FR3060085B1 - Dispositif d'entrainement en rotation et vanne de circulation de fluide le comprenant - Google Patents

Dispositif d'entrainement en rotation et vanne de circulation de fluide le comprenant Download PDF

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif d'entrainement en rotation (30), notamment destiné à être intégré dans une vanne pour un moteur de véhicule automobile, le dispositif comprend : - une couronne dentée (32) mobile en rotation autour d'un axe de rotation (A), la couronne dentée (32) comprenant une cavité (36) centrée sur l'axe de rotation (A), et - un moyeu (34) entrainé en rotation par la couronne dentée (32), le moyeu (34) étant agencé dans la cavité (36) de la couronne dentée (32), et dans lequel l'un parmi la couronne dentée (32) et le moyeu (34) comprend un élément élastique (38) conformé pour absorber les mouvements relatifs entre la couronne dentée (32) et le moyeu (34).

Description

Dispositif d’entrainement en rotation et vanne de circulation de fluide lecomprenant L’invention a pour objet un dispositif d’entrainement en rotation, notammentdestiné à être intégré dans une vanne pour un moteur de véhicule automobile. L’invention se rapporte également à une vanne de circulation de fluidecomprenant un tel dispositif d’entrainement en rotation.
En particulier, le domaine de la présente invention est celui des équipementspour l'alimentation du moteur, notamment les vannes de recirculation de gazd’échappement qui participent au fonctionnement des moteurs à combustion.
Il est connu des vannes de circulation de fluide, par exemple pour larecirculation de gaz d’échappement, comportant un corps présentant un conduit depassage du fluide, un obturateur, par exemple une soupape, un arbre de commandede l’obturateur s’étendant longitudinalement selon un axe et libre en translation selonl’axe longitudinal et un organe d'entraînement en translation dudit arbre decommande.
La translation de la soupape permettant de régler le débit de fluide circulantdans le conduit, on dit que l’obturateur forme un organe de régulation fluidique.L’obturateur est monté mobile entre deux positions extrêmes et est entraîné entre lesdeux positions extrêmes par un moteur d’entraînement via l’organe d’entraînement.En particulier, l’organe d’entraînement convertit le mouvement de rotation du moteurd’entrainement en mouvement de translation de l’arbre de commande de l’obturateur.
La vanne de circulation de fluide comprend également un système deréduction, comprenant par exemple des engrenages, disposé au niveau de l’arbre detransmission du moteur d’entrainement. Lorsque l’obturateur atteint l’une de sesdeux positions extrêmes, encore appelées butées, l’arrêt brusque qui résulte crée unchoc sur les dentures des engrenages. Ces chocs peuvent accélérer l’usure desdentures voire les endommager.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant undispositif d’entrainement en rotation, notamment destiné à être intégré dans unevanne pour un moteur de véhicule automobile, permettant d’amortir les chocsgénérés lors de l’ouverture et de la fermeture de la vanne, tout en assurant unpositionnement relatif correct des engrenages du système de réduction. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’entrainement en rotation,notamment destiné à être intégré dans une vanne pour un moteur de véhiculeautomobile, le dispositif comprend : une couronne dentée mobile en rotation autour d’un axe de rotation, lacouronne dentée comprenant une cavité centrée sur l’axe de rotation, etun moyeu entraîné en rotation par la couronne dentée, le moyeu étant agencédans la cavité de la couronne dentée, et dans lequel l’un parmi la couronne dentée et le moyeu comprend un élémentélastique conformé pour absorber les mouvements relatifs entre la couronne dentée etle moyeu.
Avantageusement, un dispositif d’entrainement en rotation selon l’inventionpermet un amortissement des chocs générés lors de l’ouverture maximale et de lafermeture de la vanne dans laquelle le dispositif d’entrainement en rotation estintégré.
En outre, un dispositif d’entrainement en rotation selon l’invention permetd’assurer un positionnement relatif correct de la couronne dentée et du moyeu.
De façon avantageuse, un dispositif d’entrainement en rotation selonl’invention permet d’éviter un surdimensionnement correct de la couronne dentée etdu moyeu au sein du dispositif d’entrainement en rotation, et ainsi une réduction desdimensions de la vanne de circulation de fluide dans laquelle le dispositifd’entrainement en rotation est intégré.
De plus, un tel dispositif d’entrainement en rotation permet de prendre encompte les dispersions dimensionnelles entre les pièces de l’assemblage ainsi que révolution dans le temps des dimensions, en raison de l’usure ou des dilatationsthermiques différentielles.
Le dispositif d’entrainement en rotation selon l’invention peut égalementcomprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considéréesindividuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : la cavité de la couronne dentée forme un orifice traversant centré sur l’axe derotation, le moyeu étant agencé dans l’orifice traversant de la couronnedentée ; et/ou la couronne dentée comprend des dentures coniques ; et/ou la couronne dentée comprend des dentures droites ; et/ou la couronne dentée, l’élément élastique et le moyeu sont surmoulés dematériau plastique ; et/ou la cavité de la couronne dentée est de forme sensiblement cylindrique,notamment à base circulaire, et le moyeu est de forme sensiblementcylindrique creuse, notamment à base circulaire.
Un dispositif d’entrainement en rotation comprenant une couronne dentée àdentures coniques nécessite une bonne maîtrise de l’entraxe. Avantageusementl’invention autorise une variabilité plus importante de l’entraxe et permet unassemblage plus simple et l’utilisation de pièces moins coûteuses.
Selon un premier mode de réalisation du dispositif d’entrainement en rotationselon l’invention, la couronne dentée comprend l’élément élastique.
Le dispositif d’entrainement en rotation selon le premier mode de réalisationde l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiquessuivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : l’élément élastique s’étend depuis la paroi de la cavité de la couronne dentéelongitudinalement selon l’axe de rotation et radialement en direction de l’axede rotation ; et/ou l’élément élastique est en contact avec la paroi externe du moyeu ; et/ou l’élément élastique comprend au moins trois portions régulièrement répartiesle long de la paroi de la cavité de la couronne dentée, chaque portions’étendant sur une section angulaire depuis la paroi de la cavité de lacouronne dentée longitudinalement selon l’axe de rotation et radialement endirection de l’axe de rotation, une extrémité de chaque portion présentant unesurface convexe, une surface de contact entre l’extrémité de chaque portion etle moyeu est conformée de sorte que la distance axiale entre la couronnedentée et le moyeu est constante lors d’un débattement angulaire de lacouronne dentée par rapport au moyeu ; et/oul’élément élastique comprend quatre portions ; et/ou chaque portion de l’élément élastique est en contact avec la paroi externe dumoyeu ; et/ou une extrémité de chaque portion de l’élément élastique comprend uneexcroissance s’étendant depuis l’extrémité de la portion en direction de l’axede rotation ; et/ou pour chaque portion de l’élément élastique, une extrémité du moyeucomprend un orifice conformé pour coopérer avec une excroissance d’uneportion de l’élément élastique ; et/ou pour chaque portion de l’élément élastique, une extrémité du moyeucomprend une paire de nervures, chaque nervure s’étendant radialementdepuis la paroi externe du moyeu en s’éloignant de l’axe de rotation, la pairede nervures étant conformée pour coopérer avec une portion de l’élémentélastique ; et/ou le moyeu est réalisé en matériau métallique, les nervures du moyeu étantréalisées par découpage et pliage du moyeu ; et/ou chaque orifice du moyeu est agencé entre deux nervures d’une paire denervures du moyeu ; et/ou pour chaque portion de l’élément élastique, la distance entre deux nervuresd’une paire de nervures est supérieure ou égale à la dimension angulaire de laportion de l’élément élastique ; et/ou chaque portion de l’élément élastique est agencée entre deux nervures d’unepaire de nervures du moyeu avec un jeu angulaire entre la portion del’élément élastique et chaque nervure ; et/ou chaque portion de l’élément élastique est montée serrée entre deux nervuresd’une paire de nervures ; et/ou chaque portion de l’élément élastique est agencée entre deux nervures d’unepaire de nervures avec un jeu angulaire entre une nervure de la paire denervures et la portion de l’élément élastique et de façon montée serrée entrel’autre nervure de la paire de nervures et la portion de l’élément élastique ;et/ou une extrémité du moyeu comprend au moins une encoche s’étendantradialement depuis la paroi externe du moyeu en s’éloignant de l’axe derotation, une extrémité de l’encoche étant en contact avec la cavité de lacouronne dentée ; et/ou le moyeu est réalisé en matériau métallique, la au moins une encoche dumoyeu étant réalisée par découpage et pliage du moyeu ; et/ou la couronne dentée et l’élément élastique sont réalisés en matériau plastique ;et/ou le moyeu est réalisé en matériau métallique, par exemple en acier ; et/ou la raideur du moyeu est strictement supérieure à la raideur de l’élémentélastique et de la couronne dentée.
Selon un deuxième mode de réalisation du dispositif d’entrainement enrotation selon l’invention, le moyeu comprend l’élément élastique.
Le dispositif d’entrainement en rotation selon le deuxième mode deréalisation de l’invention peut également comprendre une ou plusieurs descaractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes lescombinaisons possibles : l’élément élastique comprend au moins une portion ayant une forme généralede lame courbe s’étendant dans un plan orthogonal à l’axe de rotation ; et/ou l’élément élastique est en contact avec la cavité de la couronne dentée ; et/oul’élément élastique comprend deux portions ; et/ou selon une section dans un plan orthogonal à l’axe de rotation, chaque portionde l’élément élastique a une forme générale semi-circulaire décentrée parrapport à l’axe de rotation ; et/ou une extrémité de chaque portion de l’élément élastique s’étend depuis la paroiexterne du moyeu, et l’autre extrémité de chaque portion de l’élémentélastique est en contact avec la cavité de la couronne dentée ; et/ou le moyeu et l’élément élastique sont réalisés en matériau métallique, parexemple en acier ; et/ou la couronne dentée est réalisée en matériau plastique ; et/ou la raideur de la couronne dentée est strictement supérieure à la raideur del’élément élastique et du moyeu ; et/ou l’élément élastique est surmoulé d’un élastomère.
Le dispositif d’entrainement en rotation selon les premier et deuxième modesde réalisation de l’invention peut également comprendre une ou plusieurs descaractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes lescombinaisons possibles : le dispositif d’entrainement en rotation comprenant également un moteurélectrique comprenant un arbre de transmission s’étendant transversalement,notamment perpendiculairement, à l’axe de rotation, le moteur électriqueétant configuré pour entraîner en rotation la couronne dentée autour de l’axede rotation ; et/ou le moteur électrique est du type à courant continu ; et/ou le moteur électrique est du type sans balai ; et/ou le moteur électrique est un moteur pas à pas. L’invention a également pour objet une vanne de circulation de fluidecomprenant : un corps de vanne délimitant un conduit de circulation de fluide, un obturateur mobile entre une position d’ouverture permettant le passage dufluide dans le conduit et une position de fermeture empêchant le passage dufluide dans le conduit, et un dispositif d’entrainement en rotation selon l’invention, dans lequell’obturateur est fixé au moyeu du dispositif d’entrainement en rotation desorte que le moyeu est configuré pour actionner l’obturateur.
Avantageusement, une vanne de circulation de fluide selon l’invention permetde limiter les chocs générés lors de l’ouverture et de la fermeture de la vanne, ladéformation et les frottements entre les éléments permettant de dissiper l’énergie duchoc. Le couple appliqué sur les dentures lors d’un choc est ainsi limité.
De façon avantageuse, une vanne de circulation de fluide selon l’inventionprésente des dimensions réduites par rapport aux vannes de circulation de fluideselon l’art antérieur.
De plus, une telle vanne de circulation de fluide permet une prise en comptede l’usure des pièces du dispositif d’entrainement en rotation, notamment enpermettant l’absorption de la dispersion entre la couronne dentée et le moyeu.
Selon un premier mode de réalisation de la vanne de circulation de fluideselon l’invention, l’obturateur est une soupape mobile en translation entre la positiond’ouverture et la position de fermeture selon l’axe de rotation du moyeu, l’obturateurétant fixé au moyeu du dispositif d’entrainement en rotation de sorte que le moyeuest configuré pour permettre l’entrainement en translation de l’obturateur.
La vanne de circulation de fluide selon le premier mode de réalisation del’invention comprend un organe d’entrainement, configuré pour transformer lemouvement de rotation du dispositif d’entrainement en rotation en un mouvement detranslation et pour transmettre le mouvement de translation à l’obturateur.
Selon un deuxième mode de réalisation de la vanne de circulation de fluideselon l’invention, l’obturateur est mobile en rotation entre la position d’ouverture etla position de fermeture, l’obturateur étant fixé au moyeu du dispositifd’entrainement en rotation de sorte que le moyeu est configuré pour permettrel’entrainement en rotation de l’obturateur.
Dans la vanne de circulation de fluide selon le deuxième mode de réalisationde l’invention, l’obturateur peut être un volet.
La vanne de circulation de fluide selon les premiers et deuxième modes deréalisation de l’invention peut également comprendre une ou plusieurs descaractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes lescombinaisons possibles : la vanne est du type vanne de recirculation des gaz d’échappement,notamment du type haute pression ; et/ou la vanne de circulation de fluide comprenant également un roulement fixe entranslation par rapport au corps de vanne, le roulement ayant une formesensiblement cylindrique, une surface latérale du roulement étant en contactavec le moyeu. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de ladescription détaillée des modes de réalisation donné à titre d’exemples non limitatifset illustrés, accompagnée des figures ci-dessous : la figure 1 est une vue schématique en coupe d’une vanne de circulation defluide selon l’invention, la figure 2 est une vue en perspective d’un dispositif d’entrainement enrotation selon un premier mode de réalisation de l’invention, la figure 3 est une vue en perspective d’une couronne dentée et d’un élémentélastique d’un dispositif d’entrainement en rotation selon le premier mode deréalisation de l’invention, la figure 4 est une vue en perspective d’un moyeu d’un dispositifd’entrainement en rotation selon le premier mode de réalisation del’invention, les figures 5a et 5b sont des vues schématique en coupe d’un dispositifd’entrainement en rotation selon le premier mode de réalisation del’invention, la figure 6 est une vue de dessus d’un dispositif d’entrainement en rotationselon le premier mode de réalisation de l’invention, et la figure 7 est une vue de dessus d’un dispositif d’entrainement en rotationselon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Sur les différentes figures, les éléments analogues sont désignés par desréférences identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairementreprésentés à l’échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter lacompréhension de l’invention. L’invention concerne une vanne de circulation de fluide pour un véhiculeautomobile. La figure 1 illustre une telle vanne 10 de circulation de fluide, ici unevanne à soupape configurée pour régler le débit de gaz d'échappement recirculés àl’admission d'un moteur.
La vanne de circulation de fluide peut être du type vanne de recirculation desgaz d’échappement. Dans l’exemple décrit, la vanne est du type «haute pression »,c'est-à-dire que les gaz d’échappement sont recirculés entre un point du circuitd’échappement situé en amont de la turbine d’un turbocompresseur, et un point ducircuit d’admission du moteur situé en aval du compresseur.
La vanne 10 de circulation de fluide comprend un corps de vanne 12présentant un conduit 14 de passage du fluide et un organe de régulation fluidique,par exemple un obturateur 16, monté mobile entre deux positions extrêmes. Dans lecas d’une vanne à soupape, l’obturateur est mobile en translation entre les deux positions extrêmes. Dans le cas d’une vanne à volet, l’obturateur peut être mobile enrotation entre les deux positions extrêmes.
Une des positions extrêmes de l’organe de régulation fluidique correspond àune position où le conduit 14 de la vanne 10 est totalement ouvert et permet delaisser passer les gaz d’échappement, et l’autre position extrême de l’organe derégulation fluidique correspond à une position où le conduit 14 de la vanne 10 esttotalement fermé bloquant ainsi le passage des gaz. Autrement dit, l’obturateur 16 estmobile entre une position d’ouverture de la vanne, dite première position, permettantle passage du fluide dans le conduit et une position de fermeture de la vanne, ditedeuxième position, empêchant le passage du fluide dans le conduit 14. L’organe de régulation fluidique est entraîné entre les deux positions par unmoteur d’entraînement 18.
Le moteur d’entraînement 18 est par exemple un moteur électrique de type àcourant continu. Le moteur électrique peut être du type sans balai, ou un moteur dutype pas à pas. Le moteur électrique comprend un arbre de transmission 20 ayant unmouvement de rotation autour d’un axe de rotation noté (y) sur la figure 1. L’obturateur 16 est monté sur un arbre de commande 22 s’étendantlongitudinalement selon un axe noté (z) sur la figure 1, l’axe (z) étant sensiblementorthogonal à l’axe (y). L’obturateur 16 peut être de type rotatif, par exemple un voletlibre en rotation autour de l’axe (z). Comme représenté sur la figure 1, l’obturateur16 peut être de type linéaire, par exemple une soupape libre en translation le long del’axe (z). Plus précisément, dans le cas de la vanne à soupape, l’arbre de commande22 est mis en mouvement de translation, entraînant l’obturateur 16, par le moteurélectrique via un organe d’entraînement 24. L’organe d’entrainement 24 estconfiguré pour convertir un mouvement de rotation en mouvement de translation del’arbre de commande 22.
La vanne 10 de circulation de fluide peut également comprendre un capteurde position destiné à détecter la position de l’organe de régulation fluidique. Parexemple, dans le cas d’une vanne à soupape telle qu’illustrée sur la figure 1, lecapteur de position est un capteur de position linéaire, et dans le cas d’une vanne àvolet, le capteur de position est un capteur de position angulaire.
Afin de permettre un amortissement des chocs générés lors de l’ouverture etde la fermeture de la vanne, la vanne 10 de circulation de fluide comprend undispositif d’entrainement en rotation 30.
Deux modes de réalisation d’un dispositif d’entrainement en rotation 30 selonl’invention sont représentés sur les figures 2, 5a, 5b, 6 et 7.
Le dispositif d’entrainement en rotation 30 comprend une couronne dentée 32et un moyeu 34.
La couronne dentée 32 est mobile en rotation autour d’un axe de rotation,noté A sur les figures 2 et 7.
La couronne dentée 32 comprend une cavité 36 centrée sur l’axe de rotation.La cavité 36 de la couronne dentée 32 peut être de forme sensiblement cylindrique,notamment à base circulaire. Autrement dit, selon une section du dispositifd’entrainement en rotation 30 dans un plan orthogonal à l’axe de rotation A, la cavité36 de la couronne dentée 32 peut avoir une forme générale sensiblement circulaire,comme représenté sur les figures 6 et 7.
La cavité 36 de la couronne dentée 32 peut former un orifice traversant centrésur l’axe de rotation, comme représenté sur les figures 2 et 7. Autrement dit, selonune section du dispositif d’entrainement en rotation 30 dans un plan orthogonal àl’axe de rotation A, le moyeu 34 peut avoir une forme générale sensiblementannulaire, comme représenté sur les figures 6 et 7.
Le moyeu 34 est entraîné en rotation par la couronne dentée 32. Le moyeu 32peut être de forme sensiblement cylindrique creuse, notamment à base circulaire.
En particulier, le moyeu 34 est agencé dans la cavité de la couronne dentée32. Le moyeu peut être agencé dans l’orifice traversant de la couronne dentée,lorsque la cavité de la couronne dentée 32 forme un orifice traversant.Avantageusement, le centrage de la couronne dentée sur le moyeu permet d’assurerle positionnement correct de la denture de la couronne dentée par rapport à l’axe derotation du moteur électrique.
Un élément du dispositif d’entrainement en rotation 30 selon l’invention,parmi la couronne dentée 32 et le moyeu 34, comprend un élément élastiqueconformé pour permettre, transitoirement, des mouvements relatifs entre la couronnedentée 32 et le moyeu 34. L’élasticité introduite dans la chaîne cinématique decommande permet de limiter le couple appliqué sur les dentures en cas de choc surl’obturateur 16, ce qui limite l’usure et le risque d’endommagement des dentures.
Selon un premier mode de réalisation du dispositif d’entrainement en rotation30 selon l’invention représenté sur les figures 2, 5a, 5b et 6, la couronne dentée 32comprend l’élément élastique 38.
Selon un deuxième mode de réalisation du dispositif d’entrainement enrotation 30 selon l’invention représenté sur la figure 7, le moyeu 34 comprendl’élément élastique 38.
De façon avantageuse, le dispositif d’entrainement en rotation selonl’invention permet d’assurer un positionnement relatif correct de la couronne dentéeet du moyeu. En outre, l’élasticité de l’élément élastique permet de réduire lescontraintes mécaniques appliquées sur la couronne dentée et le moyeu lors des chocsgénérés par l’ouverture ou la fermeture de la vanne, et ainsi permet de réduire l’usurede la couronne dentée et du moyeu.
La couronne dentée 32 peut comprendre des dentures coniques.Avantageusement, une couronne dentée à dentures coniques permet une bonnemaîtrise de l’entraxe, ce qui permet un assemblage du dispositif d’entrainement enrotation plus aisé et l’utilisation de pièces plus simples et moins coûteuses.
La couronne dentée 32, l’élément élastique 38 et le moyeu 34 peuvent êtresurmoulés de matériau plastique.
Selon le premier mode de réalisation du dispositif d’entrainement en rotationselon l’invention représenté sur les figures 2, 5a, 5b et 6, la couronne dentée 32comprend l’élément élastique 38.
Une couronne dentée selon ce premier mode de réalisation est représentée surla figure 3.
La couronne dentée et l’élément élastique peuvent être réalisés en matériauplastique.
Comme représenté sur la figure 3, l’élément élastique 38 peut s’étendredepuis la paroi 40 de la cavité 36 de la couronne dentée 32 longitudinalement selonl’axe de rotation A et radialement en direction de l’axe de rotation A.
En particulier, l’élément élastique 38 peut être en contact avec la paroiexterne du moyeu 34, notée 42 sur la figure 4. L’élément élastique 38 peut comprendre au moins trois portions, par exemplequatre portions 44 sur la figure 3, régulièrement réparties le long de la paroi 40 de lacavité 36 de la couronne dentée 32. Chaque portion 44 peut s’étendre sur une sectionangulaire depuis la paroi 40 de la cavité 36 de la couronne dentée 32longitudinalement selon l’axe de rotation A et radialement en direction de l’axe derotation A.
Les portions 44 de l’élément élastique 38 peuvent être identiques oudifférentes. Par exemple, les portions peuvent s’étendre sur des secteurs angulairesde même amplitude ou sur des secteurs angulaires de différente amplitude. Depréférence, les portions 44 de l’élément élastique 38 sont identiques et réparties defaçon régulière le long de la paroi 40 de la cavité 36 de la couronne dentée 32.
Chaque portion 44 de l’élément élastique 38 peut être en contact avec la paroiexterne 42 du moyeu 32, représentée en figure 4.
Une extrémité 46 de chaque portion 44 peut présenter une surface convexe,comme représenté sur les figures 5a et 5b. L’extrémité de chaque portion peutprésenter une surface droite.
De préférence, l’extrémité de chaque portion présentant la surface convexecorrespond à l’extrémité de chaque portion de l’élément élastique la plus éloignée dela couronne dentée.
Les extrémités des portions peuvent être identiques ou différentes. Depréférence, les extrémités des portions de l’élément élastique présentent la mêmeforme.
Une surface de contact entre l’extrémité de chaque portion 44 et le moyeu 34est conformée de sorte que la distance axiale entre la couronne dentée 32 et le moyeu34 est constante lors d’un débattement angulaire de la couronne dentée 32 par rapportau moyeu 34. Plus précisément, lors du passage de la position de la portion 44 del’élément élastique telle que représentée sur la figure 5a à la position de la portion 44de l’élément élastique telle que représentée sur la figure 5b, la position axiale de lacouronne dentée 32 par rapport à l’axe de rotation A ne varie pas ou varie peu.
La réduction de la variation de la hauteur de la denture de la couronne dentéelors de la déformation des portions de l’élément élastique permet d’éviter ledésengrènement des engrenages permettant d’entraîner la couronne dentée enrotation, et ainsi d’éviter une dégradation de la denture de la couronne dentée. L’extrémité 36 de chaque portion 44 de l’élément élastique 38 peutcomprendre une excroissance 48, notamment visible sur la figure 3, s’étendantdepuis l’extrémité 36 de la portion 44 en direction de l’axe de rotation A. De façonavantageuse, les excroissances des portions de l’élément élastique permettent demaintenir la position axiale du moyeu par rapport à l’axe de rotation.
Un moyeu selon ce premier mode de réalisation est représenté sur la figure 4.
Le moyeu peut être réalisé en matériau métallique, par exemple en acier.
En particulier, la raideur du moyeu peut être strictement supérieure à laraideur de l’élément élastique et de la couronne dentée. Autrement dit, la raideur dumoyeu suivant une direction d’application de charge sensiblement perpendiculaire àl’axe de rotation prend en compte le dimensionnement du dispositif d’entrainementen rotation.
Avantageusement, la raideur de l’élément élastique et de la couronne dentéeest inférieure à la raideur du moyeu, ce qui permet à l’élément élastique d’absorberles chocs dus à l’ouverture et la fermeture de la vanne.
Pour chaque portion de l’élément élastique, une extrémité du moyeu 34comprend un orifice 50, notamment visible sur la figure 4, conformé pour coopéreravec une excroissance 48 d’une portion de l’élément élastique.
De préférence, l’extrémité du moyeu présentant un orifice correspond àl’extrémité du moyeu la plus éloignée de la couronne dentée.
De façon avantageuse, les orifices du moyeu permettent de maintenir laposition axiale du moyeu par rapport à l’axe de rotation, notamment grâce à lacoopération desdits orifices avec les extrémités des portions de l’élément élastique.
Pour chaque portion de l’élément élastique, la dimension de l’orifice 50 peutêtre supérieure ou égale à la dimension angulaire de la portion de l’élément élastique.Plus précisément, l’orifice peut s’étendre sur un secteur angulaire supérieur ou égalau secteur angulaire sur lequel s’étend la portion de l’élément élastique.
Pour chaque portion de l’élément élastique, l’extrémité du moyeu 34 peutcomprendre une paire de nervures 52 conformée pour coopérer avec une portion del’élément élastique. Chaque nervure 52 peut s’étendre radialement depuis la paroiexterne 42 du moyeu 34 en s’éloignant de l’axe de rotation A.
Avantageusement, la coopération des nervures du moyeu avec les portions del’élément élastique permet de maintenir la position angulaire du moyeu par rapport àla couronne dentée.
Chaque orifice 50 du moyeu peut être agencé entre deux nervures d’une pairede nervures 52 du moyeu 34. Comme représenté sur la figure 4, deux nervures d’unepaire de nervures 52 du moyeu sont séparées par un orifice 50 du moyeu.
Autrement dit, les nervures du moyeu sont agencées de part et d’autre d’unorifice du moyeu de sorte que chaque orifice du moyeu est entouré de deux nervuresdu moyeu.
Pour chaque portion de l’élément élastique, la distance entre deux nervuresd’une paire de nervures 52 peut être supérieure ou égale à la dimension angulaire dela portion de l’élément élastique. Plus précisément, deux nervures d’une paire denervures peuvent être séparées d’une distance supérieure ou égale au secteurangulaire sur lequel s’étend la portion de l’élément élastique, et par conséquent surlequel s’étend l’orifice du moyeu.
Lorsque le moyeu est en matériau métallique, les nervures du moyeu peuventêtre réalisées par découpage et pliage du moyeu.
Une extrémité du moyeu 34 peut comprendre au moins une encoche, parexemple deux encoches 54 sur la figure 4, s’étendant radialement depuis la paroiexterne 42 du moyeu 34 en s’éloignant de l’axe de rotation A.
Avantageusement, les encoches du moyeu permettent d’améliorer larobustesse en usure et aux fortes sollicitations du moyeu, et par conséquent dudispositif d’entrainement en rotation.
En particulier, une extrémité de l’encoche 54 peut être en contact avec lacavité de la couronne dentée.
De façon avantageuse, l’encoche vient en contact avec un élément fixe de lavanne pour définir la position d’ouverture maximale de l’obturateur. La souplessedes encoches 54 permet ainsi un amortissement supplémentaire des chocs généréslors de l’ouverture de la vanne en position d’ouverture maximale.
De préférence, l’extrémité du moyeu présentant une encoche correspond àl’extrémité du moyeu la plus proche de la couronne dentée.
Lorsque le moyeu est réalisé en matériau métallique, les encoches du moyeupeuvent être réalisées par découpe et pliage d’une portion de moyeu.
Chaque portion 44 de l’élément élastique 38 peut être agencée entre deuxnervures d’une paire de nervures 52 du moyeu 34 avec un jeu angulaire entre laportion 44 de l’élément élastique 38 et chaque nervure. Autrement dit, il existe un jeu entre chaque portion 44 de l’élément élastique 38 et chaque nervure d’une paire denervures 52. Par exemple, un jeu, noté a et b sur la figure 6, résulte entre chaquenervure d’une paire de nervure et une portion de l’élément élastique 38. Chaqueportion de l’élément élastique 38 est distante de chaque nervure d’une paire denervures.
Chaque portion 44 de l’élément élastique 38 peut être montée serrée entredeux nervures d’une paire de nervures 52 du moyeu 34. Plus précisément, lesportions de l’élément élastique peuvent être agencées avec un serrage bilatéral entreles nervures du moyeu. Par exemple, sur la figure 6, un serrage bilatéral correspond àun serrage de sorte qu’aucun jeu, noté a et b, n’est présent entre les portions 44 del’élément élastique 38 et les nervures du moyeu 34.
Chaque portion 44 de l’élément élastique 38 peut être agencée entre deuxnervures d’une paire de nervures 52 du moyeu 34 avec un jeu angulaire entre unenervure de la paire de nervures 52 et la portion 44 de l’élément élastique 38 et defaçon montée serrée entre l’autre nervure de la paire de nervures 52 et la portion 44de l’élément élastique 38. Plus précisément, les portions de l’élément élastiquepeuvent être agencées avec un serrage angulaire en opposition des différentesportions de l’élément élastique sur le moyeu. Par exemple, sur la figure 6, ce serragecorrespond à un serrage de sorte qu’aucun jeu, noté b, n’est présent entre les portions44 de l’élément élastique 38 et les nervures du moyeu 38, et un jeu, noté a, estprésent entre les portions 44 de l’élément élastique 38 et les nervures du moyeu 34.
Avantageusement, le serrage angulaire en opposition des différentes portionsde l’élément élastique sur le moyeu permet un montage sans jeu des différentséléments sans introduire d’hyperstatisme dans le dispositif d’entrainement enrotation. L’absence de jeu permet d’améliorer la précision du positionnement del’obturateur, et par conséquent la précision du contrôle du débit de la vanne.
Selon le deuxième mode de réalisation du dispositif d’entrainement enrotation selon l’invention représenté sur la figure 7, le moyeu 34 comprend l’élémentélastique 38.
Le moyeu 34 et l’élément élastique 38 peuvent être réalisés en matériaumétallique, par exemple en acier.
La couronne dentée 32 peut être réalisée en matériau plastique.
En particulier, la raideur de la couronne dentée 32 peut être strictementsupérieure à la raideur de l’élément élastique 38 et du moyeu 34. Autrement dit, laraideur de la couronne dentée suivant une direction d’application de chargesensiblement perpendiculaire à l’axe de rotation prend en compte ledimensionnement du dispositif d’entrainement en rotation.
Avantageusement, la raideur de l’élément élastique et du moyeu est inférieureà la raideur de la couronne dentée, ce qui permet à l’élément élastique d’absorber leschocs dus à l’ouverture et la fermeture de la vanne. L’élément élastique 38 peut comprendre au moins une portion, par exempledeux portions 56 sur la figure 7, ayant une forme générale de lame courbe s’étendantdans un plan orthogonal à l’axe de rotation A.
Plus précisément, les portions 56 de l’élément élastique s’étendentlongitudinalement et radialement dans un plan orthogonal à l’axe de rotation A.
La longueur et l’épaisseur de la lame courbe, c’est-à-dire les dimensionslongitudinales et radiales de la lame courbe dans un plan orthogonal à l’axe derotation A, sont dimensionnées en fonction de la raideur recherchée pour l’élémentélastique. L’élément élastique 38 peut être en contact avec la cavité 36 de la couronnedentée 32.
Selon une section dans un plan orthogonal à l’axe de rotation A, notammentreprésentée sur la figure 7, chaque portion 56 de l’élément élastique 38 peut avoirune forme générale semi-circulaire décentrée par rapport à l’axe de rotation A. Plusprécisément, une première portion 56 de l’élément élastique 38 a une forme semi-circulaire centrée sur un premier axe, une deuxième portion 56 de l’élément élastique38 a une forme semi-circulaire centrée sur un deuxième axe, le premier axe, l’axe derotation A et le deuxième axe étant alignés dans cet ordre.
Une extrémité de chaque portion 56 de l’élément élastique 38 peut s’étendredepuis la paroi externe 42 du moyeu 34, et l’autre extrémité de chaque portion 56 del’élément élastique 38 peut être en contact avec la cavité 36 de la couronne dentée32. En particulier, lorsque l’élément élastique comprend deux portions 56, commereprésenté sur la figure 7, l’extrémité de la première portion s’étendant depuis laparoi externe 42 du moyeu 34 peut être en contact avec l’extrémité de la deuxièmeportion en contact avec la cavité 36 de la couronne dentée 32, et l’extrémité de lapremière portion en contact avec la cavité 36 de la couronne dentée 32 peut être encontact avec l’extrémité de la deuxième portion s’étendant depuis la paroi externe 42du moyeu 34. Ce contact génère un frottement entre les deux portions élastiques encas de mouvement d’une portion élastique par rapport à l’autre, comme en cas dechoc. Ce frottement permet de dissiper l’énergie emmagasinée dans l’élémentélastique. Ce mode de réalisation permet avantageusement d’avoir un système amortiafin d’éviter un retour non maîtrisé de la roue dentée. L’élément élastique peut être surmoulé d’un élastomère. La déformation del’élastomère contribue à dissiper l’énergie emmagasinée par l’élément élastique et àapporter un amortissement supplémentaire.
Les portions 56 de l’élément élastique 38 peuvent être identiques oudifférentes. Par exemple, les portions 56 peuvent être de forme générale semi-circulaire ou peuvent être des lames courbes ayant des longueurs différentes. Depréférence, les portions 56 de l’élément élastique 38 présentent la même longueur,épaisseur et largeur.
Le dispositif d’entrainement en rotation selon le premier ou le deuxièmemode réalisation peut également comprendre un moteur électrique comprenant unarbre de transmission s’étendant transversalement, notamment perpendiculairement,à l’axe de rotation. Le moteur électrique est configuré pour entraîner en rotation lacouronne dentée autour de l’axe de rotation. Le moteur électrique du dispositifd’entrainement en rotation peut être le moteur électrique de la vanne de circulationde fluide tel que décrit précédemment.
La vanne de circulation de fluide 10 selon l’invention, notamment représentéeen figure 1, comprend un dispositif d’entrainement en rotation 30 selon le premier oule deuxième mode réalisation.
En particulier, l’obturateur 16 est lié au moyeu du dispositif d’entrainementen rotation 30 de sorte que le moyeu est configuré pour actionner l’obturateur 16. L’obturateur peut être une soupape, comme sur la figure 1, mobile entranslation entre la position d’ouverture et la position de fermeture de la vanne selonl’axe de rotation du moyeu, ici représenté par l’axe (z). L’obturateur 16 étant lié aumoyeu du dispositif d’entrainement en rotation 30, le moyeu est configuré pourpermettre l’entrainement en translation de l’obturateur 16. L’obturateur peut être un volet mobile en rotation autour de l’axe de rotationdu moyeu entre la position d’ouverture et la position de fermeture de la vanne.L’obturateur étant lié au moyeu du dispositif d’entrainement en rotation, le moyeuest configuré pour permettre l’entrainement en rotation de l’obturateur.
La vanne de circulation de fluide 10 peut également comprendre unroulement (non représenté) fixe en translation par rapport au corps de vanne 12. Leroulement peut avoir une forme sensiblement cylindrique. En particulier, une surfacelatérale du roulement peut être en contact avec le moyeu du dispositif d’entrainementen rotation. Autrement dit, le moyeu du dispositif d’entrainement en rotation peutêtre en appui contre la surface latérale du roulement.
Le dispositif d’entrainement en rotation selon l’invention a été décrit dans lecadre d’une vanne de circulation de fluide pour un moteur de véhicule automobile.Bien entendu, l’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits etillustrés, qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples. Au contraire, d’autresapplications du dispositif d’entrainement en rotation conforme à l’invention sontégalement possibles sans sortir du cadre de l’invention.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif d’entrainement en rotation (30), notamment destiné à être intégré dansune vanne pour un moteur de véhicule automobile, le dispositif comprend : une couronne dentée (32) mobile en rotation autour d’un axe de rotation (A),la couronne dentée (32) comprenant une cavité (36) centrée sur l’axe derotation (A), et un moyeu (34) entraîné en rotation par la couronne dentée (32), le moyeu (34)étant agencé dans la cavité (36) de la couronne dentée (32), et dans lequel la couronne dentée (32) comprend un élément élastique (38) conformépour absorber les mouvements relatifs entre la couronne dentée (32) et le moyeu(34).
  2. 2. Dispositif d’entrainement en rotation selon la revendication 1, dans lequell’élément élastique (38) s’étend depuis la paroi de la cavité (36) de la couronnedentée (32) longitudinalement selon l’axe de rotation (A) et radialement en directionde l’axe de rotation (A). 3. Dispositif d’entrainement en rotation selon l’une des revendications 1 ou 2, danslequel l’élément élastique (38) comprend au moins trois portions (44) régulièrementréparties le long de la paroi de la cavité (36) de la couronne dentée (32), chaqueportion (44) s’étendant sur une section angulaire depuis la paroi de la cavité (36) dela couronne dentée (32) longitudinalement selon l’axe de rotation (A) et radialementen direction de l’axe de rotation (A), une extrémité de chaque portion (44) présentantune surface convexe, une surface de contact entre l’extrémité (46) de chaque portion(44) et le moyeu (34) est conformée de sorte que la distance axiale entre la couronnedentée (32) et le moyeu (34) est constante lors d’un débattement angulaire de lacouronne dentée (32) par rapport au moyeu (34). 4. Dispositif d’entrainement en rotation selon la revendication 3, dans lequel, pourchaque portion (44) de l’élément élastique (38), une extrémité du moyeu (34) comprend un orifice (50) conformé pour coopérer avec une excroissance (48) d’uneportion (44) de l’élément élastique (38).
  3. 5. Dispositif d’entrainement en rotation selon l’une des revendications 3 ou 4, danslequel pour chaque portion (44) de l’élément élastique (38), une extrémité du moyeu(34) comprend une paire de nervures (52), chaque nervure s’étendant radialementdepuis la paroi externe (42) du moyeu (34) en s’éloignant de l’axe de rotation (A), lapaire de nervures (52)étant conformée pour coopérer avec une portion (44) del’élément élastique (38). 6. Dispositif d’entrainement en rotation selon la revendication 5, dans lequel chaqueportion (44) de l’élément élastique (38) est agencée entre deux nervures d’une pairede nervures (52) du moyeu (34) avec un jeu angulaire entre la portion (44) del’élément élastique (38) et chaque nervure. 7. Dispositif d’entrainement en rotation selon l’une des revendications 1 à 6, danslequel une extrémité du moyeu (34) comprend au moins une encoche (52) s’étendantradialement depuis la paroi externe (42) du moyeu (34) en s’éloignant de l’axe derotation (A), une extrémité de l’encoche (52) étant en contact avec la cavité (36) dela couronne dentée (32). 8. Vanne de circulation de fluide (10) comprenant : - un corps de vanne (12) délimitant un conduit (14) de circulation de fluide, un obturateur (16) mobile entre une position d’ouverture permettant lepassage du fluide dans le conduit (14) et une position de fermeture empêchantle passage du fluide dans le conduit (14), et - un dispositif d’entrainement en rotation (30) selon l’une quelconque desrevendications 1 à 7, dans lequel l’obturateur (16) est fixé au moyeu (34) dudispositif d’entrainement en rotation (30) de sorte que le moyeu (34) estconfiguré pour actionner l’obturateur (16).
  4. 9. Vanne de circulation de fluide selon la revendication 8, dans laquelle l’obturateur(16) est une soupape mobile en translation entre la position d’ouverture et la positionde fermeture selon l’axe de rotation (A) du moyeu (34), l’obturateur (16) étant fixéau moyeu (34) du dispositif d’entrainement en rotation (30) de sorte que le moyeu(34) est configuré pour permettre l’entrainement en translation de l’obturateur (16). 10. Vanne de circulation de fluide selon l’une des revendications 8 ou 9, danslaquelle la vanne est du type vanne de recirculation des gaz d’échappement,notamment du type haute pression.
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