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Title:
AIR INTAKE DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/025085
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns an air intake device for an internal combustion engine, in particular for electronic injection engines. Said device comprises a housing (11) and a mobile air flow regulating member (12) housed in an inner cavity (13) of said housing. The mobile member comprises a central passage (16) providing communication between an inlet (14a) and an outlet (14b) and circulation of an air flow. The regulating member (12) rotates about an axis of rotation (15) and can adopt all the positions between so-called extreme opening and closing positions. The inner cavity (13) is delimited by at least a surface of revolution (20), and the regulating member (12) comprises at least a surface of revolution (30) designed to co-operate with the surface of revolution (20) so as to be pressed against each other in the closing position. The centre of curvature (17) of the surface of revolution (30) of the regulating member (12) is offset relative to the axis of rotation (15) of said regulating member.

Inventors:
THULIEZ JEAN-LUC (CH)
Application Number:
PCT/CH2001/000577
Publication Date:
March 28, 2002
Filing Date:
September 25, 2001
Export Citation:
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Assignee:
INTERNOVA INT INNOVATION (NL)
THULIEZ JEAN LUC (CH)
International Classes:
F02D9/16; (IPC1-7): F02D9/16
Foreign References:
EP0848154A21998-06-17
US5476246A1995-12-19
US4572116A1986-02-25
GB396586A1933-08-10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 10 31 August 1999 (1999-08-31)
Attorney, Agent or Firm:
Nithardt, Roland (Y-Parc / Rue Galilée 9, Yverdon-les-Bains, CH)
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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 loge 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 empcher 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 égaiement 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, I'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 I'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 I'axe de courbure ou le centre de courbure (18) de la surface de révolution (30) de l'organe de régulation (12) et I'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 mme matériau.
14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de régulation (12) est accouple 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 I'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 électroaimant (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 I'air au moteur, la tige (80) étant partiellement entourée par l'électroaimant (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 électroaimant.
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 toge 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 empcher 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. 11 comporte la vanne qui assure une régulation de I'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 mme 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-mme 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 boitier papillon. car ce dernier peut tre moins rigide. Par conséquent, il existe un intért 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 I'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 I'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 I'axe du papillon, le papillon lui-mme 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 mme présents sur tous les véhicules.

Exposé de l'invention La présente invention se propose de pallier les inconvénients des dispositifs de fart 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 tre 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 I'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 I'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, I'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 tre amenée en contact avec une portion de surface de la cavité du boîtier pour que t'étanchéité du système soit assurée.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le décalage entre I'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 I'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 toge 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 ! a sphère qui constituent les canaux d'équilibrage de la pression. La pression de I'air sur le joint le pousse alors vers l'extérieur de son logement et le plaque contre les parois de la cavité pour assurer t'étanchéité. Dès que les pressions entre I'amont et I'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 mme 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, I'organe mobile de régulation du flux d'air est accouplé à un moteur électrique agencé pour commander sa position angulaire.

Dans cette réalisation, I'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, I'axe de rotation de l'organe de régulation peut tre mobile en translation, et peut tre 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 I'air au moteur, cette tige étant partiellement entourée par l'électroaimant 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 tre 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 t'entrée du flux d'air en provenance d'un filtre à air (non représenté) et d'un second élément 11b placé du côté de I'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 tre 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 I'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 mmes 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 I'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 I'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, I'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 I'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 I'autre, corresponde à un déplacement angulaire minimal de l'organe de régulation 12. Pour des raisons de sécurité, afin de garantir t'étanchéité totale à la fermeture, I'angle de ce déplacement est compris entre 1 et 10° et de préférence voisin de 5°. Dans la pratique, le décalage de I'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 tre calibrées et qui sont favorablement calibrées au-dessous du régime de marche au ralenti du moteur thermique. L'inclinaison des rainures peut tre. 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, I'obturation étanche du passage 16 peut tre réalisée de façon encore plus sûre par I'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 tre 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 I'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 t'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'arrt, 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 tre 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 tre 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 I'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, I'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 I'air en direction du moteur mme si l'organe de régulation 12 est bloqué en position fermée. II 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 I'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.