Brevet FR2786284A1 — publié le 20000526

L'invention concerne un procédé de contrôle pour un sous-ensemble avec un élément à régler, en particulier avec un clapet d'étranglement, dont le mouvement de réglage est assuré par un servomoteur électrique. Etat de la technique Comme tous les dispositifs fabriqués industriel- lement, on doit contrôler aussi quant à leur capacité de fonctionnement, au moins par échantillonnage, les sous- ensembles qui comportent un élément à régler, dont le mouve- ment de réglage est provoqué par un servomoteur électrique, avant de les livrer. Dans le cas des sous-ensembles à clapet d'étranglement il est par exemple nécessaire de déterminer si le servomoteur électrique qui règle le clapet d'étranglement et l'engrenage qui transmet le mouvement du moteur à l'arbre du clapet d'étranglement fonctionnent sans entrave, pour per- mettre un réglage exact et fin du clapet d'étranglement. Un réglage du clapet d'étranglement de ce type est en particu- lier nécessaire dans les véhicules à moteur dans le cas du réglage du ralenti, dans le cas d'une régulation automatique de la vitesse ou dans le cas d'une commande électrique du clapet d'étranglement. Pour un contrôle de ce type il est ainsi habituellement nécessaire de mettre un capteur de cou- ple sur le moteur, sur l'engrenage sur l'arbre du clapet d'étranglement, ou sur un autre élément constitutif du sous- ensemble de clapet d'étranglement, par exemple sur une poulie de câble, telle que celle que l'on utilise pour transmettre le mouvement de réglage de la pédale d'accélérateur à l'arbre du clapet d'étranglement. Pour cela il y a lieu de concevoir en conséquence le sous-ensemble du clapet d'étranglement. Lors de la construction de sous-ensembles de cla- pet d'étranglement comme aussi d'autres sous-ensembles pré- sentant des éléments à régler au moyen de servomoteurs électriques, il n'est toutefois souvent pas possible de pren- dre en considération des moyens de ce type, ne servant qu'à des fins de contrôle. En conséquence on ne peut pas souvent utiliser des procédés de contrôle conventionnels, car on ne peut pas disposer sur l'échantillon le capteur de couple né- cessaire à leur réalisation. - X fIn Avantages de l'invention Le problème est résolu par le procédé selon l'in- vention, dans lequel le servomoteur est alimenté par une in- tensité réglée de telle sorte que le mouvement de réglage de l'élément à régler suive un parcours déterminé, l'intensité du moteur est détectée, pour déterminer le couple délivré à la position de réglage correspondante de l'élément à régler, et on compare la dépendance du couple de la position de ré- glage de l'élément à régler avec une dépendance de consigne, pour détecter des défauts dans le sous-ensemble. Le procédé selon l'invention a en conséquence l'avantage qu'il n'est plus nécessaire de relier un capteur de couple à un élément du sous-ensemble, du fait que la dé- termination du couple délivré par le servomoteur électrique est obtenue par l'intensité du moteur nécessaire pour cela, en se basant sur la corrélation qui existe entre l'intensité du moteur et le couple nécessaire pour déplacer l'élément à régler. Bien que la relation entre l'intensité mesurée du mo- teur et le couple effectif, délivré par le moteur, ne soit appréhendée qu'avec une grande incertitude, en raison de la - dispersion des valeurs caractéristiques du moteur, telles que sa commutation, son encochage, sa constante de moteur, on peut d'une manière surprenante déterminer des variations re- latives du couple avec une très bonne précision, de telle sorte qu'il n'est pas seulement possible de procéder à une évaluation binaire de l'échantillon bon ou mauvais, mais que l'on peut faire aussi la différence entre différents types de défauts. Si la position de réglage de l'élément à régler est détectée à l'aide d'un capteur de mesure accouplé à l'élément à régler, de préférence à un potentiomètre interne au sous-ensemble, qui sert à détecter la position de réglage de l'élément à régler en fonctionnement normal, il n'est pas nécessaire d'avoir d'autres raccordements pour le contrôle du sous-ensemble en dehors d'un raccordement électrique avec l'alimentation en courant du moteur. Le procédé selon l'invention peut donc être uti- lisé partout indépendamment de la conception choisie pour la construction, o un élément à régler est actionné par un ser- vomoteur électrique. Si un sous-ensemble à contrôler ne présente pas de capteur de mesure interne pour détecter la position de son élément à régler ou si l'on doit contrôler en même temps lors du contrôle du sous-ensemble un capteur de mesure de ce type, on peut détecter la position de l'élément à régler aussi au moyen d'un capteur de mesure externe fonctionnant sans con- tact, de préférence au moyen d'un capteur optique de dis- tance. Dans ce cas il est uniquement nécessaire que l'élément à régler soit rendu accessible sur toute la zone de son mou- vement de réglage à un capteur de mesure fonctionnant sans contact de cette manière. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la position de réglage de l'élément à régler est détectée à l'aide d'un capteur de mesure couplé à l'élément à régler, - comme capteur de mesure on utilise un potentiomètre interne au sous-ensemble, - la position de réglage de l'élément à régler est détectée à l'aide d'un capteur de mesure, qui fonctionne sans contact, de préférence au moyen d'un détecteur optique de distance, - l'élément à régler est déplacé lentement à une vitesse de réglage constante depuis l'une de ses positions terminales jusqu'à son autre position terminale puis ramené en ar- rière, - l'intensité du moteur est réglée au moyen d'une régulation rapide PID (régulation différentielle proportionnelle inté- grale). Dessins La présente invention va être décrite ci- après plus en détail à partir de modes de réalisation, représentés sur les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre un diagramme par blocs schématique, simplifié, d'un sous-ensemble de clapet d'étranglement avec un dispositif de raccordement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, 1 [TUE - la figure 2 montre une coupe à travers un clapet d'étran- glement avec un capteur de mesure externe disposé dessus servant à détecter sa position de réglage, - les figures 3a à 3c montrent différents diagrammes de cou- ple en fonction de la position de réglage (angle d'ouver- ture du clapet d'étranglement) servant à expliquer la détection des défauts par le procédé selon l'invention. Sur les différentes figures les pièces constitu- tives qui se correspondent sont pourvues des mêmes références numériques. La figure 1 montre comme exemple d'un sous- ensemble avec un élément à régler, dont le mouvement de ré- glage est assuré par un servomoteur électrique, un sous- ensemble 10 de clapet d'étranglement avec un servomoteur 11, relié au moyen d'un engrenage 12 en entraînement avec un ar- bre 13 d'un clapet d'étranglement 14, pour amener le clapet d'étranglement, à partir de sa position de fermeture repré- sentée à la figure 1, jusqu'à une butée mécanique qui déter- mine l'ouverture maximale du clapet d'étranglement et le ramener en arrière. Pour détecter la position angulaire du clapet d'étranglement 14 et de cette façon l'angle d'ouver- ture a, on relie un potentiomètre 15 à l'arbre du clapet d'étranglement, potentiomètre qui sert de capteur de mesure pour la position de réglage du clapet d'étranglement 14 en fonctionnement normal. Pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle se- lon l'invention, un circuit d'alimentation de puissance 16, que l'on peut commander, alimente un servomoteur 11 avec une intensité réglée de telle façon que le clapet d'étranglement 14 soit ouvert d'une manière prédéterminée. En outre le cir- cuit d'alimentation de puissance 16 délivre un signal corres- pondant à l'intensité respective du moteur à un circuit d'exploitation 17 d'un circuit de régulation 18, qui pré- sente en outre un circuit de comparaison 19. Le circuit de comparaison 19 est relié à un transmetteur de valeur de consigne 20 et, par l'intermédiaire d'une ligne 21, au potentiomètre 15, de telle sorte qu'il peut comparer la valeur réelle respective de la position de I rVlI réglage du clapet d'étranglement 14, c'est-à-dire la valeur réelle de sa position angulaire à une valeur de consigne cor- respondante fournie par le transmetteur de valeur de consigne , pour délivrer alors au circuit d'alimentation de puis- sance 16 une valeur de réglage correspondant à l'écart de ré- glage, et modifier l'intensité du moteur dans le sens d'un rapprochement de la position angulaire réelle vers la posi- tion angulaire de consigne. Le circuit de comparaison 19 fonctionne dans ce cas avec une régulation rapide PID (Régulation différentielle proportionnelle - intégrale), pour régler complètement l'in- tensité du moteur. A la place du potentiomètre 15 on peut aussi re- lier au circuit de comparaison 19 pour détecter la position angulaire du clapet d'étranglement 14 un capteur de mesure angulaire 22, fonctionnant sans contact, par l'intermédiaire de la ligne 21, comme on l'a représenté à la figure 2. Le capteur de mesure angulaire 22 comprend dans ce cas un disque d'excentrique 23, fixé sur le clapet d'étranglement 14 dans une position définie d'une manière non représentée en détail. Le disque d'excentrique 23 possède une surface de balayage 24, dont la distance radiale par rapport à l'axe de rotation du clapet d'étranglement varie linéairement avec sa position angulaire. Un capteur optique de distance 25 coopère avec la surface de balayage 24 du disque d'excentrique 23, capteur de distance 25 qui est de façon appropriée un détecteur de dis- tance à laser de grande précision. Pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle se- lon l'invention, on alimente en courant le servomoteur 11, constitué sous la forme d'un moteur à courant continu par le circuit d'alimentation de puissance 16, de telle manière que le clapet d'étranglement 14 soit déplacé de sa position de fermeture, correspondant à un angle d'ouverture a = 0 selon un processus lent d'ouverture à une vitesse régulière jusqu'à un angle d'ouverture a = amax, pour ensuite être ramené d'une manière correspondante à sa position de fermeture. Dans ce cas l'intensité du moteur est complète- ment réglée à l'aide du circuit de comparaison 19, qui com- i lMI mande le circuit d'alimentation de puissance 16, de telle sorte que la position angulaire du clapet d'étranglement 14 suive aussi exactement que possible un parcours prédéfini dans le temps de l'angle d'ouverture a. Si l'on utilise dans ce cas comme valeur de mesure pour la grandeur de réglage, c'est-à-dire pour la position angulaire du clapet d'étrangle- ment 14, le signal de sortie du potentiomètre, le transmet- teur de valeur de consigne 20 délivre alors une rampe de tension correspondante, c'est-à-dire une tension qui augmente linéairement dans le temps, que doit suivre aussi exactement que possible le signal de sortie du potentiomètre. Si le cap- teur de mesure angulaire 22 est utilisé pour détecter l'angle d'ouverture c du clapet d'étranglement 14, le transmetteur de valeur de consigne 20 délivre une rampe correspondante de si- gnal. Pendant l'ouverture et ensuite la fermeture du clapet d'étranglement 14 l'intensité du moteur, les signaux du potentiomètre ou de sortie du capteur de mesure angulaire 22, et les écarts de réglage détectés par le circuit de com- paraison 19, sont enregistrés et exploités, pour permettre une évaluation binaire de l'échantillon bon/ou mauvais. Sur la figure 3a on a représenté le couple du servomoteur 11 lors de l'ouverture (courbe a) et lors de la fermeture (courbe b) du clapet d'étranglement 14 en fonction de l'angle correspondant d'ouverture ax. Le déroulement du couple, représenté par exemple pour un premier type de dé- faut, en fonction de l'angle d'ouverture a, montre deux poin- tes p, p' réalisés par un éclat dans l'engrenage 12 entre le servomoteur 11 et l'arbre du clapet d'étranglement 13. Pour le reste le déroulement du couple présente le parcours pres- que constant voulu et attendu. La figure 3b montre à nouveau le déroulement du couple lors de l'ouverture (courbe a') et lors de la ferme- ture (courbe b') d'un clapet d'étranglement 14 en fonction de son angle d'ouverture a pour un autre type de défaut. Dans ce cas le déroulement du couple s'écarte du premier déroulement a'e, b'e lors de l'ouverture ou lors de la fermeture du cla- ] F11I pet d'étranglement 14, ce qui s'explique par un frottement accru dans le palier de l'arbre du clapet d'étranglement 13. Sur la figure 3c on a représenté un autre dérou- lement de couple évalué comme étant "mauvais", qui est réali- sé par un frottement accru dans le palier de l'arbre du servomoteur 11. Sur la figure 3c on peut voir clairement que les courbes de couples a" et b", qui représentent le déroule- ment du couple lors de l'ouverture ou de la fermeture du cla- pet d'étranglement 14, s'écartent à nouveau du déroulement attendu a"e, b"e, et l'on peut voir une plus petite période d'oscillations tout autour du déroulement attendu que dans le cas des courbes de la figure 3b. Le procédé de mesure selon la présente invention a une précision de mesure relative exceptionnelle, de telle sorte que même des variations de couple faibles, dues par exemple à des défauts de l'engrenage, peuvent être très bien reconnus. Comme le montrent les figures 3b et 3c, on peut re- connaitre aussi à partir du déroulement du couple le long du mouvement de réglage lors d'une série de défauts, dans quel élément du sous-ensemble ils se sont produits. Un avantage essentiel de la présente invention réside dans le fait que le contrôle des mécanismes de réglage peut être effectué en faisant une économie sensible de temps, car le circuit de réglage 18 et le circuit d'alimentation de puissance 16 n'ont pas besoin d'être reliés mécaniquement au sous-ensemble à tester, mais il suffit de réaliser seulement une liaison électrique au moyen de connecteurs qui existent sur le sous-ensemble à contrôler. On améliore de la sorte aussi sensiblement la fiabilité des résultats des mesures, car des défauts de manoeuvre peuvent être exclus lors de la liaison mécanique. En outre on peut utiliser le procédé de contrôle selon l'invention dans le cas de sous-ensembles avec des mécanismes de réglage dans lesquels le raccordement méca- nique de moyens de mesure n'est pas possible sans détruire le sous-ensemble. De cette façon on peut utiliser aussi le procédé selon l'invention pour le contrôle de qualité dans le champ de contrôle. Si par exemple dans le cas d'un sous-ensemble 10 à clapet d'étranglement, dans lequel il y a un potentiomètre interne 15, on utilise le capteur de mesure angulaire 22 pour détecter la grandeur de réglage, c'est-à-dire la position an- 5 gulaire du clapet d'étranglement 14, on peut alors en plus du contrôle du mécanisme de réglage comparer encore aussi le si- gnal de sortie du potentiomètre, qui correspond à l'angle d'ouverture a, avec le signal de sortie, correspondant égale- ment à l'angle d'ouverture a, du capteur de mesure angulaire10 22, pour contrôler la précision de détection pour l'angle d'ouverture a du clapet d'étranglement 14 au moyen du poten- tiomètre 15. V Fll NOMENCLATURE Sous-ensemble à clapet d'étranglement 11il Servomoteur 12 Engrenage 13 Arbre de clapet 14 Clapet d'étranglement Potentiomètre 16 Alimentation de puissance 17 Circuit d'exploitation 18 Circuit de régulation 19 Circuit de comparaison Transmetteur de consigne 21 Ligne 22 Capteur d'angle 23 Disque excentrique 24 Surface de balayage Capteur de distance R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé de contrôle pour un sous-ensemble (10), compre- nant un élément à régler, en particulier un clapet d'étran- glement (14), dont le mouvement de réglage est exécuté par un servomoteur électrique (11), caractérisé en ce que - le servomoteur (11) est alimenté par une intensité réglée de telle sorte que le mouvement de réglage de l'élément à régler suive un parcours déterminé, - l'intensité du moteur est détectée, pour déterminer le couple délivré à la position de réglage correspondante de l'élément à régler, et - on compare la dépendance du couple de la position de ré- glage de l'élément à régler avec une dépendance de consi- gne, pour détecter des défauts dans le sous-ensemble (10). 2 ) Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position de réglage de l'élément à régler est détectée à l'aide d'un capteur de mesure (13) couplé à l'élément à ré- gler. 3 ) Procédé de contrôle selon la revendication 2, caractérisé en ce que comme capteur de mesure on utilise un potentiomètre (15) in- terne au sous-ensemble. 4 ) Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position de réglage de l'élément à régler est détectée à l'aide d'un capteur de mesure (22), qui fonctionne sans con- tact, de préférence au moyen d'un détecteur optique de dis- tance (25). 5 ) Procédé de contrôle selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que Il l'élément à régler est déplacé lentement à une vitesse de ré- glage constante depuis l'une de ses positions terminales jus- qu'à son autre position terminale puis ramené en arrière. 6 ) Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité du moteur est réglée au moyen d'une régulation rapide PID (régulation différentielle proportionnelle inté- grale).