FR3019252A1 - Boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide et procede de fabrication dudit boisseau - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un boisseau mobile pour une vanne (10) de circuit de fluide, notamment pour véhicule automobile, le boisseau comprenant un axe d'articulation (26), un segment d'étanchéité (42) présentant des bords latéraux (44, 46) et 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), et un moyen de liaison (32, 33, 34) reliant l'axe d'articulation (26) au segment d'étanchéité (42), ledit segment d'étanchéité étant en contact avec ledit moyen de liaison (32, 33, 34) de manière à ce que ledit segment soit plaqué contre la paroi de la cavité grâce à une élasticité propre dudit segment (42).

Description

Boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide et procédé de fabrication dudit boisseau.

La présente invention concerne un boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide, notamment de véhicule automobile, et un procédé de fabrication dudit boisseau mobile. 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 au refroidissement de divers organes, 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.30 Le boisseau a pour fonction de fermer sélectivement 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. Le boisseau décrit dans la demande de brevet français FR 2 870 313 comprend un axe, un organe de réglage de forme générale cylindrique et qui est revêtu d'un segment d'étanchéité en forme d'anneau ouvert, solidaire en rotation de l'organe de réglage. Dans la publication précitée, le segment d'étanchéité est agencé avec un faible jeu autour de l'organe de réglage, ce qui permet au segment d'étanchéité d'être plaqué intérieurement contre la paroi latérale du corps de vanne pour assurer une étanchéité sous l'action de la pression du fluide. Néanmoins, afin d'assurer le plaquage contre la paroi latérale, le boisseau comprend en plus un ressort permettant d'appliquer une force suffisante pour maintenir le boisseau contre la paroi lorsque la pression du fluide n'est pas suffisante. Le ressort est, par exemple, un jonc formé d'un matériau à effet ressort, par exemple en acier. Il a la forme d'un fil comportant un coude en U reliant deux branches, lesquelles sont appliquées contre des bords latéraux du boisseau.

Ainsi, le boisseau nécessite plusieurs éléments à assembler. Il est donc complexe et couteux à fabriquer. En outre, la présence de l'organe de réglage, massif, a un impact sur le flux de liquide qui s'écoule dans la vanne.

Il est également à noter que l'utilisation d'un ressort génère plusieurs inconvénients, car il est d'abord nécessaire de prévoir des points de fixation sur le boisseau, notamment avec des encoches ou des gouttières, ce qui implique des complications dans la fabrication du boisseau. De plus, le ressort est difficilement intégrable dans le boisseau et est au moins en partie saillant vers l'extérieur du boisseau. La présence du ressort a donc aussi des répercutions sur l'encombrement global de la vanne. L'invention vise donc un boisseau qui évite les inconvénients précités, et dont la fabrication est simplifiée.

Pour cela, l'invention concerne un boisseau mobile pour une vanne de circuit de fluide, notamment pour véhicule automobile, le boisseau comprenant un axe d'articulation, un segment d'étanchéité présentant des bords latéraux et 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, et un moyen de liaison reliant l'axe d'articulation au segment d'étanchéité, ledit segment d'étanchéité étant en contact avec ledit moyen de liaison, de manière à ce que ledit segment soit plaqué contre la paroi de la cavité grâce à une élasticité propre dudit segment.

Autrement dit, la coopération entre le moyen de liaison et le segment laisse suffisamment de liberté au segment pour que, sous l'effet de son élasticité propre, il tende à reprendre une dimension initiale plus grande qu'une dimension dans laquelle il aura été déformé pour les besoins de montage dans la vanne.

Le segment permet ainsi de se passer de ressort. En outre, le segment pouvant être maintenu par ses bords latéraux, le boisseau ne nécessite pas un moyen de liaison imposant ou massif, tel un organe de réglage qui modifie le flux de liquide dans la vanne. Le boisseau a donc une structure simple, ce qui permet de le fabriquer rapidement et de l'intégrer facilement à tout type de vanne.

Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - ledit segment d'étanchéité 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 définie entre les bords latéraux, - le segment d'étanchéité est une plaque en métal, cintrée, - au moins l'un des bords latéraux du segment d'étanchéité est fixé directement à l'axe d'articulation par le moyen de liaison, - le moyen de liaison comprend un bras fixé aux bords latéraux repliés du segment d'étanchéité, le bras étant de largeur sensiblement égale à celle de l'ouverture angulaire, - le moyen de liaison comprend deux bras, chaque bras étant relié à un bord latéral replié du segment, - le moyen de liaison comprend au moins un bras fixé sur une face interne du segment d'étanchéité.

L'invention se rapporte également à une vanne de circuit de fluide, notamment pour véhicule automobile, comprenant une cavité intérieure, un ou des orifices de circulation du fluide, prévus débouchant au niveau d'une paroi de la cavité intérieure, et un boisseau mobile selon l'invention.

L'invention se rapporte encore à un procédé de fabrication d'un boisseau mobile tel que celui décrit plus haut. Le procédé de fabrication du boisseau comprend une première étape consistant à obtenir un segment d'étanchéité en déformant une plaque d'un matériau élastique afin de donner à son diamètre une valeur initiale, et une deuxième étape consistant à relier un axe d'articulation du boisseau à des bords latéraux du segment de manière à ce que son diamètre présente une valeur tendant vers ladite valeur initiale grâce à l'élasticité dudit matériau. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - ledit procédé comprend une étape préalable à la première étape dans laquelle la plaque est découpée pour obtenir au moins une fenêtre à travers le segment, - ledit procédé comprend une étape préalable à la première étape consistant à opérer des déformations sur la face de contact du segment, - ledit procédé comprend une étape préalable à la première étape consistant à recourber les bords latéraux du segment, - ledit procédé comprend une étape postérieure à la deuxième étape consistant à déposer un revêtement anti-adhérent au moins sur la face de contact du segment. 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 selon l'invention, - la figure 2 illustrant de façon schématique, une vue en coupe de la vanne de commande de la figure 1, - la figure 3 illustrant une vue en perspective, un segment d'un boisseau mobile selon l'invention, - la figure 4 illustrant de façon schématique, différents modes de réalisation, d'un procédé d'assemblage d'un boisseau selon l'invention, la figure 5 illustrant de façon schématique, une étape du procédé d'assemblage d'un boisseau selon l'invention, illustré selon une vue en coupe transversale.

Les figures 1 et 2 montrent 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 d'axe X-X'. 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. 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. En variante encore, le corps de vanne est massif et ladite cavité intérieure est définie par un logement formé dans le corps de la vanne, notamment par usinage, et qui a une forme cylindrique. Là encore, la vanne pourra comprendre une entrée débouchant axialement dans ladite cavité intérieure et une ou des sorties latérales, notamment radiales, communicant avec des conduits de sortie, formés dans le corps de la vanne.

A l'intérieur du corps de vanne 12, en particulier à l'intérieur de ladite cavité intérieure, est logé un boisseau lié ici à une tige d'entraînement 28. Cette tige 28 passe au travers d'une ouverture centrale que comporte un couvercle 30 de forme circulaire. Dans le cas d'un corps de vanne de configuration massive, ladite tige d'entraînement débouche à travers une épaisseur de matière dudit corps dans un logement du corps accueillant une cinématique d'entrainement du boisseau.

Le boisseau est entraîné en rotation autour d'un axe X-X' 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 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.

Sur la figure 2, on remarque que le boisseau comprend un axe d'articulation 26, un segment d'étanchéité 42 présentant des bords latéraux 44, 46 et une face extérieure de contact 5 permettant d'obturer les orifices 20, 22, 24 de circulation du fluide. L'axe d'articulation 26 du boisseau est fixé au moyeu de la vanne 10. Le boisseau comprend aussi un moyen de liaison 32, 34 reliant l'axe d'articulation 26 au segment d'étanchéité 42. Selon l'invention, ledit segment d'étanchéité 42 est en contact avec ledit moyen de liaison 32, 34 par ses bords latéraux 44, 46, de manière à ce que ledit segment d'étanchéité 42 soit plaqué contre la paroi de la cavité du fait d'une élasticité propre du segment d'étanchéité 42. A cette fin, ledit segment d'étanchéité 42 comprend ici une plaque cintrée qui a un effet ressort, par exemple une plaque en métal. Ladite plaque coopère en outre avec ledit moyen de liaison, de sorte que lorsque le segment d'étanchéité reste plaqué contre la paroi de la cavité. Le segment d'étanchéité 42 a avantageusement la forme d'une portion angulaire d'enveloppe cylindrique, solidaire en rotation de l'axe d'articulation 26, par exemple au moyen de deux bras 32, 34 dudit moyen de liaison. Autrement dit, le segment forme, par exemple, un manchon cylindrique 42 en forme d'anneau angulairement ouvert. Encore autrement dit, ledit segment présente une section transversale en forme d'arc de cercle, munie d'une ouverture angulaire définie entre les bords latéraux du segment d'étanchéité 42.

Dans un second mode de réalisation, représenté sur la figure 4, ledit moyen de liaison comprend un bras unique reliant conjointement l'axe d'articulation 26 aux deux bords latéraux 44, 46 repliés du segment d'étanchéité 42. Le bras est alors de largeur sensiblement égale à celle de la section ouverte, pour être en contact avec les deux bords latéraux 44, 46.

Dans ces deux modes, les bords latéraux 44, 46 repliés du segment comprennent une nervure d'accrochage du moyen de liaison 32, 34, 33. Plus précisément, lesdits bras présentent une extrémité distale dans laquelle ladite nervure d'accrochage s'engage avec un certain jeu angulaire permettant au segment de se plaquer contre le corps de vanne. Dans un troisième mode de réalisation, les deux bords latéraux 44, 46 sont repliés et se prolongent radialement de manière à pouvoir être fixés directement à l'axe d'articulation 26 par le moyen de liaison. Ledit moyen de liaison est alors du type crochet, pinces ou tout autre moyen connu de l'homme du métier pour fixer ledit segment audit axe d'articulation 26. Dans un quatrième mode de réalisation, non représenté sur les figures, le moyen de liaison comprend au moins un bras fixé sur une face interne du segment d'étanchéité. Autrement dit, le ou les bras ne sont pas fixés aux bords latéraux, mais directement sur la face interne du segment. La face interne étant définie comme opposée à la face externe du segment, donc orientée vers l'intérieur de la cavité.

On comprend que, en fonction de la position angulaire du boisseau, une ou plusieurs sorties 20, 22 et 24 de la vanne 10 pourront être ouvertes ou fermées, par la rotation du boisseau. Combiné au profil du boisseau, une telle vanne 10 permet une multiplicité de lois de commande, en fonction des applications désirées, notamment des lois de commande comprenant une position de débit nul.

Comme on peut le voir sur la figure 3, 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 les deux bords latéraux mentionnés précédemment. Une fenêtre 19 peut être aménagée dans le manchon pour offrir un passage vers un des orifices de sortie dans certaines positions du boisseau. Le manchon cylindrique 42 présente ici une section circulaire ouverte, faisant un angle d'au moins 180°, voire de 240°.

La face de contact 5 pourra en outre être 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. Une telle face de contact 5 munie de déformations permet également d'emprisonner les particules présentes dans le fluide dans les déformations. 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.

Sur les figures 4 et 5, est représenté le procédé de fabrication d'un boisseau conforme à l'invention. Le procédé de fabrication du boisseau mobile comprend une première étape consistant à déformer la plaque de métal afin de lui donner une forme correspondant à celle de la cavité de la vanne, la dimension de ladite forme obtenue étant supérieure à celle de la cavité. Ici, la plaque est cintrée afin de lui donner une forme cylindrique correspondant à celle de la cavité de la vanne. Le diamètre dl initial donné au segment est plus grand que le diamètre d2 de la cavité. Pour agencer le segment dans la cavité, une compression radiale est appliquée sur le segment pour le déformer de sorte que son diamètre est inférieur à celui de la cavité, permettant ainsi son insertion dans la cavité. Une fois que le segment est disposé dans la cavité et que la compression radiale est relâchée, l'effet ressort de la plaque en métal tend à augmenter le diamètre du segment vers le diamètre de la cavité, à l'épaisseur du segment près. Le segment est alors comprimé contre la paroi 16 de la cavité, comme cela est montré sur la figure 5. Compte-tenu de la nature de la coopération prévue entre le moyen de liaison et le segment, l'accrochage de l'un à l'autre est en effet configuré pour laisser le segment tendre vers son diamètre dl initial.

Une deuxième étape du procédé consiste à relier l'axe d'articulation du boisseau aux bords latéraux du boisseau par un moyen de liaison. Comme évoqué précédemment, le moyen de liaison est, par exemple, un bras unique 33, deux bras séparés 32, 34 ou encore une fixation qui relie les bords latéraux 44, 46 du segment 42 directement à l'axe d'articulation 26 du boisseau. Dans un premier mode de réalisation, le procédé comprend une étape préalable à la première étape, dans laquelle la plaque est découpée pour obtenir la fenêtre 19 à travers le segment 42. Cette étape est opérée avant que la plaque ne soit cintrée pour une plus grande précision de la découpe. Dans un deuxième mode de réalisation, le procédé comprend une étape préalable à la première étape, consistant à opérer des déformations 2 sur la face de contact du segment 42. Cette étape est également opérée avant que la plaque ne soit cintrée pour faciliter la fabrication.

Dans un troisième mode de réalisation, le procédé comprend une étape préalable à la première étape consistant à recourber les bords latéraux 44, 46 du segment. Cette étape est aussi opérée avant que la plaque ne soit cintrée pour une plus grande précision de la formation desdits bords. Dans un quatrième mode de réalisation, le procédé comprend une étape postérieure à la deuxième étape consistant à déposer un revêtement anti-adhérent au moins sur la face de contact du segment 42. Cette étape est opérée une fois que la plaque est cintrée pour assurer une meilleure homogénéité dudit revêtement.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS: 1. Boisseau mobile pour une vanne (10) de circuit de fluide, notamment pour véhicule automobile, le boisseau comprenant un axe d'articulation (26), un segment d'étanchéité (42) présentant des bords latéraux (44, 46) et 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), et un moyen de liaison (32, 33, 34) reliant l'axe d'articulation (26) au segment d'étanchéité (42), ledit segment d'étanchéité étant en contact avec ledit moyen de liaison (32, 33, 34) de manière à ce que ledit segment soit plaqué contre la paroi de la cavité grâce à une élasticité propre dudit segment (42).
2. 2. Boisseau mobile selon la revendication 1, dans lequel ledit segment d'étanchéité (42) comprend un manchon cylindrique en forme d'anneau angulairement ouvert.
3. 3. Boisseau mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le manchon cylindrique présente une section transversale en forme d'arc de cercle, munie d'une ouverture angulaire (7) définie entre les bords latéraux (44, 46).
4. 4. Boisseau mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le segment d'étanchéité (42) est une plaque en métal, cintrée.
5. 5. Boisseau mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l'un des bords latéraux (44, 46) du segment d'étanchéité (42) est fixé directement à l'axe d'articulation (26) par ledit moyen de liaison (32, 33, 34).
6. 6. Boisseau mobile selon la revendication 5, dans lequel le moyen de liaison comprend un bras (33) fixé aux bords latéraux (44, 46) repliés du segment d'étanchéité (42), le bras (33) étant de largeur sensiblement égale à celle de l'ouverture angulaire (7).
7. 7. Boisseau mobile selon la revendication 5, dans lequel ledit moyen de liaison comprend deux bras (32, 34), chaque bras étant relié à un bord latéral (44, 46) replié du segment.
8. 8. Boisseau mobile selon la revendication 5, dans lequel le moyen de liaison comprend au moins un bras fixé sur une face interne du segment d'étanchéité.
9. 9. Vanne (10) de circuit de fluide, notamment pour véhicule automobile, comprenant une cavité intérieure, un ou des orifices (20, 22, 24) de circulation du fluide, prévus débouchant au niveau d'une paroi (16) de la cavité intérieure, et un boisseau mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. 10. Procédé de fabrication d'un boisseau mobile tel que celui décrit dans les revendications 1 à 8, le procédé de fabrication du boisseau comprenant une première étape consistant à obtenir un segment d'étanchéité (42) en déformant une plaque d'un matériau élastique afin de donner à son diamètre une valeur initiale et une deuxième étape consistant à relier un axe d'articulation (26) du boisseau à des bords latéraux (44, 46) du segment (42) de manière à ce que son diamètre présente une valeur tendant vers ladite valeur initiale grâce à l'élasticité dudit matériau.
11. 11. Procédé selon la revendication 10, comprenant une étape préalable à la première étape dans laquelle la plaque est découpée pour obtenir au moins une fenêtre (19) à travers le segment (42).
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, comprenant une étape préalable à la première étape consistant à opérer des déformations (2) sur la face de contact du segment (42).
13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant une étape préalable à la première étape consistant à recourber les bords latéraux (44, 46) du segment (42).
14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, comprenant une étape postérieure à la deuxième étape consistant à déposer un revêtement anti-adhérent au moins sur la face de contact du segment (42).