WO2010103249A1 - Vanne pour ligne d'échappement - Google Patents

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WO2010103249A1
WO2010103249A1 PCT/FR2010/050434 FR2010050434W WO2010103249A1 WO 2010103249 A1 WO2010103249 A1 WO 2010103249A1 FR 2010050434 W FR2010050434 W FR 2010050434W WO 2010103249 A1 WO2010103249 A1 WO 2010103249A1
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WO
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valve
driving
drive
valve body
driven
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/050434
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English (en)
Inventor
Frédéric Greber
Original Assignee
Faurecia Systemes D'echappement
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.)
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Publication date
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    • 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
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1065—Mechanical control linkage between an actuator and the flap, e.g. including levers, gears, springs, clutches, limit stops of the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
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    • F02D9/106—Sealing of the valve shaft in the housing, e.g. details of the bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/0261—Arrangements; Control features; Details thereof having a specially shaped transmission member, e.g. a cam, specially toothed gears, with a clutch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D9/1005—Details of the flap
    • F02D9/1025—Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis
    • F02D9/103—Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis the rotation axis being located at an edge

Definitions

  • the invention generally relates to the valves for a motor vehicle exhaust line.
  • valve for an exhaust line of the type comprising:
  • valve body defining at least one inlet of a fluid and an outlet of said fluid
  • valve movable relative to the valve body and disposed within the valve body;
  • drive shaft of the valve connected to the valve, the drive shaft having a drive portion projecting outside the valve body;
  • a transmission coupling the actuator and the drive part of the drive shaft of the valve.
  • the transmission comprises a lever rigidly fixed to the drive portion of the valve shaft.
  • the valve also comprises a seal placed around the drive shaft, and biased against the valve body by a compression spring which is supported on one side of the seal and the other on a cover attached to the valve body.
  • the spring is exposed to a high temperature.
  • the valve has a large number of constituent parts, the assembly is long and tedious.
  • the manufacturing cost of the valve is high.
  • the invention aims to provide a valve for exhaust line which is simpler and less expensive.
  • the invention relates to a valve of the aforementioned type, characterized in that the actuator comprises a rotary motor shaft, the transmission comprising a driving member rotatably connected to the motor axis, a driven member rotatably connected to the driving part and capable of being rotated by the driving member, and at least one resilient member interposed between the driving member and the driven member and urging the driven member towards the valve body.
  • the valve may also include one or more of the following features, considered individually or in any technically feasible combination:
  • the driving member and the driven member are thermally coupled by conduction via point or linear contacts only;
  • the driving member and the driven member are rotatably coupled to one another via the elastic member;
  • the driving member, the driven member and the elastic member are parallel plates, forming a heat shield between the actuator and the valve body;
  • One of the elastic member or driving and driven members comprises windows, the other of the elastic member or driving and driven members having drive tabs engaged freely in the windows;
  • the drive tabs are obtained by cutting and folding the driving member, the driven member or the elastic member;
  • the elastic member comprises a plurality of resilient tongues protruding from two major faces of the elastic member, and elastically bearing against the driving and driven members;
  • the elastic tongues are obtained by cutting and folding the elastic member
  • the drive shaft and the motor shaft are substantially in the extension of one another;
  • the valve comprises means for adjusting the position of the motor axis relative to the drive axis parallel to the drive axis;
  • the valve comprises a lower bearing for rotational guidance of a lower end of the drive shaft, opposite to the driving portion;
  • the valve comprises an upper bearing for guiding the rotation of the driving part of the drive shaft, having a section guiding surface flowing towards the outside of the valve body, and the valve comprising a seal integral with the driving portion, the seal having a complementary bearing intended to abut against the guide bearing and having a conjugate shape of the guide bearing surface;
  • FIG. 1 is a sectional view of the valve in a plane containing the motor axis and the drive shaft;
  • Figure 2 is a perspective view of the valve of Figure 1;
  • FIG. 3 is an enlarged view of a detail of the support of the actuator, for a variant embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view of the transmission of Figures 1 and 2, in the exploded state on the left side of Figure 4 and in the assembled state on the right side of Figure 4.
  • valve shown in Figures 1 and 2 is intended to be inserted into a motor vehicle exhaust line. It is for example intended to allow or interrupt the flow of exhaust gas from a pipe placed upstream of the valve to a pipe placed downstream of said valve.
  • the valve 1 comprises:
  • valve body 3 having a hollow internal volume, and defining at least one exhaust gas inlet 7 (see FIG. 2) and an exhaust gas outlet 9 (see FIG. 2);
  • At least one valve 1 1 movable relative to the valve body 3, and disposed within the internal volume 5 of the valve body 3;
  • an actuator 17 designed to drive the valve 1 1 with respect to the valve body 3;
  • the inlet 7 is connected to the upstream duct exhaust gas flow.
  • the outlet 9 is connected to the downstream duct for the circulation of the exhaust gases.
  • the valve typically comprises two valves 1 1, and an arm 21 linking the two valves 1 1 to the drive shaft 13.
  • Each of the valves 1 1 is mounted on the arm 21 by means of a ball joint 23.
  • the valves 1 1 are two disks parallel to one another, mounted on either side of the arm 21. They are provided one to close the inlet 7 and the other to close the outlet 9.
  • the arm 21 extends radially relative to the axis 13, and is fixed thereto by any suitable means.
  • the axis 13 may have a through axial slot in which is inserted an end 25 of the arm 21. Said end is screwed or welded to the drive shaft 13.
  • the two valves 1 1 and the arm 21 are movable with the drive shaft, between a position in which one of the valves 1 1 closes the inlet 7, and another position in which the other valve 1 1 closes the exit 9.
  • the valve comprises lower and upper guide bearings of the drive shaft, respectively 27 and 29.
  • the bearings 27 and 29 are typically ceramic.
  • the bearing 27 is sealingly engaged in an orifice 31 formed in the valve body 3.
  • the bearing 27 comprises a blind hole 33 in which is engaged a lower end 35 of the drive shaft.
  • the inside diameter of the blind hole 33 substantially corresponds to the outside diameter of the end 35.
  • the end 35 is not in contact with the bottom 37 of the blind hole, and is separated from this bottom by a gap of a height of between typically between 2 and 3 millimeters.
  • the upper bearing 29 consists of two parts, a ring 39 sealingly engaged in an orifice 41 of the body and a washer 43.
  • the ring 39 is pierced with a central orifice 45 of diameter slightly greater than the outer diameter of the axis 13.
  • the ring 39 further comprises, on an outwardly facing face of the valve body, a counterbore 47 in which the washer 43 rests. When the washer 43 is engaged in the countersink 47, its central orifice is aligned with the orifice 45 of the ring.
  • the central orifice of the washer defines a guide surface 49 of section flowing outwardly of the valve body 3.
  • the bearing 49 has a shape of sphere portion.
  • valve comprises a ceramic seal 51 integral with the driving portion 15.
  • seal 51 has a complementary bearing surface 53 intended to bear against the guide bearing surface 49.
  • the bearing surface 53 has a shape conjugate with that of the guide bearing 49.
  • the seal 51 may be a separate part of the axis 13 and rigidly fixed to this axis by any suitable means.
  • the seal 51 may be formed of material in the drive portion 15 of the shaft 13.
  • the actuator 17 is an electric motor, comprising a rotary motor shaft 55.
  • the motor shaft 55 is aligned with the drive shaft 13. It is placed in the extension of the driving portion 15, a space 57 being left between the free ends of the drive shaft 13 and the drive shaft 55.
  • the transmission 19 comprises a seal type Oldham seal.
  • the transmission 19 comprises a driving member 59 rotatably connected to the driving shaft 55, a driven member 61 rotatably connected to the driving portion 15 and capable of being rotated by the driving member 59, and an elastic member 63 interposed between the driving member and the driven member and urging the driven member 61 towards the body 3.
  • the driving member 59, the driven member 61 and the resilient member 63 are metal plates, having general shapes of discs. These plates are substantially perpendicular to the drive shaft 13 and to the drive shaft 55.
  • the drive member 55 has at its center an orifice 65 delimited by a cylindrical stretching device 67.
  • motor 55 is engaged in the central orifice 65 and has a knurling 69 of outer diameter corresponding to the inner diameter of the drawing 67.
  • the drawing 67 is fixed to the axis by any suitable means, for example by welding or crimping.
  • the driven member 61 has a central orifice 71 also defined by a cylindrical drawing 73.
  • the driving portion 15 comprises a knurling 75 of outer diameter corresponding to the inside diameter of the drawing 73.
  • the part of drive 15 is engaged in the orifice 71, the drawing 73 being fixed to the driving part 15, for example by welding or crimping.
  • the resilient member 63 is a spring steel plate, for example made of steel NF-EN-10088-2.
  • the elastic member 63 extends in the space 57 separating the drive shaft 55 from the drive shaft 13.
  • the driving member 59 is coupled in rotation to the driven member 61 via the elastic member 63.
  • the elastic member 63 has four windows 77 regularly distributed at 90 ° from each other around the center C of the elastic member.
  • the elastic member 63 is disposed between the driving member 59 and the driven member 61, its center C being aligned with the axes 13 and 55.
  • the driving member 59 and the driven member 61 each comprise two drive tongues 79 folded parallel to the motor axis 13 and to the drive shaft 55.
  • the two drive tabs 79 are diametrically opposed with respect to the central orifice and point towards the elastic member 63.
  • the driving member and the driven member are mounted so that the tabs 79 of the drive member are arranged at 90 ° tabs 79 of the member carried around the center C of the elastic member.
  • the drive tabs 79 are each engaged in one of the windows 77.
  • Each window 77 has in a circumferential direction a length slightly greater than the length of the corresponding tab 79. In a radial direction, each window 77 has a width substantially greater than the thickness of the corresponding tongue 79. This width is chosen to tolerate a slight offset of the motor axis relative to the drive axis. For example, if it is planned to be able to compensate for an offset of three millimeters more or less, the windows 77 will each have a radially width corresponding to the thickness of the tabs 79 plus six millimeters.
  • the tabs 79 are obtained by cutting and folding the corresponding disc.
  • each of the driving member and the driven member has two notches 81, located at 90 ° relative to the tabs 79 around the orifice 65 or 71 as appropriate.
  • the indentations 81 of the driving member are provided to allow the deflection of the tabs 79 of the driven member.
  • the indentations 81 of the driving member are provided for the deflection of the tabs 79 of the driven member.
  • the resilient member 63 comprises four resilient tongues 83 regularly distributed at 90 ° from each other around the center C.
  • Two of the resilient tongues 83 diametrically opposite one another, project towards the driving member 59 with respect to a large upper face 85 of the elastic member 63.
  • the two other resilient tongues 83 protrude from each other. the other large face 87, towards the driven member 61.
  • the resilient tongues 83 are obtained by cutting and folding of the elastic member 63.
  • the driving and driven members may each be in contact with the elastic member 63 via the drive tabs 79 to bear against the peripheral edges of the windows 77. These contacts are substantially punctual.
  • the support 20 is a plate attached to the valve body 3, for example welded thereto.
  • the motor 17 is rigidly fixed on the support 20 by bolts.
  • the support 20 comprises a U-shaped support plate 88 and means 89 for axially adjusting the position of the support plate 88 with respect to the valve body 3.
  • the plate Support 88 is a U-folded sheet metal plate.
  • Motor 17 is rigidly fixed to support 88 by bolts 91.
  • the means 89 for adjusting the position of the support plate 88 comprise at least one oblong recess 93, elongate parallel to the motor axis 55, and arranged in the support plate 88. These means also comprise several bolts 95 engaged in the notch 93, and whose heads are provided for pressing the edges of the notch 93 against the valve body 3.
  • the motor shaft is rotated by means not shown. It rotates the driving member 59.
  • the driving lugs 79 of the driving member come against the peripheral edges of the corresponding windows 77.
  • the elastic member 63 is thus rotated, and itself drives the driven member. Indeed, the peripheral edges of the windows 77 corresponding to the drive lugs 79 of the driven member come against said tabs 79 of the driven member.
  • the driven member in turn drives the drive shaft 13 in rotation, which itself drives the arm 21 and the two valves 1 January.
  • the motor 17 and its axis 55 are wedged with respect to the valve body 3 in the direction of the axis 13, at a position such that the elastic tongues 83 bear with a predetermined force against the driving member and against the organ led.
  • This axial force is transmitted to the axis 13, so that the complementary bearing surface 49 of the seal is urged sealingly against the guide bearing surface 49 of the upper bearing. This maintains a perfect seal around the axis 13 relative to the valve body.
  • the assembly of the valve is carried out as follows.
  • the drive shaft 13, provided with its seal 51, is first inserted into the valve body through the upper guide bearing 29.
  • the lower end 35 of the shaft engages in the lower bearing. 27.
  • the valves 1 1 and the valve door arm 21 are then mounted on the drive shaft 13, through the inside of the valve body 3.
  • the driven member 61 is then rigidly fixed to the drive shaft 13.
  • the resilient member 63 is then installed.
  • the actuator 17, fixed to the support 20, with the driving member 59 already mounted on the motor shaft 55, is presented, and the driving member 59 is mounted in the correct position relative to the elastic member 63 and to the driven member 61.
  • the actuator 17 is rigidly attached to the valve body 3 and its position, parallel to the drive axis, is adjusted by means provided for this purpose.
  • the position of the actuator 17 and the motor shaft 55 with respect to the valve body and to the axis 13 is set as indicated above, so as to obtain a predetermined elastic force exerted by the elastic member on the driven member.
  • the valve described above has many advantages. Because the actuator comprises a rotary motor shaft, the transmission comprising a driving member rotatably connected to the motor shaft, a driven member rotatably connected to the driving portion and capable of being rotated by the driving member, and at least one resilient member interposed between the driving member and the driven member and urging the driven member to the valve body, the valve structure is greatly simplified.
  • the drive shaft has only one or two parts, depending on whether the seal 51 is integrated or not in the axis. Previously, in the state of the art, the axis could have up to six pieces.
  • the elastic member 63 is no longer in direct contact with the drive shaft.
  • the drive shaft is particularly hot since it is located in the exhaust gas flow.
  • the elastic member is in direct contact with the driven member, and this via point contacts at the drive lugs 79, or via linear contacts at the elastic lugs 83.
  • the thermal decoupling between the drive shaft 13 and the drive shaft 55 is particularly good.
  • the driving member and the driven member are thermally coupled, by conduction, only via point contacts (tab 79) or linear (elastic tab 83).
  • point contacts tab 79
  • linear elastic tab 83
  • all the conductive thermal paths between the driving member and the driven member necessarily pass either by a point contact or by a linear contact.
  • the driving member, the driven member, and the elastic member because they have general shapes of parallel plates between them, form a highly efficient heat shield between the valve body and the axis of drive, on the one hand, and the actuator on the other. The actuator is therefore extremely well protected against thermal radiation from the drive shaft and the valve body.
  • the valve, and its various elements, are of very simple manufacture and therefore of a lower price than the valves of the state of the art.
  • the transmission consists of metal parts obtained by cutting and folding sheets, which is particularly economical.
  • the overall size of the valve is particularly small.
  • the distance parallel to the drive axis separating the actuator from the valve body is extremely small, because of the shape of the transmission.
  • the use of windows and drive tabs for the rotational coupling of the driving member and the driven member compensates for any offsetting between the drive shaft 55 and the drive shaft 13.
  • the drive tabs 79 will be chosen with a height sufficient not to leave the windows 77 if the motor axis is neither confused nor parallel to the drive axis.
  • the elastic member 63 not only allows the seal 51 to rest on the upper guide bearing 29, but also to cancel the generation of noise that would cause the movement of the parts relative to each other, and compensate for the expansion differential.
  • the valve described above can have multiple variants.
  • the valve can be a two-way valve, a three-way valve or any other type of valve. It may comprise a single valve, two valves, these valves can be of any type.
  • the actuator is not necessarily an electric motor, and can be any type of actuator capable of rotating a motor axis.
  • the drive tabs may be formed on the resilient member, and the windows on the driving and driven members.
  • the resilient tongues may be formed on the driving and driven members and not on a plate located between the driving and driven members.
  • the transmission may not include an intermediate plate disposed between the driving and driven members, elastic tongues formed on one of the driving member or the driven member being in abutment directly on the other of the driving member or of the led organ.
  • one of the leading or led door windows, and the other leading and driven bodies carries the drive tabs.
  • the transmission may include any number of drive tabs and windows.
  • the windows and drive tabs have any shape, which are not necessarily those shown in Figure 3.
  • the driving member, the driven member and the elastic member may be plates of any shape, not necessarily circular. These plates can be polygonal, for example.
  • the drive tabs and the resilient tabs are not necessarily obtained by cutting and bending a sheet metal plate, but could, for example, be reported.
  • the valve is not necessarily interposed on a circuit in which exhaust gas circulates. It can be inserted on another circuit, in which another fluid circulates (cooling water, air ).

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Abstract

La vanne (1) comporte : - un corps de vanne (3) définissant au moins une entrée (7) d'un fluide et une sortie (9) dudit fluide; - au moins un clapet (11) mobile par rapport au corps de vanne (3) et disposé à l'intérieur du corps de vanne (3); - un axe (13) d'entraînement du clapet (11), lié du clapet (11), l'axe d'entraînement (13) présentant une partie d'entraînement (15) en saillie à l'extérieur du corps de vanne (3); - un actionneur (17) d'entraînement du clapet (11); - une transmission (19), couplant l'actionneur (17) et la partie d'entraînement (15) de l'axe d'entraînement du clapet (11). L'actionneur (17) comprend un axe rotatif (55), la transmission (9) comprenant un organe menant (59) lié en rotation à l'axe moteur (55), un organe mené (61) lié en rotation à la partie d'entraînement (15) et susceptible d'être entraîné en rotation par l'organe menant (59), et au moins un organe élastique (63) interposé entre l'organe menant (59) et l'organe mené (61) et sollicitant l'organe mené (61) vers le corps de vanne (3).

Description

Vanne pour ligne d'échappement
L'invention concerne en général les vannes pour ligne d'échappement de véhicule automobile.
Plus précisément, l'invention concerne une vanne pour ligne d'échappement, du type comportant :
- un corps de vanne définissant au moins une entrée d'un fluide et une sortie dudit fluide ;
- un clapet mobile par rapport au corps de vanne et disposé à l'intérieur du corps de vanne ; - un axe d'entraînement du clapet, lié au clapet, l'axe d'entraînement présentant une partie d'entraînement en saillie à l'extérieur du corps de vanne ;
- un actionneur d'entraînement du clapet ;
- une transmission, couplant l'actionneur et la partie d'entraînement de l'axe d'entraînement du clapet. Une telle vanne est connue de US-A-2006/0059902, qui décrit que la transmission comprend un levier rigidement fixé à la partie d'entraînement de l'axe du clapet. La vanne comporte également une garniture d'étanchéité placée autour de l'axe d'entraînement, et sollicitée contre le corps de vanne par un ressort de compression qui est en appui d'un côté sur la garniture d'étanchéité et de l'autre sur un couvercle rapporté sur le corps de vanne.
Un tel agencement présente de multiples défauts.
Le ressort est exposé à une température importante. La vanne comporte un grand nombre de pièces constitutives, dont l'assemblage est long et fastidieux. Le coût de fabrication de la vanne est élevé. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer une vanne pour ligne d'échappement qui soit plus simple et moins coûteuse.
A cette fin, l'invention porte sur une vanne du type précité, caractérisée en ce que l'actionneur comprend un axe moteur rotatif, la transmission comprenant un organe menant lié en rotation à l'axe moteur, un organe mené lié en rotation à la partie d'entraînement et susceptible d'être entraîné en rotation par l'organe menant, et au moins un organe élastique interposé entre l'organe menant et l'organe mené et sollicitant l'organe mené vers le corps de vanne. La vanne peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- l'organe menant et l'organe mené sont couplés thermiquement par conduction par l'intermédiaire de contacts ponctuels ou linéaires seulement ;
- l'organe menant et l'organe mené sont couplés en rotation l'un à l'autre par l'intermédiaire de l'organe élastique ;
- l'organe menant, l'organe mené et l'organe élastique sont des plaques parallèles entre elles, formant un écran thermique entre l'actionneur et le corps de vanne ;
- l'un de l'organe élastique ou des organes menant et mené comporte des fenêtres, l'autre de l'organe élastique ou des organes menant et mené comportant des languettes d'entraînement engagées librement dans les fenêtres ;
- les languettes d'entraînement sont obtenues par découpe et pliage de l'organe menant, de l'organe mené ou de l'organe élastique ;
- l'organe élastique comporte une pluralité de languettes élastiques en saillie par rapport à deux grandes faces de l'organe élastique, et portant élastiquement contre les organes menant et mené ;
- les languettes élastiques sont obtenues par découpe et pliage de l'organe élastique ;
- l'axe d'entraînement et l'axe moteur sont sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre ;
- la vanne comprend des moyens pour ajuster la position de l'axe moteur par rapport à l'axe d'entraînement parallèlement à l'axe d'entraînement ; - la vanne comprend un palier inférieur de guidage en rotation d'une extrémité inférieure de l'axe d'entraînement, opposée à la partie d'entraînement ;
- la vanne comporte un palier supérieur de guidage en rotation de la partie d'entraînement de l'axe d'entraînement, présentant une portée de guidage de section allant en s'évasant vers l'extérieur du corps de vanne, et la vanne comporte un joint solidaire de la partie d'entraînement, le joint ayant une portée complémentaire destinée à venir en appui contre la portée de guidage et présentant une forme conjuguée de la portée de guidage ;
- le joint est ménagé de matière dans la partie d'entraînement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la Figure 1 est une vue en coupe de la vanne, dans un plan contenant l'axe moteur et l'axe d'entraînement ;
- la Figure 2 est une vue en perspective de la vanne de la Figure 1 ;
- la figure 3 est une vue agrandie d'un détail du support de l'actionneur, pour une variante de réalisation ; et
- la Figure 4 est une vue en perspective de la transmission des Figures 1 et 2, à l'état éclaté sur la partie gauche de la Figure 4 et à l'état assemblé sur la partie droite de ladite Figure 4.
La vanne représentée sur les Figures 1 et 2 est destinée à être insérée dans une ligne d'échappement de véhicule automobile. Elle est par exemple destinée à autoriser ou à interrompre la circulation des gaz d'échappement depuis un conduit placé en amont de la vanne vers un conduit placé en aval de ladite vanne.
La vanne 1 comporte :
- un corps de vanne 3 présentant un volume interne 5 creux, et définissant au moins une entrée 7 (voir Figure 2) de gaz d'échappement et une sortie 9 (voir Figure 2) de gaz d'échappement ;
- au moins un clapet 1 1 mobile par rapport au corps de vanne 3, et disposé à l'intérieur du volume interne 5 du corps de vanne 3 ;
- un axe 13 d'entraînement du clapet 1 1 , lié audit clapet 1 1 , l'axe d'entraînement 13 présentant une partie d'entraînement 15 en saillie à l'extérieur du corps de vanne 3 ;
- un actionneur 17 prévu pour entraîner le clapet 1 1 par rapport au corps de vanne 3 ;
- une transmission 19, couplant l'actionneur et la partie d'entraînement de l'axe d'entraînement du clapet ; et - un support 20 de fixation de l'actionneur 17 sur le corps de vanne 3.
L'entrée 7 est raccordée au conduit amont de circulation des gaz d'échappement. La sortie 9 est raccordée au conduit aval de circulation des gaz d'échappement. La vanne comporte typiquement deux clapets 1 1 , et un bras 21 liant les deux clapets 1 1 à l'axe d'entraînement 13. Chacun des clapets 1 1 est monté sur le bras 21 par l'intermédiaire d'une rotule 23. Les clapets 1 1 sont deux disques parallèles l'un à l'autre, montés de part et d'autre du bras 21. Ils sont prévus l'un pour obturer l'entrée 7 et l'autre pour obturer la sortie 9.
Le bras 21 s'étend radialement par rapport à l'axe 13, et est fixé à celui-ci par tous moyens adaptés.
Par exemple, l'axe 13 peut présenter une fente axiale traversante dans laquelle est insérée une extrémité 25 du bras 21. Ladite extrémité est vissée ou soudée à l'axe d'entraînement 13.
Les deux clapets 1 1 et le bras 21 sont mobiles avec l'axe d'entraînement, entre une position dans laquelle l'un des clapets 1 1 obture l'entrée 7, et une autre position dans laquelle l'autre clapet 1 1 obture la sortie 9.
Comme visible sur la Figure 1 , la vanne comporte des paliers inférieur et supérieur de guidage de l'axe d'entraînement, respectivement 27 et 29. Les paliers 27 et 29 sont typiquement en céramique.
Le palier 27 est engagé de manière étanche dans un orifice 31 ménagé dans le corps de vanne 3. Le palier 27 comporte un trou borgne 33 dans lequel est engagée une extrémité inférieure 35 de l'axe d'entraînement. Le diamètre intérieur du trou borgne 33 correspond sensiblement au diamètre extérieur de l'extrémité 35. L'extrémité 35 n'est pas en contact avec le fond 37 du trou borgne, et est séparé de ce fond par un interstice d'une hauteur comprise typiquement entre 2 et 3 millimètres.
Le palier supérieur 29 est constitué de deux pièces, une bague 39 engagée de manière étanche dans un orifice 41 du corps et une rondelle 43. La bague 39 est percée d'un orifice central 45 de diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'axe 13. La bague 39 comporte par ailleurs, sur une face tournée vers l'extérieur du corps de vanne, un lamage 47 dans lequel repose la rondelle 43. Quand la rondelle 43 est engagée dans le lamage 47, son orifice central est aligné avec l'orifice 45 de la bague. L'orifice central de la rondelle définit une portée de guidage 49 de section allant en s'évasant vers l'extérieur du corps de vanne 3. La portée 49 présente une forme de portion de sphère.
Par ailleurs, la vanne comporte un joint céramique 51 solidaire de la partie d'entraînement 15. Le joint 51 a une portée complémentaire 53 destinée à venir en appui contre la portée de guidage 49. La portée 53 présente une forme conjuguée de celle de la portée de guidage 49.
Le joint 51 peut être une pièce distincte de l'axe 13 et rigidement fixée à cet axe par tous moyens adaptés. En variante, le joint 51 peut être ménagé de matière dans la partie d'entraînement 15 de l'axe 13.
L'actionneur 17 est un moteur électrique, comportant un axe moteur rotatif 55. L'axe moteur 55 est aligné avec l'axe d'entraînement 13. Il est placé dans le prolongement de la partie d'entraînement 15, un espace 57 étant laissé entre les extrémités libres de l'axe d'entraînement 13 et de l'axe moteur 55. La transmission 19 comporte un joint du type joint d'Oldham.
Plus précisément, la transmission 19 comporte un organe menant 59 lié en rotation à l'axe moteur 55, un organe mené 61 lié en rotation à la partie d'entraînement 15 et susceptible d'être entraîné en rotation par l'organe menant 59, et un organe élastique 63 interposé entre l'organe menant et l'organe mené et sollicitant l'organe mené 61 vers le corps 3.
Comme visible sur les Figures 2 et 4, l'organe menant 59, l'organe mené 61 et l'organe élastique 63 sont des plaques métalliques, présentant des formes générales de disques. Ces plaques sont sensiblement perpendiculaires à l'axe d'entraînement 13 et à l'axe moteur 55. Comme visible sur la Figure 4, l'organe menant 55 présente en son centre un orifice 65 délimité par un étirage cylindrique 67. L'axe moteur 55 est engagé dans l'orifice central 65 et présente un moletage 69 de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur de l'étirage 67. L'étirage 67 est fixé à l'axe par tous moyens adaptés, par exemple par soudage ou sertissage. De manière similaire, l'organe mené 61 présente un orifice central 71 délimité lui aussi par un étirage cylindrique 73. La partie d'entraînement 15 comporte un moletage 75 de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur de l'étirage 73. La partie d'entraînement 15 est engagée dans l'orifice 71 , l'étirage 73 étant fixé à la partie d'entraînement 15, par exemple par soudage ou sertissage.
L'organe élastique 63 est une plaque en acier à ressorts, par exemple en acier de nuance NF-EN-10088-2. L'organe élastique 63 s'étend dans l'espace 57 séparant l'axe moteur 55 de l'axe d'entraînement 13.
L'organe menant 59 est couplé en rotation à l'organe mené 61 par l'intermédiaire de l'organe élastique 63. A cet effet, l'organe élastique 63 présente quatre fenêtres 77 régulièrement réparties à 90° les unes des autres autour du centre C de l'organe élastique. L'organe élastique 63 est disposé entre l'organe menant 59 et l'organe mené 61 , son centre C étant aligné avec les axes 13 et 55.
Par ailleurs, l'organe menant 59 et l'organe mené 61 comportent chacun deux languettes d'entraînement 79 pliées parallèlement à l'axe moteur 13 et à l'axe d'entraînement 55. Dans chacun des deux organes 59 et 61 , les deux languettes d'entraînement 79 sont diamétralement opposées par rapport à l'orifice central et pointent vers l'organe élastique 63.
L'organe menant et l'organe mené sont montés de telle sorte que les languettes 79 de l'organe menant soient disposées à 90° des languettes 79 de l'organe mené autour du centre C de l'organe élastique.
Les languettes d'entraînement 79 sont engagées chacune dans une des fenêtres 77.
Chaque fenêtre 77 présente suivant une direction circonférentielle une longueur légèrement supérieure à la longueur de la languette 79 correspondante. Suivant une direction radiale, chaque fenêtre 77 présente une largeur nettement supérieure à l'épaisseur de la languette 79 correspondante. Cette largeur est choisie de manière à tolérer un léger désaxage de l'axe moteur par rapport à l'axe d'entraînement. Par exemple, s'il est prévu de pouvoir compenser un désaxage de trois millimètres en plus ou en moins, les fenêtres 77 auront chacun radialement une largeur correspondant à l'épaisseur des languettes 79 plus six millimètres.
Les languettes 79 sont obtenues par découpage et pliage du disque correspondant.
Par ailleurs, chacun de l'organe menant et de l'organe mené présente deux échancrures 81 , situées à 90° par rapport aux languettes 79 autour de l'orifice 65 ou 71 selon le cas. Les échancrures 81 de l'organe menant sont prévues pour permettre le débattements des languettes 79 de l'organe mené. Inversement, les échancrures 81 de l'organe menant sont prévues pour le débattement des languettes 79 de l'organe mené. Par ailleurs, l'organe élastique 63 comporte quatre languettes élastiques 83 régulièrement réparties à 90° les unes des autres autour du centre C.
Deux des languettes élastiques 83, diamétralement opposées l'une à l'autre, font saillie vers l'organe menant 59 par rapport à une grande face supérieure 85 de l'organe élastique 63. Les deux autres languettes élastiques 83 font saillie par rapport à l'autre grande face 87, vers l'organe mené 61. Les languettes élastiques 83 sont obtenues par découpage et pliage de l'organe élastique 63.
Deux des languettes 83 portent élastiquement contre l'organe menant 59, par l'intermédiaire de lignes de contact 85. De même, deux des languettes 83 portent élastiquement contre l'organe mené 61 par l'intermédiaire de lignes de contact 85.
Par ailleurs, les organes menant et mené peuvent être chacun en contact avec l'organe élastique 63 par l'intermédiaire des pattes d'entraînement 79 venant porter contre les bords périphériques des fenêtres 77. Ces contacts sont sensiblement ponctuels.
Dans une première variante de réalisation, illustrée sur la figure 2, le support 20 est une plaque rapportée sur le corps de vanne 3, par exemple soudée à celui-ci. Le moteur 17 est rigidement fixé sur le support 20 par des boulons.
Dans une seconde variante de réalisation, illustrée sur la figure 3, le support 20 comporte une plaque de support en U 88 et des moyens 89 pour ajuster axialement la position de la plaque de support 88 par rapport au corps de vanne 3. La plaque de support 88 est une plaque de tôle pliée en U. Le moteur 17 est rigidement fixé sur le support 88 par des boulons 91.
Les moyens 89 d'ajustement de la position de la plaque de support 88 comprennent au moins une échancrure oblongue 93, allongée parallèlement à l'axe moteur 55, et ménagée dans la plaque de support 88. Ces moyens comprennent également plusieurs boulons 95 engagés dans l'échancrure 93, et dont les têtes sont prévus pour presser les bords de l'échancrure 93 contre le corps de vanne 3.
Le fonctionnement de la vanne décrite ci-dessus va maintenant être détaillé. L'axe moteur est commandé en rotation par des moyens non représentés. Il entraîne en rotation l'organe menant 59. Les pattes d'entraînement 79 de l'organe menant viennent porter contre les bords périphériques des fenêtres 77 correspondantes. L'organe élastique 63 est ainsi entraîné en rotation, et entraîne lui-même l'organe mené. En effet, les bords périphériques des fenêtres 77 correspondant aux pattes d'entraînement 79 de l'organe mené viennent porter contre lesdites pattes 79 de l'organe mené. L'organe mené entraîne à son tour l'axe d'entraînement 13 en rotation, qui entraîne lui-même le bras 21 et les deux clapets 1 1.
Par ailleurs, le moteur 17 et son axe 55 sont calés par rapport au corps de vanne 3 suivant la direction de l'axe 13, à une position telle que les languettes élastiques 83 soient en appui avec un effort prédéterminé contre l'organe menant et contre l'organe mené. Cet effort axial est transmis à l'axe 13, de telle sorte que la portée complémentaire 49 du joint est sollicitée de manière étanche contre la portée de guidage 49 du palier supérieur. On maintien ainsi une étanchéité parfaite autour de l'axe 13 par rapport au corps de vanne.
L'assemblage de la vanne est effectué de la manière suivante. L'axe d'entraînement 13, pourvu de son joint 51 , est d'abord inséré dans le corps de vanne à travers le palier de guidage supérieur 29. L'extrémité inférieure 35 de l'axe vient s'engager dans le palier inférieur 27. Les clapets 1 1 et le bras porte clapets 21 sont ensuite montés sur l'axe d'entraînement 13, par l'intérieur du corps de vanne 3. L'organe mené 61 est alors rigidement fixé sur l'axe d'entraînement 13. L'organe élastique 63 est ensuite installé. Enfin, l'actionneur 17, fixé au support 20, avec l'organe menant 59 déjà monté sur l'axe moteur 55, est présenté, et l'organe menant 59 est monté en position correcte par rapport à l'organe élastique 63 et à l'organe mené 61. Enfin, l'actionneur 17 est fixé rigidement au corps de vanne 3 et sa position, parallèlement à l'axe d'entraînement, est réglé, à l'aide de moyens prévus à cet effet. La position de l'actionneur 17 et de l'axe moteur 55 par rapport au corps de vanne et à l'axe d'entraînement 13 est réglée comme indiqué plus haut, de manière à obtenir un effort élastique prédéterminé exercé par l'organe élastique sur l'organe mené. La vanne décrite ci-dessus présente de multiples avantages. Du fait que l'actionneur comprend un axe moteur rotatif, la transmission comprenant un organe menant lié en rotation à l'axe moteur, un organe mené lié en rotation à la partie d'entraînement et susceptible d'être entraîné en rotation par l'organe menant, et au moins un organe élastique interposé entre l'organe menant et l'organe mené et sollicitant l'organe mené vers le corps de vanne, la structure de la vanne est considérablement simplifiée. L'axe d'entraînement ne comporte plus qu'une ou deux pièces, selon que le joint 51 soit ou non intégré dans l'axe. Précédemment, dans l'état de la technique, l'axe pouvait comporter jusqu'à six pièces.
L'organe élastique 63 n'est plus en contact direct avec l'axe d'entraînement. L'axe d'entraînement est particulièrement chaud, puisqu'il est situé dans le flux de gaz d'échappements. L'organe élastique est en contact direct avec l'organe mené, et ce par l'intermédiaire de contacts ponctuels au niveau des pattes d'entraînement 79, ou par l'intermédiaire de contacts linéaire au niveau des pattes élastiques 83.
Ainsi, le découplage thermique entre l'axe d'entraînement 13 et l'axe moteur 55 est particulièrement bon. En effet, l'organe menant et l'organe mené ne sont couplés thermiquement, par conduction, que par l'intermédiaire de contacts ponctuels (patte 79) ou linéaires (patte élastique 83). On entend par là que tous les chemins thermiques conductifs entre l'organe menant et l'organe mené passent nécessairement soit par un contact ponctuel, soit par un contact linéaire. Par ailleurs, l'organe menant, l'organe mené, et l'organe élastique, du fait qu'ils présentent des formes générales de plaques parallèles entre elles, forment un écran thermique très efficace entre le corps de vanne et l'axe d'entraînement, d'une part, et l'actionneur d'autre part. L'actionneur est donc extrêmement bien protégé vis-à-vis du rayonnement thermique venant de l'axe d'entraînement et du corps de vanne.
La vanne, et ses différents éléments, sont de fabrication très simple et donc d'un prix inférieur aux vannes de l'état de l'art. La transmission est constituée de pièces métalliques obtenues par découpage et pliage de tôles, ce qui est particulièrement économique.
L'encombrement global de la vanne est particulièrement réduit. Notamment, la distance parallèlement à l'axe d'entraînement séparant l'actionneur du corps de vanne est extrêmement réduite, du fait de la forme de la transmission.
L'utilisation de fenêtres et de languettes d'entraînement pour l'accouplement en rotation de l'organe menant et de l'organe mené permet de compenser un éventuel désaxage entre l'axe moteur 55 et l'axe d'entraînement 13. Par ailleurs, les languettes d'entraînement 79 seront choisies avec une hauteur suffisante pour ne pas sortir des fenêtres 77 si l'axe moteur n'est ni confondu ni parallèle à l'axe d'entraînement.
L'organe élastique 63 permet non seulement de maintenir le joint 51 en appui sur le palier de guidage supérieur 29, mais également d'annuler la génération de bruit que provoquerait le mouvement des pièces les unes par rapport aux autres, et de compenser les dilatations différentielles.
La vanne décrite ci-dessus peut présenter de multiples variantes.
La vanne peut être une vanne deux voies, une vanne trois voies ou tout autre type de vanne. Elle peut comporter un clapet unique, deux clapets, ces clapets pouvant être de tout type.
L'actionneur n'est pas nécessairement un moteur électrique, et peut être n'importe quel type d'actionneur susceptible d'entraîner en rotation un axe moteur.
Les languettes d'entraînement peuvent être formées sur l'organe élastique, et les fenêtres sur les organes menant et mené.
Inversement, les languettes élastiques peuvent être formées sur les organes menant et mené et non sur une plaque située entre les organes menant et mené.
La transmission peut ne pas comporter de plaque intermédiaire disposée entre les organes menant et mené, des languettes élastiques formées sur l'un de l'organe menant ou de l'organe mené étant en appui directement sur l'autre de l'organe menant ou de l'organe mené. Dans ce cas, l'un des organes menant ou mené porte les fenêtres, et l'autre des organes menant et mené porte les languettes d'entraînement.
La transmission peut comporter un nombre quelconque de languettes d'entraînement et de fenêtres. Les fenêtres et les languettes d'entraînement ont une forme quelconque, qui ne sont pas nécessairement celles représentées à la Figure 3.
L'organe menant, l'organe mené et l'organe élastique peuvent être des plaques de toutes formes, pas nécessairement circulaires. Ces plaques peuvent être polygonales, par exemple. Les languettes d'entraînement, et les languettes élastiques ne sont pas nécessairement obtenues par découpe et pliage d'une plaque de tôle, mais pourraient, par exemple, être rapportées.
La vanne n'est pas nécessairement intercalée sur un circuit dans lequel circule des gaz d'échappement. Elle peut être intercalée sur un autre circuit, dans lequel circule un autre fluide (eau de refroidissement, air...).

Claims

REVENDICATIONS
1.- Vanne pour ligne d'échappement de véhicule automobile, la vanne (1 ) comportant :
- un corps de vanne (3) définissant au moins une entrée (7) d'un fluide et une sortie (9) dudit fluide ;
- au moins un clapet (1 1 ) mobile par rapport au corps de vanne (3) et disposé à l'intérieur du corps de vanne (3) ;
- un axe (13) d'entraînement du clapet (1 1 ), lié au clapet (11 ), l'axe d'entraînement (13) présentant une partie d'entraînement (15) en saillie à l'extérieur du corps de vanne (3) ;
- un actionneur (17) d'entraînement du clapet (1 1 ) ;
- une transmission (19), couplant l'actionneur (17) et la partie d'entraînement (15) de l'axe d'entraînement du clapet (1 1 ) ; caractérisée en ce que l'actionneur (17) comprend un axe rotatif (55), la transmission (9) comprenant un organe menant (59) lié en rotation à l'axe moteur (55), un organe mené (61 ) lié en rotation à la partie d'entraînement (15) et susceptible d'être entraîné en rotation par l'organe menant (59), et au moins un organe élastique (63) interposé entre l'organe menant (59) et l'organe mené (61 ) et sollicitant l'organe mené (61 ) vers le corps de vanne (3) et en ce que l'organe menant (59) et l'organe mené (61 ) sont couplés thermiquement par conduction par l'intermédiaire de contacts ponctuels ou linéaires (85) seulement.
2.- Vanne selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'organe menant (59) et l'organe mené (61 ) sont couplés en rotation l'un à l'autre par l'intermédiaire de l'organe élastique (63).
3.- Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe menant (59), l'organe mené (61 ) et l'organe élastique (63) sont des plaques parallèles entre elles, formant un écran thermique entre l'actionneur (17) et le corps de vanne (3).
4.- Vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'un de l'organe élastique (63) ou des organes menant et mené (59, 61 ) comporte des fenêtres (77), l'autre de l'organe élastique (63) ou des organes menant et mené (59, 61 ) comportant des languettes d'entraînement (79) engagées librement dans les fenêtres (77).
5.- Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les languettes d'entraînement (79) sont obtenues par découpe et pliage de l'organe menant (59), de l'organe mené (61 ) ou de l'organe élastique (63).
6.- Vanne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que l'organe élastique (63) comporte une pluralité de languettes élastiques (83) en saillie par rapport à deux grandes faces (85, 87) de l'organe élastique (63), et portant élastiquement contre les organes menant et mené (59, 61 ).
7.- Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que les languettes élastiques (83) sont obtenues par découpe et pliage de l'organe élastique (63).
8.- Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'axe d'entraînement (13) et l'axe moteur (55) sont sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre.
9.- Vanne selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour ajuster la position de l'axe moteur (55) par rapport à l'axe d'entraînement (13) parallèlement à l'axe d'entraînement (13).
10.- Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un palier inférieur (27) de guidage en rotation d'une extrémité inférieure (35) de l'axe d'entraînement (13), opposée à la partie d'entraînement (15).
1 1.- Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un palier supérieur (29) de guidage en rotation de la partie d'entraînement (15) de l'axe d'entraînement (13), présentant une portée de guidage (49) de section allant en s'évasant vers l'extérieur du corps de vanne (3), et en ce que la vanne (1 ) comporte un joint (51 ) solidaire de la partie d'entraînement (15), le joint (51 ) ayant une portée complémentaire (53) destinée à venir en appui contre la portée de guidage (49) et présentant une forme conjuguée de la portée de guidage (49).
12.- Vanne selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce que le joint (51 ) est ménagé de matière dans la partie d'entraînement (15).
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