Brevet FR2983251A1 — publié le 20130531

Vanne pour une ligne d'échappement d'un véhicule automobile et méthode de fabrication. La présente invention concerne une vanne pour une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, la vanne comprenant : - un corps ; - un organe de fermeture mobile à l'intérieur du corps ; - un axe rotatif, lié à l'organe de fermeture, l'axe s'étendant selon une direction axiale et traversant une ouverture du corps, l'axe comportant une partie externe située à l'extérieur du corps ; et - une enveloppe fixée sur le corps de manière étanche, entourant la partie externe de l'axe, l'enveloppe comportant une ouverture proximale communiquant avec l'ouverture du corps et une ouverture distale dans lesquelles l'axe est engagé, l'enveloppe et une surface externe de l'axe définissant un volume interne. L'invention concerne aussi une méthode de fabrication d'une telle vanne. Le document WO-A-2006003017 décrit une vanne à clapet pour une ligne d'échappement d'un véhicule automobile. Un logement de palier est monté, avec étanchéité aux gaz, à l'extérieur sur un carter de la vanne. Le logement est traversé par un arbre du clapet. A l'intérieur du logement de palier, l'arbre est enserré par une bague de roulement qui présente une surface d'appui dirigée vers le clapet et orientée perpendiculairement à l'arbre, ainsi qu'une surface de frottement placée à l'opposé du clapet. Dans le logement de palier se trouve un élément ressort qui enveloppe l'arbre et presse la surface de frottement de la bague de roulement contre la paroi interne du logement de palier. Le ressort prend appui sur une douille traversée par l'arbre. Le logement de palier possède ainsi une structure relativement complexe, présentant un coût de fabrication relativement élevé. Un but de l'invention est de proposer une vanne présentant une structure alternative, permettant notamment de réduire le coût de fabrication. A cet effet, l'invention a pour objet une vanne du type précité, comprenant en outre, à l'intérieur du volume interne, un palier de guidage de l'axe comportant une pluralité de fils métalliques entrelacés. Selon des modes particuliers de réalisation, la vanne peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'axe est engagé dans les ouvertures proximale et distale de l'enveloppe avec un jeu radial, et - l'axe étant soumis à un effort radial au niveau de l'une ou l'autre des ouvertures proximale et distale, le palier de guidage est conformé pour empêcher un contact entre l'axe et l'enveloppe, tant que l'effort radial est inférieur à une valeur limite ; - le palier de guidage forme un joint étanche apte à empêcher des gaz d'échappement entrant dans le volume interne d'atteindre l'extrémité distale ; - le palier de guidage comprend l'un ou plusieurs parmi un tissu de fils métalliques, un tricot de fils métalliques, du mica, du graphite, de la vermiculite ; - l'enveloppe comprend une première partie emboutie, entourant l'axe, fixée sur le corps, ladite première partie comportant ladite ouverture proximale, et une seconde partie emboutie, entourant l'axe et comportant l'ouverture distale , la seconde partie étant fixée sur la première partie ; - la première et la seconde parties de l'enveloppe se rejoignent en formant un bourrelet centrifuge par rapport à l'axe, de préférence sensiblement compris dans un plan orthogonal à la direction axiale, les première et seconde parties étant soudées l'une à l'autre sensiblement le long du bourrelet, de manière à éloigner leur soudure du palier de guidage ; - la première partie de l'enveloppe comporte, autour de l'ouverture proximale, un bord incurvé, de préférence dirigé vers l'extérieur du volume interne ; - la seconde partie de l'enveloppe comporte, autour de l'ouverture distale, un bord incurvé, de préférence vers l'intérieur du volume interne. L'invention concerne aussi une méthode de fabrication d'une vanne telle que décrite ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : - obtention de la première partie de l'enveloppe, l'obtention de la première partie de l'enveloppe comprenant une sous-étape d'emboutissage, - obtention d'une pièce intermédiaire destinée à former la seconde partie de l'enveloppe, la pièce intermédiaire comportant une partie cylindrique et une extrémité proximale pouvant s'adapter sur une extrémité radiale de la première pièce, l'obtention de la pièce intermédiaire comprenant une sous-étape d'emboutissage, - soudage de l'extrémité proximale de la pièce intermédiaire sur l'extrémité radiale de la première partie, - mise en place du palier de guidage, préalablement enroulé sur un axe temporaire, par insertion de l'axe temporaire dans l'ouverture proximale de la première partie, le palier de guidage se situant dans la partie cylindrique de la pièce intermédiaire, - incurvation d'un bord distal de la pièce intermédiaire pour obtenir la seconde partie de l'enveloppe à partir de la pièce intermédiaire, et - retrait de l'axe temporaire, le palier de guidage restant dans le volume interne, et - engagement de l'axe à travers le palier de guidage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 représente une section d'une vanne conforme à l'invention selon un plan P passant par l'axe de la vanne et sensiblement orthogonal à une direction de circulation de gaz de la ligne d'échappement, - la Figure 2 est un agrandissement d'une région de la vanne représentée sur la Figure 1 comprenant une enveloppe par laquelle passe un axe de la vanne. Les termes d'orientation employés dans cette description s'entendent par référence à l'orientation usuelle d'un axe, illustrée sur les figures par une direction axiale A et une pluralité de directions radiales perpendiculaires à la direction axiale A. La direction axiale A s'étend donc dans le sens de la longueur de l'axe. Une direction radiale R de la pluralité de directions radiales est représentée. La direction radiale R se trouve dans le plan P. Sur les Figures 1 et 2 est représentée une vanne 1 destinée, par exemple, à une ligne d'échappement d'un véhicule automobile. Son rôle est de contrôler, à l'endroit où elle se trouve, le passage de gaz d'échappement circulant dans la ligne d'échappement selon une direction sensiblement orthogonale aux directions axiale A et radiale R. La vanne 1 comprend un corps 3 destiné à contenir les gaz d'échappement, un organe de fermeture 5 mobile à l'intérieur du corps 3, un axe 7 lié à l'organe de fermeture 5, une enveloppe 9 fixée sur le corps 3 de manière étanche et entourant l'axe 7, et un palier de guidage 11 de l'axe situé dans un volume interne 12 défini par une surface externe 13 de l'axe 7 et une surface interne 14 de l'enveloppe 9. Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le corps 3 présente dans le plan P une section globalement circulaire, centrée sur un point O situé dans le prolongement de l'axe 7 selon la direction axiale A. Le corps 3 comprend une ouverture 15 selon la direction axiale A, dans laquelle l'axe 7 est engagé. L'enveloppe 9 s'étend selon la direction axiale A et présente avantageusement une symétrie de révolution autour de la direction axiale A. L'enveloppe 9 comporte, du côté du corps 3 selon la direction axiale A, une ouverture proximale 16 communiquant avec l'ouverture 15 du corps 3 et, du côté opposé au corps 3 selon la direction axiale A, une ouverture distale 17. L'enveloppe 9 est par exemple fixée sur le corps 3, sur un pourtour 19 de l'ouverture 15 du corps 3. La fixation est étanche en ce sens des gaz d'échappement présents dans le corps 3 ne peuvent pas passer entre le corps 3 et l'enveloppe 9. L'enveloppe 9 comprend une première partie 21 emboutie, entourant l'axe 7 et fixée sur le corps 3, et une seconde partie 23 emboutie, entourant l'axe 7 et fixée sur la première partie 21. La première partie 21 comporte l'ouverture proximale 16 de l'enveloppe 9. Avantageusement, la première partie 21 comporte, autour de l'ouverture proximale 16, un bord incurvé 25, de préférence vers l'extérieur du volume interne 12, c'est-à-dire vers l'intérieur du corps 3 de la vanne 1. Le bord incurvé 25 de la première partie 21 forme un palier proximal pour l'axe 7 en l'absence de jeu radial entre l'axe 7 et l'ouverture proximale 16. La seconde partie 23 comporte l'ouverture distale 17 de l'enveloppe 9. Avantageusement, la seconde partie 23 comporte, autour de l'ouverture distale 17, un bord incurvé 27, de préférence vers l'intérieur du volume interne 12. Le bord incurvé 27 de la seconde partie 23 forme un palier distal pour l'axe 7 en l'absence de jeu radial entre l'axe 7 et l'ouverture distale 17. Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le bord incurvé 27 de la seconde partie 23 présente une section sensiblement hémicirculaire dans le plan P. Les première et seconde parties 21, 23 de l'enveloppe 9 se rejoignent en formant un bourrelet 30 centrifuge par rapport à l'axe 7, de préférence sensiblement compris dans un plan A orthogonal à la direction axiale A. Les première et seconde parties 21, 23 sont soudées l'une à l'autre sensiblement à une extrémité radiale du bourrelet 30, de manière à éloigner leur soudure 31 du palier de guidage 11. L'axe 7 comprend une partie interne 29 située à l'intérieur du corps et liée à l'organe de fermeture 5, et une partie externe 32 située à l'extérieur du corps 3. L'axe 7 s'étend selon la direction axiale A. L'axe 7 est engagé dans les ouvertures proximale 16 et distale 17 de l'enveloppe 9 et traverse le volume interne 12 de part en part. Selon un mode particulier de réalisation, l'axe 7 est engagé dans les ouvertures proximale 16 et distale 17 sans jeu radial, c'est-à-dire sans espace interstitiel entre l'enveloppe 9 et l'axe 7 selon la pluralité de directions radiales. Selon un autre mode particulier de réalisation, l'axe 7 est engagé dans les ouvertures proximale 16 et distale 17 avec un jeu radial, c'est-à-dire avec un espace interstitiel entre l'enveloppe 9 et l'axe 7 selon la pluralité de directions radiales. Avantageusement, le jeu radial est compris entre 0,02 et 0,20 millimètre, de préférence égal à environ 0,1 millimètre. L'organe de fermeture 5 est par exemple un clapet apte à pivoter au tour de la direction axiale A, de manière à contrôler la circulation des gaz d'échappement dans le corps 3. Le clapet comprend en outre un bout d'axe 33 engagé dans un évidement 35 situé sur une surface interne du corps 3, le bout d'axe 33 se situant dans le prolongement de l'axe selon la direction axiale A, à l'opposé de l'ouverture 15 du corps 3. Le palier de guidage 11 comprend une pluralité de fils métalliques entrelacés. Dans le mode de réalisation avec jeu radial entre l'axe 7 et les ouvertures proximale 16 et distale 17, le palier de guidage 11 est conformé pour empêcher un contact entre l'axe 7 et l'enveloppe 9 consécutif à un déplacement radial de l'axe 7, tant que l'axe 7 est soumis, au niveau de l'une ou l'autre, des ouvertures proximale 16 et distale 17, à un effort radial F inférieur à une valeur limite. Par « effort radial », on entend la résultante d'une action mécanique qui s'exerce sensiblement dans un plan orthogonal à la direction axiale A. Avantageusement, le palier de guidage 11 est conformé pour que la valeur limite soit comprise entre 10 et 100 daN, où « daN » signifie dix newtons. Selon un mode particulier de réalisation, le palier de guidage 11 est étanche aux gaz d'échappement entrant dans le volume interne 12, et occupe une partie du volume interne 12 telle que le palier de guidage 11 empêche les gaz d'échappement entrant dans le volume interne 12 d'atteindre l'extrémité distale 17. Le palier de guidage 11 s'appuie sur au moins une partie la surface externe 13 l'axe 7 comprenant un lacet entourant l'axe 7 et s'appuie sur toute la périphérie de la surface interne 14 de l'enveloppe 9. Par exemple, le palier de guidage 11 occupe sensiblement tout le volume interne 12. Selon une variante, le palier de guidage 11 peut n'occuper qu'une partie du volume interne 12, comprise entre deux plans P1 et P2, sensiblement orthogonaux à la direction axiale A. Le palier de guidage 11 comprend un ou plusieurs parmi un tissu de fils métalliques, un tricot de fils métalliques, du mica, du graphite, de la vermiculite. Avantageusement le palier de guidage 11 est constitué de fils métalliques entrelacés. On comprend que les fils métalliques entrelacés peuvent être tissés ou tricotés. Ils peuvent aussi être tissés dans une partie du palier de guidage 11 et tricotés dans une autre partie du palier de guidage 11. Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le palier de guidage 11 est tricoté. En variante, un ou plusieurs parmi du mica, du graphite, de la vermiculite peuvent être présents sur, ou entre, ou dans, les fils métalliques. Le palier de guidage 11 est alors constitué des fils métalliques entrelacés et des particules de mica, de graphite et/ou de vermiculite. On va maintenant décrire ci-après un exemple de méthode de fabrication de la vanne 1. La méthode comprend les étapes suivantes : - obtention de la première partie 21 de l'enveloppe 9, - obtention d'une pièce intermédiaire destinée à former la seconde partie 23 de l'enveloppe 9, la pièce intermédiaire comportant une partie cylindrique et une extrémité proximale 37 pouvant s'adapter sur une extrémité radiale 39 de la première pièce 21, - soudage de l'extrémité proximale 37 de la pièce intermédiaire sur l'extrémité radiale 39 de la première partie 21, - mise en place du palier de guidage 11, préalablement enroulé sur un axe temporaire, par insertion de l'axe temporaire dans l'ouverture proximale 16 de la première partie 21, le palier de guidage 11 se situant dans la partie cylindrique de la pièce intermédiaire, - incurvation d'un bord distal 27 de la pièce intermédiaire pour obtenir la seconde partie 23 de l'enveloppe 9 à partir de la pièce intermédiaire, et - retrait de l'axe temporaire, le palier de guidage 11 restant dans le volume interne 12, - engagement de l'axe 7 à travers le palier de guidage 11. L'obtention de la première partie 21 de l'enveloppe 9 comprend une sous-étape d'emboutissage. L'obtention de la pièce intermédiaire comprend aussi une sous-étape d'emboutissage. Le palier de guidage 11 peut être inséré dans l'enveloppe 9 sous une forme comprimée. Le palier de guidage 11 peut ensuite se déployer, une fois l'axe temporaire retiré, pour occuper tout le volume interne 12. Le fonctionnement de la vanne 1 va maintenant être décrit ci-après. Lorsque la vanne 1 est ouverte, les gaz d'échappement circulent selon une direction sensiblement orthogonale au plan P, avec un débit fonction d'un degré d'ouverture de l'organe de fermeture 5. Pour contrôler le débit des gaz d'échappement, en général dans une plage comprise entre sensiblement zéro et un débit maximum, on fait pivoter l'organe de fermeture 5 selon la direction axiale A en agissant sur l'axe 7, par exemple en appliquant un couple de forces sur l'axe 7. L'axe 7 peut également être soumis à des efforts radiaux, par exemple du fait d'une différence de pression des gaz d'échappement de part et d'autre de l'organe de fermeture 5, ou d'efforts exercés sur l'axe 7 pour faire pivoter l'organe de fermeture 5, ou encore à cause de forces de frottements sur les parties mobiles 5, 7 de la vanne 1. Si l'axe 7 est engagé dans les ouvertures proximale 16 et distale 17 de l'enveloppe 9 sans jeux radiaux, les ouvertures proximale 16 et distale 17 et le palier de guidage 11 comportant les fils métalliques entrelacés forment, ensemble, un palier pour l'axe 7. Si des jeux radiaux ont été prévus entre les ouvertures proximale 16 et distale 17 de l'enveloppe 9 et l'axe 7, comme dans l'exemple représenté sur la Figure 1, l'axe 7 est guidé seulement par le palier de guidage 11 comportant les fils métalliques entrelacés, tant que efforts radiaux exercés sur l'axe au niveau des ouvertures proximale 16 et distale 17 sont inférieurs à la valeur limite décrite ci-dessus. Par exemple, si un effort radial F est exercé sur l'axe 7 au niveau de l'ouverture distale 17, l'axe 7 se rapproche d'autant plus de l'enveloppe 9 que l'effort F est important. L'axe 7 entre en contact avec l'enveloppe 9 lorsque l'effort F atteint la valeur limite. Pour des efforts radiaux supérieurs à la valeur limite et croissants, la fonction de guidage du palier de guidage 11 s'estompe et est assumée par les ouvertures proximale 16 ou distale 17, ou les deux. Les gaz d'échappement présents dans le corps 3 peuvent passer par l'ouverture 15 du corps et l'ouverture proximale 16 de l'enveloppe 9. Le palier de guidage 11, par sa nature et son agencement dans le volume interne 12, les empêche d'atteindre l'ouverture distale 17. Le mica, le graphite ou la vermiculite présent(s) dans le palier de guidage 11 réduisent les frottements de l'axe 7 sur le palier de guidage 11 et améliorent l'étanchéité de la vanne 1. Grâce aux caractéristiques qui viennent d'être décrites ci-dessus, en particulier le palier de guidage 11 comportant une pluralité de fils métalliques entrelacés, la vanne 1 selon l'invention possède une structure simple, permettant de réduire son coût de fabrication. Dans le mode de réalisation avec jeu radial prévu entre les ouvertures proximale 16 et distale 17, grâce au palier de guidage 11, le contact entre l'axe 7 et les ouvertures proximale 16 et distale 17 est empêché, au moins si les efforts radiaux restent inférieurs à la valeur limite. En outre, le palier de guidage 11 peut également assurer ou renforcer l'étanchéité de la vanne 1 en empêchant les gaz d'échappement d'atteindre l'ouverture distale 17. Grâce à sa structure en tricot, le palier de guidage 11 peut être inséré dans l'enveloppe 9 sous une forme comprimée. Le palier de guidage 11 peut ensuite se déployer et occuper tout le volume interne 12, ce qui améliore le guidage de l'axe 7 et, le cas échéant, l'étanchéité de la vanne 1. Grâce au mica, au graphite ou à la vermiculite, les frottements de l'axe 7 sur le palier de guidage 11 sont diminués et l'étanchéité de la vanne 1 est améliorée. L'enveloppe 9 peut facilement être fabriquée par emboutissage de la première partie 21 de l'enveloppe 9 et de la pièce intermédiaire destinée à former la seconde partie 23, les première et seconde parties 21, 23 étant réunies ensuite, par exemple par soudage. L'enveloppe 9 peut facilement être fermée en incurvant le bord distal 27 de la pièce intermédiaire, une fois le palier de guidage 11 introduit à l'intérieur de la pièce intermédiaire. Le bourrelet centrifuge 30, formé par la jonction des première et seconde parties 21, 23 de l'enveloppe 9, permet d'éviter un endommagement du palier de guidage 11 pendant le soudage des première et seconde parties 21, 23. Dans le mode de réalisation avec de jeu radial entre les ouvertures proximale et distale 16, 17 et l'axe 7, les bords 25, 27, préférablement incurvés, des ouvertures proximale et distale 16, 17 jouent le rôle de paliers ultimes, lorsque le palier de guidage 11 n'est plus en mesure d'éviter un contact entre l'axe 7 et les ouvertures proximale ou distale 16, 17 du fait d'efforts radiaux dépassant la valeur limite. La vanne 1 peut être utilisée pour contrôler le débit dans des conduites de fluides autres que des gaz d'échappement.25 REVENDICATIONS1. Vanne (1) pour une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, la vanne (1) comprenant : - un corps (3) ; - un organe de fermeture (5) mobile à l'intérieur du corps (3) ; - un axe (7) rotatif, lié à l'organe de fermeture (5), l'axe (7) s'étendant selon une direction axiale (A) et traversant une ouverture (15) du corps (3), l'axe (7) comportant une partie externe (32) située à l'extérieur du corps (3) ; et - une enveloppe (9) fixée sur le corps (3) de manière étanche, entourant la partie externe (32) de l'axe (7), l'enveloppe (9) comportant une ouverture proximale (16) communiquant avec l'ouverture (15) du corps (3) et une ouverture distale (17) dans lesquelles l'axe (7) est engagé, l'enveloppe (9) et une surface externe (13) de l'axe (7) définissant un volume interne (12) ; caractérisée en ce que la vanne (1) comprend en outre, à l'intérieur du volume interne (12), un palier de guidage (11) de l'axe (7) comportant une pluralité de fils métalliques entrelacés. 2. Vanne (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - l'axe (7) est engagé dans les ouvertures proximale (16) et distale (17) de l'enveloppe (9) avec un jeu radial, et - l'axe (7) étant soumis à un effort radial (F) au niveau de l'une ou l'autre des ouvertures proximale (16) et distale (17), le palier de guidage (11) est conformé pour empêcher un contact entre l'axe (7) et l'enveloppe (9), tant que l'effort radial (F) est inférieur à une valeur limite. 3. Vanne (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le palier de guidage (11) forme un joint étanche apte à empêcher des gaz d'échappement entrant dans le volume interne (12) d'atteindre l'extrémité distale (17). 4. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le palier de guidage (11) comprend l'un ou plusieurs parmi un tissu de fils métalliques, un tricot de fils métalliques, du mica, du graphite, de la vermiculite. 5. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe (9) comprend : - une première partie (21) emboutie, entourant l'axe (7), fixée sur le corps (3), ladite première partie comportant ladite ouverture proximale (16), et - une seconde partie (23) emboutie, entourant l'axe (7) et comportant l'ouverture distale (17), la seconde partie (23) étant fixée sur la première partie (21). 6. Vanne (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première et la seconde parties (21, 23) de l'enveloppe (9) se rejoignent en formant un bourrelet (30) centrifuge par rapport à l'axe (7), de préférence sensiblement compris dans un plan (A) orthogonal à la direction axiale (A), les première et seconde parties (21, 23) étant soudées l'une à l'autre sensiblement le long du bourrelet (30), de manière à éloigner leur soudure (31) du palier de guidage (11). 7. Vanne (1) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la première partie (21) de l'enveloppe (9) comporte, autour de l'ouverture proximale (16), un bord incurvé (25), de préférence dirigé vers l'extérieur du volume interne (12). 8. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la seconde partie (23) de l'enveloppe (9) comporte, autour de l'ouverture distale (17), un bord incurvé (27), de préférence vers l'intérieur du volume interne (12). 9. Méthode de fabrication d'une vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'elle comprend les étapes suivantes : - obtention de la première partie (21) de l'enveloppe (9), l'obtention de la première partie de l'enveloppe comprenant une sous-étape d'emboutissage, - obtention d'une pièce intermédiaire destinée à former la seconde partie (23) de l'enveloppe, la pièce intermédiaire comportant une partie cylindrique et une extrémité proximale (37) pouvant s'adapter sur une extrémité radiale (39) de la première pièce (21), l'obtention de la pièce intermédiaire comprenant une sous-étape d'emboutissage, - soudage de l'extrémité proximale (37) de la pièce intermédiaire sur l'extrémité radiale (39) de la première partie (21), - mise en place du palier de guidage (11), préalablement enroulé sur un axe temporaire, par insertion de l'axe temporaire dans l'ouverture proximale (16) de la première partie (21), le palier de guidage (11) se situant dans la partie cylindrique de la pièce intermédiaire, - incurvation d'un bord distal (27) de la pièce intermédiaire pour obtenir la seconde partie (23) de l'enveloppe (9) à partir de la pièce intermédiaire, et - retrait de l'axe temporaire, le palier de guidage (11) restant dans le volume interne (12), et - engagement de l'axe (7) à travers le palier de guidage (11).