Brevet FR2472670A1 — publié le 19810703

Mécanisme de papillon pour un dispositif d'alimentation en carburant de moteur à combustion interne. La présente invention concerne un mécanisme de papillon pour un dispositif d'alimentation en carburant de moteur à combustion interne. La figure 1 montre un mécanisme de papillon classique à travers lequel de l'air parvient avec un carburant dans le moteur à combustion interne. La partie principale du corps du mécanisme de papillon est représentée sur la figure 1. Le corps 1 de papillon comporte un alésage dans lequel le mélange air-carburant peut s'écouler d'une façon nor- male. Un papillon circulaire 2 est disposé à l'intérieur de l'alésage du corps 1 de papillon. Le papillon 2 ferme complè- tement l'alésage du corps 1 du papillon quand le papillon 2 est réglé à un angle 0 (environ 5 - 200) par rapport au plan perpendiculaire à l'axe de l'alésage du corps 1 de papillon. De plus, comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, le papillon 2 est fixé au moyen d'une vis ou d'un rivet à un axe 3 de papillon de manière telle que le centre du papillon 2, dans le sens de son épaisseur, corresponde à l'axe géométrique de l'axe 3 portant le papillon. L'axe 3 de papillon comporte, à une de ses extrémités,une gorge circulaire 4 dans laquelle est fixée une attache 5 en forme de E. Une rondelle de calage 6 est placée entre l'attache 5 et l'extrémité de droite d'un palier lisse 8 destiné à supporter l'axe 3 de papillon. Le papillon 2 est conçu de manière à être ajusté dans l'alésage quand il est complètement fermé. ne plus, à ce moment, il faut mettre en place commodément la rondelle de calage 6 entre l'attache 5 et l'extrémité de droitedu palier lisse 8. A cette fin, on ajuste le papillon 2 par rapport à l'alésageqtand ce papillon y a été monté. Ensuite, on fixe le papillon 3 au moyen d'une vis 2'. Pour que le papillon 2 s'ajuste dans l'alésage du corps 1 de papillon lorsqu'il est complètement fermé, il faut prévoir un certain jeu entre la rondelle de calage 6, l'attache 5 et l'extrémité de droite du palier lisse 8. Un ressort 9 et un levier 7 sont fixés à l'autre extrémité de l'axe 3 de papillon. Les extrémités en forme de crochets du ressort 9 sont fixéesrespectivement au levier 7 et à un autre palier lisse O10 du corps i de papillonde sorte que le papillon 2 atendance à se fermer. Le levier 7 est fixé à l'axe 3 de papillon au moyen d'un écrou 11. Le ressort 9 sollicite l'axe 3 de papillon de manière qu'il tourne et qu'il se déplace axialement de sorte que le papillon 2 est sollicité vers le levier 7 à moins qu'il ne s'ajuste exactement dans l'alésage du corps 1 de papillon. En d'autres termes, l'axe 3 de papillon et le pa- pillon 2 sont tirés vers le levier 7 au moyen du ressort 9. Comme on peut le voir sur la figure 4, il existe un espace libre S entre la ligne H0 et la ligne H12 qui sont toutes deux perpendiculaires à la ligne horizontale L0 passant parle centre O de l'alésage du corps 1 de papillon. La ligne L0 est l'axe géométrique de l'axe 3 de papillon. La ligne H0 passe par le point d'intersection P0 de la ligne horizontale L0 et du cercle ayant pour rayon le rayon R du papillon 2, ce rayon étant presque égal au rayon de l'alésage du corps 1 de papillon. La ligne H12 passe par le point d'intersection P1 du cercle et de la ligne horizontale L1 et par le point d'intersection P2 du cercle et de la ligne ho- rizontale L2. La ligne L1 se trouve sur la surface supérieure extrgme de l'axe 3 de papillon. Quand le papillon est complètement ouvert, comme représenté sur la figure 5, le Jeu maximal Smax se trouve entre la surface de l'alésage et chaque extrémité de l'axe 3 de papillon si le papillon 2 est en position. De ce fait, quand le papillon 2 est fermé, in'existe aucun jeu entre la surface de l'alésage et les extrémités de l'axe 3 de papillon. Quand l'axe 3 de papillon est complètement ou- vert, le jeu maximal Smax se trouve entre cette surface et max ces extrémités. Quand le papillon 2 est entrouvert, le jeu S se trouve entre O et Smax. En d'autres termes, 0 Toutefois, le force de sollicitation du ressort 9 pousse en fait l'axe 3 de papillon de manière à le déplacer vers son extrémité de gauche. Par conséquent, l'axe 3 de papillon et le papillon 2 sont sollicités jusqu'à ce que le Jeu entre le palier 8, la rondelle de calage 6 et l'attache soit réduit à un minimum. En d'autres termes, quand le papillon est ouvert, l'axe 3 de papillon se déplace vers le levier 7 de sorte que le centre du papillon 2 se sépare du centre 0 de l'alésage de la partie i de corps de papillon. Dans un tel mécanisme classique de papillon, quand le papillon est partiellement ouvert, le centre du papillon se déplace excentriquement par rapport à l'alésage du corps 1 de mécanisme de papillon. Il en résulte que lorsque l'air passe au-delà du papillon, son écoulement est perturbé de sorte qu'il ne peut pas être distribué de façon égale à plusieurs cylindres. Par exemple, sur la figure 6, le mélange air-carburant est distribué à six cylindres. La courbe X mon- tre le rapport air-carburant du mélange fourni aux six cy- lindres quand le papillon est sollicité dans la direction avant comme représenté de façon exagérée sur la figure 6. La courbe Y montre un autre rapport air-carburant du mélange air-carburant quand le papillon est sollicité dans la direc- tion arrière comme représenté de façon exagérée sur la figure 6. Les rapports du mélange air-carburant dans les six cylin- dres sont tout à fait différents selon la direction dans laquelle le papillon est sollicité. Conformément à la présente invention, le mécanis- me de papillon pour un dispositif d'alimentation en carburant de moteur à combustion interne comprend un axe de papillon, un corps de papillon comportant une partie pour supporter ledit axe de papillon et un palier, comme par exemple un rou- lement à billes, placé entre la partie de support du corps de papillon et l'axe de papillon. Le palier peut empêcher l'axe de papillon de se déplacer dans sa direction axiale. Un objet de la présente invention est de procurer un mécanisme de papillon pour un dispositif d'alimentation en carburant de moteur à combustion interne dans lequel un mélange air-carburant peut etre distribué de façon égale à plusieurs cylindres de moteur même quand le papillon est partiellement ou complètement ouvert. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres objets, caractéristiques et avantages de la pré- sente invention apparaîtront au cours de la cscription donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 montre, partiellement en coupe, un mécanisme de papillon classique pour un moteur à combustion interne; la figure 2 est une vue en coupe schématique montrant un mode de fixation d'un papillon; la figure 3 est une vue en coupe schématique montrant un autre mode de fixation d'un papillon; la figure 4 est une vue pour expliquer le jeu existant entre un papillon et l'alésage d'une partie de corps de papillon; la figure 5 est une autre vue pour expliquer le jeu maximal entre le papillon ët l'alésage de la partie de corps de papillon; la figure 6 est une vue qui montre des rapports air-carburant d'un mélange air-carburant dans des moteurs multicylindreset dans laquellela présente invention est com- parée avec la technique antérieure; la figure 7 est une vue schématique, partielle- ment en coupe, montrant un mécanisme de papillon pour un mo- teur à combustion interne selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 8 est une vue en coupe montrant une partie essentielle du mécanisme de papillon représenté sur la figure 7; la figure 9 est une vue en coupe montrant un second mode de réalisation de la présente invention, ce second mode de réalisation correspondant la figure 10 est une troisième mode de réalisation de la figure 11 est une quatrième mode de réalisation de la figure 12 est une cinquième mode de réalisation de la figure 13 est une sixième mode de réalisation de la la figure 14 est une à la figure 8; vue en coupe montrant un la présente invention; vue en coupe montrant un la présente invention; vue en coupe montrant un la présente invention; vue en coupe montrant un présente invention; et vue en coupe montrant un septième mode de réalisation de la présente invention. En se référant maintenant aux figures 7 et 8, on voit que l'on y a représenté un premier mode de réalisation de la présente invention. Un corps 1 de papillon comporte un alésage à travers lequel l'air peut s'écouler d'une manière classique. Un papillon 2 est disposé dans l'alésage du corps 1 de papillon pour réguler l'écoulement dans le corps 1 de papillon. Le papillon 2 est fixé dans sa partie centrale à un axe 3 de papillon de manière que ce premier puisse tourner conjointement avec ce dernier autour de l'axe géométrique de l'axe 3 de papillon. Cette structure et les autres struc- tures du mécanisme de papillon sont sensiblement identiques à celle du mécanisme classique représenté sur la figure 1. C'est pourquoi, on n'en décrira pas les détails. Selon la présente invention, l'axe 3 de papillon est supporté par un palier qui peut l'empocher de se déplacer dans sa direction axiale. Un roulement à billes 12 est un exemple typique d'un tel palier. Le roulement à billes 12 comprend une bague intérieure fixée à une des parties d'extré- mité de l'axe 3 de papillon et une bague extérieure fixée à o20 une partie de support la du corps 1 de papillon. L'autre partie d'extrémité de l'axe 3 de papillon est accouplée à et un levier, un ressort/tutres éléments comme sur la figure 1. Les bagues intérieure et extérieure peuvent être fixées à demeure à l'axe 3 de papillon et aux corps 1 de papillon, respectivement, à l'aide d'un ajustement à la presse ou autre disposition analogue, de sorte que les bagues intérieure et extérieure ne peuvent pas tourner ni se déplacer axiale- ment par rapport aux éléments auxquels elles sont fixées. Comme on peut mieux le voir sur la figure 8, l'axe 3 de papillon comporte, à son extrémité de droite, un partie 3a de petit diamètre ayant une forme épaulée et sur laquelle la bague intérieure du roulement à billes 12 peut être fixée à demeure. La partie la de support du corps 1 de papillon correspondant à la partie 8 de palier lisse du corps 1 de papillon du mécanisme classique de papillon représentésur épauléee l fig. launefOme/et comporte de ce fait une partie lc de grand diamètre le long de la partie 3a de petit diamètre de l'axe 3 de papillon. La bague extérieure du roulement à billes est fixée à la partie lc de grand diamètre. En d'autres termes, le roulement à billes est placé entre la partie lc de grand diamètre du corps 1 de papillon et la partie 3a de petit dia- mètre de l'axe 3 de papillon à un endroit de ce dernier situé le plus à l'intérieur. L'axe 3 de papillon ne peut pas se dé- placer dans sa direction axiale en raison du roulement à billes 12. La figure 9 montre un second mode de réalisation de la présente invention. Un chapeau 3 est fixé à l'extrémité de droite de la partie la de support du corps 1 de papillon. L'axe 3 de papillon comporte à son extrémité de droite une partie 3 de petit diamètre dont la forme est épaulée et sur laquelle la bague intérieure du roulement à billes 2 peut être fixée à demeure. La partie la de support du corps 1 de papillon, partie qui correspond à la partie 8 de palier 10 du corps 1 de papillon du mécanisme de papillon classique représenté sur la figure 1, a une forme épaulée et comporte de ce fait une partie lc de grand diamètre qui s'étend sur la totalité de la longueur de la partie 3E de petit diamètre de l'axe 3 de papillon. La bague extérieure du roulement à billes 12 est fixée à la surface intérieure de la partie lc de grand diamètre du corps 1 de papillon. En d'autres termes, le roulement à billes12 est fixé entre la partie 3a de petit diamètre de l'axe 3 de papillon à un endroit de celui-ci situé le plus à l'intérieur. Le chapeau 13 comporte sur son càté arrière une partie saillante 13a oui s'étend vers l'inté- rieur de manière à pousser la bague extérieure du roulement à billes 12 contre la paroi arrière ld de la partie de support la du corps 1 de papillon. De plus, la surface extérieure de la partie saillante 13a du chapeau 13 s'ajuste contre la sur- face intérieure de la partie l1 de grand diamètre de la partie la de support du corps 1 de papillon. La périphérie du chapeau 13 est fixée à la surface d'extrémité de la partie de support la du corps 1 de papillon au moyen de vis 15. Un joint 14 d'étanchéité est placé entre la périphérie du chapeau 13 et la surface d'extrémité de la partie la de support du corps 1 de papillon. La figure 10 montre un troisième mode de réalisa- tion de la présente invention. Le roulement à billes 12 est fixé entre la partie 3a de petit diamètre de l'axe 3 de papillon et la partie le de grand diamètre de la partie de support la du corps 1 de papilloncomme on peut le voir sur la figure 8. Dans ce troisième mode de réalisation, une bague 16 est placée sur la partie 3a de petit ciamètre de l'axe 3 de papillon de manière telle que l'extrémité arrière de la bague 16b peut presser la bague inté-rieure du roulement à billes12 contre la paroi arrière de la partie 3a de petit diamètre de l'axe 3 de papillon sous l'action d'un écrou 18 que l'on visse sur un filetage formé sur la partie d'extré- mité de droite de l'axe 3 de papillon. La référence 17 désigne une rondelle empêchant l'écrou 17 de se dévisser. La figure ll montre un quatrième mode de réalisa- tion de la présente invention qui est similaire au premier mode de réalisation. Un exemple spécifique du roulement à billes 12 est utilisé dans ce quatrième mode de réalisation bien que la présente invention ne soit pas limitée à un tel type de pa- ller. La figure 12 montre un cinquième mode de réalisa- tion de la présente inventioh.Le roulement à billes 12 est fixé entre la partie 3a de petit diamètre de l'axe 3 de papil- lon et la partie le de grand diamètre de la partie de support la du corps 1 de papillon comme dans le premier mode de réalisation de la présente invention. Dans ce cinquième mode de réalisation, le roulement à billes 12 comporte un rebord 12a à son extrémité extérieure de sorte que la bague extérieure du roulement à billes 12 peut etre assujettie à la partie la de support du corps l de papillon. La figure 13 montre un sixième mode de réalisa- tion de la présente invention. Le roulement à billes 12 est fixé entre la partie 3a de petit diamètre de l'axe 3 de pa- pillon et la partie lc de grand diamètre de la partie de support la du corps 1 de papillon comme dans le premier mode de réalisation. Dans ce sixième mode de réalisation, un élé- ment 19 d'étanchéité vis-à-vis de la poussière est fixé à l'extrémité de droite de la partie de support la du corps 1 de papillon de manière à rendre étanche l'espace situé à l'intérieur de la partie le de grand diamètre. L'élément 19 assurant une étanchéité vis-à-vis de la poussière peut être fixé par ajustement à la presse, à l'aide de vis, à l'aide d'un adhésif ou de toua autre façon appropriée. La figure 13 montre un septième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce septième de réalisation, bien que l'axe 3 de papillon comporte une partie 3 de petit diamè- tre comme dans le premier mode de réalisation, la partie la de support du corps 1 de papillon comporte une partie à deux gradins consistant en une première partie lc de grand diamètre s'étendant le long de la partie 3a de petit diamètre de l'axe 3 de papillon et une seconde partie le de grand diamètre adja- cente à la première partie lc de grand diamètre se trouvant à l'endroit situé le plus en arrière. Un élément d'étanchéité 20 est placé entre la seconde partie le de grand diamètre du corps 1 de papillon et la partie principale de l'axe 3 de papillon de manière à empêcher le carburant de pénétrer dans le roulement à billes 12 depuis l'alésage du corps 1 de papil- lon. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, on roulement à billes est disposé uniquement à l'extrémité de l'axe de papillon et un palier lisse est utilisé à l'autre extrémité de celui-ci. La présente invention n'est pas limitée à une telle conception. Les deux extrémités de l'axe de papil- lon peuvent être pourvues d'un roulement à billes. De plus, bien que l'on ait utilisé un roulement à billes dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, on pourrait utiliser d'autres types de palier pouvant empêcher l'axe de papillon de se dépla- cer dans sa direction axiale. Il est préférable qu'un tel palier spécial soit disposé sur celle des extrémités de l'axe de papillon o aucune force n'est appliquée par un mécanisme de tringlerie comprenant le levier 7, par exemple, comme re- présenté sur la figure 7. En se référant à la figure 7 par exemple, on voit que pour le fonctionnement, l'axe 3 de papillon est fixé au moyen du roulement à billes 12 à la partie de support du corps 1 de papillon de manière à ne pas pouvoir se déplacer dans sa direction axiale sauf dans les limites du jeu que le roule- ment à billes présente lui-même dans sa direction axiale. En premier lieu, on règle la position du papillon 2 par rapport à l'axe 3 pour que le papillon 2 s'ajuste datn5 l'alésage du corps 1 de papillon. Ensuite, on fixe le papillon 2 à l'axe 3 au moyen de la vis 2'. De ce fait, même lorsque le papillon 2 est ouvert, l'axe 3 de papillon et le papillon 2 ne se dé- placent pas dans leur direction axiale de sorte que le papillon 2 est toujours positionné au centre de l'alésage du corps 1 de papillon symétriquement par rapport à une ligne perpendi- lO culaire à l'axe géométrique de l'axe 3 de papillon. Il en résulte que l'air peut s'écouler de façon régulière de sorte qu'un mélange approprié air-carburant peut être fourni de façon égale à tous les cylindres comme représenté par la courbe Z sur la figure 6. Il importe peu que le carburant arrive de l'amont ou de l'aval par rapport au papillon 2. Le mélange air- carburant peut être distribué de façon appropriée à tous les cylindres. De plus, la présente invention permet d'obtenir les avantages suivants: (1) l'usure partielle du papillon peut 9tre rédui- te; (2) le signal de dépression destiné à être utilisé pour l'avance à l'allumage, le recyclage des gaz d'échappement (EGR) ou autre fonction analogue peut être plus précis; (3) le frottement entre le palier et le corps du papillon peut être diminué. Le papillon peut donc tourner de façon régulière sans erreur. (4) Quand la présente invention est combinée avec un carburateur, la précision du dosage du mélange air-carburant peut être améliorée bien que la présente invention puisse être appliquée à des moteurs de n'importe quel autre type. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de papillon pour un dispositif d'alimentation en carburant de moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il comprend: un axe de papillon; un corps de papillon comportant une partie pour supporter de façon tournante ledit axe de papillon, le corps de papillon précité comprenant un alésage cylindrique aboutis- sant au moteur à combustion interne; un papillon circulaire fixé à l'axe de papillon de manière à pouvoir s'ajuster dans l'alésage du corps de papillon quand ledit papillon est fermé; un moyen pour solliciter l'axe de papillon dans la direction de fermeture du papillon; un moyen pour actionner l'axe de papillon à l'en- contre de la force de sollicitation du moyen de solliciation de manière à faire tourner ainsi le papillon et l'axe de papillon de telle sorte que la superficie du passage entre l'alésage du corps de papillon et la périphérie du papillon puisse être réglé; un palier disposé entre la partie de support du corps de papillon et l'axe de papillon pour empocher l'axe de papillon de se déplacer dans la direction axiale. 2. Mécanisme de papillon i-Ivantla revendication 1, caractérisé par le fait que le palier est un roulement à billes. 3. Mécanisme de papillon suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le roulement à billes est placé à une des extrémités de l'axe de papillon. 4. Mécanisme de papillon suivant les revendicaicns 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un moyen pour f-r::.r de façon étanche le palier à une des extré- mités de l'axe de papillon pour empêcher la poussière de péné- trer dans le palier. 5. Mécanisme de papillon suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un moyen pour fermer de façon étanche le palier pour empêcher le carburant de pénétrer dans le palier à partir de l'alésage du corps de papillon. l1 6. Mécanisme de papillon suivant la revendication , caractérisé par le fait que l'axe de papillon comporte, à une de ses parties d'extrémité, une partie de petit diamètre et que la partie de support du corps de papillon comporte une partie comprenant deux gradins et consistant en une première partie de grand diamètre s'étendant le long de la partie de petit diamètre de l'axe de papillon, une seconde partie de grand diamètre adjacente à la première partie de grand diamètre à la position la plus en arrière, le palier étant dis- posé entre la première partie de grand diamètre du corps de papillon et la partie de petit diamètre de l'axe de papillon, le moyen d'étanchéité étant placé entre la seconde partie de grand diamètre du corps de papillon et l'axe de papillon. 7. Mécanisme de papillon suivant les revendica- tions 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un chapeau fixé à une partie d'extrémité de la partie de sup- port du corps de papillon pour exercer une pression sur le pa- lier de manière à augmenter la force de fixation de ce palier.