Brevet FR2535001A1 — publié le 19840427

L'invention concerne un positionneur comprenant un moteur d'entraînement qui entraîne par 12intermédiaire d'un pignon un écrou muni d'une denture qui est immobilisé dans la direction axiale dans un carter, et dans le filetage duquel est vissée une vis Pour l'actionnement commandé par signaux, des organes asservis, par exemple, des volets d'air, de l'installation de chauffage ou de climatisation dQun véhicule automobile, il est prévu de prévoir des moteurs d'entraînement, en particulier des moteurs à courant continu, en aval desquels est montée une transmission mécanique.Par exemple, il est connu de prévoir un réducteur à roues cylindriques dont la roue de sortie ou l'arbre de sortie décrit un mouvement oscillant qui est transmis à l'organe asserviO~Etant donné qu'un réducteur à roues cylindriques ne possède pas de propriétés d'auto-blocage, on doit prendre des dispositions particulières pour garantir l'obtention d'une position determiné des volets, par exemple, une fermeture étanche dans une position extrême ou le maintien d'une position intermédiaire. Pour cela, il est connu de ne pas mettre le moteur d'entraînement hors circuit dans les positions extrêmes mais, au contraire, d'inverser les pôles et de le faire travailler en courtcircuit.Par ailleurs, lorsqu'on a à exécuter des fonctions d'asservissement constantes, il est également connu de former, à l'aide d'une réaction de position, par exemple, par l'intermédiaire d'un potentiomètre, et dsun dispositif électronique, un circuit régulateur qui maintient une position prédéterminée, même en antagonisme par.rapport à des forces de réaction perturbatrices. I1 est également connu d'utiliser des positionneurs qui comportent un écrou et une vis, de sorte qu'on obtient un mécanisme auto-bloquant. Dans un tel position neur, on peut utiliser sans risque d'instabilité pour.le réglage de plusieurs positions voulues par l'intermédiaire d'un circuit régulateur de position, en remplacement d'un régulateur à travail constant, un régulateur à trois dche- lons d'action. Grâce à l'auto-blocage du mécanisme, on peut se dispenser d'une répétition de position et d'un régulateur à action constante pour le réglage des positions intermédiaires. Il est également connu de munir un tel positionneur de commutateurs qui, pour chaque position, émettent un signal univoque et peuvent également commander directement le moteur.Les positionneurs équipés de telles transmissions auto-bloquantes présentent toutefois l'inconvénient consistant en ce que, lors de l'arrivée contre une butée, par exemple lors de la fermeture d'un volet d'air, ils tendent à se coincer, de sorte que, lors de l'inversion du sens du mouvement, le démarrage est compromis, en particulier lorsque la tension disponible du moteur est réduite depuis l'arrivée contre la butée. Pour éviter cet inconvénient, on connaît des dispositifs électroniques qui, lors de l'arrivée contre une butée, limitent l'appel de courant du moteur pour obtenir de cette façon une réserve suffisante pour garantir la sécurité du mouvement suivant d'éloignement de la butée. Toutefois, ceci accroît la complexité et également le risque de panne. L'invention se donne pour but de créer un positionneur du genre cité au début qui tire parti des avantages d'une transmission auto-bloquante sans courir le risque qu'il ne se produise un coincement par arrivée contre des butées de fin de course. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'écrou est muni de chaque côté d'une butée qui agit dans la direction circonférentielle et en ce que la vis est munie de contre-butées qui agissent également dans la direction circonférentielle. Grâce à cette constitution, les butées de fin de course sont reportées dans la région comprise entre l'écrou et la vis de sorte que, lors de l'arrivée contre les butée de fin de course; il ne se produit plus de mouvement relatif entre l'écrou et la vis, de sorte qu'on évite tout coincement entre ces deux organes. Grâce au report des butées de 1Délément de sortie, c'est-b-dire de la vis, sur l'élément de la transmission qui est situé en amont de la réduction par vis, c'est-d-dire l'écrou, les forces à absorber s8nt.également réduites. Dans une forme de réalisation appropriée de l'invention, la hauteur de saillié des butées de l'écrou dans la direction axiale est plus petite que le pas du filetage de l'écrou et de la vis. Il peut également être avantageux que les contre-butées de la vis soient fixées à cette vis dans des positions rdglables dans la direction axiale. Selon une autre forme de réalisation de llinven- tion, au moins 1'une des contre-butées de la vis est guidée dans une rainure du carter qui s'étend dans la direction axiale de la vis. On peut établir un blocage angulaire de la vis à l'aide de la butée ou des contre- butées. Il est également avantageux que l'écrou prenne sa portée radiale sur la vis, laquelle tourillonne dans le carter par l'intermédiaire d'un guidage coulissant. De cette façon, on peut se dispenser de monter également l'écrou dans des paliers du carter. Il suffit que l'écrou soit bloqué dans la direction axiale. Selon une autre forme de réalisation de llinven- tion, l'écrou est muni d'au moins une came sur la trajectoire circulaire de laquelle est placé un élément d'actionnement d'un commutateur électrique. Il s'engendre alors des impulsions en réponse à la rotation de l'écrou, de sorte qu'on obtient une-répétition incrémentale de la position, qui permet à un dispositif de commande possédant une construction appropriée de reconnaître la position.finale par la disparition de la séquence d'impulsions et qui permet en outre d'assurer, par le comptage des impulsions dans les deux sens, le réglage sur une position déterminée par l'intermédiaire d'un actionnement marche-arrêt du moteur.Plus le nombre des cames est élevé, plus grande est la précision avec laquelle certaines positions peuvent être atteintes. Pour garantir la suppression du battement, il est avantageux que le commutateur électrique soit réalisé sous la forme d'un inverseur. On peut prévoir sans inconvé- nients, en remplacement d'un commutateur mécanique, un générateur d'impulsions optique, inductif ou capacitif, qui émet des impulsions en fonction des tours de l'écrou. Lorsque la vis du positionneur est relise b un levier oscillant, il est nécessaire de monter le carter du positionneur de façon qu'il puisse oscillez.. Pour-penRRire ce montage, et dans une autre forme de réalisation de l'in- vention,le carter est muni de deux éléments de portée opposés entre eux, dont l'axe commun s'étend transversalement à l'axe de la vis. Un tel dispositif peut être réalisé sous une forme de construction simple et il présente l'avantage consistant en ce que la vis n'est pas sollicitée par un moment de flexion puisque l'axe d'oscillation passe par l'axe de la vis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description de l'exemple de réalisation représenté sur les dessins, qui est donnée ci-après. Sur ces dessins La Figure 1 est une coupe axiale d'un positionneur selon l'invention La Figure 2 est une vue prise dans le sens de la flèche II de la Figure 7, qui montre l'écrou et la vis du positionneur de la Figure 1 sans les autres éléments environnants La Figure 3 est une vue avec arrachement partiel d'un positionneur selon la Figure 1, fixée à une paroi, la vue étant prise dans une direction paral lèle à l'axe de la vis ; et La Figure 4 est une vue partielle du dispositif de la Figure 3, prise dans le sens de la flèche IV. Le positionneur est équipé d'un moteur à courant continu 17, qui est monté par une bride sur une partie 8 du carter et dont l'arbre pénètre, à travers un évidement, dans le volume intérieur du carter composé de deux parties 8 et 9. L'arbre est muni d'un pignon d'entraînement 18 qui présente une denture cylindrique et qui est en prise avec une denture extérieure 19 d un écrou 1. Dans le filetage intérieur de l'écrou 1, est vissée une broche filetée ou vis 4 qui est munie d'un filetage extérieur 20 correspondant.La vis 4 est tenue dans la direction radiale, au moyen d'un épaulement 21 de la partie 8 du carter et au moyen d'un épaulement 10 de la partie 9 du carter, épau- lementsquiforment ensemble un guidage coulissant EOépau- lement 10 se trouve 9 l'extrémité d'un prolongement il de la partie 9 du carter qui est coaxiale à la vis 4. Les deux parties 8 et 9 du carter présentent des épaulements annulaires axiaux qui reçoivent l'écrou 1 entre eux et immobilisent ce dernier dans la position axiale.Lorsque le moteur à courant continu 17 est mis en circuit, l'écrou 1, qui prend sa portée radiale exclusivement sur la vis-4 est entraîné et, à son tour, il entraîne la vis 4 en un déplacement linéaire. L'extrémité de la vis qui émerge du prolongement 11 dans la position rétractée (Figure 1) est munie d'un trou de fixation 22 ou d'un élément de fixation analogue, auquel un organe asservi, notamment un volet d'air appartenant à une installation de chauffage et de climatisation de véhicule automobile, est articulé directement ou par l'intermédiaire d'un organe intermédiaire. Pour limiter le déplacement linéaire de la vis 4, il est prévu, sur les deux faces frontales de l'écrou 1, des butées 2 et 3 qui agissent exclusivement dans la direction circonférentielle, et auxquelles sont associées les contre-butées 5 et 6 prévues sur la vis 4. La contrebutée 6 est ici guidée dans une rainure axiale 7 du prolongement 11 de sorte que, en même temps, elle constitue un blocage angulaire pour la vis 4. Les butées 2 et 3 et les contre-butées 5 et 6 sont munies de surfaces de portée orientées dans des directions radiales issues de l'arbre commun de l'écrou 1 et de la vis 4, de sorte qu'il ne s'exerce des forces que dans la direction circonférentielle.Le pas du filetage extérieur 20 de la vis et du filetage intérieur de. l'écrou 1 sont adaptés à la hauteur de saillie axiale des butées 2 et 3 de telle manière que la hauteur de saillie axiale des butées 2 et 3 soit plus petite que le p4s du filetage. En pratique, il peut être rationnel que les contre-butées 5 et 6 et, en particulier, la contre-butée 5 qui limite le mouvement d'extension de la vis 4, soient montées sur la vis 4 avec possibilité de réglage dans la direction axiale. La présence des butées 2 et 3 et des contrebutées 5 et 6 garantit-la suppression du risque de coincement ou de blocage entre l'écrou 1 et la vis 4. Ceci assure au positionneur la possibilité de redémarrer sans difficultés à partir de sa position extrême. Le positionneur peut être maintenu dans n'importe quelle position intermédiaire par mise hors circuit du moteur à courant continu 17. Etant donné qu'il se produit un auto-blocage entre l'écrou t et la vis 4, cette position conserve la position intermédiaire à laquelle il est parvenu sans qu'il ne soit nécessaire de prévoir pour cela un dispositif régulateur. Pour obtenir des informations sur la position actuelle de la vis, il est prévu une répétition de position incrémentale. A cet effet, l'écrou est muni sur une face radiale d'un collet à cames qui est composé de quatre cames 12 dans la forme de réalisation représentée. Sur la trajectoire circulaire du collet à cames, se trouve l'organe d'actionnement 13 d'un commutateur électrique 14 qui est réalisé sous la forme d'un inverseur pour éviter avec sécurité le rebon dissement.Les cames 12 du colet à cames produisent plusieurs impulsions à chaque tour. Cette répétition de position incrémentale permet de détecter à l'aide d'un dispositif deqcommande convenablement construit l'arrivée de la' vis dans sa position extrême puisque, à ce moment, la succession d'impulsions attendue cesse. Ensuite, par comptage des impulsions du commutateur électrique, en partant de la position extrême, il est possible d'atteindre avec précision une position déterminée en faisant travailler le moteur à courant continu dans le mode marche-arrêt. Le commutateur électrique 14 est muni d'un connecteur enfichable 23 qui forme avantageusement un connecteur enfichable comportant les connexions d' alimenta- tion du moteur à courant continu 17.En m3XAament d'un commutateur mécanique tel que celui prévu dans l'exemple de réalisation, on peut obtenir la même fonction, en utilisant un générateur d'impulsion de type optique, inductif ou capacitif. Lorsque le positionneur est relié à un levier oscillant, il est nécessaire de prévoir un montage oscillant pour la vis 4 et, par conséquent pour l'ensemble du positionneur. Un montage oscillant de ce genre est représenté sur les Figures 3 et 4. Ce montage oscillant présente l'avantage consistant en ce que l'axe d'oscillation 24 coupe l'axe de la vis 4, de sorte qu'aucun moment de flexion n'agit sur la vis 4. Le carter composé des éléments 8 et 9 est muni d'évidements 15 et 16 mutuellement opposés, qui forment des paliers pour les tourillons 25 et 26. Pour assurer l'amortissement des bruits, des blocs de caoutchouc 27, annulaires ou en forme de rondelles peuvent être encastrés dans les évidements 15 et 16. Dans l'exemple de réalisation représenté, le tourillon 26 est venu de moulage sur une paroi 28 du carter. La paroi 28 du carter est également muni d'une colonnette de fixation 29 raidie par des nervures 30. A cette colonnette de fixation 29 est fixée, au moyen d'une vis de fixation 31, une patte 32 qui est munie du tourillon 25. Ainsi qu'on le voit en particulier sur la Figure 4, la patte 32 possède dans la région des nervures30 des fentes 33 auxquelles sont associées des saillies correspondantes des nervures 30, de sorte que l'on peut réaliser une liaison par sûreté de forme entre la patte 32 et la colonnette de fixation 29. Il est également possible de prévoir un support d'une seule pièce, en forme de U, dont les branches sont munies des tourillons 25 et 26, ces tourillons pouvant être engagés dans les évidements 15 et 16 par ouverture du U par flexion élastique. Le support peut être ensuite fixé comme un seul bloc à un boitier. En remplacement de la disposition comportant les évidements 15 et 16 dans les parties 8 et 9 du carter et les tourillons 25 et 26 dans un support, on peut également adopter la solution inverse, dans laquelle le carter 8 et 9 est muni de tourillons auxquels sont associés des évidements d'un support. REVENDICATIONS I - Positionneur comportant un moteur d'entraînement qui entraîne par l'intermédiaire d'un pignon un écrou muni d'une denture et immobilise dans la direction axiale dans un carter, et dans le filetage duquel est vissée une vis, ce positionneur étant caractérisé en ce que l'écrou (I) est muni sur chacune de ses deux faces frontales d'une butée (2, 3) qui agit dans la direction circonférentielle, et en ce que la vis (4) est munie de contre-butées (5, 6) qui agissent également dans la direction cir conférentielle. 2 - Positionneur selon la revendication l, caractérisé en ce que la hauteur des butées (2, 3) de l'écrou (l) dans la direction axiale est plus petite que le pas du filetage de l'écrou (l) et de la vis (4). 3 - Positionneur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins l'une des contre-butées (5, 6) de la vs (4) est guidée dans une rainure (7) du carter (8, 9) qui s'étend dans une direction parallèle à l'axe de la vis (4). 4 - Positionneur selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que l'écrou (1) prend sa portée radiale sur la vis (4), laquelle tourillonne dans le carter (9t) par l'intermédiaire d'un guide coulissant (10). 5 - Positionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le carter (8, 9) est muni, en partant d'une région centrale qui entoure l'écrou (1), d'au moins un prolongement (il) coaxial à la vis (4), et qui est réalisé sous la forme d'un guide coulissant (10) de portée de la vis (4). 6 - Positionneur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une partie de la vis (4) qui est guidée dans le prolongement- (il) n'est pas munie d'un filetage. 7 - Positionneur selon l'une quelconque des revendications l a 6, caractérisé en ce que l'écrou (1) est muni d'au moins une came (12) sur la trajectoire circulaire de laquelle est disposé un organe d'actionnement (11) d'un commutateur électrique (14). 8 - Positionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le commutateur électrique (14) est réalisé sous la forme d'un inverseur. 9 - Positionneur selon l'une quelconque des revendications l à 8, caractérisé en ce que le carter (8, 9) est muni de deux éléments de portée (15, 16) mutuellement opposés, dont l'axe commun coupe l'axe de la vis (4). 10 - Positionneurselon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments de portée sont constitués par des tourillons qui font saillie sur le carter (8, 9). Il - Positionneur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments de portée sont constitués par des évidements (15, 16) ménagés dans le carter (8, 9).