portion (11) présentant un deuxième côté (17) s'étendant en travers du conduit auxiliaire (6) et tourné vers le conduit principal (5) lorsque le volet (3) est dans la deuxième position et la surface extérieure (22) présentant le biseau s'étendant sur tout ou partie du pourtour dudit deuxième côté (17). 4. Vanne selon la revendication 3, la deuxième portion (11) venant en contact avec l'axe (4) par un premier côté (18) opposé au deuxième côté (17). 5. Vanne selon la revendication 3 ou 4, le deuxième côté (17) ayant, lorsqu'il est observé depuis une direction qui lui est perpendiculaire, une forme de disque et ladite surface (22) présentant le biseau étant tronconique. 6. Vanne selon la revendication 3 ou 4, le deuxième côté (17) ayant, lorsqu'il est observé depuis une direction qui lui est perpendiculaire, une forme rectangulaire et ladite surface (22) présentant le biseau s'étendant le long de chaque côté du rectangle. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, un plan perpendiculaire au deuxième côté (17), lorsque le volet (3) est dans la deuxième position, coupant à la fois l'axe (4) et la surface extérieure (22) de la deuxième portion (11) présentant un biseau en contact avec le corps (2). 8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans un plan perpendiculaire à l'axe (4), l'axe étant plus proche d'une première extrémité (20) du deuxième côté (17) que d'une deuxième extrémité (21) du deuxième côté (17), opposée à la première extrémité (20). 9. Vanne selon la revendication 8, l'axe (4) étant disposé dans une zone (Z) du conduit auxiliaire (6) délimitée par : - la paroi du conduit auxiliaire (6), - le volet (3) lorsqu'il est dans la deuxième position, - la perpendiculaire (Dl) à la portion (23) de la paroi du corps (2) présentant un biseau complémentaire et venant en contact avec la deuxième extrémité (21) du deuxième côté (17) de la deuxième portion (11) du volet (3), ladite perpendiculaire (Dl) passant par l'extrémité de ladite portion (23) de la paroi du corps la plus proche du conduit principal (5), et - la perpendiculaire (D2) à la portion (23) de la paroi du corps (2) présentant un biseau complémentaire et venant au contact avec la première extrémité (20) du deuxième côté (17) de la deuxième portion (11) du volet (3), ladite perpendiculaire (D2) passant par l'extrémité de ladite portion (23) de la paroi du corps la plus éloignée du conduit principal (5). 10. Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, étant dépourvue de joint interposé entre le volet (3) et le corps (2) lorsque le volet est dans la deuxième position. 11. Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, la deuxième portion (11) du volet (3) étant déportée radialement par rapport à l'axe (4). 12. Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, le volet (3) étant relié à l'axe (4) via une liaison ménageant un jeu permettant au volet de se déplacer par rapport à l'axe. 13. Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, la première portion (10) et la deuxième portion (11) étant des pièces distinctes rigidement couplées entre elles. 14. Vanne l'une quelconque des revendications précédentes, dans un plan perpendiculaire à l'axe (4), la deuxième portion (11) ne s'étendant que d'un seul côté de l'axe (4). 15. Utilisation d'une vanne (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans un circuit d'air de moteur thermique, le conduit principal (5) appartenant au circuit d'échappement du moteur et le conduit auxiliaire (6) appartenant à une boucle de recirculation des gaz d'échappement permettant auxdits gaz d'échappement d'être réinjectés à l'admission du moteur.35