WO2002025085A1 - Dispositif d'admission d'air pour un moteur thermique - Google Patents

Dispositif d'admission d'air pour un moteur thermique Download PDF

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WO2002025085A1
WO2002025085A1 PCT/CH2001/000577 CH0100577W WO0225085A1 WO 2002025085 A1 WO2002025085 A1 WO 2002025085A1 CH 0100577 W CH0100577 W CH 0100577W WO 0225085 A1 WO0225085 A1 WO 0225085A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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revolution
regulating member
curvature
axis
housing
Prior art date
Application number
PCT/CH2001/000577
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Luc Thuliez
Original Assignee
Internova International Innovation Company B.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Internova International Innovation Company B.V. filed Critical Internova International Innovation Company B.V.
Publication of WO2002025085A1 publication Critical patent/WO2002025085A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/12—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit
    • F02D9/16—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit the members being rotatable

Definitions

  • the present invention relates to an air intake device for a heat engine, in particular for an electronic injection engine for a motor vehicle, this device comprising a housing containing a movable member for regulating the air flow admitted by the engine, said movable member for regulating the air flow having a general form of plug or ball being housed inside a cavity delimited by the interior walls of said box, rotating around an axis of rotation passing through this cavity and comprising a central passage substantially perpendicular to said axis of rotation, this central passage being arranged to put an inlet opening into communication with an outlet opening of said housing when the movable member for regulating the air flow is in a first position called position opening, and being completely closed when the movable member for regulating the air flow is in a second so-called iron position procedure to prevent any communication between the inlet opening and the outlet opening of said housing, said passage being further arranged to communicate in a controlled manner the inlet opening and the outlet opening of said housing when the the mobile regulating member is in any intermediate position between the first and the second position
  • the intake unit of a heat engine is located between the distributor and the air filter. It includes the valve which regulates the air admitted by the engine.
  • the throttle body which includes a valve called a "butterfly flap" composed of a tilting flap fixed on an axis passing through a cavity formed inside. of an injected aluminum alloy case.
  • the butterfly flap is often made of brass and is fixed, by known means such as screws, to its axis of rotation. The improvement in the progressiveness of the opening is obtained by bosses formed on the butterfly flap or in the walls of the interior cavity of the housing.
  • Some manufacturers have produced intake boxes partially made of synthetic materials which fairly faithfully reproduce the geometries of the metal intake boxes. Such a transposition generates difficulties with regard to obtaining a total seal since the synthetic materials undergo significant geometric deformations depending on the temperature to which they are brought. These deformations are due in particular to variations in the conditions of molding of the parts which lead to a dimensional dispersion of the parts during production, to the differences in geometry of the molding cavities when using multi-cavity molds, to the differences in physical characteristics. -chemical and quality of the materials used for the production of the same part and to the differences in properties of the materials used for the production of constituent parts entering into the construction of the system, causing dimensional variations and leaks.
  • the air filter and the intake air distributor are already often made of synthetic material.
  • the intake box is mounted at one end of the intake pipe which is itself mounted on the engine.
  • a vibration of the engine causes the vibration of the air distributor - air intake valve - air filter assembly.
  • the lightening of the air intake valve makes it possible to proportionally lighten the intake air distributor which supports the throttle body because the latter can be less rigid. Consequently, there is a certain interest in the production of all of these parts made of synthetic material.
  • valve In addition, precise regulation of the air flow relative to the opening angle of the valve is another of the current requirements.
  • the valve must tend towards a very low calibrated and reproducible flow when it is in the closed position. Its progressiveness, which is in fact the slope of the curve for the evolution of the air flow rate as a function of the valve opening angle, is very important at low flows, because it conditions the flexibility of the motor. and its consumption at low speed.
  • progressivity requires precise and costly machining to allow leaks at closure to remain negligible and prevent them from distorting the combustion parameters.
  • Butterfly valves generate turbulence that is difficult to predict, particularly at full throttle, since the axis of the butterfly, the butterfly itself and the fixing screws are located in the air flow.
  • the technical drawbacks on the one hand, and economic disadvantages on the other hand make the known intake boxes made of metal, which currently correspond to the most important market, and those of plastic material, which currently correspond to a more restricted market. , no longer meet the current requirements of engine manufacturers. However, if nothing better, they are still present on all vehicles.
  • the present invention proposes to overcome the drawbacks of the devices of the prior art by providing an intake box comprising a device for regulating and metering the air that is simple, efficient, precise and of industrial manufacture, can be made of synthetic material at particularly competitive prices.
  • the intake device as defined in the preamble, and characterized in that said axis of curvature or said center of curvature of the surface of revolution of said movable member for regulating the air flow is offset with respect to the axis of rotation of this regulating member and follows, during the rotation of said member about its axis of rotation, a trajectory which passes through the axis of curvature or the center of curvature of the surface of revolution of the cavity interior, so that the two surfaces of revolution have play between them when the movable member for regulating the air flow is in the open position or in any intermediate position between this open position and the position of closure, and in that at least part of the surface of revolution of the regulating member is in sealed contact against at least part of the surface of revolution of the cavity when said regulating member is in the closed position, the axis of curvature or the center of curvature of the surface of revolution of the regulating member then being disposed near or superimposed on the axis of curvature or at the center of curvature of the
  • This construction makes it possible to achieve favorable progressiveness over a large angular opening of the movable member for regulating the air flow. It also makes it possible to have enough material to profile the air duct at full opening. Finally, it makes it possible to have a sufficient surface portion of the movable member that can be brought into contact with a surface portion of the housing cavity so that the system is sealed.
  • the offset between the axis of curvature or the center of curvature of the surface of revolution of the regulating member and the axis of rotation of said member is between 0.1 mm and 1 mm and preferably between 0.1 mm and 0.5 mm.
  • the mobile air flow regulating member describes a pendulum movement and when the closed position is reached, the cylindrical or spherical surface portion of this member will be closest to the corresponding cylindrical or spherical surface portion. of the housing cavity.
  • the center of curvature of the surface of revolution of the regulating member and the center of revolution of the surface of revolution of the interior cavity of the housing are preferably arranged in a median plane of symmetry of said housing, perpendicular to said axis of rotation.
  • At least said parts of the two surfaces of revolution which are brought into leaktight support in the closed position are of spherical shape.
  • the distance between the two spherical surfaces of revolution is most favorably adjusted so that the minimum air leakage rate keeps the engine running at idle.
  • at least said parts of the two surfaces of revolution which are brought into leaktight support in the closed position are of cylindrical shape.
  • the surface of revolution of the regulating member comprises at least one transverse groove arranged to generate a pressure drop in the air flow by a labyrinth effect. It can also include several non-communicating transverse grooves.
  • Said transverse grooves are preferably parallel to one another and of unequal depth and have an inclination of between 10 ° and 90 ° relative to the surface of revolution.
  • the surface of revolution of the regulating member comprises a groove in which is housed a seal and which is connected by at least one pressure balancing channel with the opening of air inlet.
  • said seal is an O-ring.
  • said seal occupies one of the transverse grooves with a labyrinth effect.
  • the housing and the regulating member are made of the same material. In this way, the relative deformations are constant, which promotes obtaining a good seal and facilitates the work of the seal.
  • the movable member for regulating the air flow is coupled to an electric motor arranged to control its angular position.
  • the regulating member preferably comprises a toothed pinion which is engaged with at least one toothed wheel driven by said electric motor.
  • the axis of rotation of the regulating member can be movable in translation, and can be coupled to actuating means arranged to move it and, in the position closing, press said regulating member against the walls of the interior cavity of the housing.
  • actuating means preferably comprise an electromagnet controlled by the electronic circuit of the vehicle, when the device is completely closed, as well as a return spring.
  • the device comprises an emergency air supply system in the event of a breakdown of the electric motor for controlling the angular position of the movable member.
  • This emergency air supply system advantageously comprises a rod partially engaged, at one of its ends, in a bore formed in the body of the housing and which is extended by a channel which opens on the side of the tubing. air supplied to the engine, this rod being partially surrounded by the electromagnet which is permanently supplied as soon as the vehicle engine is running and by the return spring compressed by said electromagnet.
  • FIG. 1A represents a view in axial section of a first embodiment of the device according to the invention, represented in the closed position of the movable member for regulating the air flow,
  • FIG. 1B represents a view in axial section of the first embodiment of the device according to the invention, represented in the open position of the movable member for regulating the air flow,
  • Figure 1C shows an axial sectional view of this first embodiment of the device according to the invention, shown in an intermediate position between the closed position of the movable member for regulating the air flow and its open position ,
  • FIGS. 2A and 2B represent enlarged partial views illustrating the relative positions between the walls of the housing cavity and those of the movable member for regulating the air flow, respectively when the latter is in the closed position and when it is in an intermediate position
  • FIGS. 3A, 3B and 3C are views similar to those of FIGS. 1A, 1B and 1C, and represent a second embodiment of the device according to the invention
  • FIGS. 4A and 4B represent enlarged partial views of FIGS. 3A and 3C illustrating the play existing between the walls of the housing cavity and those of the movable member for regulating the air flow, respectively when the latter is in the position closing and when in an intermediate position,
  • FIG. 5A represents a view in axial section of a third embodiment of the device according to the invention, represented in the closed position of the movable member for regulating the air flow,
  • FIG. 5B represents a view in axial section of this third embodiment of the device according to the invention, represented in an intermediate position between the closed position of the movable member for regulating the air flow and its open position ,
  • FIGS. 6A and 6B represent enlarged partial views of the embodiment of FIGS. 5A and 5B illustrating the play existing between the walls of the housing cavity and those of the movable member for regulating the air flow, respectively when this the latter is in the closed position and when it is in an intermediate position,
  • FIG. 7 is a perspective view of the movable member for regulating the air flow
  • FIG. 8 is a schematic view of the device according to the invention in which the movable member for regulating the air flow is associated with motorized drive means
  • FIG. 9 represents a schematic view of the device according to the invention in which the mobile member for regulating the air flow is provided with a system called "limp home”.
  • the inlet device 10 shown is intended to replace a valve called “butterfly valve” and is in the form of a ball valve.
  • this ball valve could be replaced by a ball valve.
  • the device 10 comprises a housing 11 which contains a movable member 12 for regulating the air flow admitted by a heat engine (not shown) on which it is mounted.
  • this movable member for regulating the air flow consists of a part of at least partially spherical shape.
  • this movable member for regulating the air flow consists of a part of at least partially cylindrical shape.
  • the housing 11 consists of a first element 11a placed on the side of the inlet of the air flow coming from an air filter (not shown) and a second element 11b placed on the side of the intake d engine air.
  • the first element 11a has an inlet opening 14a and the second element 11b has an outlet opening 14b arranged to be connected to the intake manifold of the engine.
  • the two elements are made by molding in a suitable synthetic material and together constitute the body of the housing 11.
  • the two elements 11a and 11b are independent and are preferably assembled by screws and nuts.
  • a seal 11c is preferably interposed between the two elements.
  • This body has an interior cavity 13, at least partially spherical, in which is housed the movable member 12 for regulating the air flow.
  • This regulating member is pivotable about an axis of rotation 15 so as to be able to rotate by an angle of approximately 110 ° inside said interior cavity.
  • the ends of the axis of rotation 15 are mounted in bearings housed in the wall of the housing 11.
  • the movable member 12 for regulating the air flow has an approximate shape of a truncated sphere and has a central passage 16 intended, on the one hand, to communicate between them the inlet opening 14a and the outlet opening 14b when the movable member for regulating the air flow is in its open position or in an intermediate position between the open position and the closed position, and on the other hand to limit any communication between these two openings when the regulating member is in its closed position.
  • the shape of the regulating member is not limited to the shape derived from a sphere and can extend to other geometries with symmetry of revolution, such as a partially cylindrical shape, ellipsoidal, etc.
  • the air regulating member 12 When the air regulating member 12 is in its closed position as shown in FIGS. 1A and 2A, it can be seen that it is close to the walls of the internal cavity 13 of the housing 11 so as to ensure almost closing the central passage 16.
  • the interior walls of the housing 11, defining said interior cavity 13 comprise at least one surface of revolution 20, which is advantageously spherical in the case of a ball valve and cylindrical in the case of a ball valve, and the regulating member 12 comprises at least one surface of revolution 30 arranged to cooperate with this surface of revolution 20.
  • the surface of revolution 30 is spherical for the ball and cylindrical for the bushel and has the same dimensional characteristics as the surface of revolution 20.
  • This surface of revolution 20 has a center of curvature 17 which is offset from the axis of rotation 15 of the org regulating loop 12 and the surface of revolution 30 has a center of curvature 18 which is also offset with respect to the axis of rotation 15 of the regulating member 12.
  • the center of curvature 18 describes a circular trajectory centered on the axis of rotation 15 of the regulating member 12, this trajectory passing through the center of curvature 17 and being almost superimposed on it when the device is in the closed position.
  • the regulating member 12 describes a pendulum movement, the closed position being a stop position, an angular pivoting of very small amplitude causing an immediate offset of the regulating member relative to the walls delimiting the inner cavity 13 of the housing 11.
  • the center of curvature 18 of the surface of revolution 30 is offset with respect to the axis of rotation 15 of the regulating member, so that this center describes, during its displacements, a circular trajectory around the axis of rotation 15.
  • One of the two limits of the movement is determined by the arrival in abutment of at least part of the surface of revolution 30 against at least part of the surface of revolution 20.
  • This offset is determined so that the area on which the two surfaces of revolution are pressed against each other, corresponds to a minimum angular displacement of the regulating member 12
  • the angle of this movement is between 1 and 10 ° and preferably close to 5 °.
  • the offset of the axis of rotation 15 relative to the center of curvature 18 of the surface of revolution 30 is between 0.1 and 1 mm and preferably between 0.1 and 0.5 mm.
  • the respective centers of curvature of the two surfaces of revolution are preferably arranged in a median plane of the housing perpendicular to the axis of rotation 15 of the regulating member 12.
  • the zone corresponding in whole or in part to the surface of revolution 30 is discontinuous and comprises at least one transverse groove 40 and preferably a set of grooves 40, 41, 42, 43, etc., parallel to each other, which allow get a maze effect.
  • These transverse grooves have different depths and have a determined inclination relative to the surface of the regulating member 12.
  • the labyrinth effect has the effect of alternately accelerating and decelerating the air flow by imposing a long path , then short to generate pressure drops which can be calibrated and which are favorably calibrated below the idling speed of the heat engine.
  • the inclination of the grooves can be between 10 and 90 ° relative to the surface of revolution 20 of the regulating member 12.
  • the sealed closure of the passage 16 can be made even more securely by the addition of a seal 50 housed in a groove 51 formed at the level of the surface of revolution 30.
  • a seal 50 housed in a groove 51 formed at the level of the surface of revolution 30.
  • FIGS. 5A, 5B, 6A and 6B An embodiment representing such a seal and such a groove containing this seal is shown in FIGS. 5A, 5B, 6A and 6B.
  • the groove 51 can be independent of the grooves 40, 41, 42, 43 described above or can be part of these grooves.
  • the presence of such a seal had major drawbacks.
  • the friction of a seal is effective during the entire phase of relative displacement of one of the surfaces in relation to the other.
  • the seal is then a wearing part which requires regular replacement, which is incompatible with the requirements of car manufacturers.
  • the seal does not come into operation until the regulating member has reached its closed position, or just before this position, then it practically does not wear out due to the negligible friction in these conditions.
  • This object is achieved by offset of the center of curvature 18 of the surface of revolution 30 relative to the axis of rotation 15 of the regulating member 12.
  • the seal is preferably an O-ring and the groove, having a profile at least approximately U-shaped, is adjusted in such a way that it can slide towards the periphery as in a guide.
  • the bottom of the U-shaped groove is connected by at least one pressure balancing channel (not shown) with the inlet opening, so that the air pressure prevailing in this channel is transmitted in space separating the bottom of the groove from the surface facing the joint.
  • the seal is applied against the bottom of the groove by its own elasticity.
  • the seal is subjected to a differential pressure which tends to push it out of its groove and to press it against the surface of revolution of the cavity. As this position is reached when the regulating member is practically stationary, the seal suffers practically no wear.
  • the only function of this joint is to absorb the dimensional differences between the two surfaces of revolution and to ensure a tight seal when closed, despite relatively high manufacturing tolerances and large expansions due to the use of synthetic materials. .
  • This characteristic is very important for the engine, especially when starting in very cold weather.
  • the preheating cartridge which is necessary in cold countries with the so-called "butterfly" housings, can be omitted because a metal valve is replaced by a plastic regulating member.
  • the progressiveness is much more advantageous in the first degrees of opening, because a conventional intake unit works on eighty-two degrees of maximum opening, while the housing according to the invention works on more than one hundred and ten degrees .
  • the air flow circulates in a profiled channel and optimized for good flow. This goal is achieved because no obstacle is interposed in the air flow at full opening. This is not the case for a butterfly whose axis and flap generate turbulence at the different openings since they constitute an obstacle to the air flow.
  • the latter is disposed in a recess so as not to be in the air flow, which protects it against possible overheating due to a flashback coming from of the motor.
  • FIG. 7 represents a perspective view of the regulating member 12 corresponding to the embodiment illustrated by FIGS. 3A, 3B and 3C.
  • the grooves 40, 41, 42 and 43 are mutually parallel to the periphery of the ball which constitutes this member.
  • End pieces 45 allow the mounting of the regulating member 12 on the axis of rotation 15.
  • a recess 46, formed at the periphery of said member, allows the passage of a leakage current.
  • FIG. 8 illustrates another embodiment in which the regulating member 12 comprises a toothed pinion 70 integrated or attached which is mounted on one of its axes 71.
  • This toothed pinion meshes with a small toothed wheel 72 which is fixed to the end of the motor shaft 73 of an electric drive motor 74. Thanks to this device, the regulating member 12 is activated by the electric motor 74 and its angular position inside the housing 11 is defined by a control signal transmitted to this motor.
  • FIG. 9 illustrates, seen in section, the device according to the invention equipped with an emergency air supply system - in the event of failure of the motorized actuation means of the regulating member 12, commonly called system "limp home".
  • the objective of this system is to release an air supply channel or "bypass” to allow the passage of air towards the motor even if the regulating member 12 is blocked in the closed position.
  • It comprises a rod 80 partially engaged, at one of its ends, in a bore 81 formed in the body of the housing 11 and which is extended by a channel 82 which opens on the side of the air supply pipe to the engine.
  • the rod 80 is partially surrounded by an electromagnet 83 which is permanently supplied as soon as the vehicle engine is running.
  • the rod is engaged by one end in the bore 81 sufficiently to close a conduit 84 which opens freely into the atmosphere.
  • a return spring 85 is mounted coaxially on the rod 80 and is supported on a ring 86 secured to the rod and on the body of the housing 11. This spring 85 is thwarted and put into compression by the electromagnet 83. As soon as the electromagnet is no longer supplied, the previously armed spring pushes the rod 80 out of the bore 81 and releases the orifice of the conduit 84, which can then supply air to the channel 82.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'air pour un moteur thermique, notamment pour des moteurs à injection électronique. Ce dispositif comporte un boîtier (11) et un organe mobile de régulation (12) du flux d'air logé dans une cavité intérieure (13) de ce boitier. L'organe mobile comporte un passage central (16) pour assurer une communication entre une ouverture d'entrée (14a) et une ouverture de sortie (14b) et pour permettre la circulation d'un flux d'air. L'organe de régulation (12) est rotatif autour d'un axe de rotation (15) et peut adopter toutes les positions entre deux positions extrêmes dites d'ouverture et de fermeture. La cavité intérieure (13) est délimitée par au moins une surface de révolution (20) et l'organe de régulation (12) comporte au moins une surface de révolution (30) agencé pour coopérer avec la surface de révolution (30) agencée pour coopérer avec la surface de révolution (20) afin d'être en appui l'une contre l'autre dans la position de fermeture.

Description

DISPOSITIF D'ADMISSION D'AIR POUR UN MOTEUR THERMIQUE
Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif d'admission d'air pour un moteur thermique, notamment pour un moteur à injection électronique pour un véhicule automobile, ce dispositif comportant un boîtier contenant un organe mobile de régulation du flux d'air admis par le moteur, ledit organe mobile de régulation du flux d'air ayant une forme générale de boisseau ou de bille étant logé à l'intérieur d'une cavité délimitée par les parois intérieures dudit boîtier, tournant autour d'un axe de rotation traversant cette cavité et comportant un passage central sensiblement perpendiculaire audit axe de rotation, ce passage central étant agencé pour mettre en communication une ouverture d'entrée avec une ouverture de sortie dudit boîtier lorsque l'organe mobile de régulation du flux d'air est dans une première position dite position d'ouverture, et étant entièrement obturé lorsque l'organe mobile de régulation du flux d'air est dans une seconde position dite de fermeture pour empêcher toute communication entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie dudit boîtier, ledit passage étant en outre agencé pour mettre en communication de façon contrôlée l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie dudit boîtier lorsque l'organe mobile de régulation se trouve dans une position intermédiaire quelconque entre la première et la seconde position, dans lequel lesdites parois intérieures du boîtier définissant ladite cavité intérieure contenant ledit organe mobile de régulation du flux d'air comportent au moins une surface de révolution définie à partir d'un axe de courbure ou d'un centre de courbure et agencée pour coopérer avec une surface de révolution dudit organe mobile de régulation du flux d'air, ladite surface de révolution dudit organe étant également définie à partir d'un axe de courbure ou d'un centre de courbure.
Technique antérieure
Le boîtier d'admission d'un moteur thermique est situé entre le répartiteur et le filtre à air. Il comporte la vanne qui assure une régulation de l'air admis par le moteur. L'un des systèmes le plus universellement employé dans l'industrie automobile pour les moteurs à injection est le boîtier papillon qui comporte une vanne dite " volet papillon " composée d'un volet basculant fixé sur un axe traversant une cavité ménagée à l'intérieur d'un boîtier en alliage d'aluminium injecté. Le volet papillon est souvent en laiton et est fixé, par des moyens connus tels que des vis, à son axe de rotation. L'amélioration de la progressivité de l'ouverture est obtenue par des bossages ménagés sur le volet papillon ou dans les parois de la cavité intérieure du boîtier.
Certains constructeurs ont réalisé des boîtiers d'admission partiellement fabriqués en matières synthétiques qui reproduisent de façon assez fidèle les géométries des boîtiers d'admission en métal. Une telle transposition génère des difficultés en ce qui concerne l'obtention d'une étanchéité totale puisque les matières synthétiques subissent des déformations géométriques importantes en fonction de la température à laquelle elles sont portées. Ces déformations sont dues notamment aux variations des conditions de moulage des pièces qui conduisent à une dispersion dimensionnelle des pièces en cours de production, aux différences de géométrie des cavités de moulage lorsque l'on utilise des moules à empreintes multiples, aux différences de caractéristiques physico-chimiques et de qualité des matériaux utilisés pour la réalisation d'une même pièce et aux différences de propriétés des matériaux utilisés pour la production de pièces constitutives entrant dans la construction du système, entraînant des variations dimensionnelles et des défauts d'étanchéité.
Ces contraintes imposent l'utilisation de matières plastiques particulières, notamment des polymères ayant des qualités de résistance thermique élevée, qui sont coûteux.
D'autres systèmes ont été développés utilisant des vannes sphériques ou des vannes à boisseau en matières synthétiques. L'avantage de ces systèmes est que les composants sont réalisés en matières synthétiques par moulage par injection, ce qui rend leur fabrication en grande série moins coûteuse. Toutefois, ces réalisations ne sont pas probantes en raison de l'utilisation de mélanges de matières synthétiques qui ont des coefficients de dilatation élevés et différents provoquant ainsi des variations dimensionnelles importantes en fonction des températures. Les tolérances de fabrication sont trop grandes pour assurer une étanchéité parfaite au moment de la fermeture de la vanne.
Le filtre à air et le répartiteur d'air d'admission sont déjà fréquemment réalisés en matière synthétique. Le boîtier d'admission est monté à une extrémité de la pipe d'admission qui est elle-même montée sur le moteur. En fonctionnement, une vibration du moteur provoque la vibration de l'ensemble répartiteur d'air - vanne d'admission d'air - filtre à air. L'allégement de la vanne d'admission d'air permet d'alléger proportionnellement le répartiteur d'air d'admission qui supporte le boîtier papillon car ce dernier peut être moins rigide. Par conséquent, il existe un intérêt certain pour la réalisation de tout l'ensemble de ces pièces en matière synthétique.
En outre, la régulation précise du débit d'air par rapport à l'angle d'ouverture de la vanne constitue une autre des exigences actuelles. En particulier, la vanne doit tendre vers un débit très faible calibré et reproductible lorsqu'elle est en position de fermeture. Sa progressivité, qui est en fait la pente de la courbe d'évolution du débit de passage de l'air en fonction de l'angle d'ouverture de la vanne, est très importante aux faibles débits, car elle conditionne la souplesse du moteur et sa consommation à bas régime. Sur les systèmes connus, la progressivité demande un usinage précis et coûteux pour permettre que les fuites à la fermeture restent négligeables et éviter qu'elles faussent les paramètres de combustion.
Les vannes papillon quant à elles génèrent des turbulences difficilement prévisibles, particulièrement à plein régime, étant donné que l'axe du papillon, le papillon lui-même et les vis de fixation sont situés dans le flux d'air. Les inconvénients techniques d'une part, et économiques d'autre part, font que les boîtiers d'admission connus réalisés en métal, qui correspondent actuellement au marché le plus important, et ceux en matière plastique, qui correspondent actuellement à un marché plus restreint, ne satisfont plus les exigences actuelles des motoristes. Néanmoins, à défaut de mieux, ils sont quand même présents sur tous les véhicules.
Exposé de l'invention La présente invention se propose de pallier les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en fournissant un boîtier d'admission comprenant un dispositif de régulation et de dosage de l'air simple, efficace, précis et de fabrication industrielle, pouvant être réalisé en matière synthétique à des prix particulièrement compétitifs.
Ce but est atteint par le dispositif d'admission tel que défini en préambule, et caractérisé en ce que ledit axe de courbure ou ledit centre de courbure de la surface de révolution dudit organe mobile de régulation du flux d'air est décalé par rapport à l'axe de rotation de cet organe de régulation et suit, au cours de la rotation dudit organe autour de son axe de rotation, une trajectoire qui passe par l'axe de courbure ou le centre de courbure de la surface de révolution de la cavité intérieure, de sorte que les deux surfaces de révolution ont du jeu entre elles lorsque l'organe mobile de régulation du flux d'air est dans la position d'ouverture ou dans une position intermédiaire quelconque entre cette position d'ouverture et la position de fermeture, et en ce qu'au moins une partie de la surface de révolution de l'organe de régulation est en appui étanche contre au moins une partie de la surface de révolution de la cavité lorsque ledit organe de régulation est dans la position de fermeture, l'axe de courbure ou le centre de courbure de la surface de révolution de l'organe de régulation étant alors disposé à proximité ou superposé à l'axe de courbure ou au centre de courbure de la surface de révolution de la cavité. Cette construction permet d'atteindre une progressivité favorable sur une grande ouverture angulaire de l'organe mobile de régulation du flux d'air. Elle permet en outre de disposer de suffisamment de matière pour profiler le conduit d'air à pleine ouverture. Elle permet enfin de disposer d'une portion de surface de l'organe mobile suffisante pouvant être amenée en contact avec une portion de surface de la cavité du boîtier pour que l'étanchéité du système soit assurée.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le décalage entre l'axe de courbure ou le centre de courbure de la surface de révolution de l'organe de régulation et l'axe de rotation dudit organe est compris entre 0,1 mm et 1 mm et de préférence compris entre 0,1 mm et 0,5 mm.
L'organe mobile de régulation du flux d'air décrit un mouvement pendulaire et lorsque l'on atteint la position de fermeture, la portion de surface cylindrique ou sphérique de cet organe se trouvera au plus proche de la portion de surface cylindrique ou sphérique correspondante de la cavité du boîtier.
Le centre de courbure de la surface de révolution de l'organe de régulation et le centre de révolution de la surface de révolution de la cavité intérieure du boîtier sont de préférence disposés dans un plan de symétrie médian dudit boîtier, perpendiculaire audit axe de rotation.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, au moins lesdites parties des deux surfaces de révolution qui sont amenées en appui étanche dans la position de fermeture sont de forme sphérique.
La distance entre les deux surfaces de révolution sphériques est ajustée de la manière la plus favorable pour que le débit de fuite minimal de l'air permette de maintenir le moteur en marche au ralenti. Selon une variante de réalisation, au moins lesdites parties des deux surfaces de révolution qui sont amenées en appui étanche dans la position de fermeture sont de forme cylindrique.
Selon un deuxième mode de réalisation, la surface de révolution de l'organe de régulation comporte au moins une rainure transversale agencée pour générer une perte de charge du flux d'air par un effet de labyrinthe. Elle peut également comporter plusieurs rainures transversales non communicantes.
L'air est accéléré et décéléré au passage de ces rainures et subit une importante perte de charge, ce qui fait tendre le débit de la vanne vers zéro.
Lesdites rainures transversales sont de préférence parallèles entre elles et de profondeur inégale et ont une inclinaison comprise entre 10° et 90° par rapport à la surface de révolution.
Selon un troisième mode de réalisation, la surface de révolution de l'organe de régulation comporte une gorge dans laquelle est logé un joint d'étanchéité et qui est reliée par au moins un canal d'équilibrage de la pression avec l'ouverture d'entrée d'air.
Dans toutes les positions de l'organe de régulation autres que la position de fermeture, le joint reste appliqué contre le fond de la gorge en raison de son élasticité. Lorsque cet organe pivote vers la position de fermeture, la différence de pression entre l'amont et l'aval est communiquée au joint par des perçages ménagés dans la sphère qui constituent les canaux d'équilibrage de la pression. La pression de l'air sur le joint le pousse alors vers l'extérieur de son logement et le plaque contre les parois de la cavité pour assurer l'étanchéité. Dès que les pressions entre l'amont et l'aval s'équilibrent, le joint retourne au fond de la gorge.
De préférence, ledit joint d'étanchéité est un joint torique. Selon une variante intéressante, ledit joint d'étanchéité occupe l'une des rainures transversales à effet de labyrinthe.
De façon particulièrement avantageuse, le boîtier et l'organe de régulation sont réalisés en un même matériau. De cette manière, les déformations relatives sont constantes, ce qui favorise l'obtention d'une bonne étanchéité et facilite le travail du joint d'étanchéité.
Dans la forme de réalisation préférée, l'organe mobile de régulation du flux d'air est accouplé à un moteur électrique agencé pour commander sa position angulaire.
Dans cette réalisation, l'organe de régulation comporte de préférence un pignon denté qui est en prise avec au moins une roue dentée entraînée par ledit moteur électrique.
Pour améliorer encore l'étanchéité du dispositif dans la position de fermeture, l'axe de rotation de l'organe de régulation peut être mobile en translation, et peut être couplé à des moyens d'actionnement agencés pour le déplacer et, dans la position de fermeture, plaquer ledit organe de régulation contre les parois de la cavité intérieure du boîtier.
Ces moyens d'actionnement comportent de préférence un électro-aimant commandé par le circuit électronique du véhicule, au moment de la fermeture complète du dispositif, ainsi qu'un ressort de rappel.
De préférence, le dispositif comporte un système d'alimentation d'air de secours en cas de panne du moteur électrique de commande de la position angulaire de l'organe mobile. Ce système d'alimentation d'air de secours comporte avantageusement une tige partiellement engagée, à l'une de ses extrémités, dans un alésage ménagé dans le corps du boîtier et qui se prolonge par un canal qui débouche du côté de la tubulure d'amenée de l'air au moteur, cette tige étant partiellement entourée par Pélectroaimant qui est alimenté en permanence dès que le moteur du véhicule est en marche et par le ressort de rappel mis en compression par ledit électroaimant.
Description sommaire des dessins L'invention sera mieux comprise en référence à la description d'exemples de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1A représente une vue en coupe axiale d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, représenté dans la position de fermeture de l'organe mobile de régulation du flux d'air,
la figure 1B représente une vue en coupe axiale de la première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, représenté dans la position d'ouverture de l'organe mobile de régulation du flux d'air,
la figure 1C représente une vue en coupe axiale de cette première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, représenté dans une position intermédiaire entre la position de fermeture de l'organe mobile de régulation du flux d'air et sa position d'ouverture,
les figures 2A et 2B représentent des vues partielles agrandies illustrant les positions relatives entre les parois de la cavité du boîtier et celles de l'organe mobile de régulation du flux d'air, respectivement lorsque ce dernier est dans la position de fermeture et lorsqu'il est dans une position intermédiaire, les figures 3A, 3B et 3C sont des vues similaires à celles des figures 1A, 1B et 1C, et représentent une deuxième forme de réalisation du dispositif selon l'invention,
les figures 4A et 4B représentent des vues partielles agrandies des figures 3A et 3C illustrant le jeu existant entre les parois de la cavité du boîtier et celles de l'organe mobile de régulation du flux d'air, respectivement lorsque ce dernier est dans la position de fermeture et lorsqu'il est dans une position intermédiaire,
la figure 5A représente une vue en coupe axiale d'une troisième forme de réalisation du dispositif selon l'invention, représenté dans la position de fermeture de l'organe mobile de régulation du flux d'air,
la figure 5B représente une vue en coupe axiale de cette troisième forme de réalisation du dispositif selon l'invention, représenté dans une position intermédiaire entre la position de fermeture de l'organe mobile de régulation du flux d'air et sa position d'ouverture,
les figures 6A et 6B représentent des vues partielles agrandies de la forme de réalisation des figures 5A et 5B illustrant le jeu existant entre les parois de la cavité du boîtier et celles de l'organe mobile de régulation du flux d'air, respectivement lorsque ce dernier est dans la position de fermeture et lorsqu'il est dans une position intermédiaire,
la figure 7 est une vue en perspective de l'organe mobile de régulation du flux d'air,
la figure 8 est une vue schématique du dispositif selon l'invention dans lequel l'organe mobile de régulation du flux d'air est associé à des moyens d'entraînement motorisés, et la figure 9 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention dans lequel l'organe mobile de régulation du flux d'air est pourvu d'un système appelé " limp home ".
Manière(s) de réaliser l'invention
En référence aux figures 1A, 1B et 1C, le dispositif d'admission 10 représenté est destiné à remplacer une vanne dite " vanne papillon " et se présente sous la forme d'une vanne à bille. Toutefois, selon une autre forme de réalisation, cette vanne à bille pourrait être remplacée par une vanne à boisseau. Le dispositif 10 comprend un boîtier 11 qui contient un organe mobile 12 de régulation du flux d'air admis par un moteur thermique (non représenté) sur lequel il est monté. Dans le cas d'une vanne à bille, cet organe mobile de régulation du flux d'air est constitué d'une pièce de forme au moins partiellement sphérique. Dans le cas d'une vanne à boisseau, cet organe mobile de régulation du flux d'air est constitué d'une pièce de forme au moins partiellement cylindrique. Le boîtier 11 se compose d'un premier élément 11a placé du côté de l'entrée du flux d'air en provenance d'un filtre à air (non représenté) et d'un second élément 11b placé du côté de l'admission d'air du moteur. A cet effet, le premier élément 11a comporte une ouverture d'entrée 14a et le second élément 11b comporte une ouverture de sortie 14b agencée pour être raccordée à la tubulure d'admission du moteur. Les deux éléments sont réalisés par moulage en une matière synthétique appropriée et constituent ensemble le corps du boîtier 11. Les deux éléments 11a et 11b sont indépendants et sont assemblés de préférence par des vis et des écrous. Un joint d'étanchéité 11c est de préférence intercalé entre les deux éléments. Ce corps présente une cavité intérieure 13, au moins partiellement sphérique, dans laquelle est logé l'organe mobile 12 de régulation du flux d'air. Cet organe de régulation est pivotant autour d'un axe de rotation 15 de manière à pouvoir tourner d'un angle d'environ 110° à l'intérieur de ladite cavité intérieure. Les extrémités de l'axe de rotation 15 sont montées dans des paliers logés dans la paroi du boîtier 11. L'organe mobile 12 de régulation du flux d'air a une forme approximative de sphère tronquée et comporte un passage central 16 destiné, d'une part à faire communiquer entre elles l'ouverture d'entrée 14a et l'ouverture de sortie 14b lorsque l'organe mobile de régulation du flux d'air est dans sa position d'ouverture ou dans une position intermédiaire entre la position d'ouverture et la position de fermeture, et d'autre part à limiter toute communication entre ces deux ouvertures lorsque l'organe de régulation est dans sa position de fermeture. Comme mentionné ci-dessus, la forme de l'organe de régulation n'est pas limitée à la forme dérivée d'une sphère et peut s'étendre à d'autres géométries à symétrie de révolution, telles qu'une forme partiellement cylindrique, ellipsoïdale, etc.
Lorsque l'organe de régulation 12 d'air est dans sa position de fermeture telle que représentée par les figures 1A et 2A, on constate qu'il est proche des parois de la cavité intérieure 13 du boîtier 11 de manière à assurer la quasi- obturation du passage central 16. A cet effet, les parois intérieures du boîtier 11 , définissant ladite cavité intérieure 13, comportent au moins une surface de révolution 20, qui est avantageusement sphérique dans le cas d'une vanne à bille et cylindrique dans le cas d'une vanne à boisseau, et l'organe de régulation 12 comporte au moins une surface de révolution 30 agencée pour coopérer avec cette surface de révolution 20. A cet effet, la surface de révolution 30 est sphérique pour la bille et cylindrique pour le boisseau et présente les mêmes caractéristiques dimensionnelles que la surface de révolution 20. Cette surface de révolution 20 a un centre de courbure 17 qui est décalé par rapport à l'axe de rotation 15 de l'organe de régulation 12 et la surface de révolution 30 a un centre de courbure 18 qui est également décalé par rapport à l'axe de rotation 15 de l'organe de régulation 12. Le centre de courbure 18 décrit une trajectoire circulaire centrée sur l'axe de rotation 15 de l'organe de régulation 12, cette trajectoire passant par le centre de courbure 17 et se trouvant quasiment superposé à lui lorsque le dispositif se trouve en position de fermeture. Lorsque l'organe de régulation 12 est dans sa position d'ouverture, telle que représentée par la figure 1B, ou dans une position intermédiaire telle que représentée par les figures 1C et 2B, on constate qu'il présente du jeu par rapport aux parois intérieures du boîtier 11. Ce jeu a pour but d'éviter les frictions entre l'organe de régulation et les parois intérieures du boîtier et d'absorber les différences dimensionnelles entre ces deux composants réalisés par moulage en matière synthétique, différences liées aux tolérances de fabrication et à des dilatations en cours de fonctionnement. Pour obtenir un tel jeu, l'organe de régulation 12 décrit un mouvement pendulaire, la position de fermeture étant une position de butée, un pivotement angulaire de très faible amplitude provoquant un décalage immédiat de l'organe de régulation par rapport aux parois délimitant la cavité intérieure 13 du boîtier 11. A cet effet, le centre de courbure 18 de la surface de révolution 30 est décalé par rapport à l'axe de rotation 15 de l'organe de régulation, de sorte que ce centre décrit, au cours de ses déplacements, une trajectoire circulaire autour de l'axe de rotation 15. L'une des deux limites du mouvement est déterminée par l'arrivée en butée d'au moins une partie de la surface de révolution 30 contre au moins une partie de la surface de révolution 20. Ce décalage est déterminé de sorte que la zone sur laquelle les deux surfaces de révolution sont en appui l'une contre l'autre, corresponde à un déplacement angulaire minimal de l'organe de régulation 12. Pour des raisons de sécurité, afin de garantir l'étanchéité totale à la fermeture, l'angle de ce déplacement est compris entre 1 et 10° et de préférence voisin de 5°. Dans la pratique, le décalage de l'axe de rotation 15 par rapport au centre de courbure 18 de la surface de révolution 30 est compris entre 0,1 et 1 mm et de préférence compris entre 0,1 et 0,5 mm. Les centres de courbure respectifs des deux surfaces de révolution sont de préférence disposés dans un plan médian du boîtier perpendiculaire à l'axe de rotation 15 de l'organe de régulation 12.
Pour assurer un débit de fuite précis et contrôlé permettant le fonctionnement du moteur thermique au ralenti, diverses solutions sont envisageables. L'une d'elles a été retenue plus précisément et sera décrite ci-dessous en référence aux figures 3A, 3B, 3C, 4A et 4B.
La zone correspondant en tout ou en partie à la surface de révolution 30 est discontinue et comporte au moins une rainure transversale 40 et de préférence un ensemble de rainures 40, 41 , 42, 43, etc., parallèles entre elles, qui permettent d'obtenir un effet labyrinthe. Ces rainures transversales ont des profondeurs différentes et ont une inclinaison déterminée par rapport à la surface de l'organe de régulation 12. L'effet labyrinthe a pour conséquence d'accélérer et de décélérer alternativement le flux d'air en lui imposant un parcours long, puis court pour générer des pertes de charges pouvant être calibrées et qui sont favorablement calibrées au-dessous du régime de marche au ralenti du moteur thermique. L'inclinaison des rainures peut être comprise entre 10 et 90° par rapport à la surface de révolution 20 de l'organe de régulation 12.
Les autres caractéristiques de l'organe de régulation 12, notamment le jeu entre les deux surfaces de révolution 20 et 30 engendré par le décalage du centre de courbure 18 de la surface de révolution 30 par rapport à l'axe de rotation 15 de l'organe de régulation 12, restent identiques à celles décrites en référence à la première forme de réalisation du dispositif de l'invention et ne seront pas décrites de façon plus détaillée.
Lorsque l'organe de régulation du flux d'air 12 est en position de fermeture, l'obturation étanche du passage 16 peut être réalisée de façon encore plus sûre par l'adjonction d'un joint d'étanchéité 50 logé dans une gorge 51 ménagée au niveau de la surface de révolution 30. Une réalisation représentant un tel joint d'étanchéité et une telle gorge contenant ce joint est représentée par les figures 5A, 5B, 6A et 6B. La gorge 51 peut être indépendante des rainures 40, 41 , 42, 43 décrites précédemment ou peut faire partie de ces rainures. Dans les réalisations connues, la présence d'un tel joint présentait des inconvénients majeurs. En effet, lorsque la surface de révolution 20 de la cavité intérieure et la surface de révolution 30 de l'organe de régulation 12 sont coaxiales ou concentriques, la friction d'un joint d'étanchéité est effective pendant toute la phase de déplacement relatif de l'une des surfaces par rapport à l'autre. Le joint est alors une pièce d'usure qui nécessite un remplacement régulier, ce qui est incompatible avec les exigences des constructeurs automobiles. En revanche, si le joint n'entre en fonction qu'au moment où l'organe de régulation a atteint sa position de fermeture, ou juste avant cette position, alors il ne s'use pratiquement plus en raison de la friction négligeable dans ces conditions. Ce but est atteint grâce au décalage du centre de courbure 18 de la surface de révolution 30 par rapport à l'axe de rotation 15 de l'organe de régulation 12. Le joint est de préférence un joint torique et la gorge, ayant un profil au moins approximativement en forme de U, est ajustée de telle manière qu'il peut coulisser vers la périphérie comme dans un guide. Le fond de la gorge en U est relié par au moins un canal d'équilibrage de la pression (non représenté) avec l'ouverture d'entrée, de sorte que la pression d'air régnant dans ce canal est transmise dans l'espace séparant le fond de la gorge de la surface en regard du joint. De cette manière, lorsque l'organe de régulation est dans la position d'ouverture, ou dans une des positions intermédiaires, le joint est appliqué contre le fond de la gorge par sa propre élasticité. Par contre, lorsque l'organe de régulation est amené à proximité immédiate de sa position de fermeture, le joint est soumis à une pression différentielle qui tend à le repousser hors de sa gorge et à le plaquer contre la surface de révolution de la cavité. Comme cette position est atteinte lorsque l'organe de régulation est pratiquement à l'arrêt, le joint ne subit pratiquement aucune usure. Ce joint a pour seule fonction d'absorber les différences dimensionnelles entre les deux surfaces de révolution et d'assurer une étanchéité à la fermeture qui soit parfaite malgré des tolérances de fabrication relativement élevées et des dilatations importantes en raison de l'usage de matières synthétiques. Cette caractéristique est très importante pour le moteur, notamment lors d'un démarrage par grand froid. La cartouche de préchauffage, qui est nécessaire dans les pays froids avec les boîtiers dits " papillon ", peut être supprimée car l'on remplace une vanne en métal par un organe de régulation en matière synthétique. La progressivité est beaucoup plus intéressante dans les premiers degrés d'ouverture, car un boîtier d'admission classique travaille sur quatre-vingt-deux degrés d'ouverture au maximum, alors que le boîtier selon l'invention travaille sur plus de cent dix degrés.
En outre, à pleine ouverture, le passage à travers le boîtier étant direct, le flux d'air circule dans un canal profilé et optimisé pour un bon écoulement. Ce but est atteint car aucun obstacle ne s'interpose dans le flux d'air à pleine ouverture. Ceci n'est pas le cas d'un papillon dont l'axe et le volet génèrent des turbulences aux différentes ouvertures puisqu'ils constituent un obstacle au flux d'air. Dans la variante de réalisation pourvue d'un joint d'étanchéité, ce dernier est disposé en retrait, de façon à ne pas être dans le flux d'air, ce qui le protège contre une surchauffe éventuelle due à un retour de flamme en provenance du moteur.
La figure 7 représente une vue en perspective de l'organe de régulation 12 correspondant à la réalisation illustrée par les figures 3A, 3B et 3C. Les rainures 40, 41 , 42 et 43 sont parallèles entre elles à la périphérie de la bille qui constitue cet organe. Des embouts 45 permettent le montage de l'organe de régulation 12 sur de l'axe de rotation 15. Un évidement 46, ménagé à la périphérie dudit organe, autorise le passage d'un courant de fuite.
La figure 8 illustre une autre forme de réalisation dans laquelle l'organe de régulation 12 comporte un pignon denté 70 intégré ou rapporté qui est monté sur l'un de ses axes 71. Ce pignon denté engrène une petite roue dentée 72 qui est fixée à l'extrémité de l'arbre moteur 73 d'un moteur d'entraînement électrique 74. Grâce à ce dispositif, l'organe de régulation 12 est activé par le moteur électrique 74 et sa position angulaire à l'intérieur du boîtier 11 est définie par un signal de commande transmis à ce moteur.
La figure 9 illustre, vu en coupe, le dispositif selon l'invention équipé d'un système d'alimentation d'air de secours- en cas de panne des moyens d'actionnement motorisés de l'organe de régulation 12, couramment appelé système " limp home ". Ce système a pour objectif de libérer un canal d'alimentation en air ou " by-pass " pour permettre le passage de l'air en direction du moteur même si l'organe de régulation 12 est bloqué en position fermée. Il comporte une tige 80 partiellement engagée, à l'une de ses extrémités, dans un alésage 81 ménagé dans le corps du boîtier 11 et qui se prolonge par un canal 82 qui débouche du côté de la tubulure d'amenée de l'air au moteur. La tige 80 est partiellement entourée d'un électroaimant 83 qui est alimenté en permanence dès que le moteur du véhicule est en marche. De ce fait, la tige est engagée par une extrémité dans l'alésage 81 de manière suffisante pour obturer un conduit 84 qui débouche librement dans l'atmosphère. Un ressort de rappel 85 est monté coaxialement sur la tige 80 et prend appui sur une bague 86 solidaire de la tige et sur le corps du boîtier 11. Ce ressort 85 est contrarié et mis en compression par l'électroaimant 83. Dès que l'électroaimant n'est plus alimenté, le ressort préalablement armé repousse la tige 80 hors de l'alésage 81 et dégage l'orifice du conduit 84, qui peut alors alimenter en air le canal 82.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'admission d'air pour un moteur thermique, notamment pour un moteur à injection électronique pour un véhicule automobile, ce dispositif comportant un boîtier (11) contenant un organe mobile de régulation (12) du flux d'air admis par le moteur, ledit organe mobile de régulation du flux d'air ayant une forme générale de boisseau ou de bille étant logé à l'intérieur d'une cavité (13) délimitée par les parois intérieures dudit boîtier, tournant autour d'un axe de rotation (15) traversant cette cavité et comportant un passage central (16) sensiblement perpendiculaire audit axe de rotation, ce passage central étant agencé pour mettre en communication une ouverture d'entrée (14a) avec une ouverture de sortie (14b) dudit boîtier lorsque l'organe mobile de régulation du flux d'air est dans une première position dite d'ouverture et étant entièrement obturé lorsque l'organe mobile de régulation du flux d'air est dans une seconde position dite de fermeture pour empêcher toute communication entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie dudit boîtier, ledit passage étant en outre agencé pour mettre en communication de façon contrôlée l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie dudit boîtier lorsque l'organe mobile de régulation se trouve dans une position intermédiaire quelconque entre la première et la seconde position, dans lequel lesdites parois intérieures du boîtier définissant ladite cavité intérieure (13) contenant ledit organe de régulation (12) comportent au moins une surface de révolution (20) définie à partir d'un axe de courbure ou d'un centre de courbure (17) et agencée pour coopérer avec une surface de révolution (30) dudit organe de régulation (12), ladite surface de révolution (30) étant également définie à partir d'un axe de courbure ou d'un centre de courbure (18), caractérisé en ce que ledit axe de courbure ou ledit centre de courbure (18) de la surface de révolution (30) dudit organe de régulation (12) est décalé par rapport à l'axe de rotation (15) de cet organe de régulation et suit, au cours de la rotation dudit organe de régulation autour de son axe de rotation (15), une trajectoire qui passe par l'axe de courbure ou le centre de courbure (17) de la surface de révolution (20) de la cavité intérieure (13), de sorte que les deux surfaces de révolution (20, 30) ont du jeu entre elles lorsque l'organe de régulation (12) est dans la position d'ouverture ou dans une position intermédiaire quelconque entre cette position d'ouverture et la position de fermeture, et en ce qu'au moins une partie de la surface de révolution (30) de l'organe de régulation est en appui étanche contre au moins une partie de la surface de révolution (20) de la cavité (13) lorsque ledit organe de régulation (12) est dans la position de fermeture, l'axe de courbure ou le centre de courbure (18) de la surface de révolution (30) de l'organe de régulation étant alors disposé à proximité ou superposé à l'axe de courbure ou au centre de courbure (17) de la surface de révolution (20 de la cavité (13).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le décalage entre l'axe de courbure ou le centre de courbure (18) de la surface de révolution
(30) de l'organe de régulation (12) et l'axe de rotation (15) dudit organe est compris entre 0,1 mm et 1 mm et de préférence compris entre 0,1 mm et
0,5 mm.
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le centre de courbure (18) de la surface de révolution (30) de l'organe de régulation et le centre de courbure (17) de la surface de révolution (20) de la cavité intérieure (13) du boîtier (119 sont disposés dans un plan de symétrie médian dudit boîtier, perpendiculaire audit axe de rotation (15).
4. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'au moins lesdites parties des deux surfaces de révolution (20, 30) qui sont amenées en appui étanche dans la position de fermeture sont de forme sphérique.
5. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'au moins lesdites parties des deux surfaces de révolution (20, 30) qui sont amenées en appui étanche dans la position de fermeture sont de forme cylindrique.
6. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la surface de révolution (30) de l'organe de régulation (12) comporte au moins une rainure transversale agencée pour générer une perte de charge du flux d'air par un effet de labyrinthe.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface de révolution (30) comporte plusieurs rainures transversales (40, 41 , 42, 43) non communicantes.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites rainures transversales (40, 41 , 42, 43) sont parallèles entre elles et de profondeur inégale.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites rainures transversales (40, 41 , 42, 43) ont une inclinaison comprise entre 10° et 90° par rapport à la surface de révolution (30) de l'organe de régulation.
10. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la surface de révolution (30) de l'organe de régulation comporte une gorge (51) dans laquelle est logé un joint d'étanchéité (50) et qui est reliée par au moins un canal d'équilibrage de la pression avec l'ouverture d'entrée d'air (14a).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité (50) est un joint torique.
12. Dispositif selon les revendications 7 et 10, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité (50) occupe l'une des rainures transversales (40, 41 , 42, 43) à effet de labyrinthe.
13. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le boîtier (11) et l'organe de régulation (12) sont réalisés en un même matériau.
14. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'organe de régulation (12) est accouplé à un moteur électrique (74) agencé pour commander de sa position angulaire.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'organe de régulation (12) comporte un pignon denté (70) qui est en prise avec au moins une roue dentée (72) entraînée par ledit moteur électrique (74).
16. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'axe de rotation (15) de l'organe de régulation (12) est mobile en translation, en ce qu'il est couplé à des moyens d'actionnement agencés pour le déplacer et, dans la position de fermeture, plaquer ledit organe de régulation (12) contre les parois de la cavité intérieure (13) du boîtier (11).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement comportent un électro-aimant (83) ainsi qu'un ressort de rappel (85).
18. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'alimentation d'air de secours en cas de panne du moteur électrique (74).
19. Dispositif selon les revendications 17 et 18, caractérisé en ce que le système d'alimentation d'air de secours comporte une tige (80) partiellement engagée, à l'une de ses extrémités, dans un alésage (81) ménagé dans le corps du boîtier (11) et qui se prolonge par un canal (82) qui débouche du côté de la tubulure d'amenée de l'air au moteur, la tige (80) étant partiellement entourée par l'électro-aimant (83) qui est alimenté en permanence dès que le moteur du véhicule est en marche et par le ressort de rappel (85) mis en compression par ledit électro-aimant.
PCT/CH2001/000577 2000-09-25 2001-09-25 Dispositif d'admission d'air pour un moteur thermique WO2002025085A1 (fr)

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