Brevet FR2659390A1 — publié le 19910913

I Dispositif à papillon des gaz pour moteurs à combustion in- terne La présente invention concerne un dispositif à papillon des gaz pour moteurs à combustion interne, monté dans un conduit guidant l'air ou le mélange air-combustible et dans lequel la position du papillon des gaz peut être changée tant arbitrairement par voie mécanique à l'encontre de l'action d'un ressort qu'au moyen d'un moteur électrique réversible, un mécanisme de transmission à engrenage étant monté entre le moteur électrique et l'arbre du papillon des gaz. Un dispositif de ce genre, décrit dans le brevet allemand 3146652, présente un mécanisme de commande à mo- teur électrique qui permet toujours une correction de la position du papillon des gaz quelle que soit la position du papillon des gaz réglée par le conducteur. La commande à moteur électrique s'effectue par l'intermédiaire d'un moteur électrique monté de manière à pouvoir basculer et qui est disposé entre l'organe d'ac- tionnement mécanique pouvant être manoeuvré arbitrairement et l'arbre du papillon des gaz, un mécanisme de transmis- sion à engrenage étant disposé entre le moteur électrique et l'arbre du papillon des gaz. Ce dispositif a pour inconvénient de présenter des fils de raccordement électriques mobiles pour le mo- teur électrique et il lui manque un potentiomètre en tant que capteur de position pour le moteur électrique à des fins de réglage de position Le montage d'un potentiomètre pour ce dispositif se heurte à des difficultés constructi- ves. Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de réaliser un dispositif du genre indiqué de telle manière que des fils de raccordement électriques immobiles et le montage d'un potentiomètre en tant que capteur de position pour le moteur électrique ou le mécanisme de transmission à engrenage deviennent possi- bles moyennant un faible coût de construction. Ce but est atteint, en ce qui concerne un dispo- sitif à papillon des gaz pour moteurs à combustion interne, monté dans un conduit guidant l'air ou le mélange air- combustible et dans lequel la position du papillon des gaz peut être changée tant arbitrairement par voie mécanique à l'encontre de la force d'un ressort qu'au moyen d'un moteur électrique réversible, un mécanisme de transmission à en- grenage étant monté entre le moteur électrique et l'arbre du papillon des gaz, selon l'invention par le fait que le mécanisme de transmission à engrenage est constitué par un levier à segment circulaire que fait basculer un moteur électrique et qui est muni d'une voie de coulisse et par un mécanisme de leviers à genouillère formé d'un levier bascu- lant relié de manière fixe à l'arbre du papillon des gaz et d'un levier à genouillère fixé, de manière à pouvoir bascu- ler, au levier basculant, le levier à genouillère prenant appui avec deux rouleaux formant butée, sous l'effet du ressort, d'une part contre la voie de coulisse et d'autre part contre la surface de butée d'un levier d'actionnement déplaçable arbitrairement, c'est-à-dire d'un levier de manoeuvre relié à ce dernier. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention la voie de coulisse est réalisée de telle ma- nière que la distance entre le point o le rouleau formant butée se trouve au contact de la voie de coulisse et le centre de rotation du levier à segment circulaire varie de manière continue, progressivement ou dégressivement, lors du basculement du levier à segment circulaire. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention la voie de coulisse du levier à segment circu- laire est réalisée de telle manière que dans un secteur de basculement pour le départ à froid et le réchauffage du moteur à combustion interne la distance entre le point o le rouleau formant butée se trouve au contact de la voie de coulisse et le centre de rotation du levier à segment cir- culaire soit variable en continu et que dans un secteur de basculement pour le fonctionnement en charge cette distance diminue progressivement. Avantageusement, la voie de coulisse comporte ega- lement un secteur de basculement pour la marche du moteur à combustion interne dans des conditions critiques, secteur dans lequel la distance entre le point o le rouleau for- mant butée se trouve au contact de la voie de coulisse et le centre de rotation du levier à segment circulaire est minimale et invariable. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention la voie de coulisse comporte une saillie interceptrice grâce à laquelle il existe une distance mi- nimale entre le point o le rouleau formant butée se trouve au contact de la voie de coulisse et le centre de rotation du levier à segment circulaire. Les avantages obtenus selon l'invention ressor- tent de la description suivante d'un exemple de réalisation illustré au dessin annexé sur lequel: la figure 1 montre un dispositif à papillon des gaz selon l'invention, les parois du carter du dispositif étant représentées en coupe; la figure 2 représente un détail de la figure 1; et la figure 3 représente un détail de la figure 1 avec une autre forme de réalisation de la voie de coulisse. La figure 1 montre un dispositif 1 à papillon des gaz selon l'invention comportant un carter 2, dont les pa- rois sont représentées en coupe, et un papillon des gaz 5 fixé à un arbre de papillon 3 et disposé dans un canal d'aspiration d'air 4 Sur l'arbre de papillon 3 sont fixés, d'une part, un potentiomètre 6, un levier de rappel 8 char- gé par un ressort de rappel 7 et, d'autre part, un levier basculant 9, le levier basculant 9 faisant partie d'un mé- canisme de leviers à genouillère 10 et présentant, articulé sur lui, un levier à genouillère 11 Le levier à genouil- lère 11 prend toujours appui, sous l'action du ressort de rappel 7, avec deux rouleaux formant butée 12, 13 d'une part contre une surface de butée 14 d'un levier de manoeu- vre 16 relié à un levier d'actionnement 15 et d'autre part contre une voie de coulisse 17 d'un levier à segment circu- laire 19 que peut faire basculer un moteur électrique 18 et avec la couronne dentée extérieure 20 duquel engrène un pi- gnon 21 du moteur électrique 18. Le levier d'actionnement 15 est relié à une pé- dale d'accélérateur non représentée et peut être déplacé selon la pression exercée par un conducteur Lorsque la pédale d'accélérateur est déchargée le levier de manoeuvre 16 prend, sous l'effet de la force du ressort de rappel 7 transmise par le mécanisme de leviers à genouillère 10, appui contre une butée de ralenti formée par une vis de réglage 22. Le levier à segment circulaire 19 peut être ame- né, par des signaux de commande préétablis envoyés au mo- teur électrique 18, à basculer à l'encontre de la force d'un ressort de rotation inverse 23 La position du levier à segment circulaire 19 est saisie par un potentiomètre 24 relié au levier à segment 19. La figure 2 montre le levier à segment 19, le le- vier à genouillère 11 avec les rouleaux formant butée 12, 13 et le levier basculant 9 ainsi que le levier de manoeu- vre 19, les rouleaux formant butée 12, 13 prenant appui contre la voie de coulisse 17 et la surface de butée 14. La voie de coulisse 17 est réalisée suivant la figure 1 de façon à se trouver, par rapport au centre de rotation du levier à segment 19, à une distance variant de façon continue sur toute la région de basculement Lors du basculement du levier à segment 19 vers la gauche le rou- leau formant butée 13 est poussé vers le bas par la voie de coulisse 17 de sorte que le levier à genouillère 11, en prenant appui avec l'autre rouleau formant butée 12 contre la surface de butée 14, est amené, en basculant, entre le levier basculant 9 et le levier de manoeuvre 16 et augmente ainsi la distance, ou l'angle, entre, d'une part, le levier de manoeuvre 16 et, par suite, le levier d'actionnement 15 et, d'autre part, le levier basculant 9 et, par suite, le papillon des gaz 5. La figure 3 montre une forme de réalisation avec les mêmes éléments de construction que sur la figure 2 mais dans laquelle la voie de coulisse 17 est divisée en sec- teurs de basculement pour le ralenti 25, le réchauffage 26, le démarrage à froid 27, le fonctionnement 28 dans des con- ditions critiques et pour le fonctionnement en charge 29, forme de réalisation dont le mode de fonctionnement est dé- crit ci-après. Les potentiomètres 6, 24 et le moteur électrique 18 sont reliés par l'intermédiaire de fils électriques non représentés à un appareil de commande électronique Le le- vier d'actionnement 15 n'est pas actionné de sorte que le levier de manoeuvre 16 prend appui contre la vis de réglage 22 A l'appareil de commande sont fournies des valeurs de fonctionnement concernant la charge, la vitesse de rotation et la température du moteur, etc qui dans l'appareil de commande sont converties selon des programmes préétablis, en combinaison avec les signaux des potentiomètres, en signaux de commande pour le moteur électrique 18. Lors du démarrage à froid du moteur à combustion interne le levier à segment 19 est amené par le moteur électrique 18 à basculer suffisamment vers la gauche pour que soit atteinte une position ouverte du papillon appro- priée au démarrage et indiquée par le potentiomètre 6 monté sur l'arbre de papillon 3. Une fois que le moteur à combustion interne a dé- marré le levier à segment 19 est déplacé en sens inverse à mesure que la température du moteur s'élève, de sorte qu'il se produit une commande ou réglage de la vitesse de rota- tion. Pour le cas d'une panne de l'actionnement mécani- que il peut être prévu que le levier à segment 19 soit basculé vers la gauche autant que possible, l'ouverture du papillon ainsi atteinte étant suffisante pour la marche du moteur à combustion interne dans des conditions critiques, c'est-à-dire telles que celui-ci peut encore être légère- ment chargé. Dans le cas d'une charge du moteur à combustion interne indiquée par un basculement du levier d'actionne- ment 15 le levier de manoeuvre 16 bascule vers la gauche, de sorte que le levier basculant 9 suit ce mouvement gra- duellement par l'intermédiaire du rouleau formant butée 12 et du levier à genouillère 11 et que le papillon 5 s'ouvre. Etant donné que l'autre rouleau formant butée 13 arrive alors dans la partie de la voie de coulisse se trou- vant à une plus grande distance du centre de rotation du levier d'actionnement 15, c'est-à-dire du levier basculant 9, le levier à genouillère il bascule radialement vers l'extérieur de sorte que la distance ou l'angle entre le levier d'actionnement 15 ou le levier de manoeuvre 16 et le levier basculant 9 diminue, c'est-à-dire que le levier d'actionnement 15 réglé par le conducteur détermine une plus grande ouverture du papillon des gaz Cette ouverture prédéterminée du papillon n'est atteinte que lorsque le levier à segment 19 bascule, avec un certain retard dans le temps, vers la gauche On obtient ainsi une ouverture amor- tie du papillon des gaz grâce à laquelle il ne risque pas de se produire, entre autres, un à-coup de charge en cas d'application rapide d'une charge Il va de soi que les mo- des de fonctionnement décrits sont commandés par l'appareil de commande et que des programmes sont prévus à cette fin. Ce déplacement du levier à segment 19 faisant suite avec un retard dans le temps au mouvement du levier d'actionnement 15 est également prévu pour le processus de fermeture du papillon 5 (amortissement de la fermeture). 8) Pour le cas o l'appareil de commande ne dispose que de peu de fonctions il est prévu l'utilisation d'une voie de coulisse selon la figure 3, c'est-à-dire que les secteurs de basculement pour le ralenti 25, le réchauffage 26, le départ à froid 27 et le fonctionnement 28 dans des conditions critiques sont réglés par l'appareil de commande et donc par le moteur électrique 18. Dans la mesure o un réglage de vitesse en cas de pédale d'accélérateur déchargée doit avoir lieu il est pré- vu d'équiper la voie de coulisse 17 d'une saillie intercep- trice 30 qui détermine une distance minimale entre le point o le rouleau formant butée 13 est en contact avec la voie de coulisse 17 et le centre de rotation du levier à seg- ment Grâce à cette mesure le levier à segment 19 peut dé- placer le levier basculant, par l'intermédiaire du rouleau formant butée 13 et du levier à genouillère il de la quan- tité préétablie par le levier d'actionnement 15, pour une distance constante du rouleau formant butée 13 au centre de rotation du levier à segment, dans le sens d'ouverture du papillon 5 et ainsi produire un réglage de la vitesse. Lorsque le moteur à combustion interne est soumis à une charge par le conducteur le levier d'actionnement 15 et, par suite, le levier de manoeuvre 16 sont basculés vers la gauche, mouvement que le levier basculant 9 suit de sor- te que le papillon 5 s'ouvre Dans cette forme de réalisa- tion selon la figure 3 le secteur de basculement 29 pour le fonctionnement en charge est réalisé de telle façon que la distance entre la voie de coulisse 17 et le centre de rota- tion du levier à segment y diminue progressivement Lors du basculement du levier de manoeuvre 16 le levier à genouil- lère il est cependant basculé radialement vers l'intérieur de sorte que la distance, ou l'angle, entre le levier de manoeuvre 16 et le levier basculant 9 augmente, c'est-à- dire que le papillon des gaz 5 s'ouvre proportionnellement au déplacement du levier d'actionnement 15. Le dispositif à papillon 1 selon l'invention permet une commande et/ou réglage de l'admission en régime de ralenti qui n'exerce aucune rétroaction sur la pédale d'accélérateur actionnée par le conducteur Il est devenu possible d'obtenir un amortissement des processus d'ouver- ture et de fermeture du papillon Il en résulte en outre l'avantage que par l'intermédiaire de l'actionnement méca- nique le papillon peut être manoeuvré dans toute sa plage de réglage et que le moteur électrique peut à tout moment effectuer une correction de la position du papillon, quelle que soit sa position relative, même pour le cas d'un régla- ge de vitesse. Le dispositif présente des fils électriques immo- biles Un réglage de la position du levier à segment 19 est possible grâce à la présence du second potentiomètre 24 Le dispositif peut être fabriqué moyennant un faible coût de construction et est d'un type compact. Le dispositif selon l'invention peut être compare dans son mode de fonctionnement à un système connu pour la commande électrique/électronique du papillon des gaz, dans lequel la pédale d'accélérateur et le mécanisme d'actionne- ment du papillon ne sont reliés que par des conducteurs électriques, système par rapport auquel le dispositif selon l'invention offre un potentiel de sécurité considérable puisqu'il comporte en outre le dispositif d'actionnement mécanique qui a fait ses preuves. REVENDICATIONS 1 Dispositif à papillon des gaz pour moteurs à combustion interne, monté dans un conduit guidant l'air ou le mélange air-combustible et dans lequel la position du papillon peut être variée tant arbitrairement par voie mécanique à l'encontre de la force d'un ressort qu'au moyen d'un moteur électrique réversible, un mécanisme de trans- mission à engrenage étant disposé entre le moteur électri- que et l'arbre du papillon, caractérisé en ce que le méca- nisme de transmission à engrenage est constitué par un le- vier à segment circulaire ( 19) que fait basculer le moteur électrique ( 18) et qui est muni d'une voie de coulisse ( 17) et par un mécanisme de leviers à genouillère ( 10) formé d'un levier basculant ( 9) relié de manière fixe à l'arbre de papillon ( 3) et d'un levier à genouillère ( 11) fixé, de façon à pouvoir basculer, au levier basculant, le levier à genouillère ( 11) prenant appui avec deux rouleaux formant butée ( 12, 13) , sous l'action du ressort ( 7), d'une part contre la voie de coulisse ( 17) et d'autre part contre la surface de butée ( 14) d'un levier d'actionnement ( 15) dé- plaçable arbitrairement et, par conséquent, d'un levier de manoeuvre ( 16) relié à ce dernier. 2 Dispositif à papillon des gaz selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la voie de coulisse ( 17) est réalisée de telle façon que la distance entre le point o le rouleau formant butée ( 13) se trouve en contact avec la voie de coulisse ( 17) et le centre de rotation du levier à segment varie de façon continue, respectivement progres- sivement ou dégressivement, lors du basculement du levier à segment ( 19). 3 Dispositif à papillon des gaz selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la voie de coulisse ( 17) du levier à segment ( 19) est réalisée de telle manière que dans un secteur de basculement pour le départ à froid ( 27) et le réchauffage ( 26) du moteur à combustion interne la distance entre le point o le rouleau formant butée ( 13) est en contact avec la voie de coulisse ( 17) et le centre de rotation du levier à segment soit variable de façon continue et que dans un secteur de basculement ( 29) pour le fonctionnement en charge cette distance va en diminuant progressivement. 4 Dispositif à papillon des gaz selon la reven- dication 2 ou 3, caractérisé en ce que la voie de coulisse ( 17) présente un secteur de basculement ( 28) pour le fonc- tionnement du moteur à combustion interne dans des condi- tions critiques, fonctionnement pour lequel il existe une distance minimale et constante entre le point o le rouleau formant butée ( 13) se trouve au contact de la voie de cou- lisse ( 17) et le centre de rotation du levier à segment. Dispositif à papillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voie de coulisse ( 17) présente une saillie interceptrice ( 30) grâce à laquelle il existe une distance minimale entre le point o le rouleau formant butée ( 13) se trouve au con- tact de la voie de coulisse ( 17) et le centre de rotation du levier à segment.