Brevet FR2483557A1 — publié le 19811204

1. La présente invention concerne un clapet générale- ment utilisé pour la commande d'un moteur à vide en réponse à un signal de vide provenant d'une source contrôlée. Plus spécifiquement, la présente invention concerne la commande d'un système de commande de vitesse de ralenti actionné par vide de façon à fournir une fonction de temporisation pour seulement une partie incrémentale de la variation totale du niveau de vide. Des clapets à retard sont largement utilisés dans l'industrie automobile pour effectuer des fonctions de com- mande. Dans le cas présent, un clapet à retard placé dans une conduite sous vide peut être relié, par l'intermédiaire d'un dashpot de commande,à la commande de marche au ralenti d'un moteur d'automobile. Le dashpot commande généralement l'ouverture du papillon du carburateur en réponse à un signal provenant du clapet à retard, clapet qui répond à un signal de vide, par exemple au vide du collecteur. Un clapet à re- tard provoquant un retard entre la détection d'une variation du niveau de vide et la réponse, ou "temps de transmission",à cette variation de niveau par un élément ou dispositif com- mandé. Dans le cas d'une automobile, le manquement du dash- pot à répondre rapidement à une réduction rapide du vide du 2. collecteur dû à un clapet à retard se traduit par une plus grande ouverture du papillon, ce qui provoque un nombre plus grand de tours par minute du moteur et par conséquent par une consommation plus importante de carburant. Les agen.- cements à clapet de l'art antérieur empêchent que le dash- pot de marche au ralenti ne surcompense des variations bru- tales des conditions de fonctionnement du moteur par des re- tards relativement longs entre une variation de la vitesse du moteur et la réponse du dashpot, laquelle est basée sur les variations des conditions de fonctionnement du moteur. Une méthode de commande d'un segment de variation de la vitesse de rotation d'un moteur consisterait à éviter l'utilisation d'un clapet à retard,mais cela conduirait à des conditions de fonctionnement erratiques du moteur et soulèverait des problèmes de contrôle de la pollution. En variante, le contournement contrôlé d'un clapet à retard, pour des conditions données ou après dépassement d'un para- mètre fixe, a la préférence.Un tel agencement de dériva- tion permettrait encore le fonctionnement du clapet à retard dans son mode actuel d'autorisation de retards pour des changements progressifs des conditions de fonctionnement du moteur, et néanmoins ferait face à la situation o il y a un-changement rapide de la condition contrôlée,telle qu'une diminution rapide du vide dans le collecteur du moteur (c'est-à-dire une augmentation du niveau de pression). Un clapet à retard pour pression différentielle de faible valeur selon la présente invention comporte un corps définissant une enceinte. Une plaque de séparation située dans l'enceinte définit des chambres d'entrée et de sortie, et un actionneur à membrane est placé de façon à séparer une troisième chambre de la chambre d'entrée. La plaque de sépa- ration définit un orifice, dans lequel une tige creuse com- portant à l'une de ses extrémités un moyen d'étanchéité permet la communication. entre la troisième chambre et la cham- bre de sortie. La plaque de séparation définit un orifice fixe, et un clapet en forme de parapluie est monté dans la plaque de séparation. L'orifice fixe ainsi que le clapet 3 2483557 (lorsqu'il se trouve ouvert) permettent la communication en- tre les chambres d'entrée et de sortie. La tige creuse peut être déplacée par l'actionneur à membrane, et sollicitée par un ressort de façon à fermer normalement l'orifice. Un si- gnal de commande d'entrée est transmis par un-orifice d'en- trée à la chambre d'entrée, et la chambre de sortie communi- que par un orifice de sortie avec un dispositif commandé. Plus particulièrement, selon la présente invention, un déplacement de la tige et du joint dans le sens d'un éloignement de l'orifice de la plaque de séparation permet une dissipation rapide d'une variation brutale du vide dif- férentiel ou de la pression différentielle au-dessus d'un niveau de vide ou de pression fixe ou prédéterminé.Un tel niveau peut être les cinquante derniers millimètres de mer- cure de pression différentielle en cas de vide. Les 50 der- niers millimètres de vide différentiel (pression) sont alors dissipés par l'orifice fixe de la manière usuelle,jus- qu'à ce qu'il y ait un équilibre entre les chambres d'entrée et de sortie. Ce dernier niveau ou niveau fixe de vide est déterminé par l'effort de sollicitation du ressort. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe d'une représenta- tion schématique d'un clapet à retard pour pression différen- tielle de faible valeur; et La figure 2 est une vue en coupe d'un autre mode de. réalisation d'un clapet à retard pour pression différentiel- le de faible valeur. Dans la figure 1, un clapet à retard pour pression différentielle de faible valeur 10 est représenté qui com- porte un corps ou structure de paroi 12, ayant au moins une paroi latérale 13, o le corps 12 définit une enceinte, un orifice d'entrée 14, et un orifice de sortie 16. L'enceinte est divisée en trois chambres. Une plaque,ou élément,de sé- paration 18 est montée dans l'enceinte et définit avec le corps 12 une chambre de sortie 20. Un actionneur à membrane 4. 22, monté de manière étanche dans l'enceinte, définit en conjonction avec le corps 12 une troisième chambre 24. L'ac- tionneur 22, la plaque de séparation 18, et le corps 12 dé- finissent une chambre d'entrée 26 placée dans l'enceinte en- tre les chambres 20 et 24. La plaque de séparation 18 définit un orifice cen- tral 28, qui permet la communication entre la chambre d'en- trée 26 et la chambre de sortie 20. La plaque de séparation 18 définit un orifice ou ouverture fixe 30, et un agencement 32 à clapet en forme de parapluie est également monté dans la plaque de séparation 18; l'orifice 30 et le clapet 32 permettent la communication entre la chambre d'entrée 26 et la chambre de sortie 20. L'agencement 32 est représenté comme répondant à la libération d'une haute pression régnant dans la chambre d'entrée 26 et par conséquent procède à l'équilibre de cette pression avec la pression régnant dans la chambre de sortie 20. L'orifice fixe 30 permet la commu- nication entre la chambre d'entrée-26 et la chambre de sortie de façon à permettre un taux commandé et progressif de variation de pression entre les chambres 20 et 26. Fixées de chaque côté de l'act-ionneur à membrane 22 sont montées des plaques 34 et 36 dans les chambres 24 et-26, respectivement. Les plaques de montage 34 et 36 défi- nissent des ouvertures centrales 38 et 40, à travers les- quelles une tige creuse 42 est montée qui les ferme de maniè- re étanche. La tige 42 s'étend dans la chambre 26 et l'ori- fice 28, ce qui a pour effet de faire communiquer les cham- bres 20 et 24. La tige 42 peut être déplacée par l'action- neur à membrane 22. Fixé à l'extrémité de la tige 42, en saillie dans la chambre 20 en passant par l'orifice 28, se trouve un dispositif d'étanchéité, ou joint, 44 qui fer- me l'orifice 28 lorsque le clapet se trouve dans la posi- tion de la figure 1. Un ressort de sollicitation 46, monté entre la plaque de séparation 18 et la plaque de montage 36 dans la chambre 26, maintient le joint 44 dans la position de fermeture du clapet représentée en figure 1. Le ressort 46 peut être choisi de façon à fournir une force de solli- 5. citation ayant une valeur prédéterminée. L'orifice 14 qui débouche dans la chambre d'en- trée 26 à la hauteur de la paroi latérale 13 comporte un raccord 48 permettant la communication entre une source de vide 52 et cette chambre. De même, l'orifice 16 qui débou- che dans la chambre de sortie 20 à La hauteur de la paroi 13 comporte un raccord 50 permettant la communication entre cette chambre et le dispositif ou élément commandé par vide 54, généralement un moteur à vide ou un dashpot. 1' Le clapet 10 répond à la présence d'un vide, dans ce cas à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Les expressions "vide d'entrée" et "vide de sortie" se rap- portent à la chambre d'entrée 26 et à la chambre de sortie , respectivement.La source de vide peut être le vide d'un collecteur de moteur à explosion ou une pompe à vide, mais dans le cas présent o le vide du collecteur d'un moteur d'automobile est utilisé, le clapet suivra les changements de vide de façon que les conditions suivantes soient obte- nues: (1) le vide d'entrée sera égal au vide de sortie pour des variations de vide supérieures à la force de sol- licitation exercées par le ressort 46, et (2) pour des vi- des différentiels supérieurs à la force de sollicitation exercée par le ressort 46 le clapet 10 permettra une égali- sation immédiate du vide d'entrée et du vide de sortie, et ne fournira un retard que pour la dernière partie du vide différentiel. Dans la position de la figure 1, le clapet à re- tard 10 est représenté avec la tige creuse 42 placée de fa- çon que le joint 44 soit en contact avec la plaque de sépa- ration 18, ce qui a pour effet de fermer l'orifice 28. L'ac- tionneur à membrane 22 avec les plaques de montage 34 et 36 est maintenu dans cette position par la force de sollici- tation du ressort 46. Le niveau de pression ou de vide dans la chambre de sortie 20 est transmis continuellement à la troisième chambre 24 par la tige creuse 42. Un vide étant introduit dans la chambre d'entrée 26,celui-ci peut être transmis à la chambre 20 par l'orifice 6. fixe 30; cependant, la vitesse de cette variation est rela- tivement lente par nature et par conséquent le niveau de pression dans les chambres 20 et 24 est généralement supé- rieur à celui de la chambre 26. Alors que la dépression du vide dans la chambre 26 augmente, c'est-à-dire alors que la pression diminue, la pression différentielle dans les chambres 26 et 20 augmente jusqu'à ce qu'elle soit suffi- sante pour vaincre la force de sollicitation prédéterminée exercée par le ressort 46. Alors que la pression différen- tielle entre les chambres 20 et 26 augmente, elle est har- monisée à la pression différentielle entre chambres 24 et 26; par conséquent, l'actionneur à membrane 22 fléchit vers la chambre 26,ce qui a pour effet de déplacer la tige creu- se 42 et d'écarter le dispositif d'étanchéité 44 de l'ori- fice 28. Cela provoque une communication immédiate entre les chambres 20 et 26 et, par l'intermédiaire de la tige 40, avec la chambre 24. Cette communication provoque l'équili- bre des niveaux de vide dans les chambres 20, 24 et 26, jus- qu'à ce que le ressort de sollicitation 46 ramène le clapet 10 dans la position représentée lorsque la pression diffé- rentielle entre les chambres 20 et 26 est inférieure à la force de sollicitation de ce ressort. La petite pression différentielle restant entre les chambres 20 et 26 peut alors se dissiper lentement par l'orifice fixe 30, lequel peut être un bouchon poreux. Le niveau de vide dans la chambre d'entrée 26 peut par conséquent être transmis immédiatement à la cham- bre 20 lorsqu'il y a une variation brutale du niveau du vi- de d'entrée supérieure à la force de sollicitation exercée par le ressort 46. Cette communication brutale entre cham- bres 26 et 20 se produira également s'il y a une augmenta- tion brutale de la pression dans la chambre d'entrée. Cette augmentation de pression sera transmise par le clapet 32 de la chambre 26 aux chambres 20 et 24. On peut voir par con- séquent que le niveau du vide de sortie sera inférieur ou égal au niveau du vide d'entrée. Dans le cas o la somme du niveau de pression dans la chambre de sortie 20 et de la for- 7. ce du ressort de sollicitation est égale au niveau de pres- sion dans la chambre d'entrée 26, le joint de clapet 44 sera assis sur l'orifice 28. Ce vide différentiel incrémental fi- nal entre les chambres d'entrée et de sortie peut s'équili- brer lentement grâce à l'orifice 30. Dans le cas d'un contrôleur à dashpot d'automo- bile,le problème suivant se trouve résolu: lors d'un faux départ, c'est-à-dire lors d'une accélération puis d'une dé- célération brutales, la variation du niveau de vide est immédiatement transmise par le collecteur sous vide, par l'intermédiaire de la chambre d'entrée 26, à la chambre de sortie 20 et par conséquent au dashpot (non représenté) de façon à réduire l'ouverture du papillon et la vitesse de ro- tation du moteur. Cette réduction de la vitesse de rotation du moteur se traduit par des économies de carburant et don- ne au conducteur une maîtrise immédiate de la marche au ralenti, par opposition aux clapets à retard de l'art anté- rieur o la variation de vide ne doit se dissiper que par l'intermédiaire d'un orifice fixe. La figure 2 représente un autre mode de réalisa- tion d'un clapet à retard pour pression différentielle de faible valeur 110 qui répond à une variation de pression supérieure à la pression atmosphérique ou à une pression de référence. Le clapet 110 comporte un corps 112 ayant une pa- roi latérale 113, corps 112 qui définit une enceinte divisée en trois chambres. Une plaque de séparation 114 est montée dans l'enceinte, et en coopération avec le corps 112, définit une chambre de sortie 116. Un actionneur à membrane 118 est mon- té de façon étanche dans l'enceinte et, avec le corps 112, définit une troisième chambre 120. Le volume entre l'action- neur à membrane 118 et la plaque de préparation 114 de l'en- ceinte et une chambre d'entrée 122. La plaque de séparation 114 définit un orifice central 124 permettant la communication entre les chambres 122 et 116. La plaque 114 définit un orifice fixe 126. Un clapet en forme de parapluie 128,répondant à la libération 8. d'une haute pressionentre la chambre de sortie 116 et la chambre d'entrée 122, est égalementmonté dans la plaque de séparation114. Inséré dans l'orifice 124 se trouve un tube 129 à tige creuse s'étendant à travers la chambre 122 jus- qu'à la chambre 120 à travers des plaques 130 et 132 com- portant des ouvertures centrales 134 et 136, respectivement. Ces plaques 130 et 132 sont fixées de chaque côté de l'ac- tionneur 118 dans des chambres 120 et 122, respectivement. Le tube 129 est fixé aux plaques 130 et 132, et peut par consé- quent être déplacé par la membrane 118. Les ouvertures cen- trales 134, 136 sont scellées de façon à éviter une commu- nication entre les chambres 122 et 120. Fixé au tube 129 dans la chambre 122 se trouve un dispositif d'étanchéité ou joint 138,pouvant se déplacer avec le tube 129 et venir en contact avec la plaque de séparation 114 de façon à fer- mer l'orifice 124 lorsque le clapet 110 se trouve dans la position représentée. Un -ressort de sollicitation 140 est placé entre la plaque de montage 130 et le corps de clapet 112 dans la chambre 120 de façon à maintenir le dispositif d'étanchéité 138 dans la position de fermeture représentée. La paroi latérale 113 définit un orifice d'en- trée 142 avec un raccord 144 pour permettre la communica- tion entre une source de pression contrôlée ou commandée et la chambre d'entrée 122 du clapet 110. La paroi laté- rale 113 définit un orifice de sortie 146 avec un raccord 148 permettant de faire communiquer un dispositif ou élé- ment 152 commandé par pression avec la chambre de sortie 116 du clapet 110. La position du clapet 110 en figure 2 est telle que le dispositif d'étanchéité 138 est en contact avec la plaque de séparation 114 pour bloquer la communication en- tre les chambres 122 et 116 par l'orifice 124. Le niveau de pression dans la chambre 116 est transmis continuellement à la chambre 120 par la tige 129. L'actionneur à membrane 118, la tige 129 et le joint 138 sont maintenus dans leur posi- tion représentée, l'orifice 124 étant fermé par l'action du ressort de sollicitation 140. Une pression relativement fai- 9. ble imposée dans la chambre 122 par l'orifice 142 en prove- nance d'une source de pression 150 se dissipe vers la chambre de sortie 116 grâce à l'orifice fixe 126. Lorsque la pression dans la chambre d'entrée 122 est telle que la pression différentielle entre la troisième chambre 120 et la chambre d'entrée 122 est supérieure à la force de sollici- tation du ressort 140, l'actionneur 118 se déplace de façon à entraîner le dispositif d'étanchéité 138 vers le haut et à ouvrir l'orifice 124, ce qui permet aux pressions des chambres 116 et 122 de s'équilibrer à une valeur supérieu- re à la force exercée par le ressort de sollicitation 140. Les pressions dans les chambres 116 et 120 sont équivalentes par suite de la communication permise par la tige creuse 129; par conséquent, l'orifice 124 restera ouvert tant que la pression différentielle entre chambres 122 et 116 est égale ou inférieure à la force de sollicitation exercée par le ressort 140. Toute pression différentielle entre les cham- bres 122 et 116 inférieure à la force de sollicitation exer- cée par le ressort 140 sera dissipée par l'orifice fixe 126. Une augmentation brutale de pression dans la chambre 116 au- dessus de la pression régnant dans la chambre 122 sera rapi- dement équilibrée par le clapet en forme de parapluie 128. La force de sollicitation des ressorts 46 et 140 des modes de réalisation représentés dans les figures 1 et 2 peut être choisie à 'n'importe quelle valeur prédéterminée jusqu'à 50 mm de-mercure ou plus. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 10. REVENDICATIONS 1 - Clapet à retard pour pression différentielle de faible valeur (10), caractérisé en ce qu'il comprend: - une structure de paroi (12, 112) définissant une enceinte, une plaque de séparation (18, 114) montée dans l'enceinte de façon à définir une chambre d'entrée (26, 122) et une chambre de sortie (20, 116), plaque de séparation qui définit un orifice (28, 124) et une ouverture (30, 126) entre les chambres d'entr4e et de sortie, un clapet en eor- me de parapluie (32, 128) monté dans la plaque de sépara- tion, un actionneur à membrane (22, 118) monté dans l'en- ceinte de façon à définir une troisième chambre (24, 120) contiguë à la chambre d'entrée (26, 122) et à séparer et rendre étanches la chambre d'entrée et la troisième chambre (26, 24, 122, 120) l'une par rapport à l'autre,, la structu- re de paroi définissant-un orifice d'entrée (14, 142) pour la chambre d'entrée de façon à constituer un raccord d'en- trée, ladite structure de paroi définissant également un orifice de sortie (16, 146) pour la chambre de sortie de façon à constituer un raccord de sortie, une tige creuse (42, 129) avec un moyen d'étanchéité (44, 138) fixé à pro- ximité d'une de ses extrémités, tige qui s'étend dans l'orifice (28, 124) de la plaque de séparation, dans la chambre d'entrée (26, 122) et dans l'actionneur à membrane (22, 118) pour entrer dans la troisième chambre (_24,120), et un ressort de sollicitation (46, 140) ayant une force de sollicitation connue, placé dans la chambre d'entrée ou dans la troisième chambre (26, 24, 122, 120) pour solliciter l'actionneur à membrane (22, 118) afin que l'orifice (28, 124) de la plaque de séparation soit fermé par le moyen d'étanchéité lorsque la pression différentielle entre les chambres d'entrée et de sortie est inférieure à la force de sollicitation exercée par le ressort. 2 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture (30, 126) de la plaque de séparation est un orifice fixe (30). 3 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en 11. ce qu'il comprend en outre un bouchon poreux (30) monté dans l'ouverture de la plaque de séparation, bouchon qui définit au moins un orifice fixe (30, 126). 4 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort (46, 140) fournit une force de sollicî- tation d'au moins 50 mm de pression de mercure. - Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que lors de l'application d'une diminution rapide de la pression à l'orifice d'entrée (14, 142) qui n'est pas immédiatement dissipée par l'orifice fixe (30, 126), la mem- brane (22, 118) est actionnée de façon à vaincre la force de sollicitation du ressort (46, 140) et ouvrir l'orifice (28, 124) de la plaque de séparation et équilibrer ainsi les niveaux de pression dans les chambres d'entrée (12, 122) et de sortie (20, 116) et, par l'intermédiaire de la tige creuse (42, 129), dans la troisième chambre (24, 120). 6 - Clapet selon la revendication l,caractérisé en ce que le joint (44) fonctionne dans la chambre de sortie (20), et le clapet (32) permet la communication entre la chambre de sortie (20) et la chambre d'entrée (26). 7 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (138) fonctionne dans la chambre d'entrée (122), et le clapet (128) permet la communication entre la chambre d'entrée (122) et la chambre de sortie (116). 8 - Clapet.selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il répond à une diminution rapide de pression au-des- sous de la pression atmosphérique de façon à commander un élément commandé par vide. 9 - Clapet selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il répond à une augmentation rapide de pression au- dessus de la pression atmosphérique de façon à commander un élément commandé par pression. - Clapet à retard pour pression différentiel- le de faible valeur, caractérisé en ce qu'il comprend: - une structure de paroi (12) définissant une en- ceinte,une plaque de séparation (18) montée dans l'encein- te de façon à définir une chambre d'entrée (26) et une cham- 12. bre de sortie (20), plaque de séparation qui définit un ori- fice (28) et une ouverture (30) avec un bouchon poreux en- tre les chambres d'entrée (26) et de sortie (20), un cla- pet en forme de parapluie (32) monté dans la plaque de sépa- ration (18) de façon à libérer une surpression régnant dans la chambre d'entrée (26), un actionneur à membrane (22) monté dans l'enceinte de façon à définir une troisième cham- bre (24) contiguë à la chambre d'entrée (26) et à séparer et fermer de manière étanche la chambre d'entrée (26) et la troisième chambre (24) l'une par rapport à l'autre, la structure de paroi (12) définissant un orifice d'entrée (14) pour la chambre d'entrée (26) de façon à fournir un rac- cord d'entrée,ladite structure de paroi définissant égale- ment un orifice de sortie (16) pour la chambre de sortie (20) de façon à fournir un raccord de sortie, une tige creu- se (42) avec un moyen d'étanchéité (44) situé dans la cham- bre de sortie (20) et placé près d'une extrémité de la ti- ge,tige (42) qui s'étend dans l'orifice (28) de la plaque de séparation, dans la chambre d'entrée (26) et dans l'ac- tionneur à membrane (22) pour entrer dans la troisième cham- bre (20), et un ressort de sollicitation (46) avec une for- ce de sollicitation d'au moins 50 mm de pression de mercure, placée dans la chambre d'entrée (26) et permettant de sol- liciter l'actionneur à membrane (22) de façon à fermer l'orifice (28) de la plaque de séparation avec le moyen d'étanchéité (44) en l'absence d'une pression différentiel- le supérieure à 50 mm de mercure entre les chambres de sor- tie (20) et d'entrée (26). 11 - Clapet à retard pour pression différentielle de faible valeur, caractérisé en ce qu'il comprend: - une structure de paroi (112) définissant une en- ceinte, une plaque de séparation (114) monté dans l'encein- te de façon à définir une chambre d'entrée (122) et une chambre de sortie (116), plaque de séparation qui définit un orifice (124) et une ouverture (126) avec un bouchon po- reux entre les chambres d'entrée (122) et de sortie (116), un clapet enforme de parapluie (128) monté dans la plaque 13. de séparation (114) et positionné de façon à libérer une surpression dans la chambre de sortie (116), un actionneur à membrane (118) monté dans l'enceinte de façon à définir une troisième chambre (120) contiguë à la chambre d'entrée (122) et à séparer et rendre étanches la chambre d'entrée (122) et la troisième chambre (120) l'une par rapport à l'autre, la structure de paroi définissant un orifice d'en- trée (142) pour la chambre d'entrée de façon à fournir un raccord d'entrée, cette structure de paroi-définissant éga- lement un orifice de sortie (146) pour la chambre de sortie de façon à fournir un raccord de sortie, une tige creuse (129) avec un moyen d'étanchéité (138) placé dans la cham- bre d'entrée (122) et fixé près d'une extrémité de la tige (129), tige qui s'étend dans l'orifice (124) de la plaque de séparation, dans la chambre d'entrée (122) et dans l'action- neur à membrane (118) pour entrer dans la troisième chambre (120), formant ainsi un conduit entre la chambre de sortie (116) et la troisième chambre (120), et un ressort de sol- licitation (140) avec une force de sollicitation d'au moins 50 mm de pression de mercure, placé dans la troisième cham- bre (120), permettant de solliciter l'actionneur à membrane (118) pour qu'il y ait fermeture de l'orifice (124) de la plaque de séparation par le moyen d'étanchéité (138) en l'absence d'une pression différentielle supérieure à 50 mm de mercure entre les chambres d'entrée et de sortie.