Brevet FR2990243A1 — publié le 20131108

VANNE DE CONTROLE MOTEUR DOTEE D'UN VOLET OPTIMISE L'invention se rapporte à une vanne de contrôle moteur dotée d'un volet optimisé. Une telle vanne, qui peut par exemple, être constituée par un 5 doseur, une vanne papillon ou une vanne EGR (de l'anglais Exhaust Gas Recirculation) est située dans l'environnement immédiat d'un moteur de véhicule, et a pour fonction essentielle de réguler un flux gazeux par l'intermédiaire d'un volet pouvant se déplacer entre une position de fermeture pour laquelle il stoppe le passage des gaz, et une position de complète 10 ouverture pour laquelle il maximise la section de passage desdits gaz. L'invention se rapporte à une vanne de contrôle moteur, dont le montage du volet est optimisé. Des vannes de contrôle moteur fonctionnant avec un volet mobile existent et ont déjà fait l'objet de brevets. On peut par exemple citer le brevet 15 US2010/0206264, qui se rapporte à une vanne papillon fonctionnant avec un volet circulaire qui peut être déplacé en rotation pour ouvrir ou fermer un conduit de ladite vanne. Le volet est fixé de façon rigide et fixe à un axe de rotation, qui est solidaire de la structure interne de la vanne. Un matériau de remplissage, qui peut être durci, est inséré entre le volet et l'axe, afin de 20 réaliser un montage précis et rigoureux dudit volet sur ledit axe. Comme l'illustre la figure 2 de ce brevet, l'axe traverse intégralement le volet suivant l'un de ses diamètres. Une vanne de contrôle moteur selon l'invention met en oeuvre un montage optimisé d'un volet d'obturation sur un axe de rotation, permettant 25 d'alléger ladite vanne, de réduire son coût, de simplifier le mécanisme de déplacement dudit volet pour passer d'une position d'ouverture à une position de fermeture. Ce montage permet en outre d'augmenter la section de passage des gaz lorsque ledit volet se retrouve parallèle au flux gazeux, dans une configuration de complète ouverture. 30 L'invention a pour objet une vanne de contrôle moteur comprenant un conduit de passage des gaz, un volet circulaire, et un axe apte à être mis en rotation, ledit axe émergeant dans ledit conduit et le volet étant fixé audit axe dans ledit conduit. La partie émergeante de l'axe dans le conduit est au contact du volet sur une longueur qui est inférieure ou égale à un rayon dudit volet. Il est supposé que le conduit interne de la vanne est sensiblement cylindrique, et que le volet peut se déplacer en rotation, entre une position de fermeture pour laquelle il est transversal au conduit et obture entièrement ledit conduit, et une position de complète ouverture, pour laquelle il est parallèle audit conduit et contribue à maximiser la section de passage des gaz dans ledit conduit. Les dimensions du volet sont légèrement supérieures à la section transversale du conduit, afin qu'il puisse occulter entièrement ledit conduit en position de fermeture. Le volet est ainsi fixé à la partie émergeante de l'axe dans le conduit, sur une longueur réduite, qui est inférieure ou égale à un rayon dudit volet. De cette manière, lorsque le volet est placé dans une position de complète ouverture, pour laquelle il se retrouve dans une position qui est parallèle au flux gazeux dans la vanne, la surépaisseur créée par la partie émergeante de l'axe au contact dudit volet est réduite par rapport à celle créée par un axe s'étendant sur toute la longueur du volet. Cette réduction contribue ainsi à augmenter la section de passage des gaz. Puisque la partie émergeante de l'axe est réduite par rapport à un axe s'étendant sur toute la longueur du volet, la vanne est plus légère et moins coûteuse. Le volet peut être fixé à l'axe de différentes manières, comme par exemple par vissage ou soudage. Le volet est piloté automatiquement en rotation entre sa position de fermeture et sa position de complète ouverture, mais peut également être figé dans toute position intermédiaire, entre ces deux positions extrêmes. Avantageusement, le volet est fixé à la partie émergeante de l'axe de manière à ce que ladite partie émergeante s'étende radialement par rapport audit volet, la longueur totale de la partie émergeante de l'axe dans le conduit étant inférieure ou égale à un rayon dudit volet. Ainsi, le volet peut pivoter de façon symétrique dans le conduit, autour d'un axe radial. Pour cette configuration, non seulement la zone de contact entre la partie émergeante de l'axe et le volet est inférieure à un rayon du volet, mais la longueur totale de ladite partie émergeante est également inférieure ou égale à un rayon dudit volet. Selon un premier mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, la partie émergeante de l'axe est dotée d'une fente, le volet étant placé dans ladite fente puis fixé de façon rigide audit axe. De cette manière, l'axe recouvre partiellement chacune des deux faces du volet, assurant ainsi une certaine stabilité de fixation dudit volet dans ledit axe. Une fois inséré dans ledit axe dans une position satisfaisante, le volet est ensuite fixé de façon rigide audit axe avec des moyens et/ou des procédés conventionnels. Selon un deuxième mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, la partie émergeante de l'axe présente un méplat, une face plane dudit volet venant au contact dudit méplat, ledit volet étant ensuite fixé de façon rigide audit axe. La présence d'un méplat sur l'axe permet d'accroître la surface de contact entre ledit axe et le volet, afin d'améliorer les conditions de fixation du volet sur l'axe. Une fois que l'une des faces du volet a été mise au contact du méplat dans une position satisfaisante, ledit volet est ensuite fixé de façon rigide audit axe avec des moyens et/ou des procédés conventionnels. De façon préférentielle, la fixation du volet sur l'axe s'effectue par l'intermédiaire d'au moins une vis ou d'une soudure. Préférentiellement, chaque vis traverse l'axe et le volet selon une direction perpendiculaire au plan du volet. Un vissage constitue un moyen de fixation largement éprouvé, bien maîtrisé, et pleinement efficace. De plus, grâce à un choix judicieux au niveau de la forme et des dimensions de chaque vis, ce moyen de fixation peut s'avérer peu encombrant. De façon avantageuse, la partie émergeante de l'axe s'étend le long du volet sur une longueur comprise entre une fois et trois fois son propre diamètre. Généralement, l'axe de rotation possède un diamètre qui n'est pas négligeable par rapport aux dimensions du volet. Lorsque la longueur de contact entre l'axe et le volet est comprise entre une fois et trois fois le diamètre de l'axe, la rotation du volet s'effectue avec satisfaction, sans générer d'efforts mécaniques trop importants, qui pourraient altérer la qualité de la fixation entre le volet et l'axe. Selon un autre mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, la partie distale de la partie émergeante de l'axe vient au contact d'un bord du volet, sans créer de zone de recouvrement entre eux. Il s'agit d'un mode de réalisation particulier, pour lequel l'axe saille de façon minimale dans le conduit de la vanne. Une telle configuration, pour laquelle l'épaisseur du volet ne va pas être augmentée par la présence de l'axe, va notamment contribuer à maximiser la section de passage des gaz, lorsque le volet se retrouve dans une position de complète ouverture, en étant parallèle au flux gazeux progressant dans le conduit. Selon un autre mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, le volet comporte une rainure destinée à loger la partie émergeante de l'axe, avant que le volet ne soit fixé de façon rigide audit axe. Pour ce mode de réalisation, la rainure est assimilable à un évidement pratiqué dans le volet, et dont la forme et les dimensions correspondent à celles de l'axe, afin que ledit axe vienne occuper idéalement cette rainure, sans laisser subsister de jeu. Avantageusement, le volet est en matière plastique. En variante, une portée ou un point d'appui peut être ménagé entre une paroi du conduit et le volet, dans le prolongement de l'axe de rotation, et en étant diamétralement opposée à la partie émergeante dudit axe par rapport audit volet. Cette portée ou point d'appui peut être réalisé directement par coopération de formes entre le volet et la paroi du conduit. Elle peut également être réalisée par une pièce rapportée dans la paroi du conduit. Les vannes de contrôle moteur selon l'invention présentent l'avantage d'être plus légères et moins coûteuses, en diminuant la taille de l'un de ses éléments constitutifs essentiels. Elles ont de plus l'avantage de disposer d'un mécanisme de fonctionnement moins encombrant, grâce à une réduction des dimensions de cet élément majeur. Enfin, elles présentent l'avantage de maximiser la section de passage des gaz lorsque le volet est dans une position de complète ouverture, en étant parallèle au sens de propagation du flux gazeux dans le conduit. On donne, ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'une vanne de contrôle moteur selon l'invention, en se référant aux 5 figures 1 et 2. - La figure 1 est une vue en perspective de la structure interne d'une vanne de contrôle moteur selon l'invention, montrant le volet dans le conduit de ladite vanne, - La figure 2 est une vue en perspective de la structure interne d'une 10 vanne de contrôle moteur selon l'invention, le volet étant dans une position de complète ouverture, Dans un souci de clarté, il est à préciser que l'axe de rotation n'apparaît pas sur les figures 1 et 2. Il est juste délimité par deux lignes en pointillés. 15 En se référant à la figure 1, la structure interne d'une vanne 1 de contrôle moteur selon l'invention présente un conduit 2 de circulation de gaz et un volet 3 d'obturation monté pivotant dans ledit conduit 2. Le conduit 2 est cylindrique et présente une zone d'étranglement 4 cylindrique, au niveau de laquelle est fixé le volet 3. Le volet 3 est circulaire et de faible épaisseur, son 20 diamètre étant légèrement supérieur au diamètre de la zone d'étranglement 3 du conduit 2, si bien qu'il est susceptible d'obturer complètement ledit conduit 2. Selon une première approximation, il peut être admis que le diamètre du volet 3 et celui de la zone d'étranglement 4 du conduit 2 sont identiques. Une vanne 1 de contrôle moteur selon l'invention met en oeuvre un axe de rotation 25 5, sous la forme d'une tige allongée, dont une première extrémité est extérieure au conduit 2 et est reliée à un appareillage apte à piloter la rotation de ladite tige autour de son axe longitudinal, et dont une deuxième extrémité émerge dans ledit conduit 2. De façon plus précise, la deuxième extrémité de l'axe de rotation 5, qui correspond à la partie émergeante de l'axe 5 dans le 30 conduit 2, saille radialement dans ledit conduit 2 dans un plan transversal dudit conduit 2, au niveau de la zone d'étranglement 4. Le volet circulaire 3 est fixé de façon rigide à cette partie émergeante, par exemple au moyen d'au moins une vis, de sorte que la mise en rotation de l'axe entraine inéluctablement et simultanément, la rotation du volet 3 dans le conduit 2. La deuxième extrémité de l'axe saille radialement dans le conduit 2, sur une longueur inférieure à un rayon du volet 3. De cette manière, la deuxième extrémité de l'axe 5 se retrouve ainsi au contact du volet 3, sur une longueur qui est inférieure ou égale à un rayon dudit volet 3. Dans le prolongement dudit axe 5, une pièce de portée 6 allongée est, dans le présent exemple, insérée entre le volet 3 et la paroi du conduit 2 délimitant la zone d'étranglement 4, en étant diamétralement opposée audit axe 5. La pièce de portée constitue un soutien du volet 3 dans le conduit 2. Il est à préciser que l'axe 5 peut être mû en rotation sur lui-même, tandis que la pièce de portée 6 demeure inerte et passive. En se référant aux figures 1 et 2, le volet 3 peut pivoter en rotation dans le conduit 2, entre une position de fermeture pour laquelle ledit volet 3 est transversal audit conduit 2 et empêche tout passage de gaz dans la vanne 1, et une position de complète ouverture, illustrée sur la figure 2, et pour laquelle il est orienté parallèlement au sens de propagation du flux gazeux dans le conduit 2. L'amplitude de rotation entre ces deux positions extrêmes est théoriquement de 900. Il est à noter que le volet 3 peut occuper toute position intermédiaire entre ces deux positions extrêmes. Comme on peut le voir sur la figure 2, la section du volet 3 présentée aux gaz, lorsqu'il occupe une position de complète ouverture, est réduite par rapport à celle que présenterait le volet dans le cas où l'axe s'étendrait sur un diamètre complet dudit volet 3. En effet, le volet 3 présente un renflement 7 dû à la présence de l'axe 5, dont la longueur est réduite par rapport à celle d'un renflement, qui serait présent sur toute la longueur du volet 3. Avec une telle configuration d'axe 5, une vanne selon l'invention permet d'accroître la section de passage des gaz, lorsque le volet est dans une position de complète ouverture. REVENDICATIONS1. Vanne (1) de contrôle moteur comprenant un conduit (2) de passage des gaz, un volet circulaire (3), et un axe (5) apte à être mis en rotation, ledit axe (5) émergeant dans ledit conduit (2) et le volet étant fixé audit axe (5) dans ledit conduit (2), caractérisée en ce que la partie émergeante de l'axe (5) dans le conduit (2) est au contact du volet (3) sur une longueur qui est inférieure ou égale à un rayon dudit volet (3). 2. Vanne (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volet (3) est fixé à la partie émergeante de l'axe (5) de manière à ce que ladite partie émergeante s'étende radialement par rapport audit volet (3), et en ce que la longueur totale de la partie émergeante de l'axe (5) dans le conduit (2) est inférieure ou égale à un rayon dudit volet (3). 3. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie émergeante de l'axe (5) est dotée d'une fente, et en ce que le volet (3) est placé dans ladite fente puis est fixé de façon rigide audit axe (5). 4. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie émergeante de l'axe (5) présente un méplat, et en ce qu'une face plane dudit volet (3) vient au contact dudit méplat, ledit volet (3) étant ensuite fixé de façon rigide audit axe (5). 5. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que la fixation du volet (3) sur l'axe (5) s'effectue par l'intermédiaire d'au moins une vis ou une soudure. 6. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie émergeante de l'axe (5) s'étend le long du volet (3) sur une longueur comprise entre une fois et trois fois son propre diamètre. 7. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie distale de la partie émergeante de l'axe(5) vient au contact d'un bord du volet (3), sans créer de zone de recouvrement entre eux. 8. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le volet (3) comporte une rainure destinée à loger la partie émergeante de l'axe (5) avant que le volet (3) ne soit fixé de façon rigide audit axe (5). 9. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le volet (3) est en matière plastique. 10. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'une pièce de portée (6) est insérée entre une paroi du conduit (2) et le volet (3), dans le prolongement de l'axe (5) de rotation et en étant diamétralement opposée à la partie émergeante dudit axe (5) par rapport audit volet (3).