FR3015609A1 - Boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide, notamment pour véhicule automobile, le boisseau présentant une face extérieure de contact (5) permettant d'obturer un ou des orifices (20, 22, 24) de circulation du fluide, prévus débouchant au niveau d'une paroi (16) d'une cavité intérieure de la vanne (10), par un déplacement du boisseau dans une direction de déplacement, ledit boisseau comprenant un composant unique définissant en continuité de matière ladite face de contact (5) et une face intérieure (6) opposée configurée pour être raccordée à un moyeu d'entraînement apte à transmettre le mouvement audit boisseau.

Description

Boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide. La présente invention concerne un boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide, notamment de véhicule automobile. Elle concerne également une vanne de circuit de fluide munie d'un tel boisseau mobile. On connaît des vannes de commande comprenant un corps de vanne présentant une paroi de fond dans laquelle débouche un orifice axial et une paroi latérale dans laquelle débouchent au moins deux orifices latéraux.

L'orifice axial constitue une voie d'entrée pour le fluide, tandis que les orifices latéraux constituent des voies de sortie pour le fluide. Ce type de vanne de commande 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 en parallèle 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 servant de dérivation du moteur, et une troisième branche qui contient un aérotherme pour le chauffage de l'habitacle. Le corps de vanne délimite un logement de révolution pour un boisseau faisant organe de réglage propre à tourner autour d'un axe de rotation et à prendre différentes positions angulaires. Le boisseau a pour fonction de fermer les orifices latéraux, afin d'empêcher la circulation du fluide et contrôler le passage du fluide au travers des orifices. Il est plaqué intérieurement contre la paroi latérale du corps de vanne pour assurer une étanchéité. Ainsi, la distribution du fluide au travers des voies de sortie est contrôlée en fonction de la position angulaire prise par l'organe de réglage.

Dans le brevet FR 2 870 313 , on montre un exemple de réalisation d'un boisseau comprenant un corps pourvu d'une surface en forme d'enveloppe cylindrique angulairement ouverte. Ledit corps comporte en outre un déflecteur pour le fluide, ledit déflecteur jouant par ailleurs un rôle de moyeu reliant le boisseau à son axe d'entraînement. Le boisseau comprend encore un segment d'étanchéité, rapporté sur l'enveloppe cylindrique du corps. Le segment d'étanchéité comprend une tôle métallique revêtue d'une couche de frittage formée en une poudre métallique, par exemple en bronze. Cette couche sert d'accrochage à un revêtement extérieur réalisé dans une matière à faible coefficient de frottement qui peut être choisi notamment parmi les polyamides ou les polyfluoréthylènes (PTFE). Ainsi, la force de frottement du boisseau avec la paroi intérieure de la vanne est réduite, lorsqu'il tourne.

Cependant, ce type de boisseau est particulièrement complexe car il comprend plusieurs éléments. Chaque élément nécessite une grande précision d'assemblage du segment sur le corps du boisseau. Par conséquent, le boisseau est long à fabriquer et donc couteux. En outre, le déflecteur limite le positionnement axial des orifices de la vanne, car il oriente le fluide dans certaines directions seulement. L'invention vise donc à concevoir un boisseau plus simple à réaliser permettant d'améliorer la productivité de son procédé de fabrication, et offrant une adaptabilité plus grande à la vanne. Pour cela, l'invention concerne un boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide, notamment pour véhicule automobile, le boisseau présentant une face extérieure de contact permettant d'obturer un ou des orifices de circulation du fluide, prévus débouchant au niveau d'une paroi d'une cavité intérieure de la vanne, par un déplacement du boisseau dans une direction de déplacement, ledit boisseau comprenant un composant unique définissant en continuité de matière ladite face de contact et une face intérieure opposée configurée pour être raccordée à un moyeu d'entraînement apte à transmettre le mouvement audit boisseau.

Ainsi, il suffit de fabriquer un seul composant de l'envergure angulaire voulue pour obtenir le boisseau. Il est très simple à réaliser, et permet donc d'économiser des coûts de fabrication. En outre, le boisseau ne comporte pas de déflecteur, ce qui accroît son potentiel d'adaptation à des types de vannes de géométries variées. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - ledit composant est un matériau plastique, - ledit composant comprend une proportion de PTFE, - ledit boisseau est configuré pour être raccordé à un bras d'entraînement, formant ledit moyeu, - ladite face intérieure comprend une gorge de fixation dudit bras d'entraînement, - ladite face intérieure comprend des nervures, issues de matière dudit composant, pour la fixation dudit bras d'entraînement, - ledit composant comprend une fenêtre permettant le passage de fluide à travers le boisseau, - ledit composant comprend un manchon cylindrique, en forme d'anneau angulairement ouvert, - le manchon cylindrique présente une section transversale en forme d'arc de cercle, munie d'une ouverture angulaire, - ledit boisseau comprend un ressort apte à écarter des arêtes bordant l'ouverture angulaire du manchon cylindrique, - l'ouverture angulaire du manchon est d'au moins 180°, de préférence 240°, L'invention se rapporte également à une vanne de véhicule automobile, comprenant une cavité intérieure munie d'une paroi, sur laquelle débouchent un ou des orifices de circulation du fluide, la cavité délimitant un logement de révolution pour un boisseau mobile tel que celui spécifié plus haut, et un ou des bras d'entraînement pour permettre le déplacement du boisseau. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - ledit moyeu comprend un unique dit bras d'entraînement, - le bras d'entraînement est fixé à mi-distance de bords latéraux du boisseau, - le bras d'entraînement est fixé au boisseau à 90° de l'un des bords latéraux du boisseau, ledit boisseau présentant une envergure angulaire supérieure à 180°. - le bras d'entraînement est fixé sur un axe d'entraînement par surmoulage.

L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter, accompagnée des dessins joints : - la figure 1 illustrant de façon schématique, une vue en perspective d'une vanne de commande, du type à trois voies, selon l'invention, - la figure 2 illustrant de façon schématique, une vue de dessus d'une vanne de commande, du type à trois voies, selon l'invention - la figure 3 illustrant de façon schématique, une vue en perspective d'un bras d'entraînement d'une vanne selon l'invention, - la figure 4 illustrant de façon schématique, une vue en perspective d'un boisseau selon l'invention.

La figure 1 montre une vanne de commande 10 qui comprend un corps cylindrique 12 définissant une cavité intérieure de la vanne. Ladite cavité intérieure est ici limitée par une paroi de fond 14 et par une paroi latérale cylindrique 16. Dans la paroi de fond 14 débouche un orifice axial 18 délimité par une tubulure. Dans la paroi latérale cylindrique 16 débouchent trois orifices latéraux 20, 22 et 24 délimités par trois tubulures respectives. Dans l'exemple, l'orifice axial 18 constitue une entrée de fluide, tandis que les trois orifices latéraux 20, 22 et 24 constituent des sorties de la vanne 10. Il s'agit donc d'une vanne à quatre voies avec une voie d'entrée et trois voies de sortie. Les tubulures de sortie 20, 22 et 24 débouchent radialement dans la paroi 16. Le nombre d'orifices latéraux et de sorties radiales correspondantes pourra bien naturellement varier. A l'intérieur du corps 12 de vanne 10, en particulier à l'intérieur de ladite cavité intérieure, est logé un organe tournant 26, encore appelé axe d'entraînement, qui est réalisé sous la forme d'un élément généralement cylindrique et qui se prolonge ici par une tige 28 (figure 1). Cette tige 28 passe au travers d'une ouverture centrale que comporte un couvercle 30 de forme circulaire. L'organe tournant 26 est entraîné en rotation autour d'un axe par un actionneur 36 représenté schématiquement sur la figure 1. Il peut s'agir, par exemple, d'un motoréducteur constitué d'un moteur électrique couplé à un réducteur, dont la position est asservie grâce à une recopie de position d'un capteur, pour amener l'organe tournant 26 dans une multiplicité de positions différentes. En variante, on peut utiliser d'autres types d'actionneurs, par exemple des moteurs pas à pas ou des moteurs sans balais. La vanne 10 comprend un boisseau mobile ayant la forme d'une portion angulaire d'enveloppe cylindrique. Il est propre à venir en contact étanche avec la face interne de la paroi latérale 16. Pour cela, le boisseau présente une face extérieure de contact 5 permettant d'obturer tout ou partie des orifices 20, 22, 24 de circulation du fluide, par un déplacement du boisseau dans une direction de déplacement, autour de son axe longitudinal. Le boisseau comprend par exemple un manchon cylindrique 42 ouvert angulairement, représenté sur les figures 2 et 4. Autrement dit, ledit manchon 42 comprend une ouverture angulaire 7. Le manchon cylindrique 42 est muni d'une face intérieure 6 s'étendant autour d'un volume intérieur correspondant au volume défini par le logement formé dans le corps 12 de vanne 10 pour accueillir le boisseau. Le manchon cylindrique 42 présente ici une section circulaire ouverte, faisant un angle d'au moins 180°, voire de 240°. Le manchon comprend deux arêtes 44, 46 de part et d'autre de l'ouverture 7.

Le manchon cylindrique 42 est un composant unique définissant en continuité de matière ladite face de contact 5 et la face intérieure 6 opposée. La face intérieure 6 est configurée pour être raccordée à un moyeu d'entraînement apte à transmettre le mouvement de l'axe d'entraînement 26. Autrement dit, ledit manchon 42 forme en lui-même à la fois un segment d'étanchéité et une solution d'accrochage au moyeu. Ainsi, le boisseau est simple à fabriquer, par exemple s'il est fait d'un matériau plastique. Afin d'améliorer le glissement de la face extérieure contre la paroi de la cavité, le composant peut comprendre une proportion de matériau de type PTFE, qui est un matériau non-adhérent. L'organe tournant 26 est ici relié au manchon cylindrique 42 solidaire en rotation de l'organe tournant 26, par un unique bras d'entraînement 11, représenté sur la figure 3 et forment le moyeu d'entraînement du boisseau. Le bras d'entraînement 11 est fixé d'une part à l'axe d'entrainement, et d'autre part à la face intérieure du manchon cylindrique 42. A cette fin, le bras d'entraînement 11, par exemple prévu en plastique, pourra être surmoulé sur l'axe d'entrainement 26. L'utilisation d'un bras permet d'adapter facilement l'ensemble comprenant le bras et le boisseau à tout type de vanne, notamment à la forme de la cavité intérieure. Dans un premier mode de réalisation, la face intérieure 6 du manchon comprend une gorge de fixation pour le bras d'entraînement 11. La gorge de fixation est creusée dans la matière du manchon cylindrique 42, afin de permettre à des moyens de fixation 13 du bras d'entraînement 11 d'être insérés dans la gorge. Dans un second mode de réalisation, la face intérieure 6 comprend des nervures issues de matière du composant, pour la fixation du bras d'entraînement 11. Dans ce cas également, les nervures permettent à des moyens de fixation 13 du bras de pouvoir être maintenus. De préférence, les nervures s'étendent sur la face intérieure 6 perpendiculairement à la direction de déplacement du boisseau, c'est-à-dire, ici, longitudinalement, de sorte à lier à rotation le boisseau 3 et l'extrémité dudit bras d'entraînement 11. Le bras d'entraînement 11 est fixé au boisseau à 90° de l'un des bords latéraux du boisseau. Ainsi, le bras 11 est fixé au milieu d'un arc de 180° de la section du manchon ou à tout le moins d'une partie active du manchon, c'est-à-dire, participant à l'ouverture/fermeture des orifices de sortie 20, 22, 24 de la vanne 10, exception éventuellement d'une ouverture de décharge vers des organes de sécurité de la vanne 10, tels qu'un thermostat et/ou pressostat. Sur la figure 2, le manchon a une section en arc de cercle d'environ 240°.30 En variante, non représentée sur les figures, le bras d'entraînement 11 est fixé à mi-distance des bords latéraux du manchon 42, en particulier lorsque le manchon est actif sur toute son envergure angulaire. Ainsi, la force exercée par le bras sur le manchon, s'effectue au milieu du manchon 42.

On comprend que, en fonction de la position angulaire du boisseau, une ou plusieurs sorties de la vanne 10 pourront être ouvertes ou fermées. Combiné au profil du boisseau, une telle vanne 10 permet une multiplicité de lois de commandes, en fonction des applications désirées, notamment des lois de commande comprenant une position de débit nul. Le manchon cylindrique 42 pourra comprendre un ressort 15, pour écarter mutuellement les arêtes 44, 46 bordant l'ouverture 7, afin d'assurer une force suffisante pour maintenir lesdites arrêtes 44, 46 écartées. Grâce à l'invention, l'effet du ressort 15, notamment l'écartement, est accentué car le manchon n'a pas de déflecteur qui réduit la force appliquée sur les arêtes 44, 46. Le ressort 15 est, par exemple, un jonc formé d'un matériau à effet ressort, par exemple en acier à effet ressort. Il est réalisé sous la forme d'un fil comportant un coude en U reliant deux branches, lesquelles sont appliquées contre des arêtes 44, 46 du segment d'étanchéité. Les deux arêtes 44, 46 constituent deux bords délimitant respectivement deux gorges 17 parallèles et en vis à vis l'une de l'autre pour recevoir les deux branches du ressort 15. Le manchon cylindrique 42 est ainsi agencé pour plaquer radialement le boisseau contre la paroi latérale 16 en vue d'assurer une étanchéité. Ainsi, le boisseau peut obturer sélectivement, et d'une manière étanche, les orifices latéraux 20, 22 et 24, en fonction de la position angulaire de l'organe de réglage 26, ceci d'autant mieux que le boisseau présente une envergure angulaire supérieure à 180°.

Comme on peut le voir sur la figure 4, le manchon 42 est limité en partie supérieure par un bord 48 en forme d'arc de cercle et, en partie inférieure, par un bord 50 également en arc de cercle. Il est limité latéralement par deux bords parallèles qui constituent les deux arêtes 44, 46 bordant l'ouverture mentionnée précédemment. Comme représenté sur les figure 2 et 4, le manchon cylindrique 42 présente une face de contact 5 avec la paroi latérale de la cavité intérieure de la vanne, la face de contact 5 permettant d'obturer le ou les orifices de circulation 20, 22, 24 par un déplacement du manchon cylindrique 42, selon une direction de déplacement, ici par une rotation autour d'un axe déjà évoqué plus haut. Le manchon 42 peut aussi comprendre au moins une fenêtre 19, permettant le passage du fluide à travers le boisseau, afin de faire circuler le fluide dans au moins un des orifices de sortie 20, 22, 24 lorsque le boisseau est dans une position définie, et qui permet par exemple l'obturation d'au moins un autre des orifices de sortie 20, 22, 24. La face de contact 5 est en outre avantageusement munie de déformations 2 permettant de diminuer l'aire de contact de la face de contact 5 avec la paroi intérieure 12 de la vanne, et ainsi de réduire les frottements lorsque le manchon cylindrique 42 change d'orientation dans la vanne 10, ainsi que pour faciliter la capture des particules. A cette fin, les déformations 2 sont, par exemple, des encoches concaves dans l'épaisseur du manchon cylindrique 42, notamment des encoches se présentant sous la forme de calottes sphériques formées en creux dans la matière du boisseau.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Boisseau mobile pour une vanne (10) de circuit de fluide, notamment pour véhicule automobile, le boisseau présentant une face extérieure de contact (5) permettant d'obturer un ou des orifices (20, 22, 24) de circulation du fluide, prévus débouchant au niveau d'une paroi (16) d'une cavité intérieure de la vanne (10), par un déplacement du boisseau dans une direction de déplacement, ledit boisseau comprenant un composant unique définissant en continuité de matière ladite face de contact (5) et une face intérieure (6) opposée configurée pour être raccordée à un moyeu d'entraînement apte à transmettre le mouvement audit boisseau.
2. 2. Boisseau mobile selon la revendication 1, dans lequel ledit composant est un matériau plastique.
3. 3. Boisseau mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit composant comprend une proportion de PTFE.
4. 4. Boisseau mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit boisseau est configuré pour être raccordé à un bras d'entraînement (11), formant ledit moyeu.
5. 5. Boisseau mobile selon la revendication précédente, dans lequel ladite face intérieure (6) comprend une gorge de fixation dudit bras d'entraînement (11).
6. 6. Boisseau mobile selon la revendication 4, dans lequel ladite face intérieure (6) comprend des nervures, issues de matière dudit composant, pour la fixation dudit bras d'entraînement (11).
7. 7. Boisseau mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit composant comprend un manchon cylindrique (42) en forme d'anneau angulairement ouvert.
8. 8. Boisseau mobile selon la revendication 7, dans lequel le manchon cylindrique (42) présente une section transversale en forme d'arc de cercle, munie d'une ouverture angulaire (7).
9. 9. Boisseau mobile selon la revendication 8, comprenant un ressort (15) apte à écarter des arêtes (44, 46) bordant l'ouverture angulaire (7) du manchon cylindrique (42).
10. 10. Boisseau mobile selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel une envergure angulaire du manchon (42) est d'au moins 180°, de préférence 240°.
11. 11. Vanne (10) de véhicule automobile comprenant un boisseau mobile tel que celui spécifié selon l'une quelconque des revendications précédentes, et une cavité intérieure munie d'une paroi (16), sur laquelle débouchent un ou des orifices (20, 22, 24) de circulation du fluide, la cavité délimitant un logement de révolution pour ledit boisseau, ladite vanne comprenant en outre un moyeu d'entraînement pour permettre le déplacement du boisseau.
12. 12. Vanne (10) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit moyeu comprend un unique dit bras d'entraînement (11).
13. 13. Vanne selon la revendication précédente, dans laquelle le bras d'entraînement (11) est fixé à mi-distance de bords latéraux du boisseau.
14. 14. Vanne selon la revendication 12, dans laquelle le bras d'entraînement (11) est fixé au boisseau à 90°de I 'un des bords latéraux du boisseau, ledit boisseau présentant une envergure angulaire supérieure à 180°.
15. 15. Vanne selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, dans laquelle le bras d'entraînement (11) est fixé sur un axe d'entraînement par surmoulage.