Brevet FR3143086A1 — publié le 20240614

Système de vannes de contrôle de deux circuits de fluide caloporteur séparés, comportant sur un même axe entraîné en rotation par une motorisation unique (6), deux boisseaux (12, 22) ajustés dans un corps (2), décalés axialement sur deux plans en formant dans chaque plan une vanne de contrôle d’un circuit (10, 20), pour au moins une plage de rotation proportionnelle de l’axe la motorisation (6) comporte une commande progressive permettant des arrêts intermédiaires sur cette plage avec seulement une première vanne (10) modifiant l’état de son circuit, et pour une autre plage de rotation la motorisation (6) comporte une commande basculant sans arrêt entre les extrémités de cette plage pour donner deux états de la deuxième vanne (20). Figure 1. SYSTEME DE VANNES ROTATIVES POUR CIRCUITS DE FLUIDE CALOPORTEUR SEPARES PRESENTANT DES DYNAMIQUES DIFFERENTES La présente invention concerne un système de vannes rotatives de contrôle de passages dans deux circuits de fluide caloporteur séparés, ainsi qu’un véhicule automobile comportant un circuit de fluide caloporteur équipé d’un tel système de vannes. Un type de système connu de vannes rotatives de circuit hydraulique, utilisé pour la commande d’un système de freinage d’un véhicule automobile, présenté notamment par le document FR-A1-3040202, comporte un axe rotatif présentant des perçages transversaux, ajusté dans un corps et entraîné par une motorisation, l’axe et le corps comprenant deux séries de perçages disposés dans deux plans perpendiculaires à l’axe et décalés, formant deux étages. Les deux étages de perçages de l’axe forment deux boisseaux de deux vannes particulières qui contrôlent deux circuits indépendants. La rotation liée des deux boisseaux met en communication pour chaque plan des perçages afin d’assurer différents passages de fluide dans chaque circuit. Un autre type connu de système de vannes rotatives de circuit hydraulique, utilisé pour la commande d’un fluide caloporteur de moteur thermique de véhicule automobile, présenté notamment par le document EP-A1-1482222, comporte de manière similaire un tambour entraîné en rotation suivant son axe, comprenant deux séries de perçages formant deux boisseaux de deux vannes disposés sur deux plans décalés, alignés sur des perçages du corps pour commander deux circuits séparés. On obtient pour ces types de vannes avec une motorisation unique entraînant les deux boisseaux fixés sur un même axe, la possibilité de commander deux circuits séparés suivant des séquences qui sont liées entre elles à cause de leurs mises en rotation qui sont identiques. Toutefois ce type de vannes liées permet de réaliser seulement des commandes présentant une dynamique identique pour les deux circuits. En particulier on peut réaliser avec un type de motorisation deux vannes présentant une dynamique rapide, la motorisation basculant d’une position stable à une autre de manière rapide pour former sur les deux vannes des cycles d’ouvertures et de fermetures particuliers sur les deux circuits, qui sont liés entre eux. On obtient sur les deux vannes un fonctionnement de bascule en tout ou rien, appelé « switch over » en langue anglaise. On peut réaliser aussi avec un autre type de motorisation des vannes présentant une dynamique lente et progressive pour les deux, avec une motorisation qui permet des arrêts intermédiaire sur toute la plage entre deux positions finales, afin de réaliser simultanément sur les deux vannes des cycles d’ouvertures et de fermetures proportionnelles qui sont liés entre eux. Toutefois sur certains systèmes de distribution de fluide caloporteur comportant deux circuits séparés, on peut avoir besoin sur un circuit d’une vanne passant rapidement d’une position stable à une autre pour obtenir une bascule entre l’ouverture et la fermeture, et sur un autre d’une vanne proportionnelle permettant toutes les positions intermédiaires afin de réguler de manière progressive des passages de fluide. Dans ce cas il faut prévoir deux vannes équipées chacune de sa motorisation indépendante, les deux boisseaux ne pouvant pas être liés afin d’obtenir pour chacun la dynamique correspondant à son type de vanne. On obtient un système à deux motorisations posant des problèmes de complexité de commande, d’encombrement avec les deux axes des boisseaux distincts et équipés chacun d’une motorisation indépendante, de masse représentée par l’ensemble du système, et de coût pour prévoir les deux motorisations. En particulier dans le cas d’une motorisation électrique, il faut prévoir deux moteurs électriques équipés chacun de sa commande électrique, et deux réducteurs mécaniques de vitesse indépendants. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un système de vannes de contrôle de deux circuits de fluide caloporteur séparés, comportant sur un même axe entraîné en rotation par une motorisation unique, deux boisseaux ajustés dans un corps, décalés axialement sur deux plans en formant dans chaque plan une vanne de contrôle d’un circuit, ce système de vannes étant remarquable en ce que pour au moins une plage de rotation proportionnelle de l’axe la motorisation comporte une commande progressive permettant des arrêts intermédiaires sur cette plage avec seulement une première vanne modifiant l’état de son circuit, et pour une autre plage de rotation la motorisation comporte une commande basculant sans arrêt entre deux états de la deuxième vanne formés aux extrémités de cette plage. Un avantage de ce système de vannes et qu’on utilise une unique motorisation permettant de disposer d’un seul moteur et réducteur présentant un encombrement faible et une masse réduite, avec une commande simplifiée et un coût limité . On peut prévoir suivant les plages deux dynamiques différentes pour l’entraînement en rotation de l’axe, et avec de manière combinée des dispositions angulaires adaptées des perçages des boisseaux et du corps, pour obtenir dans le même ensemble une vanne proportionnelle et une vanne basculant rapidement entre deux états. On peut en particulier de manière simple, compact et économique contrôler deux parties séparées d’un même circuit hydraulique nécessitant des caractéristiques de pilotage des vannes qui sont très différentes. Le système de vannes selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la première vanne est une vanne proportionnelle qui répartit le débit venant de deux entrées vers une première sortie commune. Avantageusement, la deuxième vanne réalise une bascule complète de débit entre une troisième entrée et une quatrième entrée vers une deuxième sortie commune. En particulier, le système de vannes peut comporter deux plages de rotation progressive qui encadrent une unique plage de rotation avec commande basculant entre deux états. Dans ce cas, les plages de rotation progressive peuvent être formées sur 60° et la plage de rotation avec commande basculant entre deux états sur 180°. En particulier, le boisseau de la première vanne peut comporter dans sa section transversale deux secteurs angulaires pleins qui encadrent un passage de fluide, le boisseau de la deuxième vanne comportant dans sa section transversale un unique secteur angulaire plein. Avantageusement, la motorisation comporte deux vitesses de rotation, comprenant une vitesse lente pour la plage de rotation progressive et une vitesse rapide pour la plage de rotation sans arrêt. Dans ce cas, avantageusement la vitesse lente représente moins de 20% de la vitesse rapide. L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur équipé d’un circuit de fluide de refroidissement caloporteur, comportant un système de vannes présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, ce système de vannes peut répartir le fluide caloporteur vers un premier composant et un deuxième composant d’échange thermique, la première sortie étant reliée à la deuxième entrée, et à un premier composant qui délivre ce fluide à la première entrée, la deuxième sortie étant reliée à la quatrième entrée, et à un deuxième composant qui délivre ce fluide à la troisième entrée. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : est un schéma en coupe axiale d’un système de vannes selon l’invention ; est un schéma présentant en vue de dessus les boisseaux des deux vannes pour trois premières positions angulaires ; est un schéma présentant les boisseaux des deux vannes pour trois positions angulaires suivantes ; est un diagramme présentant les ouvertures et fermetures des différents passages de ces deux vannes en fonction des positions angulaires, et la vitesse de la motorisation ; et est un schéma présentant une partie d’un circuit de refroidissement d’une motorisation d’un véhicule automobile équipé d’un tel système de vannes. La présente un système de vannes comprenant un corps 2 contenant un cylindre 4 rotatif autour d’un axe vertical, formant un boisseau supérieur 16 et un boisseau inférieur 26, entraîné par un actionneur 6 fixé au-dessus, comportant un moteur électrique et un réducteur de vitesse mécanique 8. Les qualifications de supérieur et inférieur sont relatives à la présentation de la , le système de vannes pouvant être utilisé suivant toutes les orientations. Une première vanne 10 disposée dans un plan supérieur perpendiculaire à l’axe, comporte des perçages du corps 12 et des perçages 14 du boisseau supérieur 16, qui suivant la rotation de ce boisseau peuvent être mis en correspondance pour ouvrir des passages de cette première vanne. Une deuxième vanne de 20 disposée sur un plan inférieur parallèle, comporte des perçages du corps 22 et des perçages 24 du boisseau inférieur 26 qui de la même manière, suivant la rotation de ce boisseau peuvent être mis en correspondance pour ouvrir des passages de cette deuxième vanne. La mise en rotation du cylindre 4 par l’actionneur commande en même temps la rotation des deux boisseaux 16, 26 qui présentent alors une même position angulaire. La présente dans la première colonne au-dessus la première vanne 10 et en dessous la deuxième vanne 20, pour une position initiale des boisseaux 16, 26 à 0°, dans la deuxième colonne une deuxième position des boisseaux à 30° après une rotation dans le sens trigonométrique ou sens direct, et dans la troisième colonne une troisième position des boisseaux à 60°. La première vanne 10 comporte une première entrée A, une deuxième entrée B décalée de 60° dans le sens direct par rapport à cette première entrée, et une première sortie OUT1 disposée dans le prolongement de la deuxième entrée B. Le boisseau supérieur 16 comporte un premier secteur angulaire plein 32 et un deuxième secteur angulaire plein 34, avec un passage de fluide intermédiaire entre ces deux secteurs. Les deux secteurs pleins 32, 34 couvrent un peu moins de 180°. Pour la première colonne présentant la position des boisseaux 12, 24 à 0°, le premier secteur plein 32 ferme la première entrée A, la deuxième entrée B alignée sur le passage intermédiaire est ouverte vers la première sortie OUT1. La deuxième vanne 20 comporte une troisième entrée D, une quatrième entrée E disposée dans le prolongement de cette troisième entrée, et une deuxième sortie OUT2 décalée de 90° dans le sens direct par rapport à cette troisième entrée. Le boisseau inférieur 26 comporte un unique secteur angulaire plein 36 présentant un angle de 150°, qui ferme la troisième entrée D par son côté avant dans le sens direct. Les secteurs pleins 32, 34, 36 et les passages fermés sont représentés sur les schémas en noir, les perçages et les passages ouverts en blanc, les passages à moitié ouverts en traits hachurés. La présente en fonction de la position angulaire des boisseaux 12, 24 disposés sur l’axe horizontal, en haut les passages de fluide des entrées supérieures A, B sur l’axe vertical, qui vont de 0 à l’état fermé jusqu’à 1 à l’état complètement ouvert, et au milieu les passages de fluide des entrées inférieures C, D qui vont de 0 à 1. La partie du bas présente pour ces mêmes positions angulaires la vitesse de rotation des boisseaux 16, 26 donnée par le moteur électrique de l’actionneur 6, qui va sur l’axe vertical de 0 représentant l’arrêt à 1 représentant sa vitesse maximum. Pour la position des boisseaux à 0° la première entrée A est fermée et la deuxième entrée B est entièrement ouverte, le fluide de la première vanne 10 passe librement de cette deuxième entrée à la première sortie OUT1. La troisième entrée D est fermée, la quatrième entrée E est ouverte, le fluide de la deuxième vanne 20 passe librement de cette quatrième entrée à la deuxième sortie OUT2. Pour la deuxième colonne présentant la position des boisseaux à 30°, le premier secteur 32 de la première vanne 10 a commencé à fermer la deuxième entrée B et à ouvrir la première entrée A. Le secteur 36 du deuxième boisseau 26 maintient la troisième entrée D fermée. On obtient sur le diagramme de la une fermeture progressive du passage de la deuxième entrée B et simultanément une ouverture progressive de la première entrée A. La deuxième vanne 20 ne change pas d’état. Pour la troisième colonne présentant la position des boisseaux à 60°, le premier secteur 32 de la première vanne 10 a fini de fermer la deuxième entrée B et d’ouvrir la première entrée A. Le secteur 36 du deuxième boisseau 26 maintient la troisième entrée D fermée. On obtient sur le diagramme de la une fermeture complète du passage de la deuxième entrée B et simultanément une ouverture complète de la première entrée A. La deuxième vanne 20 ne change pas d’état. Pour ces mouvements du boisseau entre 0 et 60°, l’actionneur 6 entraîne la rotation avec une petite vitesse, qui représente avantageusement moins de 20% de la vitesse maximum, dans cet exemple 10%, cette petite vitesse permettant une régulation fine de la répartition des débits entre la première entrée A et la deuxième entrée B, avec une possibilité de s’arrêter dans toutes les positions intermédiaires entre les extrémités de la plage. En particulier la grande vitesse peut être de 60trs/mn, et la petite de 6trs/mn. La présente de manière similaire dans la première colonne au-dessus la première vanne 10 et en dessous la deuxième vanne 20 pour une position initiale des boisseaux à 240°, dans la deuxième colonne pour une position des boisseaux à 270° et dans la troisième colonne pour une position des boisseaux à 300°. Les boisseaux 12, 24 sont passés de la position à 60° vers la position à 240° présentée par la première colonne, par une grande vitesse de la motorisation pour couvrir ces 180°, ce qui donne une bascule rapide de la première vanne 10 passant d’une ouverture complète de la première entrée A à sa fermeture, et de la fermeture complète de la deuxième entrée B à son ouverture. La deuxième vanne 20 passe par une bascule rapide aussi d’une fermeture complète de la troisième entrée D à son ouverture, et de l’ouverture complète de la quatrième entrée E à sa fermeture. Pour cette position à 240° les deux sorties OUT1 et OUT2 sont toujours ouvertes, on obtient pour la première vanne 10 un passage complet par la deuxième entrée B qui reproduit l’état à 0°, et pour la deuxième vanne 20 un passage complet par la troisième entrée D. Pour la deuxième colonne présentant la position des boisseaux à 270°, pour la première vanne 10 on a une fermeture progressive de la deuxième entrée B et une ouverture progressive de la première entrée A. L’état de la deuxième vanne 20 ne change pas. Pour la troisième colonne présentant la position des boisseaux à 300°, pour la première vanne 10 on a une fermeture complète de la deuxième entrée B et une ouverture complète de la première entrée A. L’état de la deuxième vanne 20 ne change toujours pas. L’actionneur 6 réalise le passage de la position des boisseaux à 240° vers la position à 300° avec la petite vitesse, pour permettre une régulation progressive de la répartition des débits de la première vanne proportionnelle 10 entre ses deux entrées A, B. La position des boisseaux comprise entre 300 et 360° n’est pas fonctionnelle. On obtient avec une motorisation unique comportant deux vitesses de rotation, pour la première vanne 10 une première plage de régulation de répartition du débit entre 0 et 60° avec la deuxième vanne 20 présentant un passage par sa quatrième entrée E, et une deuxième plage de régulation entre 240 et 300° avec cette deuxième vanne présentant un passage par sa troisième entrée D. La présente une partie d’un circuit de refroidissement d’une motorisation d’un véhicule automobile, comportant un système de vannes 40 à six voies qui répartit le fluide caloporteur vers un premier composant 42 et un deuxième composant d’échange thermique 44. La première sortie OUT1 est reliée à la deuxième entrée B, et à un premier composant 40 qui délivre ce fluide à la première entrée A. La deuxième sortie OUT2 est reliée à la quatrième entrée E, et à un deuxième composant 42 qui délivre ce fluide à la troisième entrée D. Le système de vannes 40 permet ainsi de réaliser avec le débit de la première sortie OUT1 un passage proportionnel dans le premier composant 42, qui varie progressivement d’un passage nul à un passage complet sans interrompre le débit de cette sortie. Il permet de plus en parallèle de ce réglage proportionnel, avec le débit de la deuxième sortie OUT2 un passage dans le deuxième composant 44 qui passe de tout à rien sans interrompre le débit de cette sortie. Les changements d’état des deux vannes 10, 20 permettent toujours un passage du fluide caloporteur pour chaque circuit, qui est shunté quand ce fluide ne doit pas traverser les composants d’échange thermique 42, 44. Système de vannes de contrôle de deux circuits de fluide caloporteur séparés, comportant sur un même axe entraîné en rotation par une motorisation unique (6), deux boisseaux (12, 22) ajustés dans un corps (2), décalés axialement sur deux plans en formant dans chaque plan une vanne de contrôle d’un circuit (10, 20), caractérisé en ce que pour au moins une plage de rotation proportionnelle de l’axe la motorisation (6) comporte une commande progressive permettant des arrêts intermédiaires sur cette plage avec seulement une première vanne (10) modifiant l’état de son circuit, et pour une autre plage de rotation la motorisation (6) comporte une commande basculant sans arrêt entre les extrémités de cette plage pour donner deux états de la deuxième vanne (20). Système de vannes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première vanne (10) est une vanne proportionnelle qui répartit le débit venant de deux entrées (A, B) vers une première sortie commune (OUT1). Système de vannes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième vanne (20) réalise une bascule complète de débit entre une troisième entrée (C) et une quatrième entrée (D) vers une deuxième sortie commune (OUT2). Système de vannes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte deux plages de rotation progressive qui encadrent une unique plage de rotation avec commande basculant entre deux états. Système de vannes selon la revendication 4, caractérisé en ce que les plages de rotation progressive sont formées sur 60° et la plage de rotation avec commande basculant entre deux états sur 180°. Système de vannes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boisseau (12) de la première vanne (10) comporte dans sa section transversale deux secteurs angulaires pleins (32, 34) qui encadrent un passage de fluide, le boisseau (22) de la deuxième vanne (20) comportant dans sa section transversale un unique secteur angulaire plein (36). Système de vannes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la motorisation (6) comporte deux vitesses de rotation, comprenant une vitesse lente pour la plage de rotation progressive et une vitesse rapide pour la plage de rotation sans arrêt. Système de vannes selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse lente représente moins de 20% de la vitesse rapide. Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur équipé d’un circuit de fluide de refroidissement caloporteur, caractérisé en ce que ce circuit comporte un système de vannes (40) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile selon la revendication 9, équipé d’un système de vannes (40) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ce système de vannes (40) répartit le fluide caloporteur vers un premier composant (42) et un deuxième composant d’échange thermique (44), la première sortie (OUT1) étant reliée à la deuxième entrée (B), et à un premier composant (40) qui délivre ce fluide à la première entrée (A), la deuxième sortie (OUT2) étant reliée à la quatrième entrée (E), et à un deuxième composant (42) qui délivre ce fluide à la troisième entrée (D).