Brevet FR3015619A1 — publié le 20150626

"Vanne de commande de circulation avec jonc de segment d'étanchéité à appui optimisé" L'invention concerne une vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide, en particulier pour un circuit de refroidissement d'un moteur thermique de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne une vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide, comprenant un corps de vanne dans une face de fixation duquel débouche un alésage axial borgne comportant une paroi de fond et une paroi périphérique dans laquelle débouchent au moins deux orifices latéraux. Ledit alésage reçoit un boisseau axialement rotatif apte à occuper au moins deux positions angulaires pour ouvrir/fermer lesdits orifices latéraux en fonction de sa position angulaire pour autoriser/interrompre la distribution du fluide au travers desdits orifices latéraux, ledit boisseau comportant un moyeu axial monté rotatif sur un fût axial qui s'étend à partir de la paroi de fond de l'alésage. Un segment d'étanchéité globalement en forme de portion angulaire d'enveloppe cylindrique entoure coaxialement le moyeu dont il est solidaire en rotation. Le boisseau comporte en outre un jonc formant ressort interposé entre les deux extrémités libres de ladite portion angulaire d'enveloppe cylindrique. Ledit jonc est apte à exercer un effort de rappel élastique transversal entre lesdites extrémités libres afin de déformer ledit segment radialement vers l'extérieur pour assurer un plaquage dudit segment d'étanchéité contre la paroi de l'alésage. Ledit jonc comporte une branche transversale de part et d'autre de laquelle sont agencées deux branches verticales parallèles qui sont fixées dans des gouttières de réception correspondantes du segment d'étanchéité qui s'étendent le long de bords verticaux des deux extrémités libres dudit segment d'étanchéité. On connaît déjà, d'après la demande de brevet internationale WO-A1-2005/124205, une vanne de commande de ce type que l'on peut qualifier aussi de "vanne rotative" étant donné que le boisseau tourne autour d'un axe de rotation et est reçu dans l'alésage aménagé dans le corps de vanne. Dans cette vanne de commande connue, l'alésage débouche dans une face de fixation du corps de vanne par l'intermédiaire d'un orifice axial qui constitue habituellement une voie d'entrée pour le fluide, tandis que les orifices latéraux constituent des voies de sortie pour le fluide, la distribution du fluide au travers des voies de sortie étant contrôlée en fonction de la position angulaire prise par le boisseau. Cette vanne de commande connue trouve une application particulière dans les circuits de refroidissement de moteurs thermiques de véhicules automobiles. Dans ce cas, l'orifice axial, formant entrée de fluide, est relié à une arrivée de fluide de refroidissement en provenance du moteur thermique, tandis que les trois orifices latéraux, formant sortie de fluide, sont reliés respectivement à trois branches du circuit. Ce circuit comprend par exemple une première branche qui contient un radiateur de refroidissement du moteur, une deuxième branche qui constitue une dérivation du radiateur de refroidissement et une troisième branche qui contient un aérotherme pour le chauffage de l'habitacle. La vanne de commande décrite dans la demande WO-A1-2005/124205 comprend un boisseau comportant un moyeu entouré d'un segment d'étanchéité en forme de tronçon angulaire d'enveloppe cylindrique qui est par ailleurs solidaire en rotation dudit moyeu. Pour assurer une étanchéité satisfaisante du boisseau dans l'alésage, il est nécessaire que le segment d'étanchéité soit plaqué en permanence contre la paroi de l'alésage. A cet effet, un jonc formant ressort en forme de U, qui est généralement réalisé en fil d'acier à ressort, et qui comporte une branche transversale et deux branches verticales, est interposé entre les deux extrémités libres de ladite portion angulaire d'enveloppe cylindrique. A cet effet, les deux extrémités libres du segment comportent des gouttières de réception des branches verticales du jonc. Dans l'idéal, il faudrait que le jonc sollicite le segment tout le long de ses branches verticales. Or, on a constaté qu'un tel résultat est particulièrement difficile à atteindre. Le plus souvent, le jonc sollicite ainsi le segment en des zones inappropriées donnant au segment une conicité ayant un effet négatif sur l'étanchéité recherchée. L'invention remédie à cet inconvénient en proposant une vanne du type décrit précédemment, qui permet d'éviter un tel effet de conicité. Dans ce but, l'invention propose un boisseau pour vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide, ledit boisseau comportant un segment d'étanchéité globalement en forme de portion angulaire d'enveloppe cylindrique apte à ouvrir/fermer de manière étanche des orifices latéraux du corps de la vanne en fonction de la position angulaire du boisseau pour autoriser/interrompre la distribution du fluide au travers desdits orifices latéraux, ledit boisseau comportant en outre un jonc formant ressort, ledit jonc étant apte à exercer un effort de rappel élastique permettant d'écarter des extrémités libres de ladite portion angulaire d'enveloppe cylindrique l'une de l'autre, ledit jonc comprenant deux branches verticales parallèles qui sont fixées dans des gouttières de réception correspondantes dudit segment d'étanchéité. Selon l'invention, ledit jonc et lesdites gouttières sont configurées pour permettre auxdites branches verticales de transmettre ledit effort à mi hauteur dudit segment. Par à « mi-hauteur », on entend en particulier à plus ou moins 20% de milieu de la hauteur du segment. Par « hauteur du segment », on entend la dimension du segment le long de son axe longitudinal, en particulier le long de ses extrémités libres ou de son extrémité libre la plus grande. En appliquant l'effort d'écartement des bords libres du boisseau à ce niveau, on maintient la configuration cylindrique du boisseau et on favorise l'étanchéité de la vanne. Selon d'autres caractéristiques de l'invention qui pourront être prises ensemble ou 25 séparément: - lesdites branches verticales présentent une courbure permettant un déplacement axial d'un point de transmission dudit effort par un effet de roulement desdites branches dans lesdites gouttières, - le jonc comprend une branche transversale comportant à chacune de ses extrémités 30 un tronçon de raccordement aux branches verticales du jonc, ledit tronçon de raccordement étant tangent à une direction générale d'ouverture de la gouttière, - la branche transversale comporte un tronçon intermédiaire situé entre lesdites zones de raccordement, - ledit tronçon intermédiaire est situé dans un plan perpendiculaire à la direction axiale 35 du boisseau, - le tronçon intermédiaire est en arc de cercle et présente une première courbure déterminée apte à éviter toute interférence dudit tronçon intermédiaire avec un fût de la vanne, - chaque tronçon de raccordement forme avec le tronçon intermédiaire un coude, - la direction générale d'ouverture de chaque gouttière est radiale, - le jonc est réalisé en un fil métallique dont chaque branche présente une section cylindrique, - chaque gouttière de réception est conformée en tronçon angulaire de cylindre de rayon correspondant à la section dudit fil, - le jonc est un jonc filaire réalisé en acier à ressort, - lesdites branches verticales s'étendent le long de bords verticaux des deux extrémités libres du segment. L'invention concerne aussi une vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide comprenant un boisseau tel que décrit plus haut. Ladite vanne comprend, par exemple, un corps de vanne dans une face duquel débouche un alésage axial borgne comportant une paroi de fond et une paroi périphérique dans laquelle débouchent lesdits orifices latéraux, ledit alésage recevant ledit boisseau. Ledit jonc, notamment sa branche transversale, est avantageusement monté à proximité d'une paroi de fond de l'alésage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une vanne selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail éclatée d'un segment et d'un jonc de la vanne de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective des éléments intérieurs à l'alésage de la vanne de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale du segment et du jonc de la figure 2. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté à la figure 1 une vanne de commande 10 pour un circuit de circulation de fluide, notamment un circuit de circulation de liquide de refroidissement d'un véhicule automobile. Une telle vanne 10 est par exemple destinée à être fixée à un bloc moteur d'un véhicule, et à être reliée à différents organes du véhicule nécessitant une alimentation en liquide de refroidissement. La vanne 10 comporte de manière connue un corps de vanne 12 comportant une face 14 de fixation sur le bloc moteur associé (non représenté) du véhicule. La face 14 est par exemple une face rectifiée. Un alésage 16 axial borgne du corps 12 débouche dans la face 14. Comme l'illustrent la figure 1 et la figure 3 qui représentent en particulier le détail des éléments intérieurs à l'alésage 16 de la vanne 10, l'alésage 16 comporte une paroi de fond 18 et une paroi périphérique 20 dans laquelle débouchent au moins deux orifices latéraux (non représentés) associés à des conduits de la vanne reliés à différents organes du véhicule. Ainsi, à titre d'exemple et de manière non limitative de l'invention, au moins deux orifices (non représentés) associés à des conduits 22, 24, visibles à la figure 1, débouchent dans la paroi périphérique 20 de l'alésage 16. Les conduits 22, 24 peuvent, de manière non limitative de l'invention, être associés à un radiateur de refroidissement du moteur, une dérivation du radiateur de refroidissement, ou encore un aérotherme pour le chauffage de l'habitacle du véhicule. La dérivation pourra comprendre d'autres échangeurs. L'alésage 16 reçoit un boisseau 26 monté axialement rotatif autour d'une direction axiale "A". Comme l'illustre la figure 3, le boisseau 26 est monté rotatif sur un fût axial fixe 27 qui s'étend à partir de la paroi 18 de fond de l'alésage. Ce boisseau 26 est apte à occuper au moins deux positions angulaires pour ouvrir/fermer les orifices latéraux pour autoriser/interrompre la distribution du fluide au travers desdits orifices latéraux et par conséquent à travers les conduits 22, 24. La commande de la position angulaire du boisseau sera avantageusement configurée pour lui permettre d'occuper toutes positions angulaires voulues entre deux positions de fin de course. Comme l'illustre la figure 1, le boisseau 26 comporte pour l'essentiel un moyeu 28 et un segment d'étanchéité 30 en forme de portion angulaire d'enveloppe cylindrique, qui entoure ledit moyeu 28 et qui est solidaire en rotation dudit moyeu 28. A cet effet, de manière non limitative de l'invention, le moyeu 28 comporte un bras radial 32 dont une extrémité 34 est reçue dans une encoche 36 formée à la surface d'une périphérie interne 38 du segment 30. Le boisseau 26 comporte un jonc 40 formant ressort qui est interposé entre les deux extrémités libres 41, 43 de ladite portion angulaire d'enveloppe cylindrique. Le jonc 40 est apte à exercer un effort de rappel élastique transversal entre les extrémités libres 41, 43 afin de déformer le segment 30 radialement vers l'extérieur pour assurer un plaquage dudit segment 30 d'étanchéité contre la paroi 20 de l'alésage 16. Comme l'illustrent les figures 1, 2 et 3, le jonc 40 présente sensiblement la forme d'un U comportant une branche transversale 42 de part et d'autre de laquelle sont agencées deux branches verticales parallèles 44, 46 qui sont fixées dans des gouttières de réception correspondantes 48, 50 du segment d'étanchéité 30. De préférence, lesdits branches verticales 44, 46 ne seront pas exactement parallèles mais formeront un angle léger l'une avec l'autre. Selon l'invention, ledit jonc 30 et lesdites gouttières 48, 50 sont configurées pour permettre auxdites branches 44, 46 verticales de transmettre ledit effort à mi hauteur dudit segment 30. Ceci permet d'éviter une déformation du segment selon une configuration conique.35 De plus, les points de contacts entre le jonc 40 et les gouttières 48, 50 sont alors agencés le long des branches 44, 46 verticales du jonc 40. C'est ainsi toute la longueur des branches 44, 46 entre les deux points de contact qui travaille. Les branches verticales 44, 46 assurent de la sorte une fonction d'amortissement et de répartition de l'effort le long des gouttières 48, 50 de réception, ce qui permet de limiter la raideur transversale du jonc 40, qui serait trop élevée si seule la branche transversale 42 participait à cette raideur. Pour cela, lesdites branches verticales 44, 46 pourront présenter une courbure permettant un déplacement axial d'un point de transmission dudit effort par un effet de roulement desdites branches 44, 46 dans lesdites gouttières 48, 50. Par ailleurs, comme l'illustrent les figures 2 et 4, la branche transversale 42 pourra comporter des extrémités opposées 52, 54 de jonction avec les branches verticales parallèles 44, 46. Les gouttières 48, 50, visibles en particulier à la figure 2, s'étendent ici le long de bords verticaux des deux extrémités libres 41, 43 du segment d'étanchéité 30. En l'absence de conformation particulière des extrémités 52, 54 de raccordement de la branche transversale 42 avec les branches verticales 44, 46, on a constaté que la branche transversale 42 du jonc 40 pouvait solliciter lesdites branches verticales localement hors des gouttières 48, 50. Cette sollicitation tend à provoquer une déformation des branches 48, 50 verticales du jonc en les écartant l'une de l'autre. Leur courbure ainsi induite ne permet alors plus d'exercer un effort uniformément réparti sur les extrémités libres 41, 43 de la portion angulaire d'enveloppe cylindrique qui forme le segment 30. Il se produit alors sous certaines conditions de pression du fluide dans l'alésage 16 de la vanne 10 une déformation du segment 30 qui n'assure alors plus son rôle d'étanchéité. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le jonc comporte des tronçons de raccordement aux branches verticales dont le profil est optimisé. Dans ce but, la branche 42 transversale du jonc comporte au moins à chacune de ses extrémités 52, 54 un tronçon 56, 58 de raccordement aux branches verticales du jonc qui est orienté tangentiellement à une direction générale (D1, D2) d'ouverture de la gouttière (48, 50). Pour prévenir tout mouvement inapproprié des branches verticales 44, 46 du jonc 40, il suffit que chaque tronçon 56, 58 de raccordement soit orienté suivant la direction générale "Dl", "D2" d'ouverture de la gouttière associée 48, 50. Toutefois, dans le mode de réalisation préféré de l'invention et comme l'illustre la figure 4, l'effort de rappel exercé par les branches 44, 46 du ressort dans les gouttières 48, 50 sera optimal si la direction générale "Dl", "D2" d'ouverture de la gouttière associée 48, 50 est radiale. Dans ce cas, l'effort résultant sera le mieux à même de plaquer le segment 30 contre les parois de l'alésage 16. Les tronçons de raccordement 54 et 56 permettent avantageusement de dégager la branche transversale 42 des gouttières 48, 50. Ceci autorise le pliage de la branche transversale 42 comme représenté aux figures 2 à 4. En l'absence des tronçons 54 et 56 de raccordement, la branche transversale 42 devrait être agencée au- dessus ou au-dessous du segment 30 et hors des gouttières 48, 50 et serait axialement plus encombrante. Pour cela, lesdits tronçons de raccordement 54, 56 forment en quelque sorte des chanfreins entre lesdites branches verticales 44, 46 et ladite branche transversale 42. Comme l'illustre la figure 4, dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le jonc 40 est réalisé en un fil métallique dont chaque branche présente une section cylindrique, et chaque gouttière de réception 48, 50 est conformée en tronçon angulaire de cylindre de rayon correspondant. Il sera compris que pour que les branches 44, 46 du jonc 40, pénètrent dans les gouttières 48, 50 et y soient maintenu l'ouverture angulaires de celles-ci doit être proche de 180°. Une ouverture légèrement inférieure à 180° peut être envisagée pour assurer un emboîtement des branches 44, 46 dans les gouttières 48, 50. La configuration précédemment évoquée n'est pas limitative de l'invention, et le jonc 40 pourrait être réalisé en fil plat, les gouttières 48, 50 présentant alors un profil conforme. Quelle que soit la section du jonc 40, le jonc 40 est de préférence réalisé sous la forme d'un jonc filaire réalisé en acier à ressort. Cette configuration permet de conférer une raideur de flexion à la branche transversale 42 afin d'exercer un effort de rappel transversal entre les branches verticales 44, 46. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, comme l'illustre la figure 4, la branche transversale 42 comporte un tronçon 60 intermédiaire en arc de cercle agencé dans le plan "P" perpendiculaire à la direction axiale. Ce tronçon 60 présente une première courbure déterminée apte à éviter toute interférence dudit tronçon intermédiaire 60 avec le fût 27 de la vanne. Dans le cas particulier et non limitatif de l'invention où le tronçon intermédiaire 60 est conformé selon un arc de cercle centré sur l'axe "A" du fût, le rayon de courbure du tronçon 60 est donc supérieur au rayon du fût 27, et la différence de ces deux rayons est constante. Toutefois, on comprendra que le tronçon intermédiaire 60 conformé en arc de cercle n'est pas nécessairement centré sur l'axe "A" du fût 27. Par ailleurs, chaque tronçon de raccordement forme avec le tronçon intermédiaire un coude 62, 64 d'une seconde courbure déterminée. Avantageusement, on remarquera que la branche transversale 42 du segment 40 est montée à proximité de la paroi 18 de fond de l'alésage 16. Cette configuration permet d'éviter toute interférence de la branche transversale 42 avec la face de fixation 14 du corps 12 de la vanne, notamment pour éviter qu'un corps étranger ne puisse s'accrocher à la branche transversale 42 lorsque la vanne 10 est montée sur un bloc moteur associé. L'invention propose donc une vanne 10 dont le jonc 40 fournit un appui optimisé au segment 30, lequel est ainsi à même d'obturer de manière étanche les conduits 22, 24.30 REVENDICATIONS1. Boisseau pour vanne (10) de commande pour un circuit de circulation de fluide, ledit boisseau (26) comportant un segment d'étanchéité (30) globalement en forme de portion angulaire d'enveloppe cylindrique (39) apte à ouvrir/fermer de manière étanche des orifices latéraux du corps de la vanne en fonction de la position angulaire du boisseau pour autoriser/interrompre la distribution du fluide au travers desdits orifices latéraux, ledit boisseau comportant en outre un jonc formant ressort (40), ledit jonc étant apte à exercer un effort de rappel élastique permettant d'écarter des extrémités libres de ladite portion angulaire d'enveloppe cylindrique (41, 43) l'une de l'autre, ledit jonc comprenant deux branches verticales parallèles (44, 46) qui sont fixées dans des gouttières (48, 50) de réception correspondantes dudit segment d'étanchéité (30), ledit jonc et lesdites gouttières étant configurées pour permettre auxdites branches (44, 46) verticales de transmettre ledit effort à mi hauteur dudit segment (30). 2. Boisseau selon la revendication précédente dans lequel le jonc comprend une branche transversale (42) comportant à chacune de ses extrémités (52, 54) un tronçon de raccordement (56, 58) aux branches verticales (44, 46) du jonc (40), ledit tronçon de raccordement étant tangent à une direction générale (D1, D2) d'ouverture de la gouttière (48, 50). 3. Boisseau selon la revendication précédente, dans lequel la branche transversale (42) comporte un tronçon intermédiaire (60) situé entre lesdites zones de raccordement. 4. Boisseau selon la revendication précédente dans lequel ledit tronçon intermédiaire (60) est situé dans un plan perpendiculaire (P) à la direction axiale (A) du boisseau. 5. Boisseau selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 dans lequel le tronçon intermédiaire (60) est en arc de cercle et présente une première courbure déterminée apte à éviter toute interférence dudit tronçon intermédiaire (60) avec un fût (27) de la vanne (10). 6. Boisseau selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 dans lequel chaque tronçon (56, 58) de raccordement forme avec le tronçon intermédiaire (60) un coude (62, 64). 7. Boisseau selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 dans lequel la direction (D1, D2) générale d'ouverture de chaque gouttière (48, 50) est radiale. 8. Boisseau selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le jonc (40) est réalisé en un fil métallique dont chaque branche (42, 44, 43) présente une section cylindrique, et dans lequel chaque gouttière (48, 50) de réception est conformée en tronçon angulaire de cylindre de rayon correspondant. 9. Boisseau selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel 10 lesdites branches verticales (44, 46) présentent une courbure permettant un déplacement axial d'un point de transmission dudit effort par un effet de roulement desdites branches (44, 46) dans lesdites gouttières (48, 50). 10. Boisseau selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel 15 lesdites branches verticales s'étendent le long de bords verticaux des deux extrémités libres (41, 43). 11. Vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide comprenant un boisseau selon l'une quelconque des revendications précédentes. 20 12. Vanne (10) de commande selon la revendication précédente, dans laquelle ledit jonc (40) est monté à proximité d'une paroi (18) de fond d'un l'alésage (16) de ladite vanne, ledit alésage (16) recevant ledit boisseau (26).