Brevet FR2990260A1 — publié le 20131108

VANNE DE CONTROLE MOTEUR DOTEE D'UNE OUVERTURE AMELIOREE L'invention se rapporte à une vanne de contrôle moteur. Ce type de vanne peut, par exemple, équiper un circuit d'alimentation en gaz d'un moteur 5 thermique de véhicule, pour réguler le débit des gaz EGR (Exhaust Gas Recirculation) dans une boucle permettant de ponctionner une partie des gaz d'échappement en sortie de moteur, pour les réinjecter en amont dudit moteur. Le principe de fonctionnement de ce type de vanne repose sur la rotation commandée d'un volet, pouvant passer d'une position d'ouverture 10 complète pour laisser passer le fluide, à une position de fermeture pour bloquer ce passage. L'invention a pour objet une vanne de circulation de fluide dont le mécanisme d'ouverture a été amélioré. Une vanne de contrôle moteur possède donc un volet, qui est monté pivotant sur un axe de rotation, de sorte que ledit axe sépare le volet en une 15 première partie et en une deuxième partie. Il est à préciser qu'aucune limite physique ne matérialise la frontière entre la première et la deuxième partie du volet. Il est supposé que ces deux parties sont séparées fictivement par un plan passant par l'axe de rotation du volet et coupant ledit volet perpendiculairement. La structure interne de la vanne dans laquelle est monté 20 le volet possède un joint. Lorsque ledit volet se retrouve dans une position de fermeture, la première partie dudit volet vient au contact de ce joint, tandis que la deuxième partie affleure ledit joint, en laissant subsister un jeu de quelques dizaines de millimètres avec ledit joint. En se référant à la figure 1, qui est un diagramme donnant le débit 25 massique du gaz en fonction de l'angle d'ouverture du volet de la vanne, un problème souvent rencontré avec ce type de vanne est que pour des petits angles d'ouverture du volet, le débit de gaz monte d'abord trop vite, puis stagne quelques instants, avant de croître à nouveau régulièrement lorsque le volet poursuit son ouverture angulaire. En effet, la courbe 100, donnant le 30 débit massique du gaz traversant la vanne en fonction de l'angle d'ouverture du volet, montre d'abord une première zone 101 très pentue correspondant à une montée brutale du débit sur une plage angulaire comprise entre environ 0 et 50, suivie d'une deuxième zone 102 assimilable à un plateau et correspondant à une plage angulaire comprise entre environ 5° et 10°, ladite courbe 100 se terminant par une troisième zone 103 approximativement linéaire, témoignant d'une progression sensiblement proportionnelle dudit débit en fonction de l'ouverture du volet sur une plage angulaire supérieure à 5 environ 10°. Les deux autres courbes 105,106 inscrites dans le diagramme montrent une variation linéaire du débit massique des gaz traversant d'autres types de vannes, en fonction de l'angle d'ouverture du volet desdites vannes, et ce sur toute la plage d'ouverture angulaire possible dudit volet. Ces deux courbes matérialisent la variation du débit gazeux qu'il serait souhaitable 10 d'observer avec une vanne selon l'invention. Une vanne de contrôle moteur selon l'invention possède un joint ayant subi une modification structurelle, afin de limiter le débit gazeux pour les petits angles d'ouverture dudit volet. De cette manière, le débit gazeux traversant ladite vanne sera linéaire sur toute la plage d'ouverture angulaire 15 du volet, éliminant ainsi la phase de montée brutale de ce débit observée pour les tout petits angles d'ouverture, ainsi que la phase de stagnation de ce débit postérieure à cette montée brutale. Une vanne selon l'invention assure ainsi une augmentation progressive du débit gazeux, de façon lissée et sans à-coup, et offre donc un meilleur contrôle de ce débit, comparativement à celui 20 proposé par les vannes existantes. L'invention a pour objet une vanne de contrôle moteur, présentant un corps délimitant un conduit interne et comprenant un volet doté d'un axe de rotation séparant ledit volet en une première partie et une deuxième partie, ledit volet étant monté pivotant dans ledit conduit entre une position de 25 complète ouverture permettant le passage du fluide dans le conduit et une position de fermeture empêchant ledit passage, et pour laquelle la première partie vient en butée contre un joint, ledit joint étant doté d'une ouverture pour le passage des gaz dans le conduit. Le joint possède une extension qui saille dans l'ouverture, de manière à masquer partiellement ladite ouverture. 30 L'objectif d'une telle extension du joint est de réduire la section de passage des gaz dès que le volet pivote pour s'ouvrir, afin d'adoucir la montée du débit de gaz sur les premiers degrés d'ouverture dudit volet, et donc d'éliminer la phase de stagnation suivant cette montée brutale dudit débit. De cette manière, durant toute la phase d'ouverture de la vanne correspondant à un pivotement progressif du volet depuis sa position de fermeture, la montée du débit de gaz dans ladite vanne est régulière, sans changement de pente. Le joint peut par exemple être annulaire ou de forme rectangulaire, l'ouverture dudit joint correspondant approximativement à la section de passage des gaz dans le conduit. Le terme « approximativement » signifie que l'ouverture peut être légèrement inférieure à la section de passage des gaz dans le conduit, sans toutefois modifier les caractéristiques d'écoulement desdits gaz dans la vanne. L'extension, qui a pour but de diminuer les dimensions de l'ouverture originelle du joint, peut être constituée par une pièce ajoutée venant se solidariser au joint, ou bien être fabriquée en même temps que ledit joint, pour ne former avec lui qu'une seule et même pièce. La première partie du volet est conformée pour venir idéalement en appui contre le joint, afin d'assurer une fermeture totalement étanche de la vanne. Lorsque le volet est en position de fermeture, l'extension va se retrouver au contact de la première partie du volet, en étant située en amont de celle-ci par rapport au sens d'écoulement du gaz, si bien que ladite extension va protéger, au moins partiellement, ladite première partie du volet desdits gaz incidents. Avantageusement, l'extension diminue l'ouverture du joint d'au moins 15%. En effet, il est nécessaire que cette diminution d'ouverture soit suffisamment importante pour obtenir une certaine proportionnalité entre le degré d'ouverture du volet et la valeur du débit, surtout pour les premiers degrés d'ouverture de celui-ci. Mais cette diminution ne doit pas être trop élevée, sous peine de créer un étranglement dans la vanne, qui pourrait s'avérer préjudiciable et qui pourrait compromettre les conditions d'écoulement des gaz dans la vanne. Préférentiellement, l'ouverture résultante du joint, en présence de l'extension, possède un contour lissé. En effet, l'ouverture réduite résultante 30 ne doit pas posséder un contour accidenté, fait de pointes, d'arêtes saillantes ou de creux en angle, susceptibles de perturber localement l'écoulement gazeux dans la vanne, en créant des tourbillons localisés ou des zones hétérogènes de pression. De façon préférentielle, l'ouverture est rectangulaire, l'extension étant triangulaire et prenant naissance sur au moins un bord du joint 5 entourant ladite ouverture. Il s'agit d'une forme simple d'extension à fabriquer, et qui convient parfaitement au problème à résoudre. De façon avantageuse, l'extension a la forme d'un triangle rectangle et est reliée à au moins deux bords du joint entourant l'ouverture. De cette manière, l'extension participe à la réduction de l'ouverture du joint, sans créer 10 de cassures ou d'aspérités susceptibles de nuire à l'écoulement gazeux dans la vanne. Préférentiellement, l'extension et le joint constituent une seule et même pièce. Le joint résultant peut ainsi être fabriqué en une seule opération, avec précision et maîtrise. 15 De façon préférentielle, la première partie du volet a subi un enlèvement de matière sur une zone dont le contour correspond à celui de l'extension du joint, de manière à permettre à ladite extension de venir se placer dans ladite zone lorsque le volet est dans une position de fermeture. En effet, lorsque le volet est dans une position de fermeture pour laquelle il 20 obture le conduit, la première partie doit interagir étroitement et idéalement avec le joint pour assurer une pleine étanchéité. Cet enlèvement de matière dans la première partie du volet permet à l'extension du joint de venir se placer de façon optimisée contre ladite première partie lorsque le volet obture le conduit de la vanne. Une telle configuration pour laquelle l'extension de 25 l'ouverture et la première partie du volet coopèrent étroitement permet de résoudre de façon optimisée le problème lié à la montée brutale du débit gazeux pour les petits angles d'ouverture du volet. De façon avantageuse, le joint possède un prolongement destiné à interagir avec la deuxième partie du volet. En effet, la deuxième partie du 30 volet est amenée à venir affleurer ce prolongement de joint, lorsque le volet est dans une position de fermeture, en laissant subsister un jeu minime de quelques dixièmes de millimètres. Il est supposé que le joint est globalement plan et de faible épaisseur. Afin de faciliter la compréhension de l'invention, ce prolongement correspond à la deuxième portion du joint décrite dans la description détaillée. Avantageusement, le prolongement du joint possède une ouverture secondaire. Lorsque le volet est en position de fermeture contre le joint, il se crée un déséquilibre de pression autour de la première partie dudit volet en raison du flux gazeux impactant ladite première partie, si bien que ladite première partie a tendance à être repoussée et à légèrement s'ouvrir. L'ouverture secondaire située dans le prolongement du joint a pour objectif d'engendrer une dépression derrière la deuxième partie du volet, qui a alors tendance à être aspirée par ladite dépression. Le mouvement amorcé par cette deuxième partie étant opposé à celui de la première partie, il joue un rôle de compensation pour permettre audit volet de ne pas se déformer et de conserver un profil résultant linéaire, afin d'assurer une bonne étanchéité lorsqu'il est dans une position de fermeture. Préférentiellement, le prolongement du joint possède une nervure, l'ouverture secondaire étant pratiquée dans ladite nervure. Le fait que l'ouverture secondaire soit pratiquée au sein de cette nervure va augmenter la surface de dépression ainsi créée par ladite ouverture, et va contribuer à assurer une fermeture particulièrement étanche du volet. De façon préférentielle, l'ouverture secondaire occupe une position centrale dans le prolongement. Les vannes selon l'invention présentent l'avantage d'offrir un bon contrôle du débit gazeux sur toute la plage d'ouverture du volet, en proposant notamment une montée linéaire et régulière du débit gazeux sur une plage d'ouverture angulaire réduite du volet. Les vannes selon l'invention ont l'avantage d'être plus performantes que les vannes de régulation déjà existantes, grâce à ce contrôle amélioré du débit gazeux, tout en demeurant d'un encombrement constant et faciles à fabriquer. On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1, déjà décrite, est un diagramme donnant le débit massique du gaz traversant une vanne de régulation de l'état de la technique en fonction de l'angle d'ouverture de son volet, - La figure 2 est une vue en perspective d'un joint d'une vanne de contrôle moteur selon l'invention, - La figure 3 est une vue en perspective d'un volet d'une vanne de contrôle moteur selon l'invention, - La figure 4 est une vue en perspective d'un volet et d'un joint d'une vanne de contrôle moteur selon l'invention, Un circuit de gaz d'un moteur thermique de véhicule automobile comprend une partie amont d'alimentation en gaz dudit moteur, dans laquelle circule notamment de l'air frais, et une partie aval d'échappement dans laquelle circulent des gaz brûlés pour être évacués hors du véhicule. Généralement, un tel circuit de gaz comprend au moins une boucle EGR (de l'anglais Exhaust Gas Recirculation) joignant la partie aval d'échappement à la partie amont d'alimentation, pour permettre de mélanger des gaz d'échappement à l'air frais incident. Puisque ces boucles EGR ne doivent pas être ouvertes en permanence lors de toutes les phases de fonctionnement du moteur, elles sont équipées chacune d'une vanne EGR permettant de réguler le flux des gaz d'échappement circulant dans la boucle considérée. Une vanne EGR selon l'invention comprend un conduit de circulation de gaz et un volet 1, monté pivotant sur un axe 2 de rotation, et apte à se déplacer entre une position de fermeture pour laquelle il empêche le passage des gaz d'échappement, et une position de complète ouverture pour laquelle il autorise ce passage avec un débit maximal. Le mécanisme de pilotage du volet 1 permet de figer ledit volet 1 dans n'importe quelle position intermédiaire située entre ces deux positions extrêmes. En se référant à la figure 3, le volet 1 est monté sur l'axe 2, de sorte que ledit axe 2 sépare ledit volet 1 en une première partie 3 et une deuxième partie 4. Lesdites parties 3,4 sont planes et de faible épaisseur, et sont situées en continuité l'une de l'autre. Préférentiellement, elles constituent une seule et même pièce. Ces deux parties 3,4 ont une largeur identique, ladite largeur constituant leur dimension prise le long de l'axe de rotation 2, tandis que la première partie 3 possède une longueur inférieure à celle de la deuxième partie 4, la longueur représentant leur dimension prise le long d'un axe perpendiculaire audit axe 2 de rotation. La première 3 et la deuxième 4 parties sont reliées entre elles rigidement, si bien qu'elles pivotent simultanément autour de l'axe 2 en étant situées à 1800 l'une de l'autre. La deuxième partie 4 du volet 1 est de forme rectangulaire et a une épaisseur constante. La première partie 3 de ce volet 1 comporte une pièce support 5 de forme sensiblement rectangulaire et d'épaisseur constante, surmontée par une pièce de liaison 6 de forme sensiblement rectangulaire, et possédant une épaisseur profilée, ladite pièce de liaison 6 reliant la deuxième partie 4 du volet 1 à la pièce support 5. En effet, cette pièce de liaison 6 située au contact de la pièce support 5, prolonge idéalement la deuxième partie 4 du volet 1, en ayant la même épaisseur au niveau de leur plan de jonction 7, l'épaisseur de cette pièce de liaison 6 décroissant progressivement en s'éloignant dudit plan de jonction 7, suivant une direction perpendiculaire à ce plan 7. Il est à préciser que le plan de jonction 7 est parallèle à l'axe de rotation 2 du volet 1. Les dimensions de la pièce support 5 sont supérieures à celles de la pièce de liaison 6 à son contact, si bien que l'épaisseur de la partie périphérique en forme de U de la première partie 3 du volet 1 correspond à l'épaisseur de cette pièce support 5. Préférentiellement, la deuxième partie 4 du volet 1 et la pièce de liaison 6 constituent une seule et même pièce. En effet, le concept de « pièce de liaison » a été introduit dans le but de décrire le volet 1 aussi précisément que possible, sans laisser supposer que cette pièce est forcément indépendante et autonome. Il en est de même pour les deux parties 3,4 du volet 1, qui correspondent aux deux parties du volet 1 situées de part et d'autre de l'axe, mais qui ne se distinguent pas forcément par une limite physique marquée et visible. En se référant à la figure 2, une fois que le volet 1 a été placé à l'intérieur de la vanne, il coopère avec un joint 8 qui est solidaire de la structure interne de ladite vanne, pour assurer une bonne étanchéité de celle-ci, lorsque le volet 1 est en position de fermeture. Le joint 8 est une pièce plane, de faible épaisseur, et qui a une forme globalement rectangulaire, permettant de distinguer une première portion 9 et une deuxième portion 10, ladite deuxième portion 10 étant dénommée prolongement dans les revendications. La première portion est rectangulaire 9 et s'étend selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit joint 8. Autrement dit, les axes longitudinaux du joint 8 et de la première portion 9 sont perpendiculaires. Cette première portion 9 comporte une ouverture qui, pour un joint de l'état de la technique, est rectangulaire et dont les dimensions sont voisines de celles de la section de passage des gaz dans le conduit de la vanne. Pour une vanne EGR selon l'invention, cette ouverture 11 a été réduite au moyen d'une extension 12 du joint, qui saille à l'intérieur de ladite ouverture 11, ladite extension 12 ayant la forme d'un triangle rectangle. Plus précisément, les deux côtés 13,14 perpendiculaires de cette extension 12 sont au contact de deux bords 15,16 perpendiculaires délimitant l'ouverture, chacun desdits côtés 13,14 ayant une longueur inférieure à la longueur du bord 15,16 sur lequel il prend appui. De façon avantageuse, cette extension 12 et le joint 8 sont constitués par le même matériau et forment une seule et même pièce, lesdits côtés 13,14 et lesdits bords 15,16 étant dans une parfaite continuité sans pouvoir être distingués. L'ouverture résultante 11 possède ainsi une extrémité 17 de largeur constante sur une faible longueur, ladite largeur décroissant progressivement sur le reste de la longueur de ladite ouverture 11, en s'éloignant de ladite extrémité 17 de largeur constante, pour atteindre une valeur minimale non nulle. La deuxième portion 10 du joint 8 est rectangulaire et s'étend selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit joint 8. Autrement dit, les axes longitudinaux du joint 8 et de la deuxième portion 10 sont perpendiculaires. Cette deuxième portion 10 est globalement pleine, et possède un évidement 18 sous la forme d'une rainure rectangulaire, s'étendant parallèlement à la deuxième portion 10 du joint 8. Cette rainure 18 occupe une place centrale dans la deuxième portion 11 du joint 8. Cette deuxième portion 10 est dotée d'une ouverture secondaire 19, assimilable à un orifice circulaire, ledit orifice 19 étant placé au centre de la rainure 18. Les dimensions de cet orifice 19 sont nettement inférieures à celles de l'ouverture 11 de la première portion 9, le rapport entre leur surface pouvant varier de 10 à 20. En se référant à la figure 2, la pièce de liaison 6 du volet 1 a subi un enlèvement de matière, dont le contour est triangulaire et a les mêmes dimensions que celles de l'extension 12 du joint 8. De cette manière, ladite pièce de liaison 6 présente un bord oblique 20. Une fois en position de fermeture dans la vanne, la première partie 3 du volet 1 pourra venir se placer contre la première portion 9 du joint 8, de manière à ce que l'extension 12 du joint 8 puisse venir se loger dans la trace de ladite première partie 3 engendrée par cet enlèvement de matière. En se référant à la figure 4, le volet 1 est monté dans la vanne de sorte que la première partie 3 coopère avec la première portion 9 du joint 8, et de sorte que la deuxième partie 4 coopère avec la deuxième portion 10 du joint 8, l'axe de rotation 2 dudit volet 1 matérialisant la séparation entre les deux portions 9,10 du joint 8. Lorsque le volet 1 se retrouve dans une position de fermeture, la première partie 3 vient au contact de la première portion 9 du joint 8, de manière à ce que l'extension 12 du joint 8 soit au contact de ladite première partie 3 au niveau de l'emplacement généré par l'enlèvement de matière. Simultanément, la deuxième partie 4 du volet 1 vient affleurer la deuxième portion 10 du joint 8, en laissant subsister un jeu de quelques millimètres. L'ouverture secondaire 19 pratiquée dans la deuxième portion 10 du joint 8 permet de créer une dépression ayant pour but d'aspirer la deuxième partie 4 du volet, afin de compenser le mouvement de la première partie 3 du volet 1. En effet, lorsque la vanne est dans une configuration de fermeture, les gaz situés en amont du volet 1 exercent une pression sur la première partie 3 dudit volet 1, qui a tendance à être repoussée et donc à légèrement s'entrouvrir, laissant passer une petite fraction des gaz. La dépression contribue à déplacer la deuxième partie 4 du volet 1, dans un sens qui est opposé à celui de la première partie 3, permettant audit volet 1 de conserver un profil linéaire et d'assurer ainsi une bonne étanchéité de la fermeture. Ainsi, une telle réduction de l'ouverture 12 de la première portion 9 du joint 8, associée à un profil adapté de la première partie 3 du volet 1, permet de limiter le passage des gaz sur les premiers degrés d'ouverture du volet 3, à partir de sa position de fermeture. Par conséquent, le débit de gaz croît linéairement avec le degré d'ouverture du volet 1, et ce sur toute la plage d'ouverture angulaire dudit volet 1. Une telle vanne rend proportionnel le débit de gaz avec le degré d'ouverture angulaire du volet, sur toute la plage possible d'ouverture du volet 1. REVENDICATIONS1. Vanne de contrôle moteur, présentant un corps délimitant un conduit interne et comprenant un volet (1) doté d'un axe (2) de rotation séparant ledit volet (1) en une première partie (3) et une deuxième partie (4), ledit volet (1) étant monté pivotant dans ledit conduit entre une position de complète ouverture permettant le passage du fluide dans le conduit, et une position de fermeture empêchant ledit passage, et pour laquelle la première partie (3) vient en butée contre un joint (8), ledit joint (8) étant doté d'une ouverture (11) pour le passage des gaz dans le conduit, caractérisée en ce que le joint (8) possède une extension (12) qui saille dans l'ouverture (11), de manière à masquer partiellement ladite ouverture (11). 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extension (12) diminue la taille de l'ouverture (11) du joint d'au moins 15%. 3. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'ouverture résultante (11) du joint (8), en présence de l'extension (12), possède un contour lissé. 4. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'ouverture (11) est rectangulaire, et en ce que l'extension (12) est triangulaire et prend naissance sur au moins un bord (14,15) du joint (8) entourant ladite ouverture (11). 5. Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'extension (12) a la forme d'un triangle rectangle et est reliée à au moins deux bords (14,15) du joint (8) entourant l'ouverture (11). 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'extension (12) et le joint (8) constituent une seule et même pièce. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première partie (3) du volet (1) a subi un enlèvement de matière sur une zone, dont le contour correspond à celui de l'extension (12) du joint (8), de manière à permettre à ladite extension (12) de venir se placer dans ladite zone lorsque le volet (1) est dans une position de fermeture. 8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le joint (8) possède un prolongement (10) destiné à interagir avec la deuxième partie (4) du volet (1). 9. Vanne selon la revendication 8 caractérisée en ce que le prolongement (10) du joint (8) possède une ouverture secondaire (19). 10. Vanne selon la revendication 8, caractérisée en ce que le prolongement (10) du joint (8) possède une nervure (18), et en ce que l'ouverture secondaire (19) est pratiquée dans ladite nervure (19).15