La présente invention concerne une vanne, notamment pour moteur thermique.

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).

Dans le cas d'une vanne comprenant :

un corps dans lequel est ménagé un conduit dans lequel transite un fluide, et

un volet monté mobile dans le corps entre une position ouverte et une position fermée dans lequel il doit obturer le conduit,

des problèmes de fuite de la vanne lorsque le volet est en position fermée existent. Pour y remédier, il est connu d'utiliser un joint interposé entre le corps et le volet lorsque ce dernier est dans la position fermée. Néanmoins, un tel joint est susceptible de se dilater du fait des fortes températures pouvant être atteintes dans l'environnement dans lequel il se trouve.

Une autre solution pour remédier à ce problème lié à l'emploi d'un joint est d'amener directement le volet en contact avec le corps lorsque le volet est en position fermée. Néanmoins, une contrainte dimensionnelle entre le volet et la partie du conduit dans laquelle il se déplace doit être respectée pour éviter que le volet ne vienne se coincer contre la paroi de ladite partie du conduit avant d'avoir atteint la position fermée, comme cela va être décrit en référence aux figures 1 et 2.

Sur ces figures, le corps 102 présente un plan de joint P venant au contact d'un plan de joint P' du volet 105 lorsque le volet est dans la position fermée pour obturer le conduit ménagé dans le corps 102. Du fait du caractère rigide des contacts entre le volet et le corps, on constate que le coincement du volet 105 contre la paroi du corps 102 est évité lorsque la distance Dv, mesurée entre le centre de l'arbre 107 permettant le pivotement du volet 105 dans le corps 102 et le plan de joint P' du volet 105, est inférieure ou égale à la distance De, mesurée entre le centre du logement 108 du corps 102 dans lequel est reçu l'arbre 107 et le plan de joint P du corps 102.

Cette contrainte dimensionnelle doit en outre être majorée, pour tenir compte des imprécisions sur les cotes des différentes pièces de la vanne lors de la fabrication de celle-ci. Du fait de cette majoration, des sections vides relativement importantes peuvent exister entre le corps et le volet lorsque le volet est dans la position fermée, ces sections vides, encore appelées « sections de fuite », pouvant occasionner des fuites supérieures à ce qui peut être toléré lorsque le volet est dans la position fermée.

La demande déposée en France le 10 octobre 2012 par la Demanderesse sous le numéro 1259688 enseigne de ménager du jeu dans le ou les paliers par l'intermédiaire desquels l'arbre est reçu dans le logement et d'utiliser ce jeu pour permettre un déplacement radial de l'arbre dans le logement lorsque le volet passe de la position ouverte à la position fermée.

Néanmoins, ce déplacement radial tend à éloigner l'arbre de l'une des parois du conduit, de sorte qu'en position fermée, des sections de fuite de taille relativement importante apparaissent entre le volet et la paroi du conduit, affectant alors l'étanchéité du volet en position fermée. Par exemple, dans le cas où le logement recevant l'arbre a une section transversale circulaire, le déplacement radial peut se faire selon un rayon quelconque. En fonction du rayon selon lequel a lieu ce déplacement, la compensation des différences éventuelles entre les distances De et Dv ci- dessus peut s'accompagner d'un déplacement de l'arbre ayant pour effet d'augmenter les sections de fuite existant entre le volet et le corps de la vanne lorsque le volet est en position fermée.

II existe un besoin pour bénéficier d'une vanne remédiant aux inconvénients ci-dessus.

Selon l'un de ses aspects, l'invention répond à ce besoin à l'aide d'une vanne, notamment pour moteur thermique, comprenant :

un corps dans lequel sont ménagés : un logement dans lequel est disposé au moins un palier, et un conduit apte à être parcouru par un fluide, et

- un volet monté pivotant dans le corps par un arbre reçu avec jeu radial dans le palier,

un organe d'entraînement configuré pour déplacer l'arbre de manière à ce que le volet pivote entre :

une position ouverte, et

- une position fermée dans laquelle il vient en contact avec le corps par une première zone de contact du volet située d'un premier côté de l'arbre et par une deuxième zone de contact du volet située d'un deuxième côté de l'arbre opposé audit premier côté, le palier étant configuré pour permettre un déplacement radial de l'arbre dans le palier lors du passage du volet de la position ouverte à la position fermée, et

l'organe d'entraînement étant configurée pour guider ledit déplacement radial de l'arbre selon une direction prédéterminée.

La direction prédéfinie permet d'éviter le coincement du volet contre la paroi du conduit lorsque le volet passe dans la position fermée sans qu'il soit nécessaire de respecter des contraintes dimensionnelles trop exigeantes entre le volet et la partie du conduit dans laquelle il se déplace tout en évitant l'augmentation des sections de fuite lorsque le volet est en position fermée. Selon un premier mode de réalisation, l'organe d'entraînement est une roue d'entraînement de l'arbre, configurée pour guider ledit déplacement radial de l'arbre selon la direction

prédéterminée.

En variante, l'organe d'entraînement est une roue d'entraînement d'une roue solidaire de l'arbre.

Avantageusement, la vanne comprend un actionneur du volet, ledit actionneur comprenant un moteur électrique dont le couple est transmis à l'arbre pour déplacer le volet au moins par l'intermédiaire de l'organe d'entraînement. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'avoir recours à une pièce additionnelle pour guider le déplacement radial de l'arbre selon une direction

prédéterminée, la roue d'entraînement étant une pièce déjà présente dans l'ensemble composé d'un actionneur et d'un train d'engrenages.

La position de la roue d'entraînement qui engrène directement sur la roue solidaire de l'arbre peut être choisie relativement à cette roue solidaire pour que la direction de l'effort tangentiel résultant transmis à l'arbre soit de nature à guider le déplacement radial de l'arbre selon la direction prédéterminée. Cette position peut être combinée au sens de rotation de la roue d'entraînement pour fermer le volet afin d'assurer la direction de l'effort tangentiel dans un sens de nature à guider le déplacement radial de l'arbre selon la direction prédéterminée.

Le corps peut présenter un plan de joint du corps venant contacter la première et la deuxième zone de contact du volet lorsque le volet est dans la position fermée et la première et la deuxième zone de contact du volet peut appartenir à un plan de joint du volet.

Lorsque le volet est dans la position fermée, le plan de joint du corps et le plan de joint du volet peuvent être confondus, chaque zone de contact du volet formant alors avec le plan de joint du corps un contact plan lorsque le volet est dans la position fermée. Le volet peut alors être auto- centreur, du fait que les contacts entre le volet et le corps s'effectuent dans un seul et même plan lorsque le volet est dans la position fermée et qu'un jeu radial existe dans le ou les paliers. Avec une telle vanne, lorsque le volet est dans la position fermée, les contacts entre le volet et le corps peuvent permettre l'immobilisation de l'arbre perpendiculairement au plan de joint unique, sans que l'arbre ne soit au contact du ou des paliers.

Avantageusement, le volet comprend :

- une première partie ayant une première surface dont une portion définit la première zone de contact lorsque le volet est en position fermée,

une deuxième partie ayant une deuxième surface dont une portion définit la deuxième zone de contact lorsque le volet est en position fermée,

la première surface et la deuxième surface étant partiellement en contact l'une avec l'autre et étant coplanaires, la première partie ayant une longueur mesurée le long de l'axe de l'arbre supérieure à celle de la deuxième partie, et le guidage selon la direction prédéfinie permettant d'éviter que la première partie du volet s'éloigne de la zone du corps venant en contact avec la deuxième zone de contact.

Autrement dit, la première et la deuxième zone de contact appartiennent dans cet exemple à des surfaces opposées du volet tout en étant dans le même plan.

Ainsi, l'organe d'entraînement contribue à imposer une direction prédéfinie au déplacement radial. Cette direction prédéfinie permet d'éviter qu'en position fermée, des sections de fuite trop importantes n'existent du fait de l'éloignement de la première partie du volet de la zone du corps venant en contact avec la deuxième zone de contact, cet éloignement étant susceptible d'être occasionné par le déplacement de l'arbre grâce au jeu dans le ou les paliers.

En effet, le volet étant selon cet exemple formé par deux parties de longueur différente, les longueurs relatives des première et deuxième parties font qu'il existe une portion du conduit dans le plan de joint du corps qui n'est ni obturée par le corps, ni par le volet bien que ce dernier soit dans la position fermée, formant ainsi une section de fuite.

La direction prédéfinie peut même rapprocher la première partie du volet de la zone du corps venant en contact avec la deuxième zone de contact.

La vanne peut être agencée pour définir un angle, mesuré entre :

un premier axe, orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre, passant par cet axe de rotation et par l'axe de rotation de la roue d'entraînement qui engrène directement sur la roue solidaire de l'arbre, et

un deuxième axe, orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre, passant par cet axe de rotation et parallèle au plan de joint du corps,

et dont la valeur est comprise entre 50° et 130°, par exemple entre 60° et 120°, notamment entre 70° et 110°. Un tel angle peut permettre d'orienter l'effort tangentiel résultant transmis à l'arbre pour qu'il soit de nature à guider le déplacement radial de l'arbre selon la direction prédéterminée.

L'angle peut être choisi pour que sa valeur soit sensiblement égale à 110°.

Le guidage radial du volet selon la direction prédéfinie peut avoir alors deux effets bénéfiques : celui mentionné ci-dessus en rapport avec le respect de contraintes dimensionnelles et celui de réduire les sections de fuite dans la position fermée.

La première et la deuxième partie peuvent être chacune une pièce distincte, lesdites pièces étant rigidement couplées entre elles pour former le volet. Chacune de ces pièces est par exemple une plaque. Lesdites pièces sont notamment rigidement couplées entre elles au niveau du plan de joint du volet. Avantageusement, la partie du conduit dans laquelle le volet se déplace peut être ménagée dans deux pièces du corps rigidement couplées entre elles au niveau du plan de joint du corps. Une partie du plan de joint du corps peut être définie par une deuxième surface d'une de ces pièces du corps qui vient alors en contact avec la partie de la deuxième surface de la deuxième partie du volet formant la deuxième zone de contact lorsque le volet est dans la position fermée tandis qu'une autre partie du plan de joint du corps peut être définie par la première surface d'une autre des pièces du corps qui vient alors en contact avec la partie de la première surface de la première partie du volet formant la première zone de contact lorsque le volet est dans la position fermée.

La vanne peut être une vanne disposée dans le circuit d'admission du moteur thermique, dans le circuit d'échappement du moteur thermique, ou dans une boucle de recirculation des gaz d'échappement permettant à ces derniers d'être réinjectés à l'admission du moteur thermique. Cette boucle de recirculation peut être « basse pression » ou « haute pression ».

La vanne est notamment une vanne dite « deux voies ».

En variante, la vanne peut être une vanne dite « trois voies ». La vanne peut alors être disposée à l'entrée de la boucle de recirculation, c'est-à-dire à l'endroit du circuit d'échappement où prend naissance la boucle de recirculation. La vanne dite « trois voies » peut en variante être disposée à la sortie de la boucle de recirculation, c'est-à-dire à l'endroit du circuit d'admission où les gaz d'échappement sont réinjectés à l'admission.

La vanne est avantageusement dépourvue d'élément flexible interposé entre le volet et le corps lorsque le volet est dans la position fermée. « Flexible » est ici utilisé par opposition à « rigide », le corps et le volet étant alors rigides.

Un tel élément flexible est par exemple un joint d'étanchéité.

Le volet et l'arbre peuvent être reliés par un support s'étendant le long d'au moins une portion de l'arbre. La vanne présente ainsi un arbre déporté par rapport au volet, contrairement aux vannes dans lesquels l'arbre et le volet sont disposés dans de mêmes plans.

En variante, l'arbre et le volet peuvent être disposés dans de mêmes plans.

La distance entre le centre du logement et le plan de joint du corps peut être supérieure à la distance entre le centre de l'arbre et le plan de joint du volet. Cette contrainte dimensionnelle, généralement imposée, permet d'éviter le coincement du volet contre la paroi du conduit lorsque le volet passe dans la position fermée. Lorsque cette contrainte est respectée, le jeu du palier n'est pas nécessaire pour éviter le coincement du volet contre la paroi du conduit. La deuxième zone de contact du volet contre le corps peut permettre d'empêcher un déplacement trop important de l'arbre dans le palier, et ainsi d'empêcher que de trop grandes sections de fuite n'existent lorsque le volet est dans la position fermée. On réduit ainsi l'utilisation du jeu radial disponible dans le ou les paliers, étant donné que le déplacement du volet du fait de ce jeu pour éviter le coincement n'est alors pas nécessaire.

En variante, la distance entre le centre du logement et le plan de joint du corps peut être inférieure à la distance entre le centre de l'arbre et le plan de joint du volet. Ce cas peut se produire bien que l'on ait cherché à respecter la contrainte dimensionnelle ci-dessus, en raison des imprécisions sur les cotes des pièces de la vanne lors de la fabrication de celles-ci. En l'absence d'utilisation du jeu du ou des paliers, ce cas conduit au coincement du volet contre la paroi du conduit lorsque le volet passe dans la position fermée, ce qui empêche normalement d'utiliser une telle vanne. L'utilisation du jeu dans le ou les paliers permet de se ramener au cas précédent dans lequel il n'y a pas de coincement.

Le jeu dans le ou les paliers peut être dimensionné pour être supérieur ou égal à un taux d'imprécision global prédéfini pour le volet et la partie du conduit dans laquelle le volet se déplace, ce taux d'imprécision global prédéfini résultant notamment de la combinaison linéaire de taux d'imprécision unitaires prédéfinis pour chaque cote du volet et de la partie du conduit dans laquelle le volet se déplace. Chaque taux d'imprécision unitaire prédéfini est par exemple fixé en fonction du retour d'expérience sur la technique utilisée pour fabriquer la pièce correspondante de la vanne.

Le volet peut avoir en section une forme rectangulaire et la première zone de contact et la deuxième zone de contact peuvent être situées à des extrémités opposées du volet.

Par exemple, le volet peut avoir en section la forme d'une demi-lune dont le diamètre est prolongé par un rectangle et la première zone de contact peut être située sur le cercle de la demi- lune tandis que la deuxième zone de contact est portée par le côté du rectangle opposé au côté du rectangle confondu avec le diamètre de la demi- lune.

L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel :

les figures 1 et 2 ont déjà été décrites,

les figures 3 à 12 se rapportent à une vanne selon l'invention, les figures 3 et 4 représentant en élévation la vanne, la figure 5 représentant le volet et l'arbre isolément, la figure 6 étant une vue de face de la vanne de la figure 3, les figures 7 à 9 représentant chacune en coupe selon A- A, B-B et C-C une vanne similaire à celle de la figure 6, la figure 10 représentant la vanne de la figure 6 de façon exagérée, les figures 11 et 12 représentent partiellement, respectivement en vue de derrière et de face, un organe d'entraînement selon l'invention. On a représenté sur la figure 3 une vanne 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure, la vanne 1 est une vanne dite « deux voies » mais l'invention n'y est pas limitée, comme on le verra par la suite.

La vanne 1 qui va être décrite est une vanne utilisée dans un circuit d'air d'un moteur thermique, par exemple utilisé pour propulser un véhicule automobile.

La vanne 1 comprend un corps 2, par exemple réalisé en aluminium, en acier, en plastique ou en inox dans lequel est ménagé un conduit 3. Il s'agit par exemple d'un conduit d'admission, d'échappement ou d'un conduit formant une boucle de recirculation des gaz d'échappement (encore appelée boucle EGR), cette boucle pouvant être une boucle haute pression ou basse pression. Le corps 2 de la vanne peut être réalisé par l'assemblage de deux pièces 2a et 2b, ces deux pièces se contactant selon un plan P dont une paroi définit une partie du conduit 3, comme on le verra par la suite. Le plan P sera appelé « plan de joint » du corps 2 par la suite. Sur la figure 4, la pièce 2b n'est pas représentée.

Le conduit 3 est dans l'exemple considéré parcouru par des gaz pouvant atteindre une température élevée, par exemple jusqu'à 700°C.

Comme représenté sur les figures 3 et 4, la vanne 1 comprend un volet 5 disposé dans le corps et monté pivotant grâce à un arbre 7 reçu dans un logement 8 du corps 2 par l'intermédiaire d'un ou plusieurs paliers non représentés. L'arbre 7 a deux extrémités représentées par El et E2.

L'arbre 7 s'étend selon une direction X et le ou les paliers présentent un jeu radial par rapport à la direction X permettant à l'arbre 7 de se déplacer radialement dans le palier et dans le logement 8. L'arbre 7 peut se présenter sous la forme d'un cylindre de section transversale circulaire.

Comme représenté sur la figure 5, un support 9 s'étend radialement par rapport à l'arbre 7 et relie l'arbre7 et le volet 5. Le volet 5 est globalement plan et il s'étend perpendiculairement à la direction selon laquelle s'étend le support 9.

Le volet 5 comprend deux parties 30 et 31 formées par des pièces distinctes solidarisées entre elles. Chacune de ces parties se présente sous la forme d'une plaque et la face supérieure 32 de la plaque 30 est rapportée sur la face inférieure 33 de la plaque 31 sans que ces plaques 30 et 31 ne soient exactement superposées. Dans cet exemple, la face supérieure 32 de la plaque 30 et la face inférieure 33 de la plaque 31 sont coplanaires et appartiennent au plan de joint P' du volet 5. Des vis 35 sont par exemple utilisées pour fixer la plaque 31 avec la plaque 30.

La plaque 30 est dans l'exemple représenté plus proche de l'axe 7 que la plaque 31, et la plaque 30 est ici raccordée au support 9.

La face supérieure du volet 5 est ici définie par la partie de la face supérieure 32 de la plaque 30 non en regard de la plaque 31 et par la face supérieure de la plaque 31 tandis que la face inférieure du volet 5 est définie par la face inférieure de la plaque 30 et par la partie de la face inférieure 33 de la plaque 31 non en regard de la plaque 30.

Toujours dans cet exemple, comme on peut le voir sur la figure 5, la longueur Ll mesurée le long de la direction X de la plaque 30 est supérieure à la longueur L2 de la plaque 31.

Selon ce premier exemple de mise en œuvre de l'invention, les deux pièces 2a et 2b du corps sont rigidement couplées entre elles au niveau du plan de joint P du corps 2.

La distance entre le centre du logement 8 et le plan de joint P du corps 2 est désignée par « De » et la distance entre le centre de l'arbre 7 et le plan P' est désignée par « Dv ».

Sur la figure 6, la plaque 31 du volet 5 est représentée en position fermée. Des lignes de coupes A-A, B-B et C-C sont représentées au niveau des extrémités du volet 5 et en son centre.

Les figures 7 à 9 représentent chacune trois vues en coupe d'une position du volet 5 lorsque la distance De est inférieure à Dv, c'est-à-dire que le plan de joint du volet P' est situé depuis l'arbre 7 au-delà du plan de joint du corps P.

Sur la figure 7, le volet 5 est en position ouverte et il n'est pas en contact avec le corps 2. Sur la figure 8, le volet 5 est en cours de passage de la position ouverte vers la position fermée.

La face supérieure 32 de la plaque 30 est sur le point de venir en contact avec le plan de joint P du corps 2, ce contact provoquant selon l'art antérieur le coincement du volet 5 dans le conduit 3.

Comme on peut le voir sur la figure 9, grâce au jeu radial existant dans le ou les paliers, l'arbre 7 peut se déplacer radialement, permettant à la plaque 30 de s'éloigner du plan de joint P du corps 2. Le volet 5 peut poursuivre son déplacement jusqu'à atteindre la position fermée dans laquelle il vient en contact avec le plan de joint P du corps 2 par la première zone 11 et la deuxième zone 12. La première zone 11 appartient à la face supérieure 32 de la plaque 30 tandis que la deuxième zone 12 appartient à la face inférieure 33 de la plaque 31. La première zone 11 et la deuxième zone 12 font ainsi partie d'un même plan, à savoir le plan de joint P' du volet 5. Le contact entre le volet 5 et le corps 2 via les première 11 et deuxième 12 zones est ici plan, se faisant exclusivement entre les plans de joint P et P' respectifs.

Comme représenté sur la figure 10 qui représente la vanne 1 selon le premier exemple de mise en œuvre de l'invention vue de face en exagérant la différence entre la longueur Ll de la plaque 30 et la longueur L2 de la plaque 31, du fait de ces longueurs Ll et L2 différentes, en position fermée, deux sections de fuite S existent de part et d'autre de la plaque 31.

Dans le cas où le logement 8 recevant l'arbre 7 a une section transversale circulaire, le déplacement radial peut se faire selon un rayon quelconque. En fonction du rayon selon lequel a lieu ce déplacement, la compensation des différences éventuelles entre les distances De et Dv peut s'accompagner d'un déplacement de l'arbre ayant pour effet d'écarter le volet du corps de la vanne donc d'augmenter la surface des sections de fuites S par rapport à la surface qu'elles auraient eu si le déplacement radial avait été dans une direction moins défavorable.

Les figures 11 et 12 représentent respectivement en vue de derrière et de face, l'organe d'entraînement selon l'invention. L'arbre 7 comporte à son extrémité El, une roue 41, solidaire de celui-ci. Cette roue solidaire 41 est un secteur denté. Une roue d'entraînement 40 est montée sur un pivot monté parallèle à l'axe de rotation de l'arbre 7. Cette roue d'entraiment 40 comporte 2 dentures coaxiales, les deux dentures étant coaxiales avec l'axe de rotation de la roue 40.

La première 46 de ses deux dentures engrène sur la roue solidaire 41 et l'autre 45 de ses deux dentures engrène sur le pignon 42 d'un moteur à courant continu 43.

Ainsi, le pignon 42 entraine en rotation la roue d'entraînement 40, qui entraine à son tour en rotation la roue solidaire 41.

On définit un axe Y, orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre 7, passant par cet axe de rotation et par l'axe de rotation de la roue d'entraînement 40. On définit par ailleurs un axe Z, orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre 7, passant par cet axe de rotation et parallèle au plan P.

L'angle 44 définit par les axes Y et Z est sensiblement égal à 110°. Plus généralement, cet angle est de 90° ± 30°.

Le volet passe de la position ouverte à la position fermée par une rotation dans le sens représenté par la flèche 47.

L'effort tangentiel induit, lorsque le volet 5 passe de la position ouverte à la position fermée est représenté par la flèche 70 sur les figures 10 à 12. Cet effort tangentiel contribue à imposer une direction prédéfinie au déplacement radial de l'arbre 7 grâce au jeu dans les paliers.