Brevet FR2559209A1 — publié le 19850809

ACTUATEUR ELECTRIQUE POUR LA COMMANDE DU REGIME D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. La présente invention a pour objet un actuateur électrique de papillon des gaz ou de pompe d'injection ou de tout autre organe équivalent pour véhicule muni d'un moteur à combustion interne. On connaît des dispositifs de ce genre dont certains font l'objet d'un montage en fabrication de série. Les uns règlent les faibles ouvertures de papillon des gaz pour la régulation du ralenti et se présentent sous la forme d'une sorte de vérin poussant la butée de ralenti d'autres règlent la vitesse du véhicule aux allures de route pour faciliter le respect des limitations de vitesse ; quelques uns agissant sur l'ensemble de la course du papillon qui peut être alors totalement asservi sans liaison mécanique avec le conducteur. Leur utilisation est actuellement en général limitée à des véhicules d'usage professionnel. La demande de brevet GB-A- 2 071 880 décrit un actuateur de ce type comprenant un vérin agissant sur l'axe du papillon d'un carburateur en parallèle avec une liaison mécanique entre cet axe et la pédale d'accélérateur. Ce vérin est actionné en translation par un moteur électrique par l'intermédiaire d'un accouplement à pignons dentés entraînant un système vis-écrou dont la vis constitue la tige du vérin agissant sur l'axe de papillon. Toutefois, un tel agencement n'est pas satisfaisant car il ne permet pas un retour rapide du papillon en position de fermeture. Ce défaut pose un grave problème de sécurité, notamment en cas de freinage car la fermeture du papillon a lieu alors sous la commande du moteur électrique de l'actuateur avec un temps de réponse nécessairement important, ou en cas de coupure accidentelle de l'alimentation du moteur électrique car la liaison vis-écrou empêche le retour en position de fermeture du papillon sous l'action de son ressort de rappel. La présente invention vise à fournir un actuateur électrique simple et performant pouvant assurer la commande du papillon des gaz ou autre organe équivalent en toutes positions, tout en conservant éventuellement la commande mécanique usuelle à partir de la pédale d'accélérateur et en éliminant les inconvénients précités du brevet GB-A- 2 071 880. A cet effet, l'invention a pour objet un actuateur à moteur électrique pour la commande du régime de rotation d'un moteur à combustion interne, comprenant un réducteur irréversible et un réducteur réversible interposés entre le moteur électrique et un organe de commande du régime du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un embrayage pour accoupler et désaccoupler sélectivement le réducteur irréversible et le réducteur réversible, et en ce que le réducteur irréversible est interposé entre la sortie du moteur électrique et l'entrée de l'embrayage et le réducteur réversible est interposé entre la sortie de l'embrayage et l'organe de commande du régime moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'exemples de sa réalisation illustrés par les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un actua teur à moteur électrique entraînant le papillon de commande des gaz d'un moteur à combustion interne - la figure 2 est une vue en coupe des deux étages de réduction et de l'embrayage de l'actuateur de la figure 1 ;; - la figure 3 est une vue en perspective éclatée mon trant le moteur électrique, les deux étages de réduction et l'embrayage de l'actuateur des figures 1. et 2 - la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'une partie de l'actuateur montrant une butée à ressort définissant une position de ralenti accélérée trans gressable sous l'action du moteur électrique - la figure 5 est une vue de détail en coupe de la butée de ralenti transgressable sous l'action du moteur électrique ; et - la figure 6 est une vue en perspective éclatée ana logue à la figure 3 montrant une variante de réali sation dans laquelle la sortie de l'actuateur entraîne une crémaillère de commande d'une pompe d'injection. L'actionneur 1 représenté à la figure 1 comprend un groupe motoréducteur constitué d'un moteur électrique 2, d'un ensemble réducteur 3, d'un bras de commande 4 et d'un contacteur électrique d'appui 5 permettant de détecter s'il y a contact entre le bras 4 et un levier 8 de commande d'un papillon 7 monté dans un corps 6 de carburateur et sollicité vers sa position de fermeture par un ressort 9. Le levier 8 est par ailleurs relié par un cable 10 à une pédale d'accélérateur (non représentée) permettant à un conducteur de véhicule de commander le régime du moteur à combustion interne (non représenté) sur lequel est monté le corps 6. En fonctionnement, le bras 4, dont la position est commandée par le moteur électrique 2 par l'intermédiaire de l'ensemble réducteur 3, se comporte comme une butée mécanique variable. Dans le cas où les changements de position du papillon 7 s'effectuent sous le contrôle du moteur électrique 2, ils ont lieu soit dans le sens de la flèche F1 par poussée du bras 4 entraîné par le moteur électrique 2 sur le levier 8 à l'encontre du ressort 9, soit dans le sens de la flèche F2 sous l'action du ressort 9 sollicitant le levier 8 en appui contre le bras 4. Si les changements de position du papillon 7 sont commandés mécaniquement à partir de la position de la-pédale d'accélérateur, ils ont lieu dans le sens de la flèche F1 par traction du câble 10 sur le levier 8 ou dans le sens de la flèche F2 sous l'action du ressort 9. Lorsque l'actuateur 1 est en service, c'est-à-dire qu'il est sous la commande d'un circuit électronique classique (non représenté) pour asservir le régime du moteur à combustion interne à une valeur de consigne, le contacteur 5 permet de détecter si le moteur à combustion interne est sous le contrôle effectif de l'actuateur 1, le bras 4 et le levier 8 étant alors en appui, ou sous le contrôle du conducteur par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur et du câble 10, le bras 4 et le levier 8 étant alors écartés l'un de 1' autre. Ceci permet notamment de faire conserver au bras 4 la position qu'il occupe lors d'une action temporaire sur la pédale d'accélérateur, par exemple en cas de dépassement d'un autre véhicule, et de revenir ensuite sous le contrôle de l'actuateur sans intervention de la part du conducteur. On se reportera maintenant aux figures 2 et 3 qui montrent plus en détails l'ensemble réducteur 3 dont l'agencement est adapté pour permettre de manière sûre et rapide le retour du papillon en position de ralenti accéléré dans certaines conditions de fonctionnement. L'ensemble réducteur 3 représenté comprend une enveloppe protectrice fixe constituée de deux parties 3a et 3b maintenues l'une contre l'autre par des vis (non représentées). Sur la partie 3a de cette enveloppe protectrice est fixé le moteur électrique 2 dont l'arbre de sortie actionne en rotation une vis sans fin 13 dont le réglage du jeu axial de fonctionnement est assuré par une vis 11 qui commande le positionnement d'un palier 12 recevant l'extrémité de la vis sans fin 13. Cette dernière est en prise avec une roue dentée 14 et constitue avec celle-ci un premier réducteur irréversible. La roue dentée 14 est solidaire du circuit magnétique 15 d'un embrayage électromagnétique comprenant également une armature magnétique rotative 20 et un bobinage 25 supporté par un corps 24. Le circuit magnétique 15 présente la forme d'une cuvette cylindrique présentant, à sa périphérie, un rebord d'extrémité radial 22 constituant un épanouissement polaire et, intérieurement, une protubérance cylindrique 21 définissant une surface tronconique 21a d'accouplement avec une surface tronconique complémentaire 20a en regard de l'armature magnétique rotative 20 en forme de disque. Le circuit magnétique 15 est monté à rotation dans l'enveloppe protectrice 3a, 3b par l'intermédiaire d'axes 16 et 17 reçus dans des paliers 18 et 19. Le corps 24 en matériau isolant supportant le bobinage 25 présente un prolongement radial 24a interposé entre l'épanouissement polaire 22 du circuit magnétique 15 et l'armature magnétique 20 et serré entre les deux parties 3a, 3b de l'enveloppe protectrice pour immobiliser le corps 24 et le bobinage 25 à l'encontre de tout déplacement en rotation ou en translation. L'enveloppe protectrice 3aprésente d'autre part une ouverture pour le passage des conducteurs 26 d'alimentation du bobinage 25. L'armature magnétique mobile 20 est solidaire en rotation et en translation d'une roue dentée 27 avec laquelle elle est guidée en translation sur l'axe 17 entre une position d'accouplement avec le circuit magnétique 15 (représentée sur la figure 2) lorsque le bobinage 25 est alimenté et une position désaccouplée lorsque ce même bobinage n'est pas alimenté. Comme le montrent les figures 2, 3, 4,la roue dentée 27 engrène en permanence avec un secteur denté 28 monté à rotation dans l'enveloppe 3a, 3b par l'intermédiaire d'un axe 29 reçu dans des paliers 30 et 31 et dont une extrémité qui fait saillie hors de l'enveloppe 3a, 3b porte le bras 4 coaxialement à l'axe du papillon 7. La roue dentée 27 et le secteur denté 28 forment ensemble un deuxième réducteur qui, lui, est réversible. La rotation du moteur 2 transmise au secteur 28 lorsque le circuit magnétique 15 et l'armature magnétique 20 sont en position accouplée est limitée à une fraction de tour, par exemple un quart de tour, grâce à un doigt 32 qui fait saillie du secteur 28 dans une gorge 37 de la partie 3b de l'enveloppe. Le mouvement de rotation du secteur denté 28 est limité par la venue en appui du doigt 32 contre une extrémité de la gorge 37 d'une part et contre une butée transgressable 40 d'autre part. La butée transgressable 40 représentée en détail aux figures 4 et 5 comprend une tige 33 montée coulissante dans une vis tubulaire 35 et dont une extrémité 33a forme la butée proprement dite pour le doigt 32, tandis que son autre extrémité est retenue dans la vis tubulaire 35 par une vis 36. Un ressort 34 entourant la tige 33 prend appui contre la vis 35 et contre l'extrémité 33a pour solliciter cette dernière dans une position limite définie par la venue en appui de la vis 36 contre la vis 35 et correspondant à un régime de ralenti accéléré du moteur à combustion interne lorsque le doigt 32 est en appui contre l'extrémité 33a.La contrainte du ressort 34 est choisie de manière à surmonter ou équilibrer l'effort appliqué par le doigt 32 sous la seule action du ressort 9. Par contre le doigt 32 peut venir transgresser la position de ralenti accéléré précitée en comprimant le ressort 34, l'embrayage 15, 20 étant en position accouplée, lorsque le moteur électrique 2 est piloté pour assurer une régulation de ralenti. On notera enfin que la position prédéterminée de ralenti accéléré peut être réglée, sans modification de la précontrainte du ressort 34, en déplaçant axialement l'ensemble 33, 34, 36 au moyen de la vis tubulaire 35 reçue dans un trou taraudé 39 de la partie 3b de l'enveloppe. Le fonctionnement du dispositif d'actionnement des figures 1 à 5 sera maintenant décrit brièvement. En l'absence de régulation de ralenti ou de vitesse, le moteur électrique 2 et l'embrayage 15, 20, 24, 25 n'étant pas alimentés, le papillon 7 peut être commandé conventionnellement à partir de la pédale d'accélérateur entre sa position d'ouverture maximale et la position de ralenti accéléré. Lorsque le moteur électrique est piloté par des moyens électroniques appropriés (qui ne seront pas décrits dans la présente demande car telle n'est -pas son objet et de tels moyens sont classiques) pour assurer une régulation de vitesse ou de ralenti, l'embrayage est alimenté pour accoupler le circuit magnétique 15- et l'armature magnétique 20. Dans ce mode de fonctionnement, le moteur électrique 2 n'est alimenté que pour modifier la position du papillon 7, par exemple en réponse à une modification de la vitesse de consigne ou pour rattraper un écart entre la vitesse réelle du véhicule et la vitesse de consigne. En effet, pendant les phases stationnaires où la position du papillon n'a pas lieu de varier, celle-ci est conservée grâce au réducteur irréversible 13, 14 qui, par l'intermédiaire de l'embrayage et du deuxième réducteur 27, 28, fige le bras 4 dans sa position.Ceci permet de réaliser une économie non négligeable sur la consommation électrique de l'actuateur. En cas d'action sur la pédale d'accélérateur de la part du conducteur, le contacteur 5 change d'état electrique et permet d envoyer une information aux moyens électroniques de pilotage pour maintenir l'actuateur dans sa dernière position jusqu'au retour du levier 8 en appui contre le bras 4. D'autre part, l'agencement de l'actuateur décrit permet un retour très rapide, en une fraction de seconde, du papillon à sa position de ralenti accéléré dans toutes les situations qui exigent un tel comportement. Il suffit alors d'interrompre l'alimentation du bobinage 25 d'embrayage, par exemple en réponse à la détection d'un freinage ou d'une coupure de la clé de contact, pour que le papillon soit ramené en position de ralenti accéléré sous l'action du ressort 9, le réducteur réversible 27, 28 n'y opposant aucun obstacle. I1 en va de même en cas d'interruption accidentelle de l'alimentation électrique de l'embrayage, ce qui constitue un élément de sécurité fondamental. On remarquera également que la définition d'une position mécanique de ralenti accéléré contribue à faciliter le démarrage du moteur par temps froid. L'actuateur décrit jusqu'ici peut être adapté à de nombreux types de carburateurs à commande mécanique sans ou avec très peu de modifications de ces derniers. Cependant, ce dispositif peut également être totalement substitué à la commande mécanique traditionnelle, par exemple en supprimant le bras 4 et le levier 8 et, tout en conservant le ressort 9, en utilisant directement l'axe 29 comme axe de papillon. On peut également, au moyen de l'actuateur suivant l'invention, commander des organes autres qu'un papillon agissant sur le régime d'un moteur à combustion interne. La figure 6, qui est analogue à la figure 3 et sur laquelle les mêmes références numériques ont été utilisées pour désigner les mêmes organes, montre un mode de réalisation dans lequel la roue dentée 27 engrène directement avec une crémaillère 42 de commande d'une pompe d'injection 41, celle-ci étant supposée comporter ses propres moyens de rappel de la crémail ibère. En variante, la crémaillère pourrait être en prise avec un pignon monté sur l'axe 29 en lieu et place du bras 4. On notera enfin, entre autres avantages de l'actuateur décrit, que l'existence d'un premier réducteur 13, 14 permet d'attaquer le deuxième réducteur 27, 28 avec un embrayage ayant des dimensions réduites compatibles avec l'implantation de cet actuateur sur le système d'alimentation d'un moteur à combustion interne. REVENDICATIONS 1. Actuateur à moteur électrique pour la commande du régime de rotation d'un moteur à combustion interne, comprenant un réducteur irréversible et un réducteur réversible interposés entre le moteur électrique et un organe de commande du régime du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un embrayage (15, 20, 24, 25) pour accoupler et désaccoupler sélectivement le réducteur irréversible (13, 14) et le réducteur réversible (27, 28 ; 27, 42), et en ce que le réducteur irréversible (13, 14) est interposé entre la sortie du moteur électrique (2) et l'entrée (15) de l'embrayage et le réducteur réversible (27, 28) est interposé entre la sortie (20) de l'embrayage et l'organe (7, 41) de commande du régime moteur. 2. Actuateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit embrayage (15, 20, 24, 25) est du type électromagnétique. 3. Actuateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'embrayage électromagnétique comprend un circuit magnétique (15) solidaire en rotation de la sortie du réducteur irréversible (13, 14), une carcasse magnétique (20) coaxiale au circuit magnétique (15) et solidaire en rotation et en translation axiale de l'entrée du réducteur réversible (27, 28), des surfaces d'accouplement complémentaires (20a, 21a) portées respectivement par la carcasse et le circuit magnétique, et un bobinage fixe (25) pour commander sélectivement l'accouplement du circuit magnétique (15) avec la carcasse magnétique (20) par déplacement axial de cette dernière. 4. Actuateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit magnétique (15) présente la forme d'une cuvette au fond de laquelle fait saillie une protubérance (21) définissant une surface d'accouplement tronconique (21a) disposée en regard d'une surface d'accouplement tronconique complémentaire (20a) portée par la carcasse magnétique (20) en forme de disque. 5. Actuateur selon la revendication 4, caractérisé-en ce que le réducteur irréversible (13, 14), l'embrayage (15, 20, 24, 25) et le réducteur réversible (27, 28) sont enfermés à l'intérieur d'une enveloppe protectrice en deux parties (3a, 3b) entre lesquelles est immobilisé un corps (24) portant le bobinage (25) et qui présente un prolongement radial (24a) interposé entre l'armature magnétique (20) et un rebord radial périphérique (22) constituant un épanouissement polaire du circuit magnétique (15). 6. Actuateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le réducteur irréversible comprend une vis sans fin (13) entraînée par le moteur électrique (2) et engrénant avec une roue dentée (14) solidaire du circuit magnétique. 7. Actuateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'organe de commande du régime moteur est sollicité vers une position de ralenti par des moyens de rappel élastique, caractérisé en ce qu'il est prévu une butée mécanique (33 - 36) à ressort précontraint définissant une position de ralenti accéléré pour l'organe (7) de commande de régime lorsque la sortie (28, 32) du réducteur réversible (27, 28) est sollicitée par les seuls moyens de rappel (9) contre ladite butée et en ce que ladite position de ralenti accéléré de la butée (33a) est transgressable à l'encontre du ressort précontraint (34) sous l'action conjuguée des moyens de rappel (9) et du moteur électrique (2). 8. Actuateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réducteur réversible (27, 28) comprend une deuxième roue dentée (27) solidaire de la sortie (20) de ltembrayage et engrénant avec un secteur denté (28) portant un doigt (32) coopérant avec ladite butée mécanique (33 - 36). 9. Actuateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel ledit organe de commande de régime est un papillon relié à des moyens de commande mécanique par l'intermédiaire d'un levier, caractérisé en ce que la sortie du réducteur réversible (27, 28) porte un bras (4) d'actionnement dudit levier (8) et en ce qu'un contacteur (5? est prévu sur le bras (4) pour détecter la présence ou l'absence de contact entre le levier (8) et le bras (4). 10. Actuateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le réducteur réversible est constitué d'une deuxième roue dentée (27) engrénant avec une crémaillère (42) de pompe d'injection (41).