FR2939487A1 - Dispositif de vannage de canalisation de fluide gazeux de moteur automobile. - Google Patents

Abstract

Dispositif de vannage de canalisation de fluide gazeux de moteur automobile, comprenant une conduite principale (5), un volet principal (7) apte à obturer la conduite principale (5) et un dispositif de pilotage du volet principal (7). Le dispositif de vannage comprend une conduite auxiliaire (6), un collecteur aval (4) conçu pour rassembler les flux gazeux issus des conduites principale et auxiliaire. La section de la conduite auxiliaire (6) est inférieure à celle du collecteur aval (4). Le dispositif de pilotage est apte, lorsque le volet principal (7) est en position fermée (7a), à entraîner un volet auxiliaire (8) entre une position fermée (8a) dans laquelle la conduite auxiliaire (6) est obturée et une première position ouverte (8b).

Description

B08-1661FR -EGA/EVH Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Dispositif de vannage de canalisation de fluide gazeux de moteur automobile. Invention de : SAUGOUX Olivier TUFFIER Guillaume

Dispositif de vannage de canalisation de fluide gazeux de moteur automobile. L'invention concerne le domaine des dispositifs de vannage pour canalisation de fluide gazeux de moteur de véhicule automobile. Les canalisations susceptibles d'utiliser l'invention peuvent être par exemple des circuits d'admission d'air ou des circuits de recirculation des gaz d'échappement. Les dispositifs de vannage des circuits d'admission d'air sont particulièrement importants dans les moteurs à essence. En effet, la richesse du mélange air/essence lors de l'explosion est voisine de l'unité. L'ouverture de la vanne d'admission conditionne le couple fourni par le moteur. On connaît des dispositifs de vannage sous forme de boîtiers à papillon comprenant un volet en forme de disque pivotant autour d'un diamètre du volet selon un axe transversal à la canalisation. Un inconvénient de ces boîtiers à papillon est qu'il est difficile de maîtriser la position de ralenti. En effet, le circuit d'admission présente un diamètre suffisamment large pour admettre une quantité d'air nécessaire à un régime élevé du moteur. La quantité d'air requise pour un régime ralenti du moteur est proportionnellement très réduite. Cela correspond à une position quasi fermée des boîtiers à papillon classiques. Une faible variation angulaire du volet d'obturation entraîne proportionnellement une grande variation de la richesse du mélange air/essence lorsque le moteur tourne au ralenti. Cela peut entraîner une surconsommation et/ou une sur-pollution. L'invention propose un dispositif de vannage pour canalisation de fluide gazeux d'un moteur de véhicule automobile qui présente une configuration de grande surface d'ouverture et une configuration de surface d'ouverture réduite, dans lequel la maîtrise de ladite configuration d'ouverture réduite est améliorée. Selon un mode de réalisation, le dispositif de vannage de canalisation de fluide gazeux de moteur automobile, comprend une conduite principale, un volet principal apte à obturer la conduite principale et un dispositif de pilotage du volet principal. Le dispositif comprend une conduite auxiliaire, un collecteur aval conçu pour rassembler les flux gazeux issus des conduites principale et auxiliaire.

La section de la conduite auxiliaire est inférieure à celle du collecteur aval. Le dispositif de pilotage est apte, lorsque le volet principal est en position fermée, à entraîner un volet auxiliaire entre une position fermée dans laquelle la conduite auxiliaire est obturée et une première position ouverte.

Dans ce dispositif, la grande surface d'ouverture est obtenue en ouvrant simultanément le volet principal et le volet auxiliaire. L'ouverture de surface réduite est obtenue en fermant complètement le volet principal et en ouvrant le volet auxiliaire dans ladite première position ouverte. La section de la conduite auxiliaire est inférieure à celle du collecteur aval. Ainsi, pour une même grande surface d'ouverture, et même surface réduite, la première position ouverte du volet auxiliaire est plus ouverte que ne l'aurait été la position d'ouverture réduite d'un unique volet à papillon classique permettant également la grande surface d'ouverture. Le fait d'avoir deux volets dont un seul sert à l'ouverture réduite permet de mieux maîtriser la valeur et/ou la stabilité de l'ouverture du volet auxiliaire et la configuration d'ouverture réduite. Avantageusement, le dispositif de vannage peut être utilisé pour des canalisations d'admission d'air de moteur à essence. La première position ouverte du volet auxiliaire peut correspondre à un régime ralenti du moteur à essence. Selon un mode de réalisation, le dispositif de pilotage comprend un moteur électrique lié cinématiquement au volet auxiliaire et un moyen de rappel passif apte, lorsque le moteur électrique n'est pas actionné, à ramener le volet principal en position fermée et le volet auxiliaire dans une deuxième position ouverte, plus ouverte que la première position ouverte. On appelle position de limp home une position à laquelle revient automatiquement le dispositif de vannage d'une canalisation d'admission d'air de moteur à essence en cas de panne majeure des moyens de commande électroniques du moteur. Cette position de limp home permet de garer le véhicule sur la bande d'arrêt d'urgence ou ramener le véhicule à l'atelier de réparation.

La deuxième position d'ouverture du volet auxiliaire peut correspondre à une telle position de limp home . Le moyen de rappel passif permet au dispositif de vannage de revenir automatiquement dans la position de limp home lorsque le moteur électrique ne peut plus être commandé. De plus, le fait que le moteur électrique entraîne directement le volet auxiliaire améliore la maîtrise de la position du volet auxiliaire, et en particulier la position de ralenti. Avantageusement, le moyen de rappel comprend une butée principale contre laquelle le volet principal est plaqué quelle que soit la position du volet auxiliaire comprise entre la position fermée et la deuxième position ouverte. Ainsi, toutes les positions d'ouverture faible, comprises entre la position fermée et la deuxième position d'ouverture, sont mieux maîtrisées car elles ne dépendent que du volet auxiliaire. Le volet principal n'est sollicité que pour les ouvertures supérieures à ladite deuxième ouverture. Avantageusement, le moyen de rappel comprend un premier et un deuxième ressorts présentant chacun deux extrémités opposées et reliés en série l'un à l'autre par une extrémité commune mobile fixée au volet principal. L'extrémité du premier ressort, opposée à l'extrémité commune, est mobile et fixée au volet auxiliaire. L'extrémité du deuxième ressort, opposée à l'extrémité commune, est fixée à un corps du dispositif. Le premier et le deuxième ressorts sont simultanément détendus lorsque le volet principal est dans la position fermée et que le volet auxiliaire est dans la deuxième position ouverte.

Ainsi, un seul moyen d'entraînement du volet auxiliaire permet d'entraîner les deux volets principal et auxiliaire. Avantageusement, le moteur électrique est relié au volet auxiliaire par une chaîne cinématique réversible. Ainsi, lorsque le moteur électrique n'est pas actionné, les volets ne sont soumis qu'à l'action des premier et deuxième ressorts. La position où les deux ressorts sont simultanément détendus correspond à la position par défaut obtenue lorsque le moteur électrique n'est pas actionné. Avantageusement, le premier ressort est déformable élastiquement de part et d'autre de sa position de détente, les fixations des premier et deuxième ressorts au volet principal étant disposées de manière que, lorsque le volet auxiliaire est ouvert au-delà de la deuxième position ouverte, la déformation résultante du premier ressort entraîne la déformation du deuxième ressort et l'ouverture du volet principal. Avantageusement, le coefficient de raideur du premier ressort est supérieur à celui du deuxième ressort. Lorsque le volet principal est plaqué contre la butée principale, le moteur déforme uniquement le deuxième ressort et déplace le volet auxiliaire. Lorsque les deux ressorts se déforment en série, la déformation du premier ressort est plus importante que celle du deuxième ressort et les déplacements du volet principal sont proches de ceux du volet auxiliaire. Toutes les caractéristiques précitées sont compatibles avec une grande variété de volets qui peuvent être mobiles en translation et/ou en rotation. Les volets peuvent être du type soupape, volet à guillotine, volet articulé autour d'un côté ou volet à papillon. Dans un mode de réalisation, le volet principal et le volet auxiliaire sont mobiles en rotation. Avantageusement, les premier et deuxième ressorts sont constitués par deux lames élastiques, formant ensemble un V. L'extrémité commune de la pointe du V est emmanchée dans un arbre de rotation du volet principal. Les deux lames sont déformables en flexion dans un plan perpendiculaire audit arbre. Avantageusement, l'une des extrémités du V est fixe. L'autre extrémité est mobile et entraînée par le volet auxiliaire. Ainsi, lorsque l'extrémité mobile du V se rapproche de l'extrémité fixe, le volet principal pivote dans un sens. I1 pivote dans le sens opposé lorsque l'extrémité du V s'éloigne de l'extrémité fixe.

Avantageusement, le lien cinématique entre le moteur et le volet auxiliaire comprend une roue dentée montée fixe sur un arbre de rotation du volet auxiliaire, la roue dentée comprenant un plot de fixation de la lame de premier ressort, situé à distance de l'axe de rotation du volet auxiliaire, ladite lame de premier ressort étant, de préférence, emmanchée dans le plot. L'emmanchement de l'extrémité mobile du V dans un plot permet d'augmenter la raideur du deuxième ressort. Avantageusement, l'extrémité fixe de la lame de deuxième ressort est guidée en appui simple dans une rainure avec jeu du corps du dispositif. L'appui simple permet de réduire la raideur du premier ressort. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé selon lequel : - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique du dispositif de vannage ; - la figure 2 est une coupe transversale schématique selon le plan II-II de la figure 1, les mécanismes mobiles du dispositif, vus selon la direction II de la figure 3, étant dans une position correspondant aux figures 5a et 6a, et à la configuration illustrée en traits pleins à la figure 3; - la figure 3 illustre le mécanisme de déplacement du volet auxiliaire entre la deuxième position ouverte et la position fermée ; - la figure 4 illustre le mécanisme de déplacement des volets principaux et auxiliaires entre la deuxième position ouverte et la position d'ouverture maximum. - les figures 5a à 5d sont des sections selon le plan V-V de la figure 1 illustrant une succession de positions du volet principal ; - les figures 6a à 6d sont des sections selon le plan VI-VI de la figure 1 illustrant la succession correspondante des volets auxiliaires. Comme illustré sur la figure 1, le dispositif de vannage présente un corps 1 inséré en série le long d'une canalisation de fluide gazeux 2 entre un collecteur amont 3 et un collecteur aval 4 dans le sens de l'écoulement du fluide gazeux. A l'intérieur du corps 1, les collecteurs amont et aval 3, 4 sont reliés en parallèle par une conduite principale 5 et par une conduite auxiliaire 6 de plus petit diamètre que la conduite principale 5. Le collecteur amont 3 constitue une dérivation en Y répartissant le flux de fluide gazeux entrant dans le collecteur amont 3 entre la conduite principale 5 et la conduite auxiliaire 6. De même, le collecteur aval 4 présente la forme d'une dérivation en Y rassemblant des flux gazeux principaux et auxiliaires respectivement issus des conduites principale 5 et auxiliaire 6. Le dispositif de vannage permet de contrôler, voire d'interrompre, l'écoulement d'un flux de fluide gazeux entre le collecteur amont 3 et le collecteur aval 4. La conduite auxiliaire 6 présente une section inférieure à la section du collecteur aval 4. Dans une variante, le dispositif de vannage pourrait ne pas présenter de collecteur amont 3 et recevoir du fluide gazeux par une conduite principale et une conduite auxiliaire séparées. Dans cette variante, le dispositif de vannage contrôle le flux de fluide gazeux arrivant au collecteur aval 4. La conduite principale 5 est équipée d'un volet principal d'obstruction 7 illustré dans la position correspondant à la figure 5d. La conduite auxiliaire 6 est équipée d'un volet auxiliaire d'obstruction 8 illustré dans la position correspondant à la figure 6d. Le volet principal 7 et le volet auxiliaire 8 présentent chacun une forme correspondant à la section intérieure de la conduite correspondante 5, 6. Le volet principal 7 est mobile autour d'un axe de rotation 9. Le volet auxiliaire 8 est mobile autour d'un axe de rotation 10. Les axes de rotation 9 et 10 sont représentés sensiblement alignés pour une commodité d'illustration, mais il n'y a pas de nécessité à ce que ces axes de rotations soient communs. Les axes de rotation 9 et 10 sont compris dans le plan respectivement du volet principal 7 et du volet auxiliaire 8.

En particulier, les conduites principale 5 et auxiliaire 6 peuvent présenter des sections circulaires et les volets correspondants 7 et 8 peuvent présenter une forme discale. Comme illustré en figure 2, un arbre principal 20 traverse diamétralement le volet principal 7 et est guidé en rotation par un palier 21 autour de l'axe de rotation 9. De même, un arbre auxiliaire 22 traverse diamétralement le volet auxiliaire 8 et est guidé en rotation par un palier 23 autour de l'axe de rotation 10. Un moteur électrique 11 présente un rotor équipé d'une roue dentée 12 engrenant avec une roue auxiliaire 13 montée fixe sur l'arbre auxiliaire 22. La roue dentée auxiliaire 13 est équipée d'un plot 14 faisant saillie perpendiculairement à la roue dentée auxiliaire 13 et situé radialement à distance de l'axe de rotation 10. Le plot 14, la roue dentée auxiliaire 13, l'arbre auxiliaire 22 et le volet auxiliaire 8 forment un ensemble monobloc, mobile autour de l'axe de rotation 10.

Une première lame ressort 15, illustrée de côté en figure 2, est emmanchée par une de ses extrémités dans le plot 14 et par son autre extrémité dans l'arbre principal 20. Une deuxième lame ressort 16 illustrée en pointillés est emmanchée dans l'arbre principal 20 et s'étend perpendiculairement à la figure 2. La position des volets principal 7 et auxiliaire 8 illustrée en figure 2 correspond respectivement à celles illustrées en figure 5a et 6a et illustrées en traits pleins sur la figure 3. La première lame ressort 15 est flexible dans un plan perpendiculaire à la figure 2 ainsi qu'illustré en figures 3 et 4.

On va maintenant, à l'aide de la figure 3 et des figures 5a, 6a, 5c, 6c, décrire le déplacement du volet auxiliaire entre les configurations illustrées aux figures 5c et 6c correspondant à la deuxième position ouverte illustrée en pointillés sur la figure 3 et la configuration illustrée aux figures 5a et 6a illustrée en traits pleins sur la figure 3 correspondant à la position fermée du dispositif de vannage. La deuxième position ouverte illustrée en pointillés correspond à une position par défaut du dispositif de vannage dans laquelle la première et la deuxième lames ressort 15, 16 sont simultanément toutes les deux à l'état détendu et occupent respectivement des positions de détente 15c et 16c. Dans leurs positions de détente 15c et 16c, les première et deuxième lames ressort 15, 16 forment ensemble un V dont la pointe 17 est emmanchée dans l'arbre principal 20 non représenté sur la figure 3. Dans l'exemple illustré en figure 3, l'angle du V entre les positions de détente 15c et 16c des première et deuxième lames ressort est d'environ 60 degrés. Cet angle correspond à la position respective des lames dans l'arbre principal 20, et reste constant quelle que soit la flexion ultérieure des lames ressort 15 ou 16.

Lorsque la première lame ressort 15 est en position de détente 15c, le plot 14 est en position 14c et le volet auxiliaire 8 est en position 8c. Lorsque le moteur électrique 11 entraîne la roue auxiliaire 13 autour de l'axe de rotation auxiliaire 10, le volet auxiliaire 8 et le plot 14 pivotent d'un angle a identique. Au cours de cette rotation, la première lame ressort 15 fléchit pour prendre une position de fermeture 15a. La conduite principale 5 présente une paire de sièges d'étanchéité 24 s'étendant radialement vers l'intérieur de la conduite principale 5, chacun des sièges d'étanchéité étant situé en arc de cercle symétriquement par rapport à l'axe de rotation principal 9. La paire de sièges d'étanchéité 24 constitue une butée principale 24 pour le volet principal 7 dans la position de fermeture 7a. La conduite auxiliaire 6 présente également une paire de sièges d'étanchéité 26 s'étendant radialement à l'intérieur de la conduite auxiliaire 6 sous la forme de deux arcs de cercle situés symétriquement par rapport à l'axe de rotation auxiliaire 22. L'angle a de rotation de l'ensemble de la roue dentée auxiliaire 13, du plot 14 et du volet auxiliaire 8 est tel que le volet auxiliaire arrive dans une position de fermeture 8a lorsqu'il s'appuie sur la paire de sièges d'étanchéité 26. La deuxième lame ressort 16 reste dans une position de fermeture 16a qui est aussi la position de détente 16c (figures 5a, 5c).

Le volet principal 7 reste dans une position de fermeture 7a qui est aussi la position par défaut 7c. La deuxième lame ressort 16 s'étend radialement de manière perpendiculaire à l'arbre principal 20 et au volet principal 7. Une rainure 25 ménagée dans le corps 1 du dispositif de vannage reçoit l'extrémité de la deuxième lame ressort 16 opposée à l'extrémité commune emmanchée dans l'arbre principal 20. La position de la rainure 25 est telle que, lorsque le volet principal 7 est en position de fermeture 7a, la deuxième lame ressort 16 est dans une position de détente 16c. Ainsi, la position de fermeture 7a du volet principal 7 et la position de fermeture 16a de la deuxième lame ressort 16 correspondent à la position de détente par défaut 7c du volet principal 7 et à la position de détente 16c de la deuxième lame ressort 16. On va maintenant décrire à l'aide de la figure 4, et des figures 5d et 6d, les déformations des première et deuxième lames ressort 15 et 16, lorsque le dispositif de vannage passe de la deuxième position d'ouverture par défaut (figures 5c, 6c) à une configuration d'ouverture maximum (figures 5d et 6d). Lorsque le moteur électrique 11 entraîne la roue auxiliaire 13 et le plot 14, celui-ci passe de la position par défaut 14c à la position d'ouverture maximum 14d. La roue dentée auxiliaire 13, l'arbre auxiliaire 22 et le volet auxiliaire 8 pivotent ensemble d'un angle de rotation y. La figure 4 représente une position d'ouverture maximum correspondant à une position 8d du volet auxiliaire 8 parallèle à l'axe de la conduite auxiliaire 6 et une position 7d du volet principal 7 incliné par rapport à l'axe de la conduite principale 5. On conçoit que la position d'ouverture maximale du dispositif peut se situer au-delà de la configuration représentée aux figures 4, 5d et 6d. Le volet principal 7 est alors plus ouvert, et le volet auxiliaire 8 dépasse la position d'ouverture 8d.

Au cours de cette phase d'ouverture, les première et deuxième lames ressort 15, 16 se déforment simultanément et entraînent en rotation l'arbre principal 20 sans toutefois déformer la pointe 17 de la forme en V initiale.

On va maintenant, à l'aide des figures 5 et 6, décrire la première position d'ouverture illustrée aux figures 5b et 6b. Cette première position d'ouverture est une étape intermédiaire dans la déformation décrite en figure 3. Elle se situe entre la position de fermeture du dispositif de vannage illustré aux figures 5a et 6a, et la deuxième position d'ouverture par défaut illustrée aux figures 5c et 6c. Cette position d'ouverture intermédiaire est avantageusement utilisée pour maîtriser un flux d'air d'admission d'un moteur à essence correspondant à un régime de ralenti. On voit que la position 5b du volet principal 7 est fermée pendant que le moteur 11 peut entraîner directement le volet auxiliaire 8, et ainsi maîtriser avec précision la configuration illustrée en figure 6b du volet auxiliaire 8.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de vannage de canalisation de fluide gazeux de moteur automobile, comprenant une conduite principale (5), un volet principal (7) apte à obturer la conduite principale (5) et un dispositif de pilotage du volet principal (7), caractérisé par le fait qu'il comprend une conduite auxiliaire (6), un collecteur aval (4) conçu pour rassembler les flux gazeux issus des conduites principale (5) et auxiliaire (6), la section de la conduite auxiliaire (6) étant inférieure à celle du collecteur aval (4), le dispositif de pilotage étant apte, lorsque le volet principal (7) est en position fermée (7a), à entraîner un volet auxiliaire (8) entre une position fermée (8a) dans laquelle la conduite auxiliaire est obturée et une première position ouverte (8b).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de pilotage comprend un moteur électrique (11) lié cinématiquement au volet auxiliaire (8) et un moyen de rappel passif apte, lorsque le moteur électrique (11) n'est pas actionné, à ramener le volet principal (7) en position fermée (7c) et le volet auxiliaire (8) dans une deuxième position ouverte (8c), plus ouverte que la première position ouverte (8b).
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le moyen de rappel comprend une butée principale (24) contre laquelle le volet principal (7) est plaqué quelle que soit la position du volet auxiliaire (8) comprise entre la position fermée (8a) et la deuxième position ouverte (8c).
4. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le moyen de rappel comprend un premier (15) et un deuxième (16) ressorts présentant chacun deux extrémités opposées et reliés en série l'un à l'autre par une extrémité commune (17) mobile et fixée au volet principal (7), l'extrémité du premier ressort opposée à l'extrémité commune étant mobile et fixée au volet auxiliaire (18), l'extrémité du deuxième ressort (16) opposée à l'extrémité commune (17) étant fixée à un corps (1) du dispositif, le premier (15) et le deuxième (16) ressorts étant simultanément détendus (15c, 16c) lorsque le voletprincipal (7) est dans la position fermée (7a, 7c) et que le volet auxiliaire (8) est dans la deuxième position ouverte (8c).
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le premier ressort (15) est déformable élastiquement de part et d'autre de sa position de détente (15c), les fixations (17) des premier et deuxième ressorts au volet principal (7) étant disposées de manière que, lorsque le volet auxiliaire (8) est ouvert au-delà de la deuxième position ouverte (8c), la déformation résultante du premier ressort (15) entraîne la déformation du deuxième ressort (16) et l'ouverture du volet principal (7).
6. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le coefficient de raideur du premier ressort (15) est supérieur à celui du deuxième ressort (16).
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le volet principal et le volet auxiliaire sont mobiles en rotation.
8. 8. Dispositif selon les revendications 4 et 7 prises dans leur ensemble, dans lequel les premier et deuxième ressorts sont constitués par deux lames élastiques, formant ensemble un V, l'extrémité commune (17) de la pointe du V étant emmanchée dans un arbre de rotation (20) du volet principal (7), les deux lames (15, 16) étant déformables en flexion dans un plan perpendiculaire audit arbre (20).
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le lien cinématique entre le moteur (11) et le volet auxiliaire (8) comprend une roue dentée (13) montée fixe sur un arbre de rotation (22) du volet auxiliaire (8), la roue dentée (13) comprenant un plot (14) de fixation de la lame de premier ressort (15), situé à distance de l'axe de rotation (10) du volet auxiliaire (8), ladite lame de premier ressort (15) étant, de préférence, emmanchée dans le plot (14).
10. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l'extrémité fixe (28) de la lame de deuxième ressort (16) est guidée en appui simple dans une rainure (25) avec jeu du corps (1) du dispositif.