Brevet FR2790137A1 — publié le 20000825

MODULE DE RAPPEL ELASTIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL MODULE La présente invention concerne les modules de rappel élastique utilisés dans les actionneurs électromagnétiques et notamment dans les actionneurs destinés à déplacer un organe de part et d'autre d'une position médiane de repos vers une position de fermeture et une position de pleine ouverture. De tels actionneurs sont notamment utilisés pour commander les soupapes d'un moteur à combustion interne. Ils comportent alors soit un module de rappel ayant deux ressorts placés de part et d'autre d'une palette en matériau ferro-magnétique (n 98 12550), deux ressorts placés l'un et l'autre au-dessous de la palette (demande FR n0 98 12489) soit un seul ressort placé au-dessous de la palette et travaillant alternativement en traction et en compression (demande FR n 98 11670). Les tolérances de fabrication font que les ressorts diffèrent les uns des autres par leur longueur au repos, leur raideur et leur course de travail avant venue à spires jointives. Cela a conduit jusqu'à présent à munir les actionneurs de mécanismes de réglage, tels que des cales remplaçables et des systèmes vis-écrou qui doivent être ajustés une fois montés sur l'ensemble comportant le module de rappel. Cette contrainte est peu compatible avec l'intégration de tels modules sur une chaîne de montage automatisée. Le réglage à la sortie d'une chaîne de montage est particulièrement difficile lorsqu'un des ressorts (ou les deux ressorts, ou le ressort unique) est placé au-delà de la palette à partir d'un emplacement accessible. Le réglage est alors extrêmement pénible. 2 2790137 La présente invention vise à fournir un module de rappel permettant d'éviter tout réglage de l'actionneur après montage de ce dernier. Dans ce but, l'invention propose un module comportant un ressort hélicoïdal dont une extrémité est fixée de façon permanente à une cale de calibrage d'épaisseur ajustée et adaptée aux caractéristiques du ressort de façon que tous les modules destinés aux mêmes actionneurs aient une même caractéristique élongation-force de rappel. Elle propose également un procédé de fabrication d'un module de rappel d'équipage mobile d'actionneur, suivant lequel, avant montage, on mesure la longueur d'un ressort hélicoïdal alors qu'il est à spires jointives et on mesure la longueur du ressort lorsqu'il est soumis à une force prédéterminée, on fixe une cale sur une spire terminale du ressort, et on ajuste la longueur de la cale en fonction des dites longueurs de façon à donner au module un point de fonctionnement force-éélongation ou force- longueur de compression ou de traction déterminée. le terme "hélicoïdal" doit être interprété dans un sens large et comme couvrant le cas d'un ressort à enveloppe virtuelle cylindrique aussi bien que conique, le cas d'un ressort en fil de section carrée ou elliptique aussi bien que celui d'un ressort à fil à section circulaire. quelle que soit la forme du ressort, l'invention permet d'éviter les réglages après montage qui étaient nécessaires par le passé pour que l'équipage mobile occupe une position déterminée en repos. Il est souhaitable, dans la quasi-totalité des cas, de donner une masse minimale à l'équipage assuré d'un mouvement alternatif. Pour cette raison, le module sera généralement monté 3 2790137 de façon telle que la case de calibrage soit placée du côté qui reste immobile lors des oscillations de l'équipage mobile. Les opérations de calibrage peuvent être effectuées manuellement ou être automatisées sur une ligne de fabrication. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'exécution de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'un actionneur électromagnétique de soupape comprenant deux ressorts de rappel; La figure 2 montre des courbes de variation de la force de rappel en fonction de l'élongation pour différents ressorts destinés à des actionneurs du même type; et La figure 3 montre un mode de montage d'une cale permettant de mettre en oeuvre l'invention; La figure 4, similaire à la figure 1, montre un mode de réalisation d'un actionneur utilisant deux modules suivant l'invention. L'actionneur montré en figure 1 a une constitution générale connue. Une description pourra en être trouvée dans le document FR-A-2 541 372 ou US-A-4 614 170 et pour cette raison il n'en sera donné qu'une description succincte. Il comporte un circuit magnétique fixe à deux bobines 10 et 12 alimentées en alternance et un équipage mobile comprenant une soupape 14 et une palette 16 en matériau ferro-magnétique situé entre les bobines. Deux ressorts antagonistes 20 et 22 tendent à maintenir l'équipage mobile dans une position médiane entre une position de fermeture et une position de plaine ouverture de la soupape. Dans le cas de la figure 1, ces deux ressorts sont placés entre la palette 4 2790137 et la tête de soupape. Le ressort 20 est situé entre le fond d'un puits de soupape et un siège 24 fixé à la tige de soupape à un emplacement déterminé. Le ressort 22 est monté entre un couvercle 26 fixé à la culasse dans laquelle est ménagé le puits de soupape et une plaque 28. Etant donné la dispersion inévitable des caractéristiques des ressorts, la compression initiale du ressort 22 doit être ajustée en agissant sur l'emplacement du plateau 28 sur la tige. Cela ne peut être fait que par tâtonnements, avec des montages et démontages successifs, puisque les ressorts ne sont pas accessibles depuis l'extérieur. Même lorsque les ressorts sont placés de part et d'autre de la palette, le réglage in situ exige l'emploi d'organes de réglage mobiles ou remplaçables. La figure 2 montre des exemples de caractéristiques réelles force de compression-longueur de compression de ressorts hélicoïdaux ayant les mêmes caractéristiques nominales. Dans la réalité, la longueur de compression par exemple Ll ou L2, pour passer à l'état à spires jointives (ligne A) depuis l'état à vide, est différente et de plus la force de compression F1 ou F2 lorsque le ressort est à spires jointives est différente. Dans la quasi-totalité des cas, on peut admettre que la variation de la force de compression en fonction de la longueur de compression est linéaire. Conformément à l'invention, on se fixe un joint de fonctionnement B corresondant à la force Fr à exercer par chaque ressort au repos sur l'équipage mobile et à la longueur Lr qui doit alors avoir un module de rappel comportant le ressort pour que l'équipage mobile occupe la position de repos recherché. Cela implique de disposer une cale de longueur Cl ou C2, suivant le cas, entre le ressort et un de ses points d'appui. 2790137 Pour cela, on peut effectuer un calibrage par la séquence d'opérations suivantes, avec une cale du genre montré en figure 3: (a) on mesure la longueur à spires jointives et la longueur sous la force Fr; (b) on monte la cale 30 sur une des extrémités du ressort et on la sertit sur la dernière spire, de façon définitive; (c) on ajuste la longueur de la cale par usinage ou déformation, à la valeur Cl, C2,... déterminée à partir des valeurs mesurées en (a); (d) on contrôle éventuellement le compte de valeurs Fr, Lr. Les opérations (b) et (c) peuvent être interverties. Toutes les étapes peuvent être automatisées. Dans le cas d'un actionneur à deux ressorts placés de part et d'autre de la palette, le montage peut être celui montré en figure 4. Les modules de rappel comportant chacun un ressort 20 ou 22 et une cale sertie 301 ou 302. La cale est placée de façon à ne pas appartenir à l'équipage mobile, afin de ne pas augmenter la masse de ce dernier. L'invention est également applicable à un actionneur à un seul ressort travaillant alternativement en compression et en traction, tel que celui décrit dans la demande de brevet FR n 98 11670, et à un actionneur à deux ressorts placés du même côté de la palette. Cet actionneur peut de plus être destiné à commander un organe autre qu'une soupape. 6 2790137 REVEND I CATIONS 1. Module de rappel élastique comportant un ressort hélicoïdal dont une extrémité est fixée de façon permanente à une cale de calibrage d'épaisseur ajustée et adaptée aux caractéristiques du ressort de façon que tous les modules destinés aux mêmes actionneurs aient une même caractéristique élongation-force de rappel. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté dans un actionneur à équipage mobile de façon à ce que la cale n'appartienne pas à l'équipage mobile. 3. Actionneur électromagnétique comportant un équipage mobile par rapport à un circuit magnétique fixe, comportant au moins un module suivant la revendication 1 destinée à maintenir au repos l'équipage mobile dans une position déterminée. 4. Procédé de fabrication d'un module selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'on mesure la longueur du ressort hélicoïdal alors qu'il est à spires jointives et on mesure la longueur du ressort lorsqu'il est soumis à une force prédéterminée, on fixe une cale sur une spire terminale du ressort, et on ajuste la longueur de la cale en fonction des dites longueurs de façon à donner au module un point de fonctionnement force-élongation ou force-longueur de compression ou de traction déterminée.