Brevet FR2765627A1 — publié le 19990108

I Etat de la technique. La présente invention concerne un dispositif pour aspirer de l'air notamment pour alimenter des moteurs à com- bustion interne, comprenant un canal d'air avec un moyen d'obturation actionné par un élément de réglage ou d'actionnement mécanique traversant la paroi du canal d'air. En particulier dans les moteurs Diesel à injec- tion directe, il faut une bonne commande du comportement fluidique. Il est souhaitable d'avoir un écoulement tour- billonnaire provoquant l'entraînement turbulent du carburant à son arrivée dans la chambre de combustion. Aux vitesses de rotation élevées, la dynamique des gaz existants de l'air as- piré à travers le canal d'aspiration suffit en général pour avoir une mise en turbulence suffisante du carburant. Mais surtout dans la plage des vitesses de rotation faibles, on a été conduit à brancher un canal d'aspiration supplémentaire par un volet de réglage complémentaire. Le volet de réglage du canal d'aspiration complé- mentaire est muni, selon l'état général de la technique, d'un axe de rotation traversant la paroi du canal d'aspiration si bien que l'action sur le volet se fait à l'extérieur du canal d'air. Un tel dispositif a volet de réglage se compose de plusieurs pièces qui se montent séparément et le passage des pièces à travers les parois du canal doit être en outre rendu étanche à l'air. Cela se traduit par la mise en oeuvre de moyens de fabrication et il faut en outre tenir compte de ce que pour chaque cylindre du moteur à combustion interne il faut un tel dispositif de réglage. Avantaqes de l'invention. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un dispositif dont la fabrication, l'étanchéité et le montage sont améliorés par rapport au dispositif de l'art antérieur. A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que un boîtier entoure le canal d'air et l'élément de réglage mécanique. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: * plusieurs canaux d'air et plusieurs éléments d'actionnement sont prévus dans un boîtier pour actionner le moyen de fer- meture. * au moins une unité d'entraînement placée à l'intérieur du boîtier pour actionner au moins un moyen d'obturation. * le moyen d'obturation est constitué par un volet pivotant dont l'axe de rotation traverse la paroi du canal d'air. a un levier et une bielle d'actionnement sont prévus pour tourner le volet. * le volet d'obturation, l'axe de rotation et/ou le levier sont réalisés en une seule pièce. * le moyen d'entraînement est un électro-aimant sous la forme d'un aimant tournant ou coulissant et/ou d'un moyen d'entraînement pneumatique. * l'unité d'entraînement est également entourée par injection de matière plastique. * un joint plat prévu du côté de l'entrée et/ou du côté de la sortie, selon le sens de l'écoulement de l'air d'aspiration pour réaliser l'étanchéité du boîtier. * un joint plat du côté de l'entrée et/ou du côté de la sor- tie dans le canal d'air. * le joint plat, qui assure l'étanchéité du boîtier, du côté de son entrée ou du côté de sa sortie, ainsi que le joint assurant l'étanchéité du canal d'air, sont réalisés en une seule pièce. * au moins un palier en bronze est prévu. * des nervures de rigidification sont prévues à l'intérieur du boîtier. * toutes les pièces en matière plastique sont injectées les unes derrière les autres selon le procédé d'injections mul- tiples. L'invention concerne également un moteur à com- bustion interne, notamment moteur Diesel à injection directe, comportant le dispositif selon l'invention. L'invention concerne également un véhicule auto- mobile comportant le dispositif selon l'invention. Ainsi, un dispositif pour aspirer de l'air, selon l'invention, se caractérise par un boîtier entourant le canal d'air et les éléments de réglage ou d'actionnement mécanique. L'ensemble du dispositif constitue ainsi, dans une certaine mesure, une boîte qui se monte telle une unité complète. Cette boîte participe en outre à l'étanchéité complémentaire du dispositif. Grâce à cette étanchéité complémentaire du dispositif, les exigences d'étanchéité, au niveau des passa- ges des éléments d'actionnement mécanique, comme par exemple l'axe de rotation à travers la paroi du canal, sont considé- rablement réduites, c'est pourquoi à cet endroit les moyens à mettre en oeuvre sont beaucoup plus faibles. C'est ainsi qu'à la fois le canal d'air et le moyen de fermeture, avec les éléments d'actionnement mécani- que, peuvent être fabriqués avantageusement par injection. Cela permet une fabrication avantageuse du boîtier extérieur. Comme déjà indiqué, dans le cas d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, il faut pour chaque cylindre un tel canal d'air avec un moyen de fermeture et des éléments d'actionnement ou de réglage. Suivant un développement avantageux de l'invention, le boîtier est réalisé pour que tous les canaux d'air soient logés dans un boîtier commun avec le moyen de fermeture et les éléments d'actionnement. Cela simplifie d'autant le montage car pour tous les cylindres il suffit de monter un seul dispositif entre la culasse et l'unité d'aspiration. Le nombre de points d'étanchéité qu'il faut rendre étanche au montage du moteur est ainsi considérable- ment réduit. De manière avantageuse, on prévoit au moins une unité d'entraînement pour actionner le moyen de fermeture du canal d'air dans le boîtier. Par l'intégration de l'unité d'entraînement (actionneur ou moteur) dans le boîtier on ar- rive à une boîte compacte qui, à côté des ouvertures pour la culasse ou pour l'unité d'aspiration, comporte simplement un autre passage pour la commande ou l'actionnement de l'unité d'entraînement. Le nombre des points d'étanchéité d'un tel boîtier a volet de commutation se réduit ainsi à un minimum de trois points d'étanchéité. Le dispositif d'obturation est réalisé de préfé- rence sous la forme d'un volet tournant dont l'axe de rota- tion traverse la paroi du canal d'air. Ainsi, ce volet peut être actionné à partir de l'extérieur du canal d'air comme dans les systèmes existants. L'axe de rotation porte de pré- férence un levier et une tige d'actionnement qui sont reliés à une unité d'entraînement. Le mécanisme complet, y compris l'unité d'entraînement, est logé, comme cela a été indiqué ci-dessus, à l'intérieur du boîtier qui entoure l'ensemble; ainsi, comme antérieurement, le dispositif selon l'invention constitue un module global qui se fabrique et s'installe de manière simple. On réalise de préférence les éléments de réglage ou d'actionnement, notamment le volet et/ou le levier, en une seule pièce, par injection. Cette pièce peut être injectée directement dans le canal d'air, selon les techniques d'injection modernes. L'unité d'entraînement pour actionner l'unité d'obturation peut être par exemple constituée par un aimant tournant ou de translation. On peut également envisager d'autres types d'unités d'entraînement ou d'actionneur comme par exemple un vérin pneumatique. Dans un cas il faut prévoir un passage dans le boîtier selon l'invention pour les lignes électriques; dans d'autres cas il faut prévoir un passage pour la conduite pneumatique ou un poussoir d'un vérin pneu- matique. Selon un autre mode de réalisation avantageux, on injecte également en matière plastique une ou plusieurs uni- tés d'entraînement à l'intérieur du boîtier. En liaison avec la fabrication des différents composants évoqués ci-dessus, par injection, on peut également injecter avantageusement le boîtier. Ainsi, à la fin de ce procédé de fabrication, tech- niquement avantageux, on dispose du module complet qu'il suf- fit de munir de trois joints et de monter l'ensemble sur le moteur. Selon un mode de réalisation avantageux, on a une étanchéité de surface qui assure l'étanchéité du boîtier, du côté de l'entrée et/ou du côté de la sortie, pour l'air aspi- ré. Comme déjà indiqué, un tel joint, par exemple en un élas- tomère, assure une étanchéité remarquable, et permet un montage rapide et sans difficulté. De façon avantageuse, on prévoit en outre au moins un joint sur le canal d'air. Ce joint assure l'étanchéité du canal d'air injecté dans le dispositif sur le tube à raccorder lors du montage. On a ainsi une très bonne garantie d'une bonne fermeture étanche à l'air du dispositif selon l'invention. D'une part, on réalise directement l'étanchéité du ou des canaux d'air et, d'autre part, comme indiqué ci-dessus, on réalise une étanchéité complémentaire du boîtier qui enveloppe, ce qui rend non critique d'éventuelles fuites par les passages réalisés dans le canal d'air pour la traversée de l'axe de rotation. De préférence, on prévoit un seul joint de sur- face qui joue les deux fonctions d'étanchéité, à savoir l'étanchéité du boîtier et celle des différents canaux d'air. Cela simplifie encore plus le montage du dispositif selon l'invention. Pour une bonne fiabilité du dispositif de l'invention il est avantageux que les pièces mobiles soient montées dans des paliers en bronze et que ces paliers soient de préférence intégrés à la fabrication par injection. Dans un dispositif d'entraînement pneumatique il suffit de faire passer un poussoir à travers la paroi du boî- tier et d'assurer l'étanchéité. Pour une bonne fiabilité rigide en torsion et en allongement, on renforce de préférence le dispositif selon l'invention. Les nervures de renforcement prévues à cet ef- fet, et qui sont également réalisées par injection pendant la fabrication, assurent une grande rigidité vis-à-vis des dé- formations et des torsions et notamment celles provoquées par les vibrations d'un moteur Diesel. Exemple de réalisation. Un exemple de réalisation de l'invention est re- présenté dans les dessins et sera décrit ci-après à l'aide de l'unique figure annexée qui est une vue en coupe d'un dispo- sitif selon l'invention, représenté partiellement. Le dispositif 1 selon la figure comprend un boî- tier 2 dont la périphérie est munie d'une rainure 3 pour re- cevoir un joint en élastomère (non représenté). Un canal d'air 4 est formé dans le boîtier 2; ce canal se ferme par un volet d'obturation 5. Le volet d'obturation 5 est muni d'un axe de rotation 6 (organe d'actionnement) monté à rotation dans la paroi 7 et qui tra- verse la paroi 7 dans sa face inférieure 8. Le dessin montre deux paliers de bronze 9, 10, en forme de manchons. Un levier 11 est formé sur l'axe de rotation 6, sur le côté inférieur 8 du canal d'air 4; ce levier coopère de manière articulée avec une bielle d'actionnement 12. La bielle 12 est fixée elle-même de manière articulée à une gar- niture 13 d'un aimant permanent 14. L'aimant permanent 14 est monté à rotation dans un palier de rotation 15. Pour cela, un côté 16 de l'axe de rotation 15 est enrobé d'une pièce de matière synthétique 17, injectée, fixée dans le boîtier 2. Sur le côté inférieur il est prévu un ressort de rappel 18 monté dans une fixation 19 injectée avec la pièce de matière plastique 17; ce ressort est par ailleurs fixé à l'axe de rotation 15. Le ressort de rappel 18 de l'exemple de réalisation représenté est un res- sort de torsion. Une bobine électromagnétique 20 est également en- tourée par injection avec la pièce en matière plastique 17, au voisinage de l'aimant permanent 14. Un connecteur plat 21 est prévu pour le branchement électrique de l'électro-aimant 20. Le dispositif 1 n'est représenté que partielle- ment; il se prolonge vers la droite dans l'unique figure. A la suite des nervures de rigidification 22, il y a d'autres canaux d'air, non dessinés, correspondant aux autres cylin- dres. La biellette 12 se poursuit également; elle est reliée de manière articulée à d'autres leviers 11 correspondant à d'autres volets d'obturation 5 des autres canaux d'air 4. A côté du canal d'air 4 avec le volet d'obturation 5, il est prévu un autre canal d'air 23 sans vo- let d'obturation 5. Autour des deux canaux d'air 4, 23, il y a un logement 24 en partie en forme de rainure pour un joint assurant l'étanchéité des canaux d'air 4, 23, du côté du branchement. Le dispositif 1 selon l'invention aboutit à un boîtier qui se monte comme un module de commutation entre la culasse et le dispositif d'aspiration du moteur à combustion interne. Pour cela, le dispositif 1 est rendu étanche par des joints plats correspondants, vis-à-vis de la culasse ou d'un système de tubes correspondant conduisant à la culasse; de l'autre côté, l'étanchéité se fait vis-à-vis du module d'aspiration. Ce joint plat est placé dans la rainure 3 ou dans le logement 24 et y est bloqué. Comme autre moyen d'étanchéité il y a uniquement le passage du branchement électrique pour l'électro-aimant 22. Le ressort de rappel 18 est monté de préférence pour que le volet 5 se trouve en position d'ouverture. La bielle d'actionnement 12 ouvre ainsi également le volet 5, voisin, non représenté. Cette position de commutation donne une grande section d'aspiration si bien qu'aux vitesses de rotation faibles, cela génère un écoulement tourbillonnaire nécessaire pour pulvériser suffisamment le carburant. Dès que la vitesse de rotation atteint la plage de vitesse de rotation correspondante dans laquelle la dyna- mique des gaz de l'écoulement d'air à travers la section d'aspiration du canal d'air 23 est suffisante, l'électro- aimant 20 est alimenté en courant. De ce fait, l'aimant per- manent 14 tourne et entraîne la bielle 12. Cela conduit tous les volets 5 en position fermée comme cela est représenté à la figure. Lorsque la vitesse de rotation diminue et passe en dessous d'une valeur prédéterminée, l'alimentation élec- trique est coupée si bien que le ressort de rappel 18 rap- pelle l'électro-aimant 14 dans sa position de sortie. L'entraînement de la bielle d'actionnement 12 provoque égale- ment l'ouverture des volets 5. Le dispositif 1, terminé, peut être fabriqué par injection par étape. Les pièces non en matière plastique sont introduites dans leur forme respective et reçoivent l'injection. Notamment le volet 5, avec son axe de rotation 6 et le levier 11, peuvent être injectés globalement dans le canal d'air 4. Comme l'ensemble du dispositif 1 est entouré par le boîtier 2, l'étanchéité du passage de l'axe de rota- tion 6 à travers la paroi 7 du canal d'air 4, n'est pas cri- tique comme cela a été indiqué. L'ensemble du dispositif 1 forme un boîtier qui se monte comme module complet sur le mo- teur respectif en ce que le dispositif 1 se fixe entre le mo- dule d'aspiration et la culasse ou la tubulure d'aspiration fixée à la culasse. NOMENCLATURE 1. dispositif 2. boîtier 3. rainure 4. canal d'air 5. volet d'obturation 6. axe de rotation (organe d'actionnement) 7. paroi 8. face inférieure 9. palier en bronze 10. palier en bronze 11. levier 12. bielle d'actionnement 13. garniture 14. aimant permanent 15. axe de rotation 16. côté 17. pièce en matière plastique 18. ressort de rappel 19. fixation 20. électro-aimant 21. connecteur plat 22. nervures de renforcement 23. canal d'air 24. logement R E V E N D I C A T IONS 1 ) Dispositif (1) pour aspirer de l'air notamment pour ali- menter des moteurs à combustion interne, comprenant un canal d'air (4) avec un moyen d'obturation (5) actionné par un élé- ment de réglage ou d'actionnement mécanique (6) traversant la paroi (7) du canal d'air (4), caractérisé par un boîtier (2) entourant le canal d'air (4) et l'élément de réglage mécanique (6). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs canaux d'air (4) et plusieurs éléments d'actionnement (6) sont prévus dans un boîtier (2) pour ac- tionner le moyen de fermeture (5). 3 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par au moins une unité d'entraînement (20, 12) placée à l'intérieur du boîtier (2) pour actionner au moins un moyen d'obturation (5). 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le moyen d'obturation est constitué par un volet pivotant (5) dont l'axe de rotation (6) traverse la paroi (7) du canal d'air (4). 3O ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par un levier (11) et une bielle d'actionnement (12) pour tourner le volet (5). 6 ) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que Il le volet d'obturation (5), l'axe de rotation (6) et/ou le le- vier (11) sont réalisés en une seule pièce. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement est un électroaimant (20) sous la forme d'un aimant tournant ou coulissant et/ou d'un moyen d'entraînement pneumatique. 8 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'unité d'entraînement (20) est également entourée par injec- tion de matière plastique. 9 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé par un joint plat prévu du côté de l'entrée et/ou du côté de la sortie, selon le sens de l'écoulement de l'air d'aspiration pour réaliser l'étanchéité du boîtier (2). ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un joint plat du côté de l'entrée et/ou du côté de la sortie dans le canal d'air (4). 11 ) Dispositif selon les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le joint plat, qui assure l'étanchéité du boîtier (2), du cô- té de son entrée ou du côté de sa sortie, ainsi que le joint assurant l'étanchéité du canal d'air (4), sont réalisés en une seule pièce. 12 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par au moins un palier en bronze (9, 10). 13 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des nervures de rigidification (22) prévues à l'intérieur du boîtier (2). 14 ) Procédé de fabrication d'un dispositif selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes les pièces en matière plastique sont injectées les unes derrière les autres selon le procédé d'injections multi- ples. ) Moteur à combustion interne, notamment moteur Diesel à injection directe, caractérisé en ce qu' il comporte un dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes. 16 ) Véhicule automobile caractérisé en ce qu' il comporte un dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes.