FR2950947A1 - Vanne destinee, notamment, a etre implantee dans un circuit d'admission d'air d'un moteur thermique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une vanne comprenant un corps dans lequel au moins deux volets (6,7,8) sont montés en série sur un même arbre (5) pour être mobiles chacun entre au moins une position d'obturation et une position de pleine ouverture d'un conduit ménagé dans ledit corps. Conformément à l'invention, au moins un des volets (6,7,8) est agencé avec un débattement angulaire par rapport à l'autre volet.

Description

Vanne destinée, notamment, à être implantée dans un circuit d'admission d'air d'un moteur thermique

La présente invention concerne une vanne desti- née, notamment, à être implantée dans un circuit d'admission d'air d'un moteur thermique. L'invention concerne également un tel circuit d'admission. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Il est connu d'utiliser des vannes pour contrôler le passage d'air dans les cylindres d'un moteur thermique, ces vannes étant pilotées afin d'optimiser la combustion en ajustant le débit d'air au mélange combustible lors de la phase d'admission. Afin d'améliorer la combustion, on peut avoir, notamment, recours à un dispositif avec des conduits d'alimentation dont la géométrie permet la création d'un mouvement d'air tourbillonnaire, appelé aussi courant « swirl », dans la chambre de combustion. Ce type de dis-positif est courant dans les moteurs à injection : on prévoit généralement deux conduits d'alimentation par cylindre, dont un conduit principal et un conduit secondaire, l'ajout contrôlé d'air supplémentaire par le conduit secondaire permettant la création du courant « swirl » quand cela est approprié.

Que ce soit dans le contexte spécifique de la création d'un courant « swirl » ou dans le contexte plus général de la circulation d'air dans un circuit d'admission, on comprend qu'il est important que les vannes pilotant le débit des différents écoulements d'air fonctionnent de façon fiable et précise. Ainsi, quand el-les doivent obturer complètement un écoulement d'air, tout défaut d'étanchéité provoque des fuites d'air intempestives venant créer des perturbations ayant des répercussions négatives sur le rendement global du moteur.

Les vannes se présentent généralement, de façon connue, sous la forme d'un corps muni d'un conduit dans lequel des volets sont montés en série sur un même arbre, la rotation de l'arbre entraînant le déplacement des vo-lets d'une position d'obturation, où le volet vient s'appuyer contre un épaulement dans le conduit, à une po- sition de pleine ouverture, où le volet est décollé au maximum de cet épaulement, avec différentes positions intermédiaires possibles. Quand on doit actionner une pluralité de volets tous montés sur le même arbre simultanément vers leurs positions d'obturation, la présence d'éléments d'étanchéité ne suffirait pas pour garantir que tous les volets montés sur le même arbre vont s'appuyer sur leurs épaulements respectifs de façon simultanée et de façon correcte. Il se peut qu'un volet se retrouve en position d'obturation avant les autres, entraînant alors une fuite d'air supérieure pour les conduits équipés des autres vo-lets. Ceci peut être dû, notamment, à l'usure des pièces, ou à des tolérances dans leur usinage, qui font que, par exemple, les épaulements peuvent ne pas être parfaitement positionnés par rapport à leurs volets associés, ou que chaque volet n'a pas exactement la position angulaire voulue par rapport aux autres volets portés par l'arbre. Pour obvier à cet inconvénient, il est connu de munir le volet d'un élément d'étanchéité afin de garantir une meilleure étanchéité à l'interface épaulement/volet quand le volet est en position d'obturation complète. Cette solution est intéressante, mais elle n'est pas entièrement dénuée d'inconvénients : elle peut créer le risque, même très faible, que le joint se détache du vo- let pour se déplacer ensuite de façon incontrôlée dans le circuit d'admission d'air. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet une vanne dont la conception vise à minimiser les inconvénients précités.

Elle vise ainsi une vanne de conception améliorée, limi- tant au mieux les risques de fuite quand une pluralité de volets montés sur un même arbre passent en position d'obturation. DEFINITION GENERALE DE L'INVENTION Le problème précité est résolu conformément à l'invention grâce à une vanne comprenant un corps dans lequel au moins deux volets sont montés en série sur un même arbre pour être mobiles chacun entre au moins une position d'obturation et une position de pleine ouverture d'un conduit ménagé dans ledit corps. Conformément à l'invention, au moins un des volets est agencé avec un débattement angulaire par rapport à l'autre volet. On comprend au sens de l'invention par volet un composant définissant une surface destinée à pivoter au- tour d'un axe. Quand l'axe passe par un des bords de la-dite surface, on a affaire à un volet au sens strict. Quand l'axe passe par une zone médiane de ladite surface, on a en fait une association en un seul composant de deux volets tels que définis précédemment, qui partagent le même axe de pivotement, on peut alors parler communément de papillon. Alors que dans l'art antérieur précité, tous les volets sont rigidement solidaires de leur arbre, l'invention préconise ici d'autoriser un débattement an- gulaire entre les volets, ce qui permet très avantageuse-ment, d'une part, de rattraper les jeux éventuels entre volets et d'autre part entre chaque volet et son épaule-ment associé dans la vanne, ou, quand il n'y a pas d'épaulement à proprement dit, entre chaque volet et la section de passage du conduit dans laquelle il s'inscrit en position d'obturation. On rattrape ainsi les éventuels défauts de positionnements relatifs entre les pièces. Il ne s'agit que de conférer un débattement angulaire entre les volets, c'est-à-dire de leur conférer un degré de mobilité angulaire relative qui reste d'amplitude modeste, mais suffisante pour obtenir le résultat recherché, le rattrapage des jeux, sans devoir modifier ou complexifier outre mesure la conception des composants de la vanne par rapport aux composants des vannes existantes. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concer- nant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures des dessins annexés où : - la figure 1 illustre une représentation vue en coupe d'une vanne conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre une représentation par- tielle en perspective de l'arbre et de trois volets d'une vanne conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 illustre un agrandissement d'une zone de la figure 2 centrée sur le montage d'un des vo- lets sur l'arbre ; - la figure 4 est une vue en coupe simplifiée du montage d'un volet sur son arbre conformément à un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un arbre d'une vanne selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue en coupe axiale d'un arbre d'une vanne selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.

L'ensemble des figures est très schématique et ne respecte pas nécessairement l'échelle pour en faciliter la lecture, chaque élément représenté conservant la même référence dans l'ensemble des figures. DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION La figure 1 représente en coupe transversale, de façon très simplifiée, l'implantation d'une vanne dans un circuit d'admission d'air d'un moteur thermique. Sont représentés un corps 20 délimitant un conduit principal 1 dans lequel débouchent trois conduits secondaires 2, 3, 4. Dans le corps 20 est monté un arbre 5 transversal aux conduits secondaires 2, 3, 4. Sur l'arbre 5 sont montés trois volets 6, 7, 8. Les volets sont ici de type papillon, comme dé- taillés en figure 2, et ils ont un contour sensiblement circulaire correspondant au contour des orifices par les-quels les conduits secondaires 2,3,4 débouchent dans le conduit principal 1. Les volets 6,7,8 comprennent deux faces opposées sensiblement planes et parallèles entre elles, sauf dans une zone médiane traversant le volet sur tout son diamètre et qui définit un manchon 61,71,81 dans lequel est engagé l'arbre 5. Les figures 2 à 4 représentent une première va-riante de réalisation de l'invention, qui prévoit qu'au moins un des volets 6,7,8 est monté sur l'arbre 5 libre en pivotement selon un débattement angulaire et que ce volet est équipé d'un organe de rappel le reliant à l'arbre. Selon un premier mode de réalisation de cette variante, illustrée aux figures 2 et 3, l'organe de rappel en question est un ressort hélicoïdal de torsion 9 dont une extrémité 91 est solidaire de l'arbre 5 et l'autre extrémité 92 est solidaire du manchon du volet 61. Le ressort hélicoïdal de torsion 9 a ici une extrémi- té 91 engagée axialement dans le manchon 61 du volet 6. Le ressort hélicoïdal de torsion 9 a une amplitude en torsion délimitant le débattement angulaire. Les volets sont calés sur une position sensiblement identique dans laquelle ils sont rappelés par des ressorts hélicoï- daux de torsion.

Ici, l'extrémité 91 du ressort 9 est engagée dans l'arbre 5 perpendiculairement à l'axe longitudinal X de cet arbre 5 dans un orifice borgne pratiqué dans l'arbre aux dimensions appropriées, et l'extrémité 92 est engagée dans le manchon 61 dans un autre orifice borgne pratiqué dans le manchon 61 et aux dimensions appropriées, selon un axe d'engagement coaxial à l'axe X de l'arbre 5. Selon un second mode de réalisation de cette variante, illustrée à la figure 4, l'organe de rappel en question est une lame élastique 10, dont une extrémité 101 est engagée dans l'arbre 5 et l'autre extrémité 102 dans le manchon 61 du volet 6. Ici, l'extrémité 101 et l'extrémité 102 sont engagées dans des trous borgnes pra- tiqués respectivement dans l'arbre 5 et dans le manchon 61, les deux axes d'engagement étant cette fois perpendiculaires à l'axe longitudinal X de l'arbre 5. L'amplitude de déformation de la lampe élastique 10 définit le débattement angulaire.

La vanne selon cette première variante fonctionne de la façon suivante : quand l'arbre 5 tourne au-tour de son axe afin de faire passer les trois volets 6,7,8 de la position d'ouverture telle que représentée en figure 1 à une position d'obturation, tous les volets viennent se positionner sur des épaulements non représentés dans le conduit principal 1 afin qu'ils viennent obturer les conduits secondaires 2,3,4. L'organe de rappel 9,10 vient aider à plaquer les volets 6,7,8 contre les épaulements en rattrapant les jeux possibles entre volets et entre chaque épaulement et son volet associé, chacun des volets 6,7,8 présentant un débattement angulaire par rapport à son arbre porteur 5, donc par rapport aux autres volets montés sur le même arbre. S'il est préférable que tous les volets soient ainsi montés sur l'arbre avec un organe de rappel, l'invention inclut aussi les solutions où seulement certains des volets sont montés avec un organe de rappel, voire un seul des volets, les autres volets étant alors montés solidaires rigidement de l'arbre comme dans l'état de l'art exposé précédemment. Selon une seconde variante de l'invention, il-lustrée par les figures 5 et 6, l'arbre 5 comporte au moins deux segments rigides 11,12 sur chacun desquels est monté au moins un volet 6,7, les deux segments rigides étant reliés l'un à l'autre par un élément permettant un débattement angulaire d'un segment rigide par rapport à l'autre. La figure 5 illustre un premier mode de réalisation de cette seconde variante, où l'élément permettant le débattement angulaire est une articulation 13 coopérant avec un organe de rappel. Ici, l'organe de rappel est un ressort hélicoïdal de torsion 14. La figure 6 illustre un second mode de réalisation de cette seconde variante : l'élément permettant le débattement angulaire est cette fois un segment 15 en matériau élastique reliant les deux segments rigides 11,12. La vanne selon cette seconde variante fonctionne de la façon suivante : quand l'arbre 5 est mû en rotation autour de son axe X afin de faire passer les vo- lets 6,7,8 en position d'obturation, le segment rigide 11 présente un débattement angulaire par rapport à l'autre segment rigide 12, soit par l'articulation 13 associée au ressort 14, soit par le segment flexible 15. Le débatte-ment angulaire ainsi autorisé d'un des segments rigides par rapport à l'autre autorise de fait le débattement angulaire du volet 6 par rapport au volet 7, chacun fixé solidairement à son segment rigide 11,12. le rattrapage des jeux est donc ici obtenu par une modification de la structure de l'arbre.

L'invention inclut bien sûr dans cette seconde variante des structures d'arbres avec plus de deux segments rigides. Chaque segment rigide peut en outre porter plusieurs volets. L'invention n'est pas limitée aux modes de réali- sation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. L'invention englobe, notamment, une autre va- riante, où l'arbre sur lequel sont montés les volets est majoritairement constitué d'un matériau élastique, qui le rend apte à subir une torsion permettant le débattement angulaire des volets montés sur cet arbre entre eux. Dans ce cas, comme dans la variante illustrée plus haut à l'aide des figures 5 et 6 et utilisant un arbre comportant des segments rigides reliés par un élément permet-tant le débattement angulaire d'un segment rigide par rapport à l'autre, les volets peuvent être rigidement solidaires de l'arbre.

L'amplitude du débattement angulaire peut être définie au moyen de butées limitant la rotation possible du volet par rapport à l'arbre. L'invention a également pour objet tout circuit d'admission d'un moteur thermique qui comprend au moins une vanne telle que précédemment décrite. En conclusion, la solution technique de l'invention est avantageuse en ce qu'elle permet, notamment, un ajustage indépendant des volets, sans solliciter considérablement l'arbre en torsion, en ce qu'elle permet un rattrapage de jeux spatial du positionnement des vo-lets lors du passage en position d'obturation, en ce qu'elle diminue significativement les risques de fuite quand les volets sont en position d'obturation ou arrivent en position d'obturation. Et elle ne nécessite pas d'augmenter la précision dans l'usinage des pièces. En outre, si elle propose l'ajout d'éléments spécifiques à l'invention, du type organe de rappels, ceux-ci restent de réalisation relativement simple : la conception de la vanne ne s'en trouve pas significativement plus complexe.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Vanne comprenant un corps dans lequel au moins deux volets (6,7,8) sont montés en série sur un même ar- bre (5) pour être mobiles chacun entre au moins une position d'obturation et une position de pleine ouverture d'un conduit ménagé dans ledit corps, caractérisée en ce qu'au moins un des volets (6,7,8) est agencé avec un dé-battement angulaire par rapport à l'autre volet.
2. 2. Vanne selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'au moins un des volets (6,7,8) est monté sur l'arbre (5) libre en pivotement selon le débattement angulaire et est équipé d'un organe de rappel (9,10) le reliant à l'arbre (5).
3. 3. Vanne selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'au moins un des volets (6,7,8) comprend un manchon (61,71,81) dans lequel est reçu l'arbre, (5) et en ce que l'organe de rappel (9) est un ressort hélicoïdal de torsion ou une lame élastique (10) dont une extrémité est solidaire de l'arbre (5) et l'autre extré- mité est solidaire du manchon (61,71,81) du volet.
4. 4. vanne selon la revendication précédente, dans laquelle le ressort hélicoïdal de torsion (9) a une extrémité engagée axialement dans le manchon (61,71,81) du volet.
5. 5. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre (5) comporte au moins deux segments rigides (11,12) sur chacun desquels est monté au moins un volet(6,7), les deux segments rigides étant reliés l'un à l'autre par un élément (13,14,15) permettant un débattement angulaire d'un segment rigide (11) par rapport à l'autre (12).
6. 6. Vanne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'élément permettant le débattement angulaire d'un segment par rapport à l'autre est une ar-ticulation (13) coopérant avec un organe de rappel (14).
7. 7. Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'élément permettant le débattement angulaire d'un segment par rapport à l'autre est un segment (15) en matériau élastique reliant les deux segments rigides (11,12).
8. 8. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que tous les volets (6,7,8) sont agencés avec un débattement angulaire entre eux.
9. 9. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'en position d'obturation, les volets (6, 7, 8) s'appuient sur un épaulement prévu dans le conduit (1).
10. 10. Circuit d'admission d'un moteur thermique ca- ractérisé en ce qu'il comprend au moins une vanne selon l'une des revendications précédentes.