Brevet FR2727719A1 — publié le 19960607

"DISPOSITIF DE CENTRAGE D'UN RESSORT HELICOIDAL DE RAPPEL EN TORSION, ET SON aPPLICaTION aux CORPS DE COMTE DE GAZ" L'invention concerne un dispositif de centrage d'un ressort hélicoïdal de rappel en torsion d'un organe monté rotatif par un axe sur un corps, le ressort étant monté autour de l'axe et entre l'organe rotatif et le corps. Concernant le corps, il peut s'agir notamment, mais non limitativement, d'un corps de commande de gaz, pour une installation d'alimentation en air ou en air carburé d'un moteur à combustion interne, auquel cas l'organe rotatif est de préférence, mais non limitativement, un secteur ou une came de commande en rotation d'un élément d'étranglement, en forme de disque et généralement appelé papillon, monté rotatif sur un axe transversal dans un conduit du corps, ce dernier étant équipé à l'extérieur du corps du secteur ou de la came solidaire en rotation de l'axe, et destiné(e) à être déplacé(e) en rotation avec l'élément d'étranglement par rapport au corps, à l'encontre d'au moins un ressort hélicoïdal de rappel en torsion, destiné à ramener le secteur ou la came et l'élément d'étranglement dans une position de rotation par rapport au corps telle que l'élément d'étranglement soit dans une position de repos correspondant généralement à la fermeture au moins partielle du conduit du corps. Sur un tel corps de commande de gaz, qui peut être un corps de carburateur, ou un corps de papillon pour moteur à combustion interne d'automobile, le disque d'étranglement ou papillon, son axe de rotation et la came de commande du papillon constituent globalement un équipage mobile monté tourillonnant sur le corps afin de réguler la section de passage dans le conduit pour l'air carburé, dans le cas d'un carburateur, ou pour l'air d'admission dans la tubulure d'admission, dans le cas d'une installation d'alimentation en carburant par injection, en fonction de besoins exprimés, le plus souvent, par le conducteur, par action sur la pédale d'accélérateur reliée à la came de commande par un câble de traction, entraînant l'équipage mobile en rotation à l'encontre du ou des ressorts de rappel. Pour rappeler l'équipage mobile en rotation vers sa position initiale de repos, éventuellement réglable par l'ajustement de butées appropriées, il a déjà été proposé d'utiliser un ressort hélicoïdal de rappel en torsion présentant, à chacune de ses extrémités axiales, une spire d'extrémité hélicoïdale venant en appui contre l'une respectivement de deux faces d'appui en regard l'une de l'autre, et ménagées l'une sur l'organe rotatif et l'autre sur le corps, chaque spire d ' extrémité se terminant par une extrémité libre du ressort, qui s'étend radialement par rapport à l'axe longitudinal de ce dernier, pour venir en appui, en direction circonférentielle, contre l'une de deux butées radiales par rapport à l'axe de rotation et présentées, d'une part, par l'organe rotatif, et, d'autre part, par le corps. En particulier, pour gagner en compacité, et parce que le rappel en rotation doit être assuré par au moins deux sources différentes d'énergie, il a déjà été proposé qu'un tel ressort hélicoïdal de rappel en torsion soit double et constitué de deux brins métalliques parallèles, accolés et enroulés conjointement en hélice avec un pas sensiblement constant, les extrémités radiales des spires d'extrémités étant en saillie vers l'extérieur du ressort. Les corps de commande de gaz connus, équipés d'un tel ressort hélicoïdal de rappel en torsion de la came de commande en rotation du papillon, ont pour inconvénient que les faces d'appui recevant les spires hélicoïdales d'extrémités du ressort sont formées par les fonds, perpendiculaires à l'axe de rotation, de méplats ménagés en regard l'un de l'autre dans la came et dans le corps de papillon. Comme les spires hélicoïdales d'extrémités du ressort prennent appui contre les fonds plans de ces méplats, il en résulte que le ressort hélicoïdal est bombé le long et autour de l'axe de rotation, et que son axe longitudinal est cintré par rapport à l'axe de rotation et non plus coaxial à ce dernier. I1 en résulte des difficultés de montage du ressort, et ce dernier, en fonctionnement, travaille en développant une composante radiale parasite de l'effort de rappel. Le problème à la base de l'invention est de remédier à ces inconvénients, et de faire en sorte que le ressort de rappel ne travaille plus partiellement en flexion mais uniquement en torsion, et en outre que son montage soit simplifié. A cet effet, l'invention propose un dispositif de centrage d'un ressort hélicoïdal de rappel en torsion du type précité, qui se caractérise en ce que chacune des faces d'appui de l'organe rotatif et du corps est définie par au moins une partie d'une rampe hélicoïdale de pente sensiblement égale à la pente de la spire hélicoïdale d'extrémité correspondante du ressort, et en ce que les butées radiales du corps et de l'organe rotatif occupent, en direction circonférentielle, par rapport aux rampes hélicoïdales, des positions indexées en correspondance avec celles des extrémités radiales des spires d'extrémités du ressort, lorsque les spires d'extrémité reposent contre les rampes hélicoïdales correspondantes.On assure ainsi avantageusement un recentrage du ressort hélicoïdal de rappel en torsion, dont l'axe longitudinal est ainsi maintenu paral lèle et pratiquement confondu avec l'axe géométrique de rotation de la came de commande et du papillon sur le corps, de sorte que le ressort hélicoïdal de rappel travaille en torsion pure, et puisse déplacer l'équipage mobile sur sa course de rappel avec une faible hystérésis. L'une au moins des faces d'appui, voire chacune d'elles, peut être définie par une rampe hélicoïdale continue sur sensiblement moins d'un tour de l'hélice autour de l'axe du ressort, afin d'offrir une bonne surface d'appui à sensiblement toute la spire d'extrémité hélicoïdale correspondante, sans simultanément compliquer le montage du ressort. Mais, selon une réalisation avantageusement économique à réaliser et plus légère, l'une au moins des faces d'appui, mais de préférence chacune d'elles, est définie par une rampe hélicoïdale discontinue, formée par une succession de plots sensiblement radiaux, espacés en direction circonférentielle, et de hauteur, en direction axiale, variant progressivement sensiblement selon la pente de la spire hélicoïdale d'extrémité correspondante. Avantageusement de plus, afin de garantir un bon guidage des extrémités du ressort en position de coopération avec les faces d'appui, pour maintenir le ressort hélicoïdal recentré sur l'axe de rotation, 1 'une au moins des spires d'extrémité hélicoïdales du ressort, mais avantageusement chacune d'elles, est logée dans une chambre axiale de l'organe rotatif ou du corps ; ainsi, le fond d'une chambre axiale peut être au moins partiellement formé par la rampe d'appui hélicoïdale correspondante, et la chambre axiale s'ouvre axialement vers l'autre extrémité du ressort. Afin d'améliorer encore le centrage et le guidage du ressort hélicoïdal, ladite chambre axiale, ou chacune d'elles, est avantageusement annulaire et concentrique autour de l'axe de rotation, et délimitée autour d'un noyau central solidaire de l'organe rotatif ou du corps qui la présente. Avantageusement, lorsque 1 'une au moins des rampes hélicoïdales d'appui, mais de préférence chacune d'elles, est discontinue et formée de plots, le noyau central correspondant est constitué de nervures sensiblement radiales, espacées en direction circonférentielle, et s'étendant axialement sur une distance supérieure à la hauteur maximale des plots de la rampe d'appui correspondante, chaque plot étant d'une seule pièce avec une nervure respective du noyau central. Cette structure a pour avantage de faciliter la réalisation des plots à la base des nervures du noyau central, et donc de faciliter la réalisation de la rampe hélicoïdale discontinue grâce à la présence d'un tel noyau central. Le dispositif de centrage selon l'invention s'utilise avantageusement avec un ressort hélicoïdal double, constitué, comme connu et présenté ci-dessus, de deux brins métalliques parallèles, accolés et enroulés conjointement en hélice avec un pas sensiblement constant, mais, bien entendu, un ressort à un seul brin métallique enroulé en hélice peut également être utilisé. L'invention se rapporte également à un corps de commande de gaz, pour une installation d'alimentation en air ou air carburé d'un moteur à combustion interne, et équipe d'une came de commande en rotation d'un élément d'étranglement, en forme de disque, monté rotatif sur un axe transversal dans un conduit du corps, la came étant solidaire en rotation de l'axe à l'extérieur du corps et destinée à être déplacée en rotation avec l'élément d'étranglement par rapport au corps à l'encontre d'au moins un ressort hélicoïdal de rappel en torsion, destiné à ramener la came et l'élément d'étranglement dans une position de rotation par rapport au corps telle que l'élément d'étranglement soit dans une position de fermeture au moins partielle du conduit du corps, comme décrit ci-dessus, et qui se caractérise en ce qu'il comprend un dispositif de centrage selon l'invention, tel que défini ci-dessus, pour centrer le ressort hélicoïdal de rappel en torsion entre la came de commande et le corps. Avantageusement dans cette application, la came de commande peut être moulée d'une seule pièce avec la rampe d'appui hélicoïdale correspondante, ainsi qu'avec un noyau central correspondant et l'axe de rotation lui-mEme, le moulage s'effectuant de préférence en une matière moulable de synthèse, tel qu'un thermoplastique de préférence chargé de fibres de renfort, par exemple de fibres de verre. De même, la rampe d'appui hélicoïdale du corps ainsi qu'un noyau central correspondant peuvent être realisés d'une seule pièce avec ce corps, lequel peut, éventuellement, également être moulé dans une matière moulable de synthèse, de préférence également chargée de fibres de renfort. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention découleront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'un exemple de réalisation décrit en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble et en perspective d'un corps de papillon équipé d'une came de commande de papillon, représentée en partie en coupe, pour une installation d'alimentation en carburant par injection d'un moteur à combustion interne d'automobile, - la figure 2 est une vue, en partie en élévation latérale et en partie en coupe axiale, de la came de la figure 1 solidaire de l'axe de rotation, autour duquel est monté le ressort hélicoïdal de rappel en torsion, et - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant le ressort monté en position d'utilisation sur la came de commande en rotation. Sur la figure 1, le corps de papillon, désigné dans son ensemble par la référence 1, comprend un corps 2 proprement dit, traversé par un conduit cylindrique 3, dans lequel un papillon d'étranglement (non visible sur la figure 1) est monté rotatif sur un axe transversal 4, tourillonnant dans le corps 2 de part et d'autre du conduit 3, et tel que ses deux parties d'extrémités, dont une seule est visible sur la figure 1, sont en saillie et accessibles à l'exté- rieur du corps 2, Une came 5 est montée en porte-à-faux sur l'autre extrémité axiale de l'axe 4, dont elle est solidaire en rotation, pour commander la rotation du papillon dans le conduit 3 du corps 2. A cet effet, de manière bien connue, la came 5 présente une gorge 6 qui s'étend en direction circonférentielle sur une partie de sa périphérie, et s'ouvre radia lement vers l'extérieur entre deux flasques 7 et 8 radiaux par rapport à l'axe 4. La came 5 et l'axe 4 peuvent être entraînés en rotation pour faire pivoter le papillon dans le conduit 3, par traction sur un câble d'accélérateur (non représenté) dont une extrémité est ancrée dans une extrémité de la gorge 6 et dont une partie, de longueur variable, est engagée dans cette gorge 6. Les figures 2 et 3 montrent que l'axe diamétral 4, muni, dans sa partie traversant le conduit 3, d'une fente diamétrale 9 de logement du papillon fixé sur l'axe 4 par des vis engagées dans des trous 10 perpendiculaires à la fente diamétrale 9, est un axe 4 moulé d'une seule pièce avec la came 5, par exemple dans une matière moulable de synthèse, telle qu'un thermoplastique de préférence armé de fibres de renfort, notamment en verre. Le papillon, éventuellement moulé dans le même matériau, constitue avec l'axe 4 et la came 5 un équipage mobile monté en rotation sur le corps 2 et rappelé dans une position initiale de repos, qui correspond à une position de fermeture plus ou moins complète du conduit 3 par le papillon, par un ressort hélicoïdal de rappel en torsion 11, lorsqu'aucune traction n'est exercée sur le câble d'accolés rateur. Ce ressort hélicoïdal de rappel 11 est constitué de deux brins identiques 12 et 13 de préférence d'acier inoxydable de, par exemple, 1,5 mm de diamètre, qui sont parallèles et accolés axialement en étant enroulés conjointement selon une hélice à pas sensiblement constant, formant un ressort hélicoïdal ayant un diamètre de, par exemple, 30 mm. Ce ressort hélicoïdal 11 présente ainsi deux spires d'extrémités 14 et 15 qui sont chacune hélicoïdales, et qui se terminent chacune par une extrémité libre 16 ou 17 en saillie radiale vers l'extérieur du ressort 11 par rapport à son axe longitudinal. Par ses spires hélicoïdales d'extrémité 14 et 15, le ressort 11 est en appui axial contre des faces d'appui 18 et 19 en regard l'une de l'autre et ménagées respectivement sur la came 5 et sur le corps 2. Le ressort 11, ainsi monté axialement entre la came 5 et le corps 2, et radialement autour de l'arbre 4, a ses extrémités libres 16 et 17 engagées respectivement dans une fente radiale, délimitee entre deux butées radiales telles que 20 sur la face de la came 5 tournée vers le corps 2, et dans une fente délimitée entre deux butées radiales telles que 21 sur la face du corps 2 tournée vers la came 5 (voir la figure 1).Ces extrémités 16 et 17 du ressort 11 sont ainsi solidaires en direction circonférentielle respectivement de la came rotative 5 et du corps 2, afin que le ressort hélicoïdal 11 assure un rappel de la came 5 vers la position initiale, lorsqu'elle a été écartée de cette position par rotation avec l'axe 4 par traction sur le câble d'accélérateur. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, chacune des surfaces d'appui 18 et 19 présente, par rapport à l'axe 4 et l'axe longitudinal du ressort 11, une inclinaison sensiblement identique à la pente de la spire hélicoï- dale d'extrémité correspondante 14 ou 15 du ressort 11. Dans cet exemple, chacune des faces d'appui 18 et 19 est définie par une rampe hélicoïdale discontinue, ayant sensiblement la même pente que la spire hélicoïdale d'extrémité 14 ou 15 correspondante qui prend appui sur elle, et plus particuliè- rement représentée sur les figures et décrite ci-dessous pour la face d'appui 18. Chaque rampe hélicoïdale discontinue telle que 18 est constituée par une succession de plots radiaux 22, espacés les uns des autres en direction circonférentielle et ayant une hauteur, en direction axiale, qui varie progressivement d'un plot 22 à l'autre de la succession d'une manière qui correspond sensiblement à la pente de la spire hélicoïdale d'extrémité correspondante 14, prenant ainsi appui simultanément sur tous ces plots 22, sans cintrer radialement le ressort 11, dont l'axe longitudinal reste ainsi parallèle à l'axe 4. Différents plots 22 constitutifs de la rampe hélicoïdale discontinue 18 sont repérés en 22a, 22b, 22c et 22d sur les figures.Chacun des plots 22, dont la face frontale (vers le ressort 11) peut être inclinée selon une portion de surface hélicoïdale autour de l'axe du ressort 11, fait saillie radialement vers l'extérieur sur la base de l'une respectivement de plusieurs nervures radiales telles que 23a, 23b, 23c et 23d, qui sont également espacées en direction circonférentielle les unes des autres, mais qui s'étendent axialement sur une distance supérieure à la hauteur maximale des plots 22 formant la rampe hélicoïdale d'appui 18, de sorte que l'ensemble de ces nervures constitue un noyau central 23 assurant le centrage et le guidage du ressort 11 radialement vers l'intérieur. Chacun des plots 22 est ainsi d'une seule pièce avec une nervure respective du noyau central 23, et ces plots 22 et nervures du noyau central 23 sont en saillie radiale vers l'extérieur d'un moyeu raccordant la came 5 à l'extrémité correspondante de l'axe 4. Les plots 22 et les nervures du noyau central 23 font saillie dans une chambre annulaire concentrique 24 ménagée dans la face de la came 5 qui est tournée vers le corps 2, à l'intérieur d'une jupe annulaire 25 et autour du noyau central 23, et cette chambre 24 s'ouvre axialement vers l'autre face d'appui 19 sur le corps 2, laquelle peut être réalisée de la même manière, par des plots successifs, espacés circonférentiellement et de hauteur axiale progressivement variable, et chacun en saillie sur la base de l'une respectivement de plusieurs nervures radiales s'étendant axialement sur une distance telle qu'elles forment un noyau central pour guider et centrer la partie d'extrémité correspondante du ressort 11 sur le corps 2, à l'intérieur d'une chambre également annulaire et concentrique dans le corps 2, et s'ouvrant axialement vers la chambre 24. La dimension axiale des nervures telles que 23a à 23d de chaque noyau central tel que 23 et, de manière plus générale, la profondeur axiale de chaque chambre annulaire telle que 24, concentrique à l'axe de rotation, sont telles que non seulement une spire d'extrémité telle que 14 ou 15 du ressort 11 est logée dans la chambre axiale correspondante, telle que 24, mais également au moins une et si possible plusieurs spires immédiatement adjacentes à la spire d'extrémité considérée. L'intérêt de ce montage est que le ressort 11 est ainsi protégé, centré et guidé sur pratiquement toute sa longueur entre les noyaux centraux tels que 23, radialement vers l'intérieur, et des jupes telles que 25 sur la came 5 et sur le corps 2, avec les butées radiales telles que 20 et 21, radialement vers l'extérieur. Il faut noter que les butées radiales telles que 20 et 21 occupent des positions indexées par rapport aux plots tels que 22 de la rampe hélicoïdale d'appui correspondante, de sorte à définir une fente recevant l'extrémité 16 ou 17 du ressort 11 dans la position correspondant à l'extrémité de la spire d'extrémité 14 ou 15 correspondante, c'est-àdire immédiatement à proximité des plots tels que 22 de plus faible hauteur axiale, donc à la base de la rampe hélicoi- dale discontinue correspondante. L'avantage d'une telle réalisation est que les plots 22 et nervures du noyau central 23, ainsi que la jupe 25 et les butées radiales 20 de la came 5 sont obtenus au cours d'une même opération de moulage, lors de la réalisation d'une seule pièce de l'axe 4 avec la came 5, tout en permettant un gain de poids et de matière. Bien entendu, il peut en être de même pour le corps 2, qui peut être moulé d'une seule pièce avec la rampe d'appui hélicoïdale 19 et le corps central correspondant. REVENDICATIONS 1. Dispositif de centrage d'un ressort hélicoïdal (11) de rappel en torsion d'un organe (5), tel qu'un secteur ou une came de commande de gaz, monté rotatif par un axe (4) sur un corps (2), tel qu'un corps de papillon, le ressort (11) étant monté autour de l'axe (4) entre l'organe rotatif (5) et le corps (2), et présentant, à chacune de ses extrémités axiales, une spire d'extrémité hélicoïdale (14, 15) venant en appui contre l'une respectivement de deux faces d'appui (18, 19) en regard l'une de l'autre et ménagées l'une (18) sur l'organe rotatif (5) et l'autre (19) sur le corps (2), chaque spire d'extrémité (14, 15) se terminant par une extrémité libre (16, 17) du ressort (11), qui s'étend radialement par rapport à l'axe longitudinal de ce dernier, pour venir en appui, en direction circonférentielle, contre l'une de deux butées radiales (20, 21) par rapport à l'axe de rotation (4) et présentées, d'une part, par l'organe rotatif (5), et, d'autre part, par le corps (2), afin de rappeler en rotation l'organe rotatif (5) dans une position initiale par rapport au corps, (2) caractérisé en ce que chacune des faces d'appui (18, 19) de l'organe rotatif (5) et du corps (2) est définie par au moins une partie d'une rampe hélicoïdale de pente sensiblement égale à la pente de la spire hélicoïdale d'extrémité (14, 15) correspondante du ressort (11), et en ce que les butées radiales (20, 21) du corps (2) et de l'organe rotatif (5) occupent, en direction circonférentielle, par rapport aux rampes hélicoïdales (18, 19), des positions indexées en correspondance avec celles des extrémités radiales (16, 17) des spires d'extrémités (14, 15) du ressort (11), lorsque les spires d'extrémité reposent contre les rampes hélicoïdales correspondantes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des faces d'appui (18, 19) est définie par une rampe hélicoïdale continue sur sensiblement moins d'un tour. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une au moins des faces d'appui (18, 19) est définie par une rampe hélicoïdale discontinue, formée par une succession (22a, 22b, 22c, 22d) de plots, sensiblement radiaux, espacés en direction circonférentielle, et de hauteur, en direction axiale, variant progressivement sensiblement selon la pente de la spire hélicoïdale d'extrémité correspondante (14, 15). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 1 'une au moins des spires (14, 15) d'extrémité hélicoïdale du ressort (11) est logée dans une chambre axiale (24) de l'organe rotatif (5) ou du corps (2). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite chambre axiale (24) est annulaire et concentrique autour de l'axe de rotation (4), et délimitée autour d'un noyau central (23) solidaire de l'organe rotatif (5) ou du corps (2), afin de centrer et guider le ressort hélicoïdal (11). 6. Dispositif selon la revendication 5, telle que rattachée à la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau central (23) est constitué de nervures sensiblement radiales (23a, 23b, 23c, 23d), espacées en direction circonférentielle, et s'étendant axialement sur une distance supérieure à la hauteur maximale des plots (22) de la rampe d'appui (18, 19) correspondante, chaque plot (22) étant d'une seule pièce avec une nervure respective du noyau central (23). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ressort hélicoïdal (11) est double et constitué de deux brins (12, 13) metalli- ques parallèles accolés et enroulés conjointement en hélice avec un pas sensiblement constant. 8. Corps de commande de gaz (1), pour installation d'alimentation en air ou air carburé d'un moteur à combustion interne, et équipé d'une came (5) de commande en rotation d'un élément d'étranglement, en forme de disque, monté rotatif sur un axe transversal (4) dans un conduit (3) du corps (2), la came (5) étant solidaire en rotation de l'axe (4) à l'extérieur du corps (2) et destinée à être déplacée en rotation avec l'élément d'étranglement par rapport au corps (2) à l'encontre d'au moins un ressort hélicoïdal (11) de rappel en torsion, destiné à ramener la came (5) et l'élément d'étranglement dans une position de rotation par rapport au corps (2) telle que l'élément d ' étranglement soit dans une position de fermeture au moins partielle du conduit (3) du corps (2), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de centrage selon l'une des revendications 1 à 7 précédentes, pour centrer le ressort hélicoïdal (11) de rappel en torsion entre la came de commande (5) et le corps (2). 9. Corps selon la revendication 8, caractérisé en ce que la came de commande (5) est moulée d'une seule pièce avec la rampe d'appui hélicoïdale (18) correspondante, un noyau central (23) correspondant et l'axe de rotation (4), de préférence en une matière moulable de synthèse, tel qu'un thermoplastique de préférence chargé de fibres de renfort. 10. Corps selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la rampe d'appui hélicoïdale (19) du corps (2) ainsi qu'un noyau central correspondant sont réalisés d'une seule pièce avec ce corps (2).