FR2996259A1 - Vanne de controle moteur dotee d'un volet simplifie - Google Patents

Vanne de controle moteur dotee d'un volet simplifie Download PDF

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Abstract

Vanne de contrôle moteur comprenant un conduit (2) de passage des gaz, un volet (3) doté de deux faces (5) parallèles, et un axe (4) apte à être mis en rotation, ledit axe (4) comprenant une partie (7) émergeant dans ledit conduit (2) et le volet (3) étant fixé audit axe (4) dans ledit conduit (2), le volet (3) présentant un bord périphérique (6) s'étendant perpendiculairement aux deux faces (5) dudit volet (3), et les dimensions desdites faces (5) étant strictement inférieures à celles de la section transversale intérieure du conduit (2).

Description

VANNE DE CONTROLE MOTEUR DOTEE D'UN VOLET SIMPLIFIE L'invention se rapporte à une vanne de contrôle moteur dotée d'un volet simplifié. Une telle vanne, qui peut par exemple être constituée par un doseur, une vanne papillon ou une 5 vanne EGR (de l'anglais Exhaust Gas Recirculation), est située dans l'environnement immédiat d'un moteur de véhicule, et a pour fonction essentielle de réguler un flux gazeux par l'intermédiaire d'un volet pouvant se déplacer entre une position de fermeture pour laquelle il stoppe le passage des gaz, et une position de complète ouverture pour laquelle il maximise la section de passage desdits gaz. L'invention se rapporte à une vanne de contrôle moteur 10 simplifiée. Les vannes existantes fonctionnant sur ce principe, impliquent généralement un conduit cylindrique et un volet circulaire, dont le bord périphérique a été biseauté de manière à ce que le volet vienne idéalement au contact de la paroi interne du conduit, lorsque la vanne est en position de fermeture. En effet, le diamètre du volet est légèrement supérieur à celui du 15 conduit, et lorsqu'il obture ledit conduit, ledit volet vient en butée contre la paroi interne de ce conduit avant d'avoir atteint une position parfaitement perpendiculaire au sens de propagation des gaz dans ledit conduit. Grâce à ce biseau externe, le volet vient idéalement s'emboîter dans le conduit de la vanne, pour assurer une bonne étanchéité de ladite vanne lorsqu'elle est dans une position de fermeture. L'élaboration d'un biseau sur un volet constitue une opération 20 supplémentaire dans le processus de fabrication dudit volet, qui peut s'avérer délicate en raison de la précision exigée. Or, il arrive que pour certaines vannes de contrôle moteur, comme par exemple les vannes EGR, il ne soit pas nécessaire d'établir un contact parfaitement étanche entre le volet et la paroi interne du conduit, un taux de fuite n'excédant pas 10% pouvant être toléré. 25 L'invention a pour objet, selon un de ses aspects, une vanne de contrôle moteur comprenant un conduit de passage des gaz, un volet doté de deux faces parallèles, notamment circulaires, et un axe apte à être mis en rotation, ledit axe comprenant une partie émergeant dans ledit conduit et le volet étant fixé audit axe dans ledit conduit, le volet présentant un bord périphérique, notamment circulaire, s'étendant perpendiculairement 30 aux deux faces dudit volet, et les dimensions desdites faces étant strictement inférieures à celles de la section transversale intérieure du conduit. Une vanne de contrôle moteur selon l'invention met en oeuvre un volet à géométrie simplifiée, et conçu pour obturer le conduit de ladite vanne lorsque celle-ci est fermée, avec une perméabilité minimale et contrôlée. Une telle vanne est plus facile et plus rapide à fabriquer, en raison de la simplification du volet, et engendre ainsi un coût de fabrication réduit, tout en assurant avec satisfaction la gestion du passage des gaz. Lorsque les faces parallèles et le bord périphérique du volet sont circulaires, le volet est assimilable à un disque cylindrique de faible épaisseur, et de diamètre constant. Par rapport à un volet possédant un bord périphérique en biseau, l'usinage d'un tel volet s'en retrouve simplifié. Le volet d'une vanne selon l'invention vient se placer perpendiculairement au sens de propagation des gaz dans le conduit, lorsque la vanne est dans une position de fermeture, tout en laissant passer une faible quantité de gaz par les interstices créés entre le bord périphérique dudit volet et la paroi interne du conduit. En position de complète ouverture, il peut venir se placer parallèlement au sens de propagation des gaz dans le conduit. Il n'existe aucun contact entre ledit volet et ladite paroi interne lorsque la vanne est dans une configuration de fermeture, éliminant ainsi tout risque de blocage dudit volet dans ledit conduit. Le volet peut être fixé à l'axe de différentes manières, comme par exemple par vissage ou soudage. Le volet est piloté automatiquement en rotation entre sa position de fermeture et sa position de complète ouverture, mais peut également être figé dans toute position intermédiaire, entre ces deux positions extrêmes. Avantageusement, le conduit est cylindrique, les faces parallèles du volet et son bord périphérique sont circulaires et la partie émergeante de l'axe saille radialement dans ledit conduit, le diamètre du volet étant strictement inférieur au diamètre interne du conduit. Un conduit cylindrique est également plus facile à usiner comparativement à un conduit de section transversale profilée. De plus, la présence d'un volet circulaire dans un conduit cylindrique représente une configuration symétrique, favorisant la maîtrise des différents flux gazeux, que ce soit en mode normal d'ouverture, ou en mode de fermeture, lorsqu'une fraction des gaz passe entre le volet et la paroi interne du conduit. De façon préférentielle, la partie émergeante de l'axe dans le conduit est au contact d'une portion du volet selon une dimension transversale du volet, la longueur de cette portion de contact étant inférieure à la longueur selon cette dimension transversale du volet. Lorsque les faces parallèles du volet sont circulaires, la portion du volet contactant la 30 partie émergeante de l'axe dans le conduit peut avoir une longueur inférieure ou égale au rayon dudit volet. De cette manière, lorsque le volet est placé dans une position de complète ouverture, la surépaisseur créée par la partie émergeante de l'axe au contact dudit volet est réduite par rapport à celle créée par un axe s'étendant sur toute la longueur du volet. Cette réduction contribue ainsi à augmenter la section de passage des gaz, ce qui constitue un atout pour la vanne. De plus, puisque la partie émergeante de l'axe est réduite par rapport à un axe s'étendant sur toute la longueur du volet, la vanne est plus légère et moins coûteuse. Préférentiellement, le volet est fixé à la partie émergeante de l'axe de manière à ce que ladite partie émergeante s'étende radialement par rapport audit volet. Selon un mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, la partie émergeante de l'axe est dotée d'une fente, le volet étant placé dans ladite fente puis fixé de façon rigide audit axe. Ainsi, l'axe recouvre partiellement chacune des deux faces du volet, assurant ainsi une certaine stabilité de fixation dudit volet dans ledit axe. Une fois inséré dans ledit axe dans une position satisfaisante, le volet est ensuite fixé de façon rigide audit axe avec des moyens et/ou des procédés conventionnels. Selon un autre mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, la partie émergeante de l'axe présente un méplat, une face plane dudit volet venant au contact dudit méplat, ledit volet étant ensuite fixé de façon rigide audit axe. La présence d'un méplat sur l'axe permet d'accroître la surface de contact entre ledit axe et le volet, afin d'améliorer les conditions de fixation du volet sur l'axe. Une fois que l'une des faces du volet a été mise au contact du méplat dans une position satisfaisante, ledit volet est ensuite fixé de façon rigide audit axe avec des moyens et/ou des procédés conventionnels. De façon préférentielle, la fixation du volet sur l'axe s'effectue par l'intermédiaire d'au moins une vis. Préférentiellement, chaque vis traverse l'axe et le volet selon une direction perpendiculaire au plan du volet. Un vissage constitue un moyen de fixation largement éprouvé, bien maîtrisé, et pleinement efficace. De plus, grâce à un choix judicieux au niveau de la forme et des dimensions de chaque vis, ce moyen de fixation peut s'avérer peu encombrant. Selon un autre mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, la partie distale de la partie émergeante de l'axe vient au contact d'un bord du volet, sans créer de zone de recouvrement entre eux. Il s'agit d'un mode de réalisation particulier, pour lequel l'axe saille de façon minimale dans le conduit de la vanne. Une telle configuration, pour laquelle l'épaisseur du volet ne va pas être augmentée par la présence de l'axe, va notamment contribuer à maximiser la section de passage des gaz, lorsque le volet se retrouve dans une position de complète ouverture, en étant parallèle au flux gazeux progressant dans le conduit. Selon un autre mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, le volet comporte une rainure destinée à loger la partie émergeante de l'axe, avant que le volet ne soit fixé de façon rigide audit axe. Pour ce mode de réalisation, la rainure est assimilable à un évidement pratiqué dans le volet, et dont la forme et les dimensions correspondent à celles de l'axe, afin que ledit axe vienne occuper idéalement cette rainure, sans laisser subsister de jeu. Le volet peut être en matière plastique, en aluminium ou en inox, par exemple. Selon un autre mode de réalisation préféré d'une vanne selon l'invention, le volet est 10 dans une position excentrée dans le conduit. Autrement dit, le centre du volet est décalé par rapport au centre du conduit. Préférentiellement, le rapport de la section de passage des gaz entre le volet et la paroi interne du conduit lorsque le volet est dans une position de fermeture, sur la section totale de passage des gaz dans le conduit est inférieur à 10%. Le passage de fuite des gaz, bien qu'étant 15 effectif, doit demeurer de faible amplitude par rapport à la section totale de passage des gaz dans le conduit, afin que la position de fermeture du volet ne corresponde pas à une deuxième position d'ouverture du volet. Même si le circuit de gaz sur lequel est montée la vanne peut tolérer une certaine perméabilité lorsque ladite vanne est fermée, celle-ci doit pouvoir stopper majoritairement les gaz dans ledit circuit. Préférentiellement, ce rapport vaut 5%. 20 Les vannes de contrôle moteur selon l'invention présentent l'avantage d'être plus légères et moins coûteuses, en diminuant la taille du volet. Elles sont, en outre, plus faciles et plus rapides à fabriquer en raison de la forme simplifiée dudit volet. Elles ont enfin l'avantage de pouvoir augmenter la section de passage des gaz, lorsqu'elles mettent en oeuvre un axe de rotation raccourci, recouvrant le volet sur moins de sa longueur, notamment moins de la moitié 25 de sa longueur, selon une dimension transversale de ce dernier. De préférence, la dimension transversale en question est un diamètre. On donne, ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif d'une vanne de contrôle moteur selon l'invention, en se référant à la figure 1, qui est une vue schématique en perspective d'un conduit et d'un volet d'une vanne de contrôle moteur selon l'invention. En se référant à la figure 1, la structure interne d'une vanne 1 de contrôle moteur selon l'invention présente un conduit 2 de circulation de gaz et un volet 3 d'obturation monté pivotant dans ledit conduit 2 sur un axe de rotation 4. Le volet 3 peut ainsi pivoter entre une position de fermeture pour laquelle il se retrouve dans un plan perpendiculaire au sens de propagation des gaz dans le conduit 2 et stoppe ladite propagation, et une position de complète ouverture, illustrée à la figure 1, et pour laquelle il se retrouve dans un plan parallèle au sens de propagation des gaz dans ledit conduit 2. Il est supposé que l'amplitude de rotation entre ces deux positions extrêmes est théoriquement de 90°. Il est à noter que le volet 3 peut occuper une multitude de positions intermédiaires entre ces deux positions extrêmes. Le conduit 2 est cylindrique et de diamètre interne constant. Le volet 3 est une pièce pleine de faible épaisseur, et présente deux faces 5 circulaires planes, de même diamètre et qui sont parallèles entre elles. Ces deux faces planes 5 se joignent au niveau d'un bord périphérique 6 matérialisant la circonférence du volet 3, ledit bord périphérique 6 s'étendant perpendiculairement auxdites faces 5. Autrement dit, le bord périphérique 6 joint les deux faces planes 5 en s'étendant parallèlement à l'axe de révolution desdites faces 5. Une vanne 1 de contrôle moteur selon l'invention met donc en oeuvre un axe de rotation 4, sous la forme d'une tige allongée, dont une première extrémité est extérieure au conduit 2 et est reliée à un appareillage apte à piloter la rotation de ladite tige autour de son axe longitudinal, et dont une deuxième extrémité 7 émerge dans ledit conduit 2. De façon plus précise, la deuxième extrémité 7 de l'axe de rotation 4, qui correspond à la partie émergeante de l'axe 4 dans le conduit 2, saille radialement dans ledit conduit 2 dans un plan transversal dudit conduit 2. Le diamètre du volet 3 est inférieur au diamètre interne du conduit 2, si bien qu'il subsiste un jeu entre ledit volet 3 et la paroi interne dudit conduit 2. Le volet circulaire 3 est fixé de façon rigide à cette partie émergeante 7, par exemple au moyen d'au moins une vis, de sorte que la mise en rotation de l'axe 4 entraîne inéluctablement et simultanément la rotation du volet 3 dans le conduit 2. La deuxième extrémité 7 de l'axe 4, qui saille radialement dans le conduit 2, se retrouve au contact du volet 3 sur une longueur qui est inférieure à un rayon dudit volet 3. Le volet 3 est centré dans le conduit 2, laissant ainsi apparaître un interstice annulaire entre son bord périphérique 6 et la paroi interne dudit conduit 2, lorsqu'il se retrouve dans une position de fermeture du conduit 2.
Comme on peut le voir sur la figure 1, lorsque le volet 3 occupe une position de complète ouverture, la section dudit volet 3 présentée aux gaz est réduite par rapport à celle que présenterait ledit volet 3 dans le cas où l'axe s'étendrait sur un diamètre complet de celui-ci. En effet, L'axe de rotation 4 constitue un renflement qui va diminuer la section de passage 5 des gaz dans le conduit 2, et plus la longueur dudit axe 4 est réduite, plus ladite section de passage est augmentée. Avec une telle configuration d'axe 4, une vanne selon l'invention permet d'accroître la section de passage des gaz, lorsque le volet 3 est dans une position de complète ouverture. L'interstice annulaire entre le bord périphérique 6 du volet 3 et la paroi interne du conduit 2 lorsque le volet 3 est dans une position de fermeture, va constituer un 10 passage de fuite pour les gaz. Le volet 3 est dimensionné par rapport à la paroi interne du conduit 2, de sorte que le rapport de la section de fuite matérialisée par ledit interstice, sur la section totale de passage des gaz dans le conduit 2, est inférieur à 10% et est préférentiellement égal à 5%. Ainsi dimensionné, le volet 3 ne vient jamais au contact de la paroi interne du conduit 15 2, notamment en position de fermeture, et ne risque donc pas de venir se bloquer dans celle-ci. Lorsque le volet 3 occupe une position de fermeture, il s'étend dans un plan qui est rigoureusement perpendiculaire au sens de propagation des gaz dans le conduit 2, ce qui n'est pas le cas d'un volet biseauté d'une vanne de l'état de la technique, qui vient se bloquer contre la paroi interne avant d'avoir atteint ladite position perpendiculaire.
20 Ainsi, un volet 3 d'une vanne de contrôle moteur selon l'invention est de faible taille et possède une forme simplifiée. Il peut donc être fabriqué facilement et rapidement, en engendrant ainsi des coûts réduits. Il peut de plus présenter l'avantage de ne jamais venir au contact de la paroi interne du conduit 2, ce qui peut réduire les risques de blocage dans ledit conduit 2. Il contribue enfin à alléger la vanne grâce à ses dimensions réduites, cet allègement 25 pouvant être accentué par l'utilisation d'un axe de rotation de longueur réduite.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Vanne de contrôle moteur comprenant un conduit (2) de passage des gaz, un volet (3) doté de deux faces (5) parallèles, et un axe (4) apte à être mis en rotation, ledit axe (4) comprenant une partie (7) émergeant dans ledit conduit (2) et le volet (3) étant fixé audit axe (4) dans ledit conduit (2), le volet (3) présentant un bord périphérique (6) s'étendant perpendiculairement aux deux faces (5) dudit volet (3), et les dimensions desdites faces (5) étant strictement inférieures à celles de la section transversale intérieure du conduit (2).
  2. 2. Vanne selon la revendication 1, le conduit (2) étant cylindrique, la partie émergeante (7) de l'axe (4) saillant radialement dans ledit conduit (2), les faces (5) parallèles du volet étant circulaires, le bord périphérique (6) étant circulaire et le diamètre du volet (3) étant strictement inférieur au diamètre interne du conduit (2).
  3. 3. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, la partie émergeante (7) de l'axe (4) dans le conduit (2) étant au contact d'une portion du volet (3) selon une dimension transversale du volet, la longueur de cette portion de contact étant inférieure à la longueur selon cette dimension transversale du volet (3).
  4. 4. Vanne selon les revendications 2 et 3, la portion du volet contactant la partie émergeante (7) de l'axe (4) dans le conduit ayant une longueur inférieure ou égale au rayon dudit volet..
  5. 5. Vanne selon la revendication 3 ou 4, le volet (3) étant fixé à la partie émergeante (7) de l'axe (4) de manière à ce que ladite partie émergeante (7) s'étende radialement par rapport audit volet (3).
  6. 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, la partie émergeante (7) de l'axe (4) étant dotée d'une fente, et le volet (3) étant placé dans ladite fente puis fixé de façon rigide audit axe (4).
  7. 7. Vanne (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, la partie émergeante (7) de l'axe (4) présentant un méplat, et une face (5) dudit volet (3) venant au contact dudit méplat, ledit volet (3) étant ensuite fixé de façon rigide audit axe (4).
  8. 8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, la fixation du volet (3) sur l'axe (4) s'effectuant par l'intermédiaire d'au moins une vis.
  9. 9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, le volet (3) étant en matière plastique, en aluminium ou en inox.
  10. 10. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, le rapport de la section de passage des gaz entre le volet (3) et la paroi interne du conduit (2) lorsque le volet (3) est dans une position de fermeture, sur la section totale de passage des gaz dans le conduit (2) étant inférieur à 10%.
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