Brevet FR2706971A1 — publié le 19941230

REGULATEUR DE DEBIT D'AIR LE LONG D'UN CORPS A PAPILLON D'UN SYSTEME D'ALIMENTATION D'UN MOTEUR ENDOTHERMIQUE DE VEHICULE. La présente invention concerne un dispositif régulateur du débit d'air le long d'un corps à papillon d'un système d'alimentation d'un moteur endothermique de véhicu- le. Comme on le sait, dans les systèmes d'alimentation d'air des moteurs endothermiques, la régulation du débit d'air s'effectue le long d'un corps doté d'un papillon et d'un organe d'actionnement (en principe un moteur de couple) qui sert à déterminer la position angulaire du papillon. Dans le corps à papillon, il est en outre prévu un ressort qui réagit en opposition à la variation angulaire du papillon dans le passage depuis la position d'ouverture minimum jusqu'à la position d'ouverture maximum. L'un des inconvénients majeurs des régulateurs actuels réside dans le fait qu'en cas de rupture de l'organe de commande de la position angulaire du papillon, celui-ci adopte la position de fermeture du corps à papillon, coupant ainsi l'alimentation du moteur endothermique et arrêtant par conséquent la marche du véhicule. Pour éliminer cet inconvénient, on utilise actuelle- ment des solutions qui sont néanmoins pénalisantes du point de vue coûts, complexité mécanique et difficultés de commande et de contrôle de la position angulaire du papil- lon. Dans une première solution, il est prévu de réaliser une conduite en dérivation dotée d'une vanne régulatrice de débit. Dans une seconde solution, il est prévu de monter un second ressort qui, en cas de non-fonctionnement de l'organe de commande du papillon, amène cet organe sur une position angulaire plus grande que celle prise en régime minimum. Le but de la présente invention est de réaliser un système de régulation de débit d'air le long du corps à papillon d'un système d'alimentation pour un moteur endothermique de véhicule sans les inconvénients précités. Selon l'invention, il est réalisé un dispositif régulateur du débit d'air le long d'un corps à papillon d'un système d'alimentation pour le moteur endothermique d'un véhicule du type comprenant des premiers moyens de commande de la position angulaire d'un papillon monté à l'intérieur de ce corps, entre une position angulaire d'ouverture minimum correspondant à un régime minimum du moteur endo- thermique et une position d'ouverture maximum et vice-versa, position angulaire qui présente un angle positif par rapport à la rotation entre la position angulaire d'ouverture minimum et la position angulaire d'ouverture maximum dans un plan transversal sur lequel se situe l'axe de rotation du papillon, caractérisé par le fait de comprendre des seconds moyens de commande, en cas de non- fonctionnement de ces premiers moyens, d'une position angulaire du papillon avec un angle négatif par rapport au plan transversal afin de déterminer un débit d'air suffisant le long de ce corps pour définir un régime accéléré du moteur endothermique; ce régime accéléré permettant au véhicule de poursuivre sa marche. Pour une meilleure compréhension de la présente invention, on va maintenant décrire, purement à titre d'exemple non limitatif, un mode de fonctionnement préféré en se référant au dessin ci-annexé dans lequel: la figure 1 est une coupe d'un corps à papillon doté d'un dispositif de régulation réalisé selon la présente invention; la figure 2 est une coupe selon le tracé II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue latérale du corps à papillon de la figure 1 et la figure 4 est une vue d'un détail réalisé avec des modes en variante par rapport à ce qui est montré sur la figure 3. Sur la figure 1, un corps tubulaire à papillon est désigné de façon générique par 1, avec un axe A, pour l'amenée d'air vers un collecteur d'aspiration d'air d'un dispositif d'alimentation (non représenté) pour un moteur endothermique (non représenté) d'un véhicule (non représen- té). A l'intérieur du corps 1 est monté un papillon 2 angulairement solidaire, au moyen de vis 3, sur un arbre 4 qui traverse diamétralement le corps 1 et qui est monté; en correspondance au passage à travers les parois latérales du corps 1, sur des coussinets respectifs 5. Le corps 1 est doté d'un dispositif régulateur de la position angulaire du papillon 2, dispositif qui comprend des premiers moyens de commande électromécanique de la position angulaire du papillon 2 entre une position d'ouverture minimum (corres- pondant à une condition de régime minimum du moteur endo- thermique) et une position d'ouverture maximum et vice- versa, et des seconds moyens aptes à déterminer, en cas de nonfonctionnement des premiers moyens cités, une position angulaire du papillon 2 afin de définir une alimentation d'air suffisante pour permettre un régime accéléré du moteur endothermique pour assurer la marche du véhicule. La fonction exercée par les seconds moyens précités est normalement désignée par les techniciens du secteur comme la fonction de "marche d'urgence" ("limp-home"). La figure 1 montre avec le corps 1, sur le côté de celui-ci, un boîtier 6 fermé par un couvercle 7 et servant de logement aux premiers moyens précités, constitués par exemple par un moteur électrique 8 commandé par une unité centrale électronique 9; le moteur 8 et l'unité centrale électronique 9 sont représentés schématiquement étant donné qu'ils sont de type connu. Les figures 1 et 3 montrent le corps 1 avec latéralement à celui- ci, diamétralement opposé par rapport au boîtier 6, un second boîtier 11 servant de logement aux seconds moyens précités constitués dans cet exemple de fonctionnement d'un levier 12 et d'un ressort hélicoïdal 13. A l'intérieur du boîtier 11 sur une portion de l'arbre 4 le levier 12 est rendu angulairement solidaire, levier 12 qui comporte un siège 14 retenu par une extrémité, fermée en boucle, du ressort 13 dont la seconde extrémité est solidaire d'une saillie 15 s'étendant à partir d'une paroi interne du boîtier 11. Le levier 12 comporte un bras 16 qui, dans des conditions déterminées, vient s'appuyer sur une seconde saillie 17 s'étendant à partir d'une paroi interne du boîtier 11. Comme cela est connu, la position angulaire du papillon 2 est déterminée par la position angulaire de la pédale d'accélération. En effet, la position de cette pédale, par le biais d'un transducteur, est transformée en un signal électrique envoyé à l'unité centrale 9 qui commande le moteur 8, lequel à son tour détermine la rotation de l'arbre 4 selon un angle fonction de la position angulaire de la pédale d'accélérateur. Sur la figure 2, la flèche B, le long de l'axe A, montre la direction du flux d'air le long du corps 1 et C indique un plan transversal orthogonal à l'axe A et sur lequel se situe l'axe longitudi- nal de l'arbre A et, la flèche courbe D désigne le sens de rotation du papillon 2 pour passer de la position d'ouver- ture minimum (correspondant à la condition de régime minimum du moteur endothermique) à une position d'ouverture maximum o normalement le papillon 2 se situe dans le même plan que l'axe A. La figure 2 montre trois positions angulaires du papillon 2, une correspondant à un angle de 0 (position prise comme référence inhabituelle dans l'utilisation) dans laquelle le papillon 2 se situe sur le plan C, une seconde position correspondant à la position angulaire prise par le papillon 2 sous l'action du moteur 8 en régime minimum du moteur endothermique et la troisième position correspondant à la position angulaire prise par le papillon 2 sous l'action du ressort 13 en cas de panne du moteur 8. Dans la seconde position, le papillon 2 présente un angle positif (en se référant au sens de rotation défini par la flèche D) par rapport au plan C, tandis que dans la troisième position le papillon 2 présente un angle négatif (toujours en se référant au sens de rotation défini par la flèche D) par rapport au plan C. Etant donné que le papillon 2 peut prendre des positions angulaires positives et négatives, son bord périmétrique présente une configuration sphérique de sorte que ce bord n'interfère pas avec les parois internes du corps 1. La figure 2 montre le corps 1 comportant un trou radial traversant et fileté 21, réalisé à un niveau supé- rieur du plan C, corps qui est retenu partiellement par un filetage 22. En particulier, le trou 21 est réalisé en correspondance avec une zone de la paroi interne du corps 1 diamétralement opposé à la partie du papillon 2, se trouvant à un niveau supérieur au plan C lorsque ce papillon 2 prend la position angulaire correspondant au régime minimum du moteur endothermique. En conclusion, lorsque le papillon 2 prend la position angulaire correspondant au régime minimum du moteur endothermique, le débit d'air s'écoulant le long du corps 1 est fonction de l'espace annulaire défini entre le bord périmétrique du papillon 2 et les parois internes du corps 1; le trou 21 n'exerce ainsi aucune incidence sur la détermination de ce débit. Lorsque le papillon 2 prend la troisième position citée, c'est-à-dire la position angulaire négative, la partie du papillon 2 se trouvant à un niveau supérieur au plan C, présente une zone du bord périmétrique proprement dit en regard du trou 21. Dans cette troisième position, le débit d'air qui s'écoule le long du corps 1 est fonction de l'espace annulaire défini entre le bord périmétrique du papillon 2 et les parois internes du corps 1 et de la profondeur (définie par la position axiale du filetage 22) de la partie de trou 21 face à la zone citée du bord périmétrique du papillon 2. En conclusion, le trou 21, notamment la partie ouverte vers l'intérieur du corps 1, constitue un passage (dérivation) pour l'air, augmentant la section de passage d'air définie par l'espace annulaire délimité par le bord périmétrique du papillon 2 et par les parois internes du corps 1. En faisant varier la position axiale du filetage 22 le long du trou 21, on fait varier la profondeur de la partie de trou 21 ouverte vers l'intérieur du corps 1 et on fait par conséquent varier le débit d'air total qui s'écoule le long du corps 1. Selon une variante montrée sur la figure 4, lorsque le papillon prend la troisième position, le débit d'air s'écoulant le long du corps 1, est régulable à l'aide d'un axe fileté 23 s'engageant dans un trou fileté 24 réalisé dans la saillie 17 et présentant une portion d'extrémité externe au trou 24 et sur laquelle vient s'appuyer le bras 16 du levier 12. Il est évident que la position angulaire négative prise par le papillon 2 dans la troisième position est fonction de la position axiale de l'axe 23 le long du trou 24. Dans le fonctionnement, en opposition à l'action du ressort 13, le moteur 8 commande, en fonction de la position angulaire de la pédale d'accélérateur, une position angu- laire du papillon 2 entre la position correspondant au régime minimum du moteur et la position d'ouverture maximum; position qui présente par conséquent un angle positif par rapport au plan C et par laquelle le débit d'air s'écoulant le long du corps 1 est uniquement fonction de cette position angulaire du papillon 2. En cas de panne ou de non-alimentation du moteur 8 pendant la marche du véhicu- le, le dispositif faisant l'objet de la présente invention assure l'alimentation (fonction dite de "marche d'urgence") du moteur endothermique avec un débit d'air suffisant pour définir un régime accéléré du moteur endothermique, régime qui permet au véhicule de poursuivre sa marche. En effet, le ressort 13 est précontraint afin de faire prendre au papillon 2 une position angulaire négative permettant au moteur endothermique de fonctionner à un régime accéléré. En fonction des caractéristiques du moteur endothermique, de la conformation géométrique interne du corps 1 et du régime accéléré souhaité, il est possible de réguler (au moyen du filetage 22 et/ou de l'axe 23) le débit d'air s'écoulant le long du corps 1 lorsque le papillon 2 prend la position angulaire négative précitée. De ce qui vient d'être décrit, on peut en déduire les avantages obtenus par la présente invention. En particulier, le système selon la présente inven- tion présente un ressort simple qui assure soit la fonction de "marche d'urgence", soit la fonction de ressort antago- niste à la rotation du papillon de la position correspondant au régime minimum du moteur endothermique à la position d'ouverture maximum. En ce qui concerne les solutions connues qui assurent, dans les conditions de "marche d'urgence", une position angulaire du papillon avec des angles positifs, il est évident que dans les conditions de "marche d'urgence", la position angulaire du papillon avec l'angle négatif assure une simplification de la commande et du contrôle de la position angulaire du papillon; simplifi- cation de commande qui, de pair avec la simplification constructive évidente, permet de réduire les coûts de production du dispositif régulateur. En outre, grâce à la simplicité judicieuse d'exécution, il est possible d'étalon- ner le débit d'air dans les conditions de "marche d'urgence" en fonction des caractéristiques du moteur endothermique de la conformation géométrique interne du corps 1 ainsi que du régime accéléré souhaité et des tolérances d'usinage. Il est évident que le système décrit et illustré ici peut comporter des modifications et variantes sans pour autant sortir de la portée protectrice de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation du débit d'air le long d'un corps à papillon (1) d'un système d'alimentation de moteur endothermique d'un véhicule du type comprenant des premiers moyens de commande (8) de la position angulaire d'un papillon (2) monté à l'intérieur du corps (1), entre une position angulaire d'ouverture minimum correspondant à un régime minimum du moteur endothermique et une position d'ouverture maximum et viceversa, position angulaire qui présente un angle positif par rapport à la rotation entre la position angulaire d'ouverture minimum et la position angulaire d'ouverture maximum dans un plan transversal C sur lequel se situe l'axe de rotation du papillon (2), caracté- risé par le fait de comprendre des seconds moyens de commande (12, 13), en cas de non-fonctionnement des premiers moyens (8), d'une position angulaire du papillon (2) avec un angle négatif par rapport au plan transversal C afin de déterminer un débit d'air suffisant le long du corps (1) pour définir un régime accéléré du moteur endothermique; ce régime accéléré permettant au véhicule de poursuivre sa marche. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les seconds moyens comprennent des moyens élastiques (13) appliqués sur un arbre (4) avec lequel le papillon (2) est rendu angulairement solidaire. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens élastiques (13) sont antagonistes à la rotation du papillon entre la position d'ouverture minimum et la position d'ouverture maximum. 4. Dispositif selon la revendication 2 et/ou 3, caractérisé par le fait que les seconds moyens comprennent un levier (12) solidaire angulairement de l'arbre (4) et que les moyens élastiques comprennent un ressort hélicoïdal précontraint (13) présentant une première extrémité fixée au levier (12) et une seconde extrémité fixée à une première position (15) solidaire du corps (1). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le levier (12) comprend un bras (16) et que le corps (1) présente une seconde portion fixe (17) sur laquelle vient s'appuyer le premier bras (16) lorsque le papillon (2) prend une position angulaire négative. 6. Dispositif selon au moins l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait de comprendre un organe apte à réguler le débit d'air le long du corps (1) lorsque le papillon (2) prend une position angulaire négati- ve. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'organe comprend une dépression (21) de profondeur réglable, définie sur une paroi interne du corps (1) en correspondance avec la zone du bord périmétrique du papillon (2); zone qui se situe en regard de la dépression (21) lorsque le papillon (2) prend une position angulaire négative. 8. Système selon la revendication 6, dépendante de la revendication 5, caractérisé par le fait que l'organe comprend un axe fileté (23) s'engageant dans un trou fileté (24) pratiqué dans la seconde portion (17) et présentant une extrémité externe au trou (24) et sur lequel vient s'appuyer le bras (16) lorsque le papillon (2) prend la position angulaire négative; la position angulaire négative du papillon (2) étant fonction de la position axiale de l'axe (23) le long de ce trou (24).