L'invention concerne une vanne à boisseau de régulation d'un débit de fluide, un boisseau pour une telle vanne et un circuit d'admission de gaz dans un moteur thermique de véhicule automobile avec une telle vanne.

Un moteur thermique de véhicule automobile comporte une chambre de combustion, généralement formée par une pluralité de cylindres, dans laquelle un mélange de comburant et de carburant est brûlé pour générer le travail du moteur. Le comburant comporte de l'air, qui peut être comprimé ou non, selon que le moteur comporte un turbocompresseur ou non. L'air peut par ailleurs être mélangé à des gaz d'échappement; on parle de gaz d'échappement recirculés. Les gaz admis dans la chambre de combustion sont dénommés gaz d'admission.

Afin d'augmenter la densité de l'air à l'admission d'un moteur compressé ou turbocompressé, il est connu de refroidir l'air dit de suralimentation, c'est-à-dire l'air sortant du compresseur, au moyen d'un dispositif de refroidissement appelé refroidisseur d'air de suralimentation dont l'acronyme est RAS (on utilise aussi CAC pour « Charger Air Cooler » en anglais); on note que cet air de suralimentation peut éventuellement être mélangé à des gaz d'échappement recirculés, comme indiqué ci-dessus.

Le passage par le RAS est facultatif, l'air de suralimentation pouvant soit circuler dans le RAS soit le contourner par une canalisation prévue à cet effet; on parle traditionnellement d'une canalisation de contournement du RAS ou canalisation de bypass. La régulation du flux de gaz depuis la canalisation de sortie du compresseur vers le RAS et/ou vers la canalisation de bypass est réalisée par une vanne dite trois voies, comportant un orifice (ou voie) d'entrée et deux orifices (ou voies) de sortie.

Une vanne trois voies peut comporter un ou plusieurs papillons ou volets, mobiles entre des positions d'ouverture et d'obturation des canalisations. Une vanne trois voies peut également se présenter sous la forme d'une vanne dite "à boisseau", c'est-à-dire comportant un corps de forme globalement cylindrique ménageant un logement intérieur dans lequel est monté rotatif un organe de réglage (dénommé boisseau) agencé pour relier entre eux certains des ports de la vanne, les ports reliés entre eux différant selon la position angulaire du boisseau dans le logement du corps cylindrique. Le boisseau se présente par exemple sous la forme d'un cylindre comportant une paroi d'obstruction des voies de sortie (dans sa position d'obturation des voies considérés) et un canal de mise en communication de l'entrée de la vanne avec des sortie (dans sa position d'ouverture des voies considérés).

Une vanne pour la régulation et le partage du flux entre un RAS et sa canalisation de bypass doit permettre de mettre en œuvre plusieurs configurations:

- une configuration dans laquelle tout le flux de gaz est dirigé depuis l'orifice d'entrée de la vanne vers le RAS,

- une configuration dans laquelle tout le flux de gaz est dirigé depuis l'orifice d'entrée de la vanne vers la canalisation de bypass du RAS,

- une configuration dans laquelle tout le flux de gaz est bloqué par la vanne (il s'agit d'une position permettant d'étouffer le moteur lors de son arrêt, celui-ci n'étant plus alimenté en gaz d'admission) et

- une configuration dans laquelle le flux de gaz est dirigé, depuis l'orifice d'entrée de la vanne, pour partie vers le RAS et pour partie vers sa canalisation de bypass.

L'étanchéité de la vanne lorsque telle ou telle voie (ou orifice) de sortie de la vanne est obturé (totalement ou partiellement) doit être assurée et doit être de bonne qualité, en particulier dans la position où les deux ports sont obturés pour l'arrêt du moteur.

Cette étanchéité peut être assurée de différentes manières. On peut disposer un joint annulaire dans l'ouverture de chaque tubulure formant un orifice de sortie de la vanne, ce joint étant agencé pour que la paroi du boisseau vienne en contact avec lui en position d'obturation, ce contact assurant l'étanchéité. Un tel dispositif d'étanchéité présente néanmoins l'inconvénient suivant: le contact permettant d'assurer correctement l'étanchéité engendre des frottements du boisseau contre les joints lors de ses mouvements; de tels frottements sont consommateurs en énergie pour les moyens d'entraînement en rotation du boisseau, imposant l'utilisation de moyens d'entraînement (actionneur, moteur pas à pas, etc.) de puissance importante, donc onéreux et consommateurs en énergie. Par ailleurs, la fabrication d'une telle vanne n'est pas simple car elle implique de ménager des logements pour les joints annulaires au niveau des tubulures concernées et de monter ces joints dans ces logements, ce qui est long et onéreux. De surcroît, du fait de la présence d'une pluralité de pièces, le risque d'encrassement est non négligeable, en particulier dans cette zone du circuit d'admission en gaz du moteur, soumise à la présence éventuelle de gaz d'échappement recirculés ou de vapeurs d'huile pouvant remonter du moteur.

Un autre moyen d'assurer l'étanchéité de la vanne est de monter sur le boisseau un élément périphérique d'étanchéité communément désigné par l'expression "segment". Un tel segment d'étanchéité, revêtu d'un matériau approprié, forme une surépaisseur sur la paroi du boisseau qui vient en contact contre les bords des ouvertures (ports) de sortie de la vanne. Cela revient à déporter les joints directement sur le boisseau. Mais les inconvénients liés aux frottements lors des mouvements du boisseau sont les mêmes que précédemment.

L'invention vise à pallier ces inconvénients et à proposer un dispositif avec une étanchéité efficace, peu onéreuse et ne gênant pas les mouvements du boisseau lors de ses mouvements. C'est ainsi que l'invention concerne une vanne de régulation d'un débit de fluide entre au moins un orifice d'entrée dans la vanne et au moins un orifice de sortie de la vanne, l'orifice de sortie étant obturable en tout ou partie par un boisseau d'obturation monté rotatif, dans un logement défini par une paroi intérieure de la vanne, entre une position d'ouverture et une position d'obturation totale ou partielle de l'orificede sortie, caractérisé par le fait que la vanne comporte en outre un segment d'étanchéité, ledit segment d'étanchéité étant, d'une part, assujetti audit boisseau d'obturation et, d'autre part, libre par rapport audit boisseau de manière à ce que ledit segment d'étanchéité soit agencé pour épouser en tout ou partie un bord de l'orifice de sortie en position d'obturation.

Grâce à l'invention, le segment d'étanchéité peut remplir une fonction d'étanchéité en position d'obturation, cette fonction étant exercée lorsqu'il épouse (c'est-à-dire est en contact avec) le bord du bord de sortie. Le diamètre du boisseau étant par ailleurs inférieur au diamètre de la paroi intérieure de la vanne, le boisseau n'exerce une contrainte sur la paroi intérieure de la vanne que dans sa position d'obturation (totale ou partielle), au niveau de son segment d'étanchéité; le mouvement du boisseau est donc beaucoup moins entravé par des frottements que dans l'art antérieur et une puissance moins importante est requise pour son entraînement en rotation. Autrement dit, l'étanchéité est assurée en position d'obturation mais pas en position d'ouverture; les contraintes liées à la mise en œuvre de l'étanchéité ne sont donc pas constantes mais dépendent de la position du boisseau, ce qui évite d'avoir des contraintes constantes et élevées dans toutes les positions.

Par diamètre inférieur, on peut entendre un diamètre très légèrement inférieur, à la limite sensiblement égal du fait d'imprécisions dans les tolérances de fabrication.

Selon une forme de réalisation préférée, le segment d'étanchéité présente une élasticité et est agencé pour être déformé, en position d'obturation, pour épouser tout ou partie du bord de l'orifice de sortie.

Ainsi, en position d'obturation, le segment d'étanchéité est déformé par élasticité pour être plaqué contre le bord de l'orifice qu'il obture et, en position d'ouverture, du fait de son élasticité, le segment d'étanchéité reprend sa forme initiale sans contact avec la paroi intérieure de la vanne. Finalement, le segment d'étanchéité fonctionne à la manière d'un clapet.

Selon une forme de réalisation préférée, le segment d'étanchéité est déformé, en position d'obturation, par des efforts de pression.

De tels efforts de pression peuvent provenir d'une canalisation reliée à l'orifice de sortie qu'il obstrue (phénomène d'aspiration), d'une canalisation reliée à l'orificed'entrée (phénomène de poussée) ou d'une combinaison des deux. Dans tous les cas, les efforts de pression sont généralement d'autant plus importants que la proportion obstruée de l'orifice de sortie est importante, ce qui est particulièrement avantageux puisqu'on recherche en général une étanchéité d'autant plus grande que l'obstruction est importante.

Selon une forme de réalisation préférée, le segment d'étanchéité est monobloc avec le boisseau. Il est ainsi simple à fabriquer. Selon une forme de réalisation préférée, le boisseau comporte une paroi latérale et le segment d'étanchéité se présente sous la forme d'une paroi agencée pour envelopper pour partie ladite paroi latérale. De préférence dans ce cas, un jeu radial est prévu entre le segment d'étanchéité et la paroi latérale du boisseau.

Selon une forme de réalisation préférée, le segment d'étanchéité est solidaire de la paroi latérale au niveau d'un bord d'extrémité latérale.

Selon une forme de réalisation préférée, la vanne comportant deux ports de sortie, le segment d'étanchéité présente une ouverture angulaire minimale nécessaire pour pouvoir assurer l'obturation simultanée et totale des deux ports de sortie.

Selon une forme de réalisation préférée, le boisseau comporte un canal de mise en communication fluidique de l'orifice d'entrée avec l'orifice de sortie en position d'ouverture de l'orifice de sortie. Selon une forme de réalisation préférée, le boisseau comporte une paroi latérale et ledit canal de mise en communication fluidique débouche sur ladite paroi latérale au niveau d'un évidement.

Selon une forme de réalisation préférée, la vanne est une vanne de régulation d'un débit de gaz d'admission dans un moteur thermique de véhicule automobile.

Selon une forme de réalisation préférée dans ce cas, la vanne comporte deux ports de sortie, un premier orifice de sortie étant agencé pour être relié à un refroidissement d'air de suralimentation du moteur et un deuxième orifice de sortie étant agencé pour être relié à une canalisation de bypass dudit refroidisseur.

Dans ce cas, les efforts de pression décrits plus haut peuvent avantageusement résulter de l'action du moteur (pour l'aspiration) et/ou d'un compresseur des gaz d'admission (pour la poussée). Selon une forme de réalisation préférée, la vanne comporte des moyens d'entraînement en rotation du boisseau.

L'invention concerne encore un boisseau pour la vanne définie ci-dessus, comportant un segment d'étanchéité présentant une élasticité.

L'invention concerne encore un circuit d'admission de gaz dans un moteur thermique de véhicule automobile, le circuit comportant un refroidisseur d'air de suralimentation du moteur, une canalisation de bypass dudit refroidisseur et une vanne telle que la vanne présentée ci-dessus assurant la régulation du flux de gaz entre le refroidisseur et sa canalisation de bypass.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de la vanne, du boisseau et du circuit d'admission de gaz de l'invention, en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles:

- la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur et de ses circuits d'admission et d'échappement;

- la figure 2 est une vue en perspective de la forme de réalisation préférée de la vanne de l'invention;

- la figure 3 est une vue en perspective de dessous du boisseau de la vanne de la figure 2;

- la figure 4 est une vue en perspective de dessus du boisseau de la figure 3 et

- les figures 5 et 6 sont des vues partiellement filaires en perspective de la vanne de la figure 2, avec le boisseau dans deux positions différentes.

En référence à la figure 1 , un moteur thermique M à combustion interne de véhicule automobile comporte une chambre de combustion 1 comportant une pluralité de cylindres, en l'espèce au nombre de quatre, et destinée à recevoir un mélange de comburant et de carburant dont la combustion dans les cylindres génère le travail du moteur M. Le fonctionnement du moteur M est classique: les gaz sont admis dans la chambre de combustion 1, y sont comprimés, brûlés puis expulsés sous forme de gaz d'échappement; il s'agit des quatre temps classiques d'un moteur thermique (admission, compression, combustion, échappement). Le circuit 2a d'admission de gaz dans le moteur M comporte une canalisation 3 d'admission de l'air d'alimentation (dont le flux est représenté par la flèche Fl), un compresseur 4 des gaz d'alimentation, qui est en l'espèce un turbocompresseur, et un échangeur de chaleur 5, de refroidissement des gaz issus du compresseur 4. Cet échangeur de chaleur 5 est communément désigné par l'homme du métier par son acronyme "RAS", qui signifie "refroidisseur d'air de suralimentation"; sa fonction est en effet de refroidir les gaz d'admission et en particulier l'air, dont on dit qu'il est suralimenté puisqu'il est comprimé. En sortie du RAS 5, les gaz débouchent dans un collecteur 6 d'admission des gaz dans la chambre de combustion 1 du moteur M, le collecteur 6 formant une boîte d'entrée des gaz dans la culasse du moteur M.

Le circuit 2b d'échappement de gaz comporte, en sortie de la chambre de combustion 1 du moteur M, une voie 8 ou canalisation 8 d'échappement des gaz et une voie 7 ou canalisation 7 de recirculation des gaz d'échappement vers l'admission du moteur M, plus précisément vers son collecteur d'admission 6. Une telle recirculation des gaz d'échappement est dite haute pression, puisqu'elle est faite sur des gaz d'échappement en sortie de la chambre de combustion 1 , qui sont à relativement haute pression. Le flux de gaz d'échappement recirculés est contrôlé par une vanne 9 montée dans la canalisation de recirculation 7, un refroidisseur 10 des gaz d'échappement recirculés étant également prévu dans cette voie de recirculation 7.

Le circuit d'échappement 2b comporte par ailleurs une turbine 10, solidaire en rotation du compresseur 4 des gaz d'admission et formant avec lui un turbocompresseur. La turbine 10 est entraînée par les gaz d'échappement de la voie d'échappement 8, dont le flux est schématisé par la flèche F2.

Enfin, le circuit d'échappement 2b comporte une seconde voie 11 ou canalisation 11 de recirculation des gaz d'échappement, qui prélève des gaz d'échappement à proximité de la sortie du circuit d'échappement 2b, au niveau d'une vanne 11', et les réintroduit en amont du compresseur 4. Une telle recirculation des gaz d'échappement est dite basse pression, puisqu'elle est faite sur des gaz d'échappement en sortie du circuit d'échappement 2b, qui sont à relativement basse pression. Un refroidisseur 12 de ces gaz d'échappement recirculés est également prévu. Les gaz qui ne sont pas recirculés forment les gaz d'échappement du véhicule, dont le flux est désigné par la flèche F3. Une vanne 13 est montée en amont du RAS 5. Elle permet de réguler la répartition du flux de gaz d'admission entre le RAS 5 et une canalisation 14 de contournement (ou bypass) du RAS 5. En effet, on peut souhaiter refroidir, ne pas refroidir ou refroidir partiellement les gaz admis dans le moteur M; par ailleurs, on peut également souhaiter couper complètement l'alimentation en gaz du moteur M, pour "étouffer" le moteur lors de son arrêt.

La vanne 13 est une vanne dite double (car elle autorise deux chemins pour les gaz) ou vanne trois voies (car elle peut être connectée à trois canalisations). Elle comporte trois ports 13a, 13b, 13c, en l'espèce un orifice d'entrée 13a, connecté à une canalisation reliée au compresseur 4 des gaz d'admission, et deux ports de sorties 13b, 13c, un premier orifice de sortie 13b étant connecté au RAS 5 (ou à une canalisation reliée au RAS 5) et un deuxième orifice de sortie 13c étant connecté à la canalisation 14 de bypass du RAS 5.

La vanne 13 est agencée pour que les gaz d'admission arrivant par l'orifice d'entrée 13a:

- soit ne passent que par le premier orifice de sortie 13b (les gaz d'admission étant alors refroidis dans leur ensemble),

- soit ne passent que par le deuxième orifice de sortie 13c (les gaz d'admission étant alors non refroidis dans leur ensemble),

- soit passent à la fois par le premier orifice de sortie 13b et le deuxième orifice de sortie 13c (les gaz d'admission étant alors refroidis pour partie seulement),

soit ne passent par aucun orifice de sortie 13b, 13c (les gaz d'admission étant alors bloqués, c'est-à-dire que le moteur n'est plus alimenté en gaz d'admission, autrement dit est étouffé). En référence à la figure 2, la vanne 13 comporte un corps 15 de forme globalement cylindrique, d'axe A, ménageant un logement intérieur sensiblement cylindrique défini par une paroi intérieure 16 et dans lequel est monté rotatif un boisseau d'obturation 17. Le boisseau 17 est agencé pour relier entre eux certains des ports 13a, 13b, 13c de la vanne 13, les ports 13a, 13b, 13c étant reliés entre eux selon la position angulaire du boisseau 17 autour de son axe A dans le logement du corps 15 de la vanne 13. Dans la suite de la description, les notions de longitudinal, transversal, radial ou encore latéral sont définies par rapport à l'axe A des cylindres dont le corps 15 et le boisseau 17 ont globalement la forme (les axes de ces cylindres étant en l'espèce confondus).

Le corps 15 de la vanne 13 comporte une première extrémité longitudinale 15a, une deuxième extrémité longitudinale 15b et une paroi latérale 15c. La première extrémité longitudinale 15a est ouverte, formant l'orifice d'entrée 13a de la vanne 13 destiné à être connecté à une canalisation reliée au compresseur 4 du circuit d'admission 2a, comme expliqué plus haut. La paroi latérale 15c du corps 15 de la vanne 13 est percée de deux orifices formant les ports de sortie 13b, 13c de la vanne 13; les orifices formant les ports de sortie 13b, 13c sont chacun définis, sur la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13, par un bord 13b', 13c', respectivement. En l'espèce, chaque orifice de sortie 13b, 13c comporte une portion de canalisation cylindrique (ou tubulure) 13b", 13c" perpendiculaire au corps 15 de la vanne 13 et monobloc avec lui, permettant le raccord à la canalisation à laquelle l'orifice de sortie 13b, 13c est destiné à être raccordé. Les bords 13b', 13c' des ports 13b, 13c, au niveau de la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13, sont définis par l'intersection entre la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13 et les canalisations (ou tubulures) de raccord 13b", 13c".

Le terme de boisseau est couramment utilisé par l'homme du métier; il désigne une pièce tubulaire insérée dans une autre pièce tubulaire, en l'espèce le corps 15 de la vanne 13, pour remplir une fonction de réglage et de régulation du débit de fluide dans la vanne 13, en fonction de sa position angulaire dans cette dernière. En l'espèce, et en référence aux figures 3 et 4, le boisseau 17 se présente sous la forme d'un cylindre creux, d'axe A, fermé à une première extrémité longitudinale 17a et ouvert à une seconde extrémité longitudinale 17b. Sur la figure 4, la paroi de fermeture de la première extrémité longitudinale 17a a été représentée en forme de disque transversal; cette paroi peut présenter d'autres formes et, en particulier, une autre forme sera décrite plus bas en relation avec les figures 2, 5 et 6. Le boisseau 17 comporte une paroi latérale 17c percée d'un évidemment

17d de mise en communication fluidique d'un orifice de sortie 13b, 13c ou des deux ports de sortie 13b, 13c avec l'orifice d'entrée 13a. Le boisseau 17 est monté de telle manière que son extrémité longitudinale ouverte 17b est disposée du côté de l'orifice d'entrée 13a du corps 15 de la vanne 13, l'orifice d'entrée 13a étant donc constamment ouvert quelle que soit la position angulaire du boisseau 17 autour de son axe A. Ainsi, le boisseau 17 permet de mettre en communication fluidique l'orifice d'entrée 13a avec un ou deux orifice(s) de sortie en face duquel (desquels) est disposé l'évidement 17d du boisseau 17, les gaz pouvant circuler, dans le corps creux du boisseau 17, depuis son extrémité ouverte 17b jusqu'à son évidement 17d. Les dimensions de l'évidement 17d du boisseau 17 sont telles que l'évidement 17 peut être disposé, dans une position dite d'ouverture totale, en face des deux ports de sortie 13b, 13c simultanément; autrement dit, son ouverture angulaire est au moins égale à une ouverture angulaire contenant les deux ports de sortie 13b, 13c; il peut donc prendre une position d'ouverture totale et simultanée des deux ports de sortie 13b, 13c. Le boisseau 17 peut prendre d'autres positions angulaires autour de son axe A, dans lesquelles tout ou partie des ports de sortie 13b, 13c ou de l'un des deux ports de sortie 13b, 13c est obturé. Ainsi, en fonction de sa position angulaire, le boisseau 17 peut définir une position d'ouverture totale ou partielle des deux ports de sortie 13b, 13c simultanément, une position d'obturation totale d'un orifice 13b, 13c et d'ouverture totale ou partielle de l'autre orifice 13c, 13b, et une position d'obturation totale et simultanée des deux orifices 13b, 13c.

Le boisseau 17 comporte un arbre d'entraînement 17e, d'axe A, solidaire de sa paroi fermant sa première extrémité longitudinale 17a. Des moyens d'entraînement, tels qu'un actionneur ou un moteur pas à pas, sont reliés à l'arbre d'entraînement 17e pour entraîner le boisseau 17 en rotation autour de son axe A dans le logement intérieur du corps 15 de la vanne 13, pour pouvoir modifier la position angulaire du boisseau 17 pour la commande de la régulation des gaz dans le RAS 5 et sa canalisation de bypass 14.

Le boisseau 17 comporte un segment d'étanchéité 18 qui est agencé pour remplir, en position d'obturation (totale ou partielle) d'un orifice de sortie 13b, 13c, une fonction d'étanchéité au fluide de la vanne 13 au niveau de l'orifice obturé 13b, 13c. A cet effet, le segment d'étanchéité 18 est agencé pour épouser en tout ou partie le bord 13b', 13c' d'un orifice de sortie 13b, 13c lorsqu'il est en position d'obturation totale ou partielle, respectivement, de l'orifice considéré 13b, 13c. Ici, le segment d'étanchéité 18 comporte au moins une première et une deuxième extrémités qui s'étendent selon l'axe longitudinal du boisseau d'obturation 17. Le segment d'étanchéité 18 (ici, la première extrémité) est, d'une part, assujetti au boisseau d'obturation 17 et, d'autre part, (ici la deuxième extrémité) libre par rapport au boisseau d'obturation 17 de manière à ce que le segment d'étanchéité 18 soit agencé pour épouser en tout ou partie un bord 13b', 13c' de l'orifice de sortie 13b, 13c en position d'obturation. La première extrémité du segment d'étanchéité 18 est assujettie de manière sensiblement longitudinale au boisseau d'obturation 17. La liaison au niveau de la première extrémité du segment d'étanchéité 18 entre ce dernier et le boisseau d'obturation 17 est configurée de manière à permettre une compression radiale du segment.

Par ailleurs, le diamètre hors-tout du boisseau 17, c'est-à-dire son diamètre en prenant en compte tous ses éléments constitutifs y compris le segment d'étanchéité 18, est inférieur au diamètre de la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13. Ainsi, le boisseau 17 est libre de tourner, sans frottement dans le corps 15 de la vanne 13, seul le segment d'étanchéité 18 venant épouser la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13, au niveau des bords 13b', 13c' des ports de sortie 13b, 13c, mais uniquement en position d'obturation, c'est- à- dire lorsqu'un tel contact est nécessaire et efficace à des fins d'étanchéité.

Plus précisément, le segment d'étanchéité 18 présente une élasticité lui conférant un effet ressort et est agencé pour être plaqué par effet de pression, contre l'effet ressort, contre tout ou partie du bord 13b', 13c' des ports de sortie 13b, 13c. Les efforts de pression peuvent résulter d'une aspiration en provenance de la canalisation 5, 14 reliée à l'orifice 13b, 13c que le segment d'étanchéité 18 bouche en position d'obturation, cette aspiration étant générée par l'aspiration des cylindres de la chambre de combustion 1 du moteur M, puisque les cylindres sont reliés au RAS 5 et à sa canalisation de bypass 14 et donc aux ports de sortie 13b, 13c de la vanne 13; par ailleurs, simultanément ou alternativement, des efforts de pression peuvent résulter d'une poussée due au compresseur 4 tendant à entraîner les gaz d'admission, par l'orifice d'entrée 13a, vers le RAS 5 et sa canalisation de bypass 14. Ainsi, dans son état de repos c'est-à-dire sans contrainte élastique (effet ressort à l'équilibre naturel), le segment d'étanchéité 18 est conformé de sorte à ce que le boisseau 17 présente un diamètre hors-tout inférieur au diamètre intérieur du logement intérieur du corps 15 de la vanne 13; un tel état de repos correspondant aux positions du boisseau 17 dans lesquelles aucune pression suffisante n'est exercée sur le segment d'étanchéité 18, c'est-à-dire les positions d'ouverture totale et simultanée des deux ports de sortie 13b, 13c; dans ces positions, ni la paroi latérale 17c du boisseau 17 ni le segment d'étanchéité 18 ne sont en contact avec la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13. Par ailleurs, lorsqu'il est contraint par des efforts de pression, ce qui est le cas lorsqu'il est en position d'obturation totale ou partielle d'un ou des deux ports 13b, 13c, le segment d'étanchéité 18 se déforme, par élasticité et contre son effet ressort, pour venir se plaquer contre le bord 13b', 13c' du ou des ports considéré(s) 13b, 13c. On note à cet égard que plus l'obturation est importante, plus les efforts tendant à plaquer le segment d'étanchéité 18 contre le bord du ou des orifice(s) considéré(s) sont importants, ce qui est avantageux. Lorsque les efforts de pression se relâchent, le segment d'étanchéité 18 revient dans sa forme et position initiales.

Plus précisément encore, et de manière structurelle, le segment d'étanchéité 18 se présente, dans la forme de réalisation préférée de l'invention, sous la forme d'une paroi ou lamelle ou feuille en forme de portion de cylindre et enveloppant la paroi latérale 17c du boisseau 17 sur une partie de cette dernière située en-dehors de l'évidement 17d du boisseau 17. Le segment d'étanchéité 18 est relié à la paroi latérale 17c du corps de la vanne 17 à proximité de l'un de ses bords d'extrémités latérales et est libre à son autre extrémité latérale; il est également libre le long de ses bords d'extrémités longitudinales. Le segment d'étanchéité 18 présente une épaisseur sensiblement égale ou légèrement inférieure à l'épaisseur de la paroi latérale 17c du boisseau 17 (par exemple sensiblement égale à la moitié de cette épaisseur); l'épaisseur du segment d'étanchéité 18 est donc en l'espèce faible par comparaison au diamètre du boisseau 17. Le segment d'étanchéité 18 peut s'étendre (en position de repos) en contact avec la paroi latérale 17c du boisseau 17 ou à une légère distance d'elle. Du fait de sa liaison à la paroi latérale 17c du boisseau 17 d'un seul de ses côtés, le segment d'étanchéité 18, qui présente une certaine élasticité ou effet ressort, peut se déplacer radialement, contre cet effet ressort; c'est ainsi que, par effet de pression, le segment d'étanchéité 18 peut s'écarter radialement de la paroi latérale 17c du boisseau 17 pour venir se plaquer contre le bord 13b', 13c' d'un orifice 13b, 13c qu'il est destiné à obturer (totalement ou partiellement). Le segment d'étanchéité 18 est en l'espèce formé de manière monobloc avec la paroi latérale 17c du boisseau 17; il est ainsi formé dans le même matériau, ce matériau pouvant éventuellement être revêtu d'un second matériau présentant des caractéristiques améliorant sa fonction d'étanchéité (présentant en particulier un coefficient de frottement adapté). Puisqu'il est monobloc, le boisseau 17 peut être fabriqué beaucoup plus facilement, par exemple par moulage d'une matière plastique ou métallique.

Par exemple, le boisseau 17 peut être formé en plastique, sa paroi latérale 17c et le segment d'étanchéité 18 étant donc formés dans le même plastique, tandis que la paroi extérieur du segment d'étanchéité 18, destinée à venir en contact avec le bord 13b', 13c' des ports de sortie 13b, 13c, est revêtu de téflon. Selon un autre exemple, le boisseau 17 peut être formé en aluminium, un revêtement de plastique ou de céramique étant appliqué sur sa paroi extérieure. Quelle que soit la forme de réalisation, le revêtement peut être appliqué postérieurement à la fabrication de la pièce ou introduit directement dans son matériau constitutif (ainsi, on peut introduire directement dans le plastique formant le boisseau 17, au niveau de la paroi externe du segment d'étanchéité 18, du téflon qui est ainsi mélangé au plastique). Bien entendu, le boisseau 17 peut être formé d'un unique matériau, sans revêtement (par exemple tout en plastique).

Plusieurs formes sont envisageables pour le segment d'étanchéité 18; en particulier, sa liaison avec la paroi latérale 17c du boisseau 17 peut être située à différents endroits du segment d'étanchéité 18, ce dernier pouvant éventuellement par ailleurs comporter plusieurs zones de liaison à la paroi 17c. Dans la forme de réalisation représentée, la paroi latérale 17c du boisseau 17 est rétrécie dans une zone 19 correspondant à la zone du boisseau 17 dans laquelle le segment d'étanchéité 18 enveloppe cette paroi 17c; le segment d'étanchéité 18 s'étend ainsi le long du renfoncement ménagé par cette zone rétrécie 19. Le rétrécissement de cette zone 19 est de dimensions radiales inférieures à la somme de l'épaisseur radiale du segment d'étanchéité 18 et du jeu radial entre le segment d'étanchéité 18 et la paroi latérale 17c du boisseau 17; par conséquent, le rayon hors-tout du boisseau 17 le long du segment d'étanchéité 18 est supérieur à son rayon hors-tout le long du reste de la paroi 17c du boisseau 17. Selon une autre forme de réalisation non représentée, la zone rétrécie 19 de la paroi latérale 17c du boisseau 17 est agencée pour que le rayon hors-tout du boisseau 17 soit le même le long du segment d'étanchéité 18 et le long du reste de la paroi latérale 17c; autrement dit, l'épaisseur radiale du rétrécissement est égale à la somme de l'épaisseur radiale du segment d'étanchéité 18 et du jeu radial entre le segment d'étanchéité 18 et la paroi latérale 17c. Selon une autre forme de réalisation non représentée, la paroi latérale 17c du boisseau 17 ne comporte pas de zone rétrécie et est de rayon constant, le segment d'étanchéité 18 étant intégralement en saillie hors de la paroi latérale 17c.

Quoi qu'il en soit, l'important dans le dimensionnement du boisseau 17 est le lien entre le diamètre de la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13 et le diamètre hors-tout du boisseau 17 en position d'ouverture totale des ports 13b, 13c (c'est-à-dire en position de repos du segment d'étanchéité 18), le diamètre hors-tout du boisseau 17 devant être inférieur au diamètre de la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13. En position d'obturation partielle ou totale de l'un ou des deux ports de sortie 13b, 13c, le segment d'étanchéité 18 est déformé (et donc le rayon du boisseau 17 augmenté dans la zone déformée) pour venir épouser le bord 13b', 13c' du ou des ports 13b, 13c considéré(s). Quelle que soit la forme de réalisation, la paroi latérale 17c du boisseau 17 ne touche pas la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13 et ne remplit pas de fonction d'étanchéité, cette dernière intégralement remplie par le segment d'étanchéité 18, uniquement en position d'obturation.

Le segment d'étanchéité 18 présente une certaine souplesse et une certaine élasticité lui permettant d'être déformé pour venir se plaquer contre le bord 13b', 13c' du ou des orifice(s) 13b, 13c à obturer totalement ou partiellement. Il présente par ailleurs une certaine rigidité, suffisante pour éviter que le segment d'étanchéité 18 ne soit aspiré uniquement dans sa zone au droit d'un orifice 13b, 13c et ne se déforme avec un effet de succion; autrement dit, grâce à sa rigidité, le segment d'étanchéité 18 se déforme de manière globale pour s'écarter de la paroi latérale 17c, de manière continue, sans déformations locales dans les zones aspirées par les canalisations reliées aux ports de sortie 13b, 13c. Outre une certaine élasticité du matériau nécessaire à sa déformation, la souplesse du segment d'étanchéité 18 provient du degré de liberté qui lui est conféré par la disposition d'une zone de liaison à une extrémité latérale mais pas à l'autre, permettant un effet "bras de levier" facilitant le déplacement du segment d'étanchéité 18. Finalement, le segment d'étanchéité 18 se comporte en quelque sorte comme un clapet. L'ouverture angulaire entre les bords d'extrémités latérales du segment d'étanchéité 18 est dimensionnée par l'homme du métier en fonction des positions d'obturation qu'il souhaite que le boisseau 17 puisse prendre. Dans la forme de réalisation représentée, l'ouverture angulaire du segment d'étanchéité 18 est égale à l'ouverture minimale permettant, dans une position, l'obturation totale et simultanée des deux ports de sorties 13b, 13c. Ainsi, on optimise la dimension circonférentielle du segment d'étanchéité 18, qui est la plus faible possible pour pouvoir remplir sa fonction et notamment permettre l'étouffement du moteur.

Grâce à l'invention, le boisseau 17 n'étant en contact avec la paroi intérieure 16 du corps 15 de la vanne 13 que dans les positions où un tel contact est utile et efficace, les efforts de frottement que doivent combattre les moyens d'entraînement en rotation du boisseau 17 pour l'entraîner en rotation sont dépendants de la position du boisseau 17 et sont plus ou moins importants selon l'état d'obturation des ports 13b, 13c.

Lorsque les deux ports 13b, 13c sont obturés totalement et simultanément, les efforts sur le boisseau 17 sont maximaux et les moyens d'entraînement doivent délivrer la puissance la plus importante d'entraînement en rotation du boisseau 17. En position d'ouverture totale et simultanée des deux ports 13b, 13c, le boisseau 17 n'est a priori pas sujet à des efforts de frottement du corps 15 de la vanne 13 sur le segment d'étanchéité 18 et la puissance à fournir pour déplacer le boisseau 17 est minimale. Dans les positions d'obturation partielle d'un ou des deux ports 13b, 13c, les efforts de frottement sur le segment d'étanchéité 18 sont d'autant plus importants que le ou les orifice(s) 13b, 13c sont obturés; en effet, plus un orifice 13b, 13c est obturé, plus la surface de contact entre son bord 13b', 13c' et le segment d'étanchéité 18 est importante, et plus les efforts de pression sont importants.

On note ici que la paroi d'obturation de la première extrémité longitudinale 17a du boisseau 17 n'est pas, dans les représentations des figures 2, 5 et 6, en forme de disque transversal. Au contraire, elle présente une forme inclinée et curviligne qui suit notamment l'ouverture 17d du boisseau 17, la fonction d'une telle forme étant de faciliter la fabrication du boisseau 17 pour lui permettre d'être fabriqué avec des parois d'épaisseur constante; ainsi, cette paroi de fermeture de la première extrémité longitudinale 17a est d'épaisseur constante et suis continûment l'ouverture 17d du boisseau 17; elle ménage ainsi par ailleurs, du côté intérieur, un canal continu d'écoulement pour le flux de gaz.

On peut noter ici que, selon une autre forme de réalisation non représentée, le boisseau 17 peut être entraîné de manière excentrique par rapport au corps 15 de la vanne 13, un tel boisseau 17 satisfaisant bien aux conditions, d'une part de diamètre inférieur au diamètre intérieur de la vanne 13 en position d'ouverture, d'autre part de faculté à épouser le bord 13b', 13c' d'un ou des orifice(s) 13b, 13c en position d'obturation; l'avantage recherché, de contact uniquement en position d'obturation totale ou partielle, est alors bien atteint.

Le fonctionnement de la vanne 13 de l'invention va maintenant succinctement être décrit, en référence aux figures 5 et 6. Sur la figure 5, le boisseau 17 est en position d'obturation totale des deux ports de sortie 13b, 13c. On voit que, dans cette position, le segment d'étanchéité 18 est en appui sur les bords 13b', 13c' des deux ports de sortie 13b, 13c. Sur la figure 6, le boisseau 17 a été entraîné en rotation autour de son axe A par rapport à sa position de la figure 5, pour que son évidement 17d se situe en face de l'orifice de sortie 13b vers le RAS 5, pour ouvrir ce dernier, l'orifice de sortie 13c vers le bypass 14 étant obturé. On voit que, dans cette position, le segment d'étanchéité 18 est en appui sur le bord 13c' de l'orifice de sortie 13c vers le bypass 14 seulement. On imagine aisément l'ensemble des positions que peut prendre le boisseau 17.