FR2940395A3 - Vanne pour canalisation d'air de moteur de vehicule automobile a retour ameliore en position par defaut - Google Patents

Abstract

Vanne (1) pour canalisation d'air (2) de moteur de véhicule automobile comprenant un obturateur (5), mobile entre une position extrême d'ouverture maximum (16) et une position extrême d'obturation (15). Un moteur d'entraînement (4) pilotable est apte à entraîner l'obturateur (5) sur toute la course entre les deux positions extrêmes. La vanne comprend un moyen de rappel apte, lorsque le moteur d'entraînement n'est pas actionné, à ramener l'obturateur (5) dans une position par défaut (21), intermédiaire entre les deux positions extrêmes. Le moyen de rappel comprend un premier élément magnétique (8) fixé à l'obturateur (5) et un deuxième élément magnétique (9) fixé dans un corps (3) de la vanne. Au moins l'un des éléments magnétiques est un aimant permanent. La position par défaut (21) de l'obturateur correspond à l'alignement optimal des premier et deuxième éléments magnétiques (8, 9).

Description

B08-1662FR - EGA/EVH Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Vanne pour canalisation d'air de moteur de véhicule automobile à retour amélioré en position par défaut. Invention de : COLET François SAUGOUX Olivier TUFFIER Guillaume

Vanne pour canalisation d'air de moteur de véhicule automobile à retour amélioré en position par défaut. L'invention concerne le domaine des vannes pour canalisation d'air dans un moteur de véhicule automobile. En cas de panne majeure des moyens de commande électroniques du moteur, on cherche, pour des raisons de sécurité, à ce que celui-ci puisse garer le véhicule sur la bande d'arrêt d'urgence ou ramener le véhicule à l'atelier de réparation.

Dans les moteurs à essence, le composant déterminant pour garantir un couple minimal est la vanne d'admission d'air. En effet, la richesse du mélange air/essence lors de l'explosion est voisine de l'unité. L'ouverture de la vanne d'admission conditionne le couple fourni. Ceci n'est pas le cas dans les moteurs de type Diesel où la richesse du mélange air/gasoil est souvent inférieure à l'unité. Les chambres de combustion des moteurs Diesel sont saturées d'oxygène. Le couple généré est principalement déterminé par l'injection de gasoil. L'invention concerne donc plus particulièrement le domaine des boîtiers à papillon pour circuit d'admission de moteur à essence. De tels moteurs ont besoin d'une vanne pilotable électriquement revenant automatiquement dans une position par défaut en cas de panne du système de pilotage. Cette position par défaut est une position de sécurité, également appelée position de limp home .

Il existe des boîtiers à papillon dont le volet mobile en rotation est équipé d'un ressort de rappel. Cependant ce ressort est continuellement sollicité lorsque le moteur fonctionne normalement. Le ressort de rappel peut frotter dans son logement. Cela peut provoquer une usure qui dégrade la fiabilité du système de rappel.

L'invention propose d'améliorer la fiabilité des vannes pilotables présentant un retour en position par défaut en cas de panne du système de pilotage.

Selon un mode de réalisation, la vanne pour canalisation d'air de moteur de véhicule automobile comprend un obturateur, mobile entre une position extrême d'ouverture maximum et une position extrême d'obturation. Un moteur d'entraînement pilotable est apte à entraîner l'obturateur sur toute la course entre les deux positions extrêmes. La vanne comprend un moyen de rappel apte, lorsque le moteur d'entraînement n'est pas actionné, à ramener l'obturateur dans une position par défaut, intermédiaire entre les deux positions extrêmes. Le moyen de rappel comprend un premier élément magnétique fixé à l'obturateur et un deuxième élément magnétique fixé dans un corps de la vanne. Au moins l'un des éléments magnétiques est un aimant permanent. La position par défaut de l'obturateur correspond à l'alignement optimal des premier et deuxième éléments magnétiques.

Les deux éléments magnétiques engendrent des forces qui, lorsque le moteur n'entraîne pas l'obturateur, déplacent l'obturateur dans la position d'alignement optimal. Lorsque le moteur est actionné, il est apte à générer des forces supérieures à celles engendrées entre les deux éléments magnétiques, de manière à arracher l'obturateur de sa position par défaut. La fiabilité d'une telle vanne est améliorée par le fait que le moyen de rappel n'engendre aucune déformation de pièces susceptibles de frotter sur d'autres pièces, de se fatiguer ou de s'user. L'invention convient pour n'importe quelle technique d'obturation comprenant une chaîne cinématique réversible entre le moteur d'entraînement et l'obturateur. Une telle chaîne cinématique permet au moyen de rappel de déplacer l'obturateur lorsque le moteur n'est plus actionné. Le déplacement de l'obturateur peut être une translation et/ou une rotation. L'obturateur peut être une soupape, un volet guillotine, un clapet articulé sur un côté ou un volet papillon. Avantageusement, l'obturateur est un volet papillon monté sur un arbre de rotor, mobile en rotation autour d'un axe de rotation du rotor. Cela présente l'avantage que l'effort d'entraînement et l'effort de rappel de l'obturateur sont indépendants du débit d'air.

Avantageusement, le premier élément magnétique est monté fixe en extrémité de l'arbre du rotor et présente, de préférence, une forme symétrique par rapport à l'axe de rotation du rotor. Ainsi, l'effort engendré par les éléments magnétiques ne fait pas fléchir l'arbre du rotor. Les éléments magnétiques engendrent un couple de rappel quasiment sans effort tranchant sur l'arbre du rotor. Selon une autre variante, le premier élément magnétique est un aimant polarisé de manière permanente et le deuxième élément magnétique est en matière polarisable, non polarisée de manière permanente. Selon une variante, le deuxième élément magnétique comprend un aimant permanent. C'est-à-dire que ledit aimant permanent est fixé dans le corps de la vanne. Cela facilite le refroidissement de l'élément permanent.

Avantageusement, le deuxième élément magnétique comprend deux masses magnétiques d'extrémité disposées dans le corps de manière à être simultanément en regard avec des extrémités correspondantes du premier élément magnétique. Avantageusement, les deux masses magnétiques d'extrémité du deuxième élément magnétique sont reliées entre elles par de la matière magnétique de liaison. Cela permet de minimiser les zones où le flux magnétique se referme à travers une couche d'air. Cela améliore la durée de vie de l'élément permanent. Selon une variante, les deux masses magnétiques et la matière magnétique de liaison forment ensemble un unique aimant permanent. Selon une autre variante, les deux masses magnétiques d'extrémité du deuxième élément magnétique comprennent chacune un aimant permanent. Avantageusement, le corps de la vanne est en matériau non magnétique et de préférence non électriquement conducteur. Ainsi, les mouvements rapides de l'obturateur n'engendrent pas de dissipation d'énergie sous forme électromagnétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé selon lequel : - la figure 1 est une vue schématique en coupe de la vanne selon le plan I-I de la figure 2 ; et - la figure 2 est une vue schématique transversale selon le plan II-II de la figure 1. Comme illustré sur la figure 1, la vanne 1 est montée sur une canalisation d'air 2 cylindrique à section sensiblement circulaire. La vanne 1 comprend un corps 3 entourant la canalisation d'air 2 ainsi qu'un moteur d'entraînement 4. Un volet à papillon 5 présente une forme discale correspondant sensiblement à la section intérieure de la canalisation d'air 2. Le volet à papillon 5 est monté sur un arbre 6 (visible en figure 2) tournant autour d'un axe de rotation 7. Un premier élément magnétique 8 est fixé sur l'arbre 6 et présente une forme allongée perpendiculaire à l'axe de rotation 7. Le premier élément magnétique 8 est un aimant permanent présentant un pôle magnétique nord et un pôle magnétique sud, situés chacun d'un côté de la forme allongée. Le premier élément magnétique 8 est mobile en rotation par rapport au corps 3.

Un deuxième élément magnétique 9 est constitué de deux masses magnétiques 10 et 11 reliées entre elles par une masse magnétique de liaison 12. Le deuxième élément magnétique 9 est un ensemble rigide monté fixe dans le corps 3 de la vanne 1. Le deuxième élément magnétique 9 a une forme générale en C dont les masses magnétiques 10 et 11 forment les extrémités. Le premier élément magnétique 8 présente une extrémité 8a et une extrémité 8b opposées ayant chacune la forme d'un arc de cylindre centré autour de l'axe de rotation 7. Le deuxième élément magnétique 9 présente deux surfaces 9a, 9b opposées l'une à l'autre, et ayant chacune la forme d'un arc de cylindre concave centré autour de l'axe de rotation 7. Lorsque le volet à papillon 5 est dans sa position de sécurité dite de limp home , les extrémités 8a et 9a sont en regard l'une de l'autre et forment un entrefer d'air de faible épaisseur. Simultanément, les extrémités 8b et 9b des premier et deuxième éléments magnétiques sont également en regard l'une de l'autre et forment un deuxième entrefer constitué d'une couche d'air de faible épaisseur. Ainsi, la position illustrée sur la figure 1 correspond à la position d'alignement optimal des premier et deuxième éléments magnétiques 8, 9. La position d'alignement optimal des éléments magnétiques 8 et 9 correspond à la position par défaut de la vanne 1. La canalisation d'air 2 présente sur sa surface intérieure deux sièges d'étanchéité 13 et 14 faisant chacun saillie de la paroi de la canalisation 2 vers l'intérieur de la canalisation, et présentent chacun une forme de demi cercle. Le volet à papillon 5 présente une position extrême d'obturation 15 dans laquelle la forme discale du volet à papillon 5 est sensiblement perpendiculaire à l'axe 2a de la canalisation 2. Les sièges d'étanchéité 13 et 14 sont dans une position axiale le long de l'axe 2a de la canalisation 2 telle qu'ils sont simultanément en contact avec deux côtés opposés du volet à papillon 5 lorsque celui-ci est dans la position extrême d'obturation 15. Autrement dit, l'un des sièges d'étanchéité 13 est situé légèrement en amont de l'axe de rotation 7 tandis que l'autre siège d'étanchéité 14 est situé légèrement en aval de l'axe de rotation, et distant axialement d'une valeur correspondant à l'épaisseur du volet à papillon 5. La vanne 1 présente également une position extrême d'ouverture maximum 16, dans laquelle le plan du volet à papillon 5 est parallèle à l'axe 2a de la canalisation à air. On va maintenant décrire à l'aide de la figure 2, des moyens d'entraînement du volet à papillon 5 autour de l'axe de rotation 7. Le corps de vanne 3 présente un palier supérieur 17 et un palier inférieur 18 recevant chacun une extrémité de l'arbre 6 de manière à bloquer toute translation du volet à papillon et à ne laisser libre que la seule rotation autour de l'axe de rotation 7. Une roue d'engrenage 19 est montée sur l'arbre 6 du côté de l'extrémité opposée au premier élément magnétique 8. Le moteur d'entraînement 4 est un moteur électrique dont le rotor entraîne une roue d'engrenage 20 engrenant avec la roue 19. Les roues d'engrenage 19 et 20 constituent une chaîne cinématique réversible entre le moteur d'entraînement 4 et le volet à papillon 5. Lorsque le moteur 4 est alimenté en énergie, celui-ci génère un couple d'entraînement supérieur au couple de rappel magnétique entre les premier et deuxième éléments magnétiques 8 et 9. Le moteur d'entraînement 4 sert de frein lorsque le volet à papillon s'approche de la position par défaut 21, soit en phase d'ouverture, lorsque le volet à papillon 5 quitte la position extrême d'obturation 15, soit en phase de fermeture lorsque le volet à papillon quitte la position extrême d'ouverture 16. Le moteur d'entraînement 4 génère un couple d'entraînement supérieur au couple de rappel des premier et deuxième éléments magnétiques 8 et 9, lorsque le volet à papillon s'éloigne de la position par défaut 21, soit en phase d'ouverture, soit en phase de fermeture.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Vanne (1) pour canalisation d'air (2) de moteur de véhicule automobile comprenant un obturateur, mobile entre une position extrême d'ouverture maximum (16) et une position extrême d'obturation (15), un moteur d'entraînement (4) pilotable apte à entraîner l'obturateur sur toute la course entre les deux positions extrêmes et un moyen de rappel apte, lorsque le moteur d'entraînement (4) n'est pas actionné, à ramener l'obturateur dans une position par défaut (21), intermédiaire entre les deux positions extrêmes (15, 16), caractérisée par le fait que le moyen de rappel comprend un premier élément magnétique (8) fixé à l'obturateur et un deuxième élément magnétique (9) fixé dans un corps (3) de la vanne (1), au moins l'un des éléments magnétiques (8, 9) étant un aimant permanent, la position par défaut (21) de l'obturateur correspondant à l'alignement optimal des premier et deuxième éléments magnétiques (8, 9).
2. 2. Vanne selon la revendication 1, dans laquelle l'obturateur est un volet papillon (5) monté sur un arbre de rotor (6), mobile en rotation autour d'un axe (7) de rotation du rotor.
3. 3. Vanne selon la revendication 2, dans laquelle le premier élément magnétique (8) est monté fixe en extrémité de l'arbre du rotor (6) et présente, de préférence, une forme symétrique par rapport à l'axe (7) de rotation du rotor.
4. 4. Vanne selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le premier élément magnétique (8) est un aimant polarisé de manière permanente et le deuxième élément magnétique (9) est en matière polarisable, non polarisée de manière permanente.
5. 5. Vanne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le deuxième élément magnétique (9) comprend un aimant permanent.
6. 6. Vanne selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le deuxième élément magnétique (9) comprend deux masses magnétiques d'extrémité (10, 11) disposées dans le corps (3) de manière à être simultanément en regard avec des extrémités correspondantes (8a, 8b) du premier élément magnétique (8).
7. 7. Vanne selon la revendication 6, dans laquelle les deux masses magnétiques d'extrémité (10, 11) du deuxième élément magnétique (9) sont reliées entre elles par de la matière magnétique de liaison (12).
8. 8. Vanne selon la revendication 7, dans laquelle les deux masses magnétiques (10, 11) et la matière magnétique de liaison (12) forment ensemble un unique aimant permanent.
9. 9. Vanne selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle les deux masses magnétiques d'extrémité (10, 11) du deuxième élément magnétique (9) comprennent chacune un aimant permanent.
10. 10. Vanne selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le corps (3) de la vanne est en matériau non magnétique.