Brevet FR2764980A3 — publié le 19981224

FR 2764980 A3 19981224 FR 9807748 A 19980619 La présente invention concerne un circuit de dé- tection de l'état de commutation d'au moins un moyen de com- mutation pneumatique à l'aide d'un signal de commande électrique généré en fonction de la position de commutation d'au moins un moyen de commutation pneumatique. Etat de la technique: Des circuits du type défini ci-dessus sont con- nus. Par exemple dans le cas de vérins à commande pneumati- que, il est connu de détecter la position d'un piston de cylindre par des capteurs prévus à l'extérieur du cylindre. Les capteurs sont par exemple des capteurs de proximité à ef- fet inductif ou magnétique; lorsque le piston atteint une certaine position, ces capteurs génèrent un signal de com- mande. Les circuits connus ont l'inconvénient d'être très compliqués et de ne pouvoir se réaliser qu'avec des capteurs relativement coûteux. Avantages de l'invention: La présente invention concerne un circuit du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'un moyen de commutation électrique est actionné par un dispositif d'actionnement du moyen de commutation pneumatique et son actionnement fournit le signal de commande à un circuit d'exploitation. Ce circuit présente l'avantage de permettre de détecter de manière très simple un état de commutation d'au moins un moyen de commutation pneumatique. Du fait qu'un moyen de commutation électrique puisse être actionné par un moyen d'actionnement du moyen de commutation pneumatique et fournisse à sa mise en oeuvre un signal de commande d'un cir- cuit d'exploitation, il est possible de façon avantageuse de réaliser le moyen de commutation électrique comme simple in- terrupteur de préférence comme interrupteur à touche qui est modifié directement dans sa position de commutation par le moyen d'actionnement du moyen de commutation pneumatique. Par une modification de la position de commutation du moyen de commutation électrique, cela permet de façon simple de détec- ter la position de commutation du moyen de commutation pneu- matique. La surprenante simplicité de cette solution est liée à un faible coût. Selon une réalisation préférentielle de l'inven- tion, dans le cas d'un dispositif à plusieurs moyens de com- mutation pneumatiques, un moyen de commutation électrique est associé à chacun des moyens de commutation pneumatiques et5 les moyens de commutation électriques sont branchés en paral- lèle. Même dans le cas, il faut surveiller plusieurs moyens de commutation pneumatiques, on peut surveiller en continu de façon simple l'état de commutation des moyens de commutation pneumatiques, de sorte qu'à l'actionnement d'au moins l'un10 des moyens de commutation pneumatiques, on obtient un signal de commande du circuit d'exploitation. Un autre développement préférentiel de l'inven- tion prévoit une résistance intermédiaire, déterminée, bran- chée en série sur chacun des moyens de commutation électri- ques et la valeur de cette résistance est fixée de préférence en fonction d'un codage binaire, les résistances intermédiai- res étant dimensionnées de façon différente. Cela permet avantageusement, même lorsque plusieurs moyens de commutation pneumatiques sont surveillés, à l'aide d'un seul signal de commande d'origine électrique, de déterminer lequel des moyens de commutation pneumatiques a changé d'état de commu- tation. Ainsi avec une exploitation simple d'un seul signal de commutation, on peut surveiller de manière simple la posi- tion de commutation de plusieurs moyens de commutation pneu-25 matiques. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: * le moyen de commutation électrique est actionné par une membrane du moyen de commutation pneumatique, * le moyen de commutation électrique est intégré à un couver- cle de membrane d'un boîtier pour recevoir la membrane, * les lignes électriques de branchement du moyen de commuta- tion électrique traversent de manière étanche le couvercle de membrane, * dans un dispositif à plusieurs moyens de commutation pneu- matiques, un moyen de commutation électrique est associé à chacun des moyens de commutation pneumatiques et les moyens de commutation électriques sont branchés en parallèle, - une résistance intermédiaire déterminée est branchée en sé- rie sur chaque moyen de commutation électrique et les ré- sistances intermédiaires sont dimensionnées de manière différente, * la valeur des résistances intermédiaires est fixée en fonc- tion d'un codage binaire. Dessins: la présente invention sera décrite ci-dessous à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un disposi- tif de clapet ou soupape, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie d'un couvercle de membrane d'un clapet ou soupape de réinjection des gaz d'échappement, - la figure 3 montre une autre vue de la soupape de réinjection des gaz d'échappement, - les figures 4 et 5 montrent des circuits de surveillance d'un état de commutation de boites manométriques pour la soupape de réinjection des gaz d'échappement, - la figure 6 montre un circuit de surveillance pour un grand nombre de moyens de commutation pneumatiques. Description des exemples de réalisation: La présente invention sera décrite ci-après de manière détaillée à l'aide d'un exemple de dispositifs de soupape 12 comportant une soupape de réinjection des gaz d'échappement 10, équipant par exemple des moteurs à combus- tion interne de véhicules automobiles. La construction et le fonctionnement des soupapes de réinjection des gaz d'échappement sont connus, de sorte que la description du dispositif de commutation selon l'invention se limitera aux composants nécessaires. La sou- pape de réinjection de gaz d'échappement 10 est montée dans un canal d'aspiration 14; un manchon de soupape 16 débou- chant dans le canal d'aspiration 14 peut être fermé à l'aide d'un organe d'obturation 18. L'organe d'obturation 18 est re- lié à une tige de soupape 20 déplacée par une installation d'actionnement 22 en forme de boîte à dépression ou boîte ma- nométrique 24. La soupape de réinjection des gaz d'échappement 10 forme un moyen de commutation pneumatique 26. Pour cela, une membrane 30 est prévue à l'intérieur d'un boîtier 28. La membrane est reliée rigidement à une coupelle à membrane 32. La coupelle à membrane 32 s'appuie contre un couvercle de membrane 36, en s'opposant à la force d'un élé- ment de ressort élastique 34. Le couvercle à membrane 36 ferme le boîtier 28 de manière étanche à la pression. Le vo- lume intérieur 38 du boîtier 28 est relié par un branchement10 non représenté à une source de dépression alors que le volume intérieur 40 du boîtier 28 reçoit la pression normale, c'est- à-dire la pression atmosphérique. Le dispositif de soupape 12 comprend un second moyen de commutation pneumatique 42 réalisé de façon analo- gue, également comme une boîte manométrique. Ce second moyen de commutation pneumatique 42 permet d'actionner un volet 43 placé dans le canal d'aspiration 14 pour modifier l'une des sections de passage du canal d'aspiration 14. Comme la cons- truction des moyens de commutation pneumatiques 26, 42 est identique, la suite de la description de la construction et du fonctionnement seront uniquement faits dans le cas du moyen de commutation pneumatique. Pour actionner la soupape de réinjection des gaz d'échappement 10, on relie le volume intérieur 38 à la source de dépression pour faire le vide dans le volume intérieur 38. La membrane 30 est alors précontrainte contre la force de l'élément à ressort 34 dans la direction indiquée par la flè- che 45 pour que l'organe d'obturation 18 ouvre un siège d'étanchéité du manchon de soupape 16. La précontrainte de la membrane 30 fait que celle-ci déplace en même temps la coupelle à membrane 32 con- tre la force de l'élément à ressort 34 en direction du cou- vercle de la membrane 36. Un moyen de commutation électrique 46 est intégré dans le couvercle de membrane 36; ce moyen de commutation comporte deux contacts 48, 50 sortant de manière étanche à la pression du boîtier 28. Selon d'autres exemples de réalisation, il est possible de disposer le moyen de commutation électrique 46 également à d'autres emplacements appropriés du boîtier 28. Les contacts 48, 50 peuvent être courtcircuités par un pont de contact non représenté pour exécuter une fonction de com- mutation. Le pont de contact est relié à un élément d'actionnement 52 situé dans la trajectoire de la coupelle à membrane 32. A mesure que progresse l'évacuation du volume in- térieur 38, la coupelle à membrane 32 atteint à un instant déterminé, l'élément d'actionnement 52 qui pousse le pont de contact du moyen de commutation électrique 46 contre les con- tacts 48, 50. Par une réalisation choisie ou une disposition appropriée de l'élément d'actionnement 52, on peut régler la position de déclenchement du moyen de commutation électrique 46. Le moyen de commutation électrique 46 se déclenche seule- ment lorsque la coupelle à membrane 32 a parcouru en direc- tion de la flèche 45, une certaine course pour avoir une ouverture de la soupape de réinjection des gaz d'échappement 10 qui soit proportionnelle à la course parcourue. Par le dé- clenchement du moyen de commutation électrique 46, on peut ainsi détecter le fait que la soupape de réinjection des gaz d'échappement 10 atteint une position d'ouverture définie. Si le moyen de commutation électrique 46 n'est pas fermé, alors la soupape de réinjection des gaz d'échappement 10 est fermée ou se trouve dans une position intermédiaire entre la posi- tion d'ouverture et la position de fermeture, et conduisant au déclenchement du moyen de commutation électrique 46. La figure 2 montre une nouvelle fois la disposi- tion du moyen de commutation électrique 46 dans le couvercle 36 de la membrane. Le moyen de commutation 46 est adapté en dimension au volume intérieur 54 d'un pot 56. Le pot 56 sert à réaliser une zone de réception 58 pour un élément de res- sort élastique 34 (non représenté à la figure 2). L'élément d'actionnement 52 du moyen de commutation 46 dépasse du pot 56, ce qui permet de le solliciter avec une pression de con- tact par la coupelle à membrane 32. Les contacts 48, 50 du moyen de commutation 46 sortent de façon étanche à la pression du couvercle de boî- tier 36. La vue de la figure 2 correspond à une position tournée de 90 par rapport à celle de la figure 1, de sorte que les contacts 48, 50 se trouvent l'un derrière l'autre si l'on considère le plan de la feuille de papier. Le passage des contacts 48, 50 à travers le couvercle de boîtier 36 est assuré par un moyen d'étanchéité 60 entourant chaque fois l'un des contacts 48, 50, suivant un tracé annulaire. Un joint d'étanchéité peut être prévu dans une rainure annulaire correspondante du moyen de commutation 46. A l'extérieur du couvercle de membrane 36, les contacts 48, 50 sont reliés électriquement chaque fois à une ligne de liaison électrique 62. Les lignes de liaison élec- triques 62 arrivent dans un module de branchement 64. Pour cela, il est prévu d'un côté un élément d'étanchéité 66 qui sert en plus de la fonction d'étanchéité également à la dé- charge en traction des lignes de liaison 62. En outre, on a une pièce de sécurité 68 formée par exemple par un froissage et qui peut être réalisée pour assurer d'une part une posi- tion déterminée aux lignes de liaison 62 et d'autre part don- ner une décharge de traction supplémentaire. Les lignes de liaison 62 portent une installation de mise en contact 70 (figure 2a) formée par un patin de câble 72. L'installation de mise en contact 70 comporte un orifice traversant 74 qui est traversé par les contacts 48, 50 du moyen de commutation 46. La figure 3 montre l'intégration de la mise en contact électrique du moyen de commutation électrique 46 dans l'ensemble de la configuration de branchement du dispositif de soupape 12. De façon connue, le dispositif de soupape 12 comporte un connecteur commun 76 pour relier les moyens de commutation en forme d'électrovannes associés aux moyens de commutation pneumatiques 26, 42. A l'aide des électrovannes, on peut relier le volume intérieur 38 (figure 1) de la source de dépression pour réaliser le vide. Un contact de branche- ment 78 pour l'électrovanne de la vanne de réinjection des gaz d'échappement 10, un contact de branchement 80 pour l'électrovanne d'actionnement du volet 43 et un contact de branchement 82 pour une ligne de masse commune des électro- vannes est associée aux installations de commutation. Le con- necteur de branchement 76 comporte d'autres contacts de5 branchement 84, 86 mis en contact avec les lignes de liaison 62 reliées au moyen de commutation électrique 46. Cela permet de façon simple, à l'aide d'un seul connecteur de branchement 76, de relier à la fois les électrovannes à une alimentation en tension et le moyen de commutation 46 à un circuit d'exploitation non représenté de manière détaillée. Les dé- penses de liaison se réduisent ainsi considérablement. Si un moyen de commutation électrique 44 (figure 1) est également associé à l'autre moyen de commutation pneumatique 42 du dis- positif de soupape 12, ce moyen est branché en parallèle au15 moyen de commutation électrique 46 associé à la soupape de réinjection des gaz d'échappement 10, ce qui n'augmente pas le coût de connexion. La figure 4 montre un schéma correspondant. Le connecteur 76 comporte des contacts 78-86. Le contact 78 est relié à une électrovanne 88 du moyen de commutation pneumati- que 26 alors que le contact 80 est relié à une électrovanne du moyen de commutation pneumatique 42. Le contact 82 est relié à une ligne de masse commune 92 pour les électrovannes 88, 90. Les contacts 84, 86 sont reliés par des lignes de liaison 62 aux moyens de commutation 44, 46 électriques, branchés en parallèle. Un circuit d'exploitation non représenté applique une tension de mesure aux contacts de branchement 84, 86. Si l'un ou les deux moyens de commutation 46, 44 se ferment par suite d'une modification de l'état de commutation du moyen de commutation pneumatique 26 ou 42 (comme cela a été décrit à l'aide des figures précédentes), les contacts 84, 86 sont court-circuités permettant le passage d'un courant de mesure. Celui-ci est détecté à l'aide du circuit d'exploitation non représenté et fournit un signal qui actionne l'un des moyens de commutation pneumatiques 26 ou 42. La figure 5 montre une variante de circuit selon la figure 4, réduisant encore plus les moyens de branchement prévus. Dans ce cas, le contact 84 est à un potentiel d'alimentation commun à la fois pour les électrovannes 88, 90 et les moyens de commutation 44, 46. Le connecteur 76 peut être de type quadripolaire sans détériorer le fonctionnement des électrovannes 88, 90 ou de la fonction de surveillance assurée par les moyens de commutation 44, 46. Pour la fonc- tion du circuit selon la figure 5, on se reportera à la des- cription donnée à propos de la figure 4. Le circuit de la figure 6 montre une autre va- riante de réalisation permettant une position de fermeture exacte des moyens de commutation électriques 46, 44 et ainsi un actionnement de leurs moyens de commutation pneumatiques 26, 42 associés aux moyens de commutation 46, 44. Ci-après tous les moyens de commutation électriques porteront la réfé- rence 46 bien que ces moyens soient associés à des moyens de commutation pneumatiques différents. A la figure 6, on suppose que dans diverses ap- plications du système, on surveille simultanément un grand nombre de moyens de commutation pneumatiques. Pour cela, un moyen de commutation électrique 46 est associé à chacun des moyens de commutation pneumatiques; de manière à simplifier la description, on suppose qu'en fonction du nombre effectif des moyens de commutation 46, on les désigne par S1, S2, S3 Sn. Les moyens de commutation S1-Sn sont branchés en pa- rallèle et des lignes de liaison 62 les relient aux contacts 84, 86. La tension de mesure Umes est appliquée à ces lignes. A chacun des moyens de commutation S1-Sn est associée une ré- sistance intermédiaire R1-Rn, branchée en série. Cela donne une résistance globale RG si l'on suppose que tous les moyens de commutation S1-Sn sont fermés: Si+, +. + S = S; R R2 R, R-. R, Dans cette formule, Si prend la valeur 0 lorsque l'interrupteur est ouvert et la valeur 1 lorsque l'interrupteur est fermé. Un codage binaire des résistances intermédiaires i-i par exemple selon la relation Ri = R0 * 2 dans laquelle R0 est une résistance de base et Ri résulte des différentes ré- sistances intermédiaires R1... Rn, permet de définir la va- leur des résistances intermédiaires. Selon les moyens de commutation S1-Sn qui sont fermés, et n'importe quelle combinaison est possible ici, c'est-à- dire soit que seulement un des moyens de commutation Si-Sn soit plusieurs, c'est-à-dire au moins deux moyens de commutation S1-Sn sont fermés, on a la possibilité, du fait de la tension de mesure Umes, connue ainsi que des résistan- ces intermédiaires associées aux différents moyens de commu- tation S1-Sn, de déterminer exactement grâce au courant de mesure, celui des interrupteurs S1-Sn qui est fermé. Le cir- cuit d'exploitation qui peut par exemple faire partie d'un appareil ou centrale de commande d'un véhicule automobile, permet de déterminer exactement celui des moyens de commuta- tion S1-Sn, c'est-à-dire le moyen de commutation électrique 46 et ainsi le moyen de commutation pneumatique 26 associé à ce moyen de commutation électrique 46 qui est actionné et ceux qui ne le sont pas. L'exploitation peut servir à diag- nostiquer un défaut par exemple un éventuel défaut de non dé- clenchement d'un moyen de commutation pneumatique commandé. Une unité de calcul peut contenir l'information obtenue à partir de l'exploitation des moyens de commutation S1-Sn, fermés, pour être comparée à une autre information déduite à partir de la commande des électrovannes 88, 90 associées aux moyens de commutation pneumatiques 26. A la place d'une mesure d'intensité pour une ten- sion de mesure Umes, prédéterminée de manière exacte, on peut également procéder de façon inverse et prédéterminer un cou- rant de mesure exact et exploiter à partir de là, la tension de mesure Umes obtenue. Dans chaque cas, on détermine ainsi sans équivoque et de manière simple la configuration de com- mutation des moyens de commutation S1-Sn. A la place du co- dage bipolaire des résistances intermédiaires R1-Rn, on peut également effectuer d'autres codages exécutoires à la suite et univoques. Il R E V E N D I C A T IONS 1 ) Circuit de détection de l'état de commutation d'au moins un moyen de commutation pneumatique à l'aide d'un signal de commande électrique généré en fonction de la position de com- mutation d'au moins un moyen de commutation pneumatique, caractérisé en ce qu' un moyen de commutation électrique (46) est actionné par un dispositif d'actionnement (22) du moyen de commutation pneu- matique (26) et son actionnement fournit le signal de com- mande à un circuit d'exploitation. 2 ) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commutation électrique (46) est actionné par une membrane (30) du moyen de commutation pneumatique (26) 3 ) Circuit selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le moyen de commutation électrique (26) est intégré à un cou- vercle de membrane (36) d'un boîtier (28) pour recevoir la membrane (30). 4 ) Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lignes électriques (62) de branchement du moyen de commu- tation électrique (46) traversent de manière étanche le cou- vercle de membrane (36) 5 ) Circuit selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que dans un dispositif à plusieurs moyens de commutation pneuma- tiques (26, 42), un moyen de commutation électrique (46; S1- Sn) est associé à chacun des moyens de commutation pneumati- ques (26, 42) et les moyens de commutation électriques (46; S1-Sn) sont branchés en parallèle. 6 ) Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' une résistance intermédiaire déterminée (R1-Rn) est branchée en série sur chaque moyen de commutation électrique (46; S1- Sn), et les résistances intermédiaires (R1-Rn) sont dimen- sionnées de manière différente. 7 ) Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur des résistances intermédiaires (R1-Rn) est fixée en fonction d'un codage binaire.