Brevet FR2626954A1 — publié le 19890811

Vanne rotatIve à commade électriue et diaositif d'a- limentation Dour moteur en comtortant apl>ication. - L'invention concerne les vannes à -commande élec- trique, dites souvent électrovannes, du type comprenant un boîtier muni de passages d'entrée et de sortie et un équipage rotatif entre une première position o il met - en communication les passages et une seconde position o- il sépare les passagest équipage sollicité vers une desz positions par un ressort de rappel et amené dans l'autre position par un bobinage de commande lorsque ce dernier est alimenté. On connaiît déjà des vannes de ce. type1, doQnt l'équipage mobile comprend un tiroir obturateur pouvant tourner dans le boôltier entre les deux positions. Le- tiroir et le boitier dans lequel il glisse doivent étre usinés de façon précise. Le tiroir a une inertie él*vée et ' son déplacement & cadence élevée exige un courant important. L'usure est rapide lorsque la fréquence de mise en action de la vanne est élevée. Ce dernier cas est en particulier celui de vannes à deux positions utilisées pour commander un débit par modification du rapport cyclique de créneaux de courant d'alimentation- électrique appliqué à la vanne., lDans bien des cas il n'est pas nécersaire que la vanne soit parfaitement étanche lorsque l 'équipage rota- tif est dans la seconde position. A titre d'application importante o cette condition n'est pas impérative, on peut citer la commande d'un débit d'air ou d'air carburé dans des systèmes d'alimentation de moteur à combustion interne, & injection ou & carburation. Zn particulier, les systèmes d'alimentation des- moteurs de véhicules munis d'accessoires & alimentation électrique, tels que climatiseur, direction assistée, éclairage de forte puissance doivent souvent comporter un canal d'aenee - d'air en dérivation sur le papillon actionné par le conducteur. Ce canal est muni d'une vanne commandée par un circuit sensible à la vitesse du moteur. Lotsque ce dernier est au ralenti, le circuit commande la vanne pour admettre un débit suffisant pour empêcher la vitesse de descendre en dessous d'une valeur déterminée en cas de surcharge du'moteur, due par exemple à la mise en action d'un accessoire. La présente invention vise & fournir une vanne à commande électrique répondant mieux que celles antérieu- rement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce que son coût est faible, qu'elle ne présente que des frottements réduits et qu'elle a une faible inertie. Dans ce but l'invention propose une vanne du type ci-dessus défini, caractérisée en ce que le ressort de rappel est constitué par un ressort en spirale fixé à l'équipage et au boetier et placé de façon à s'appliquer contre un au moins des passages et à le fermer dans l'une des deux positions de l'équipage rotatif. En général le ressort spiral est prévu pour s'appliquer contre la paxoi du botier et fermer les passages lorsque l'équipage est dans la position vers laquelle le ressort de rappel le sollicite. L'invention propose également un dispositif d'alimentation en combustible pour moteur à combustion interne, comportant un canal d'air ou d'air carburé en dérivation sur le papillon actionné par le conducteur, muni d'une vanne selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, actionnée par des créneaux de courant de rapport cyclique variable fournis par un circuit sensible à la vitesse du moteur au ralenti. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réali- sation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: -3- - - la figure t est une vue de la vanne en coupe suivant un plan perpendiculaire à son axe, '.quipage mobile étant dans la position correspondant à la ferme- ture et la vanne représentée placée dans un canal d'air de ralenti d'un système d'alimentation pour moteur a combustion interne pour commander un débit d'air - - la fiqure 2, similaire & la figure 1, montre l'équipage mobile dans la position d'ouverture de la vanne; - la figure 3 est une vue simplifiée en coupe suivant la ligne II-III de la figure 2. La vanne 10 montrée schématiquement en figures 1 à 3 comporte un boîtier 12 de forme générale cylindrique- munie de fonds, contenant un équipage rotatif 14. Cet équipage est constitué d'un arbre 18 coaxial au boitier 12, dans lequel il peut tourner, et d'un rotor 16 coopé- rant avec un stator porté par le boîtier pour constituer un moteur & fonctionnement alternatif. Dans le mode de réalisation illustré, le rotor 16 porte un bobinage ali- menté depuis l'extérieur par des-contacts 20 traversant le boitier 12 et ce dernier porte-des masses polaires 22, constituées par exemple par les extrémités d'un aimant permanent. Lorsque le bobinage, constitué- par exemple de deux bobines, est excite, il tend & amener le rotor dans la position o il est représenté en figure 2, Le rotor et le boîtier 12 délimitent une chambre traversée par l'arbre 18 et munie de-deux passages 24 et 26 dont l'un constitue entrée et l'autre sortie. Dans la chambre est placé un ressort de rappel en spirale 28- dont une partie terminale est fixée à plat contre la paroi du boîtier, par exemple & l'aidé d'une vis 30 et dont l'autre partie terminale estencastrée dans 'arbrée: 18. Le ressort est monté de façon qu'il exerce sur l'arbre un moment qui tend A amener-l'équipage rotatif dans la position montrée en figure 1, plus faible que le couple électromagnétique exercé par le moteur lorsque 2 626954 les bobines sont alimentées. L'un des passages au moins-(le passage 24 dans le mode de réalisation montré en figures 1 à 3) est placé de façôn que le ressort de rappel en spirale 28 s'applique contre son débouché et l'obture, au moins approximativement, lorsque le ressort est détendu (c'est-&-dire lorsque les bobines ne sont pas alimen- tées). Par contre, le ressort est décollé de la paroi et ouvre le passage lorsque l'équipage rotatif est amené O10 par le couple électromagnétique du moteur dans la position montrée en figure 2. La disposition montrée en figures 1 à 3 est susceptible de nombreuses variantes. La disposition des éléments du moteur peut être inversée, le rotor portant alors un. ou plusieurs aimants permaments et le boîtier portant les bobines. Le rotor peut êtra aussi constitué d'un simple noyau de fer doux. Les passages 24 et 26 peuvent être disposés côte à côte pour être obturés l'un et l'autre par le ressort 28, au lieu d'être placés & distance l'un de l'autre. Les deux extrémités du ressort de rappel peuvent être fixées au boîtier, sa partie centrale étant alors encastrée dans l'arbre, comme cela - est indiqué en traits mixtes sur la figure 2. Le débou- ché du passage obturable par le ressort spiral de rappel 28 peut avoir diverses formes, par exemple circulaire, allongée dans le sens circonférentiel, triangulaire etc. En modifiant la forme du débouché, on change la loi de variation du débit en fonction du déplacement angulaire de l'équipage rotatif. On voit que l'équipage mobile a une inertie mi- nimale car sa masse est pratiquement celle du rotor. L'usure de l'élément obturateur, constitué par le res- sort de rappel en spirale 28, est très faible, car ce ressort s'applique et se soulève contre la paroi sans glissement. relatit. En utilisant un ressort en spirale 28 constitué par une lame mince et très souple capable :6 26954 de recouvrir la totalitê du débouché du passage 24, le débit traversant. la vanne peut être pratiquement nul lorsque les bobines de la vanne ne sont pas alimentées. La figure 1 montre la vanne montée sur un dis- positif d'alimentation en air d'un moteur à combistion interne, par exemple & injection indirecte de carburant. Le dispositif comprend un corps 32 dans lequel est ménagé un conduit d'admission 34. Dans le conduit 34 est placé un papillon 36 porté par-un axe 38- actionné par le O10 conducteur. Lorsque le moteur est au ralenti, le papil- Ion 36 occupe la position montrée en figure ', vers laquelle il est sollicité par un ressort de raRpel,- et obture le conduit. L'air nécessaire au fonctionnement du moteur au ralenti est amené par un canal 40 ménagé dans le corps 32 et reliant deux points du conduit d'admis- sion situés respectivement en amont et en aval du papil- ion. Sur ce canal est interposé-la vanne 10, Le bobinage de commande de la vanne est alimenté parun circuit 42 en créneaux de courant à une fréquence de quelques dizaines & quelques centaines de hertz, généralement fixe, par exemple de 100 Hz. Le circuit reçaoit un sinal d'entrée fourni par un capteur 44 de vitesse du moteur, constitué par exemple par un capteur placé-sur le rup- teur d'allumage. Le circuit est prévu pour modifier le rapport cyclique des impulsions envoyées & la vanne 10 de façon & interdire àA la vitesse de ralenti de descen- dre au dessous d'une valeur prédéterminée. Lorsque le moteur est en charge et tourne A une vitesse supér-ieure & sa vitesse normale de ralenti, le circuit 42 n'envoe. aucune impulsion de courant à l'électrovanne qui teste fermée en permanence. Aucun débit d'ait ne parcut le canal 40. Si au contraire, alors que le moteur est au ralenti, sa vitesse tend & diminuer -au dessous d'une valeur déterminée, préaffichée une fois pour toutes ou éventuellement fonction de la -température du moteur fournie par un second capteur 46, le circuit 42 envoie un courant iélectrique. en forme de créneaux, de rapport cyclique augmentant avec l'écart entre la vitesse prédéterminée et la vitesse réelle. tn conséquence le débit d'air fourni au moteur par le canal 40 augmente et ramène la vitesse de ralenti vers sa valeur de consigne. Parallèlement, le système de commande du débit de combustible injecté par cycle intervient pour augmenter la quantité de carburant injecté. Le circuit peut être également prévu pour four- nir un apport d'air additionnel au moteur lorsqu'il fonctionne à vide alors qu'il est froid. La vanne suivant l'invention est susceptible de nombreuses applications autres que celle qui vient d'être décrite.. En particulier le canal 40 peut être ménagé dans le corps d'un carburateur pour fournir un couplement d'air au moteur. Et la vanne est utilisable chaque fois que l'on cherche à commander un débit de gaz dans un canal à l'aide d'un signal électrique se présentant sous forme de créneaux de courant de rapport' cyclique variable. Z626954 REVENDICA ?IONS 1. Vanne rotative & commande électrique comprenant un -boitier (12) muni de passages (24,26E) d'entrée et de sortie et un équipage rotatf (14) entré une première position o il met-en communication les passages et une seconde position-o il sépare les pas- sages, équipage sollicité vers une des positions par un ressort de rappel et amené dans l'autre position par un bobinage de commande lorsque ce dernier est alimenté, caractérisée en ce que le ressort de rappel (28) est constitué par un ressort en spirale fixé & l'équipage- ú14) et au boîtier (12) et placé de façon à s'appliquer. contre un au moins des passages (24,46) et à le fermer dans l'une des deux positions de l'équipage rotatif. 22. Vanne selon la revendication 1, caractérise en ce que le ressort en spirale (28) est prévu.pour s'appliquer contre la paroi du boatier et. fermer le passage lorsque l'équipage est dans la position vers laquelle le ressort le sollicite. 3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que 1'une des parties terminales du ressort en spirale t28) est fixée a plat coentre le boitier (12) tandis que l 'autre partie terminale du ressort -est en- castrée dans un arbre (18} appartenant à l'équipage rotatif. 4. Vanne selon la revendication I ou 2, caracté- risé en ce que 1les parties terminales du ressort en' spi- rale sont fixées à plat contre le bottier tandis que-la partie centrale du ressort est encastrée dans un arbre- (18} appartenant à l'équipage rotatif. 5. Vanne selon la revendication 3 ou 4, caract- risée en ce que lesdits passages (24,26) sont placés côte & c6te de façon à être l'un et l'autre obturés par le ressort de rappel (28). - 6. Dispositif d'alimentation en combustible poue moteur à combustion interne, comportant un canal d'air -8 ou d'air carburé placé en dérivation sur un papillon actionné par le conducteur, muni d'une vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, actionnée par des créneaux de courant fournis par un circuit sensible & la vitesse du moteur lorsque ce dernier est au ralenti et/ou tourne à vide & froid.