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Title:
FLUID SWITCHING DEVICE FOR A VALVE HAVING AT LEAST THREE PORTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/140447
Kind Code:
A1
Abstract:
A fluid switching device (1) for a valve having at least three ports, the device (1) comprising: a flap (10) capable of pivoting between a first position in which it blocks a first port (9) and a second position in which it blocks a second port (11), an actuating member (2) for actuating the flap (10), capable of moving the flap (10) from one blocking position to the other, the device (1) comprising an interface part (12) capable of interacting with the actuating member (2), the device (1) being configured in such a way that this interaction selectively allows the flap (10) to be moved by the actuating member (2) and selectively allows the flap (10) to be held in position, the actuating member (2) moving the flap (10) via a guide path (14) provided in the interface part (12).

Inventors:
HODEBOURG, Grégory (29 rue Lebon, F-Sartrouville, 78500, FR)
MARTIN, Nicolas (17c avenue Crebillon, Maisonslafitte, F-78600, FR)
Application Number:
FR2014/050429
Publication Date:
September 18, 2014
Filing Date:
February 27, 2014
Export Citation:
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Assignee:
VALEO SYSTEMES DE CONTROLE MOTEUR (14 avenue des Béguines, Cergy Saint Christophe, F-95800, FR)
International Classes:
F16K31/528; F02B29/04; F02M25/07; F16K11/052
Foreign References:
EP2187032A22010-05-19
EP0027898A21981-05-06
US5562085A1996-10-08
US20100199957A12010-08-12
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
CONDEMINE, Olivier (VALEO SYSTEMES DE CONTROLE MOTEUR, 14 avenue des Béguines, Cergy Saint Christophe, F-95800, FR)
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Claims:
Revendications

1. Dispositif (1) d'aiguillage d'un fluide pour une vanne ayant au moins trois voies, le dispositif comportant :

- un volet (10) apte à pivoter entre une première position d'obturation d'une première voie (9) et une deuxième position d'obturation d'une deuxième voie (11),

- un organe d' actionnement (2) du volet (10) apte à déplacer le volet (10) de l'une à l'autre des positions d'obturation,

le dispositif (1) comportant une pièce d'interface (12) apte à interagir avec l'organe d'actionnement (2), le dispositif (1) étant configuré de manière à ce que cette interaction permette sélectivement le déplacement du volet (10) par l'organe d'actionnement (2) et sélectivement le maintien en position du volet (10),

l'organe d'actionnement (2) déplaçant le volet (10) par l'intermédiaire d'un chemin de guidage (14) ménagé dans la pièce d'interface (12).

2. Dispositif selon la revendication 1, le volet (10) et la pièce d'interface (12) étant des pièces distinctes rigidement couplées entre elles.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, l'organe d'actionnement (2) et la pièce d'interface (12) comprenant des surfaces complémentaires (16, 7) de sorte que le contact entre ces surfaces complémentaires (16, 7) maintient en position la pièce d'interface (12) lors d'un déplacement de l'organe d'actionnement (2).

4. Dispositif selon la revendication 3, lesdites surfaces complémentaires (16, 7) étant des arcs de cercle sensiblement de même rayon.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, le chemin de guidage étant formé par une rainure borgne (14) ménagée dans la pièce d'interface (12).

6. Dispositif selon la revendication 5, la rainure (14) s'étendant le long d'un axe rectiligne (X) coupant l'axe de rotation (Y) du volet (10).

7. Dispositif selon la revendication 3 ou 4 et selon la revendication 5 ou 6, la surface complémentaire (16) d'une surface (7) de l'organe d'actionnement (2) étant définie dans la pièce d'interface (12) par deux parties du pourtour de la pièce d'interface (12), les deux parties (16) étant chacune disposées d'un côté de la rainure (14).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'organe d'actionnement (2) comprenant une pièce (19) mobile en rotation, une pièce (21) de maintien de la pièce d'interface (12) et une pièce (20) de guidage de la pièce d'interface (12), ladite pièce (21) de maintien et ladite pièce (20) de guidage étant solidaires de la pièce (19) mobile en rotation.

9. Dispositif selon la revendication 5 et la revendication 8, la pièce (20) de guidage reposant dans la rainure (14) lorsque le volet (10) est dans une position intermédiaire dans laquelle la première (9) et la deuxième (11) voies sont ouvertes.

10. Dispositif selon la revendication 9, la pièce (20) de guidage exerçant une poussée sur la pièce d'interface (12) pour déplacer le volet (10) lorsque ladite pièce (20) de guidage se déplace le long de la rainure (14) depuis la position correspondant à la position intermédiaire du volet (10), du fait d'une rotation de la pièce (19) mobile.

11. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, la pièce (19) de maintien comprenant un évidement (24) ménageant un dégagement pour recevoir une partie de la pièce d'interface (12) lorsque le volet (10) est dans la position intermédiaire dans laquelle la première (9) et la deuxième (11) voies sont ouvertes.

12. Dispositif selon la revendication 3 ou 4 et selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, la surface complémentaire (7) d'une surface (16) de la pièce d'interface (12) étant définie dans l'organe d'actionnement (2) par une partie du pourtour extérieur de la pièce (21) de maintien.

13. Vanne (30) de contrôle moteur comportant un dispositif d'aiguillage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.

14. Vanne de contrôle moteur selon la revendication 13, comprenant une voie d'entrée et deux voies de sortie (9,11), le volet (10) étant apte à pivoter pour passer d'une position d'obturation d'une voie de sortie (9,11) à une position d'obturation de l'autre voie de sortie (9,11).

15. Vanne de contrôle moteur selon la revendication 13, comprenant deux voies d'entrée et une voie de sortie, le volet (10) étant apte à pivoter pour passer d'une position d'obturation d'une voie d'entrée (9,11) à une position d'obturation de l'autre voie d'entrée (9,11).

Description:
Dispositif d'aiguillage d'un fluide pour une vanne ayant au moins trois voies

L'invention se rapporte à un dispositif d'aiguillage d'un fluide pour une vanne trois voies, notamment pour une vanne de contrôle moteur.

L'invention s'applique notamment lorsque le moteur thermique est utilisé pour la propulsion d'un véhicule, par exemple d'un véhicule automobile. Il peut s'agir d'un moteur dont le carburant est de l'essence ou du diesel. La vanne peut être intégrée au circuit d'air du moteur thermique.

Au sens de l'invention, on désigne par « circuit d'air de moteur thermique » le circuit entre l'entrée d'admission et la sortie d'échappement du moteur thermique. La vanne peut être disposée dans le circuit d'admission, le circuit d'échappement, ou une boucle de recirculation par laquelle transitent les gaz d'échappement réinjectés à l'admission (EGR en anglais).

Il existe un besoin pour bénéficier d'un dispositif d'aiguillage qui soit relativement simple, robuste et bon marché.

L'invention vise à répondre à ce besoin.

Elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un dispositif d'aiguillage d'un fluide pour une vanne ayant au moins trois voies, le dispositif comportant :

un volet apte à pivoter entre une première position d'obturation d'une première voie et une deuxième position d'obturation d'une deuxième voie,

un organe d'actionnement du volet apte à déplacer le volet de l'une à l'autre des positions d'obturation,

le dispositif comportant une pièce d'interface apte à interagir avec l'organe d'actionnement, le dispositif étant configuré de manière à ce que cette interaction permette sélectivement le déplacement du volet par l'organe d'actionnement et sélectivement le maintien en position du volet.

L'organe d'actionnement peut déplacer le volet par l'intermédiaire d'un chemin de guidage ménagé dans la pièce d'interface.

Un déplacement de l'organe d'actionnement peut ainsi être transmis au volet par l'intermédiaire de la pièce d'interface. Ce déplacement de l'organe d'actionnement peut être causé par un actionneur externe, par exemple un actionneur pneumatique, hydraulique ou électrique. Cet actionneur externe peut déjà avoir pour fonction de déplacer un volet d'une autre vanne. En variante, cet actionneur externe est dédié à l'entraînement de l'organe d'actionnement. Le volet est au sens de la présente demande un volet d'aiguillage, ce qui signifie que le volet va obturer une voie afin de privilégier une autre voie d'écoulement des gaz, et qu'il n'est a priori pas destiné à réguler un débit de gaz dans une voie.

Le volet et la pièce d'interface peuvent être des pièces distinctes rigidement couplées entre elles. Le volet et la pièce d'interface sont par exemple séparés par un joint permettant que le fluide, notamment les gaz, au contact duquel se trouve le volet ne puisse gagner la pièce d'interface et l'organe d'actionnement. Au sens de la présente demande, deux pièces sont rigidement couplées entre elles lorsqu'il n'existe aucun degré de liberté entre elles.

L'organe d'actionnement et la pièce d'interface peuvent comprendre des surfaces complémentaires, de sorte que le contact entre ces surfaces complémentaires maintient en position la pièce d'interface lors d'un déplacement de l'organe d'actionnement. L'organe d'actionnement peut alors former une butée au niveau de la surface coopérant avec la pièce d'interface pour maintenir cette dernière en position.

L'organe d'actionnement ci-dessus peut ainsi jouer à lui seul deux fonctions permettant de commander intégralement le déplacement du volet. Comme déjà évoqué, l'organe d'actionnement peut permettre le déplacement du volet. En outre, l'organe d'actionnement peut, par coopération avec la pièce d'interface, permettre le maintien en position du volet lorsque ce dernier a atteint une position souhaitée, notamment une position d'obturation.

Ainsi, un déplacement de l'organe d'actionnement peut sélectivement être transmis au volet pour déplacer ce dernier et sélectivement ne pas être transmis au volet, de sorte que ce dernier est maintenu en position. Il n'est ainsi pas nécessaire d'arrêter de façon plus ou moins brutale le déplacement de l'organe d'actionnement une fois le volet dans la position souhaitée. Ce dernier peut ainsi poursuivre son déplacement sans que cette poursuite n'ait de conséquence sur la position du volet.

Lesdites surfaces complémentaires sont par exemple des arcs de cercle sensiblement de même rayon.

Le chemin de guidage peut être formé par une rainure borgne ménagée dans la pièce d'interface.

La rainure peut s'étendre en tout ou partie le long d'un axe rectiligne coupant l'axe de rotation du volet. De ce fait, la commande du volet peut être simplifiée puisque le déplacement de la pièce d'interface correspond alors exactement au déplacement du volet.

La surface complémentaire d'une surface de l'organe d'actionnement peut être formée dans la pièce d'interface par deux parties du pourtour de la pièce d'interface, ces deux parties du pourtour étant chacune disposées d'un côté de la rainure. La distance entre chacune desdites parties du pourtour et la rainure peut augmenter au fur et à mesure que l'on se déplace dans la rainure vers l'extrémité borgne.

Chacune desdites parties du pourtour peut être un arc de cercle sensiblement de même rayon.

En variante, la surface complémentaire d'une surface de l'organe d'actionnement peut être formée dans la pièce d'interface par au moins une partie du pourtour de la pièce d'interface.

L'organe d'actionnement peut comprendre une pièce mobile en rotation, une pièce de maintien de la pièce d'interface et une pièce de guidage de la pièce d'interface, ladite pièce de maintien et ladite pièce de guidage étant solidaires de la pièce mobile en rotation.

L'axe de rotation de la pièce mobile peut être parallèle à celui du volet.

La pièce de guidage peut reposer dans la rainure lorsque le volet est dans une position intermédiaire dans laquelle la première et la deuxième voies sont ouvertes.

La pièce de guidage peut exercer une poussée sur la pièce d'interface pour déplacer le volet lorsque ladite pièce de guidage se déplace le long de la rainure depuis la position correspondant à la position intermédiaire du volet, du fait d'une rotation de la pièce mobile.

La pièce de maintien peut comprendre un évidement ménageant un dégagement pour recevoir une partie de la pièce d'interface lorsque le volet est dans la position intermédiaire dans laquelle la première et la deuxième voies sont ouvertes.

La surface complémentaire d'une surface de la pièce d'interface peut être formée dans l'organe d'actionnement par une partie du pourtour extérieur de la pièce de maintien.

Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, la pièce mobile en rotation est une roue, la pièce de maintien est une fraction d'une roue coaxiale avec la pièce mobile et présentant un rayon inférieur à celui de la roue formant la pièce mobile.

La roue formant la pièce mobile est par exemple intégrée à un engrenage couplé à Γ actionneur.

Selon cet exemple de mise en œuvre de l'invention, la pièce de guidage peut être un ergot ou un pion rapporté sur la roue formant la pièce mobile ou encore un roulement à bille monté sur le pion.

La pièce de guidage peut être disposée angulairement dans l'espace libéré par l'évidement ménagé dans la pièce de maintien.

Selon cet exemple, lorsque la roue formant la pièce mobile est déplacée en rotation par Γ actionneur, une partie de sa rotation est transmise au volet pour déplacer ce dernier lorsque la pièce de guidage, notamment le pion ou l'ergot, se déplace dans la rainure de la pièce d'interface, tandis qu'une autre partie de la rotation de la roue formant la pièce mobile n'est pas transmise au volet qui est alors maintenu en position lorsque la pièce de guidage est hors de la rainure, et lorsqu'il y a coopération entre les surfaces complémentaires de la pièce de maintien et de la pièce d'interface.

La coopération entre lesdites surfaces complémentaires peut se faire dès que la pièce de guidage sort de la rainure de la pièce d'interface.

Dans tout ce qui précède, le dispositif peut ou non comprendre un ou plusieurs ressorts participant au maintien du volet en position.

L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une vanne de contrôle moteur comportant un dispositif d'aiguillage tel que défini ci-dessus.

La vanne peut comprendre une voie d'entrée et deux voies de sortie, le volet étant apte à pivoter pour passer d'une position d'obturation d'une voie de sortie à une position d'obturation de l'autre voie de sortie.

En variante, la vanne peut comprendre deux voies d'entrée et une voie de sortie, le volet étant apte à pivoter pour passer d'une position d'obturation d'une voie d'entrée à une position d'obturation de l'autre voie d'entrée.

L'obturation de la voie par le volet peut être, soit complète et donc être réalisée avec une étanchéité totale, soit être partielle en tolérant un passage de fuite résiduelle de fluide, notamment de gaz

La vanne peut par exemple être une vanne disposée dans une boucle EGR.

Une vanne ci-dessus a entre autres l'avantage de mettre en œuvre un dispositif d'aiguillage du volet qui est simple en raison notamment du faible nombre de pièces impliquées et qui est donc peu encombrant. En outre elle peut présenter l'avantage de posséder un organe d'actionnement, notamment une roue formant une pièce mobile, qui peut poursuivre son mouvement après que le volet a atteint une position d'obturation, permettant audit organe d'actionnement de remplir une fonction supplémentaire de maintien durant cette course additionnelle.

On donne ci-après, une description détaillée, d'un exemple non limitatif de mise en œuvre de l'invention, en se référant aux figures 1 à 2C.

la figure 1 est une vue schématique d'une vanne de contrôle moteur comprenant un dispositif d'aiguillage selon l'invention, la figure 2A est une vue schématique d'un dispositif d'actionnement d'une vanne selon l'invention, le volet étant dans une position intermédiaire d'ouverture des deux voies, la figure 2B est une vue schématique du dispositif d'actionnement de la figure 2A, le volet étant dans une position d'obturation d'une voie,

- la figure 2C est une vue schématique du dispositif d'actionnement de la figure 2A, le volet étant dans une position d'obturation de l'autre voie,

En se référant à la figure 1, est représentée une vanne 30 qui est ici une vanne de contrôle moteur dans laquelle peut être intégré un dispositif d'aiguillage 1 selon l'invention.

La vanne de contrôle moteur 30 est par exemple est une vanne EGR placé dans une boucle d'EGR 31 d'un moteur thermique. La boucle d'EGR 31 comprend la vanne 30, un refroidisseur 32 des gaz EGR et un canal de dérivation 33 desdits gaz prenant naissance en amont dudit refroidisseur 32 et débouchant dans la boucle d'EGR 2 en aval de ce refroidisseur 32. La vanne 30 comprend un volet d'aiguillage 10 plan et mobile en rotation, entre une première position d'obturation du canal de dérivation 9 et une deuxième position d'obturation d'un passage 11 d'accès au refroidisseur 8.

En se référant aux figures 2A à 2C, le volet 10 permettant d'obturer le passage d'accès 9 au canal de dérivation 33 ou le passage d'accès 11 au refroidisseur 32, est mû en rotation au moyen d'un mécanisme de type « croix de malte », dont le principe repose sur une mise en rotation discontinue d'un objet en forme de croix de malte au moyen d'une rotation continue d'une pièce motrice interagissant avec ledit objet. Dans le cadre de l'invention, l'objet en forme de croix de malte est une pièce d'interface 12, qui a été solidarisée au volet 10. Cette pièce d'interface 12 comprend deux bras parallèles 13 ménageant entre eux une rainure 14 définissant un chemin de guidage, comme on le verra par la suite, et deux excroissances latérales 15, chacune desdites excroissances 15 étant placée de chaque coté de l'axe longitudinal de la rainure 14

La rainure s'étend dans cet exemple le long d'un axe longitudinal rectiligne X.

Un bras 13 et une excroissance 15 placés du même coté par rapport à l'axe longitudinal de la rainure 14 sont reliés l'un à l'autre par une surface en arc de cercle. La pièce d'interface 12 dispose d'une embase 17 alignée sur l'axe longitudinal de la rainure 14, l'axe reliant les deux excroissances 15 séparant ladite embase 17 et les deux bras 13. De cette manière, chaque bras 13 possède une extrémité implantée dans l'embase 17, et une autre extrémité qui est libre. Le volet 10 possède un axe de rotation Y lui permettant de se déplacer entre les deux positions d'obturation des deux voies 9,11, la pièce d'interface 12 étant rigidement fixée à une extrémité du volet 10 par l'intermédiaire de ladite embase 17. Plus précisément, la pièce d'interface 12 est fixée au volet 10 de manière à ce que l'embase 17 de la pièce d'interface 12 soit traversée par l'axe de rotation Y du volet lO.Ainsi, la mise en rotation de la pièce d'interface 10 entraine simultanément la rotation du volet 10 autour de son axe de rotation Y avec le même angle. Outre la pièce d'interface 12, le dispositif d'aiguillage 1 comprend un organe d'actionnement 2 du volet 10. Cet organe d'actionnement 2 comprend une pièce 19 mobile en rotation, ici une roue 19, et pouvant être entraînée par un actionneur non représenté. L'organe d'actionnement 2 comprend en outre une pièce 20 de guidage, ici un ergot rapporté sur la roue 19. L'ergot 20 est par exemple cylindrique et placé en périphérie et émerge du plan de la roue 19 selon une direction perpendiculaire.

L'organe d'actionnement 2 comprend encore une pièce 21 de maintien qui est ici une fraction d'une autre roue coaxiale avec la roue 19, et solidaire de celle-ci. Cette autre roue 21 est disposée dans la zone centrale de la roue 19. L'autre roue 21 émerge du plan de la roue 19 selon une direction perpendiculaire, et créé ainsi une surépaisseur. La section transversale de l'autre roue 21, qui est perpendiculaire à son axe de rotation, présente un contour circulaire 7 sur plus de la moitié de sa circonférence, ainsi qu'un évidement 24 délimité par un tronçon incurvé reliant le contour circulaire partiel pour fermer ladite section.

En se référant à la figure 2A, lorsque le volet 10 se retrouve dans une position intermédiaire d'ouverture à la fois du canal 33 de dérivation et du passage d'accès 11 au refroidisseur 32, l'ergot 20 de la roue 19 est positionné dans la rainure 14 à proximité de son fond, les deux bras 13 de la pièce d'interface 12 occupant le creux laissé vacant par l'autre roue 21 et leur extrémité libre venant araser le tronçon incurvé de ladite autre roue 21.

En se référant à la figure 2B, lorsque la roue 19 est mise en rotation au moyen de l'actionneur dans le sens indiqué par la flèche 22 placée sous ladite roue 19, l'ergot 20 est guidé dans la rainure 14, ce qui provoque la mise en rotation de la pièce d'interface 12 et donc du volet 10 qui lui est solidaire, en exerçant une poussée sur l'un des deux bras 13 bordant ladite rainure 14. Le volet 10 finit par atteindre une position d'obturation du passage d'accès 11 au refroidisseur 32, permettant aux gaz de s'engager dans le canal de dérivation 9 comme le montre la flèche 23 supérieure de la figure. Une fois que le volet 10 est parvenu à cette position d'obturation, la roue 19 poursuit sa rotation de manière à ce qu'une surface 16 en arc de cercle de la pièce d'interface 12 vienne en appui contre l'autre roue 21, et plus spécifiquement contre une surface complémentaire 7 de celle-ci formée par une partie du pourtour externe de cette autre roue 21. Cette partie de l'autre roue 21 forme ainsi une butée 7 contribuant à maintenir le volet 10 dans une position d'obturation du passage d'accès 11 au refroidisseur 32 en venant en appui contre ladite surface 16 en arc de cercle de la pièce d'interface 12. L'instant à partir duquel le volet 10 se retrouve dans une position d'obturation du passage d'accès 11 au refroidisseur 32, correspond à l'instant de sortie de l'ergot 20 de la fente 14.

En se référant à la figure 2C, l'actionneur peut être activé pour provoquer la rotation de la roue 19 en sens inverse, comme l'indique la flèche 24 placée sous ladite roue 19, de manière à amener le volet 10 dans une position d'obturation du canal de dérivation 33 afin que les gaz transitent par le passage d'accès 11 au refroidisseur 32, comme le montre la flèche supérieure 25 de la figure. Le volet 10 repasse alors par la position intermédiaire de la figure 2A pour ouvrir momentanément et simultanément le canal de dérivation 33 et le passage d'accès 11 au refroidisseur 32, avant de poursuivre sa rotation pour obturer le canal de dérivation 33.