Brevet FR2792365A1 — publié le 20001020

L'invention concerne un dispositif de commande électrique des gaz d'admission d'un moteur à combustion in- terne et allumage commandé, comprenant une embase portant un manchon logeant le papillon, ce manchon, destiné à être fixé dans la tubulure d'admission, comportant deux logements ali- gnés suivant un axe pour former les paliers recevant l'arbre de support du papillon, un actionneur électrique comprenant un rotor et un stator pour commander en pivotement l'axe du papillon sur une plage de pivotement angulaire comprise entre une position d'ouverture complète et une position d'étranglement du flux des gaz d'admission. On connaît déjà de tels dispositifs d'étranglement des gaz à commande électrique. Ces dispositifs se composent d'un papillon actionné par un dispositif élec- trique. La commande électrique se compose généralement de deux parties: un stator et un rotor. Le stator connu comprend un empilement de tôles magnétiques assemblées entre elles et autour desquelles on rapporte une bobine inductrice. Le stator est fixé au corps du boîtier papillon. Le rotor connu, composé d'un noyau constitué de tôles magnétiques empilées, sur lesquelles sont assemblés deux aimants permanents en ferrite, est placé au centre de l'armature métallique constituant le stator. Ces dispositifs ont un encombrement et un poids élevé. De plus, la réalisation de tels dispositifs est com- plexe et nécessite de nombreuses opérations, ce qui entraîne des coûts de fabrication élevés. Ces dispositifs présentent également d'importantes fuites magnétiques axiales et radiales et de par leur mode de construction, il est nécessaire de procéder à la magnétisation des aimants avant le montage. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs connus et se propose de réali- ser un dispositif de commande électrique des gaz d'admission d'un moteur à combustion interne et allumage commandé qui soit simple à fabriquer et à assembler, et dont l'encombrement et le poids réduits. A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - le stator formé par un empilage de tôles réunies par deux tirants, portant un enroulement électromagnétique, est fixé dans l'axe de l'arbre du papillon sur l'embase par les ti- rants, - le rotor formé d'un tube en acier muni de secteurs d'aimants, ainsi que d'un fond avec au moins deux ouvertu- res en forme d'arc de cercle centré sur l'axe du tube et s'étendant sur un angle au moins égal à l'angle de pivote- ment du papillon, loge le stator et tourne autour de celui- ci, les tirants traversant les ouvertures du fond du rotor, et le fond du rotor est solidarisé à l'arbre du papillon. Le dispositif de commande électrique selon l'invention est simple à fabriquer et à monter. Son encombre- ment et son poids sont réduits de façon importante par rap- port aux dispositifs connus, le gain représentant environ %. L'assemblage des tôles du stator par des tirants et leur fixation à l'embase du dispositif par les tirants permet un positionnement précis du stator par rapport au rotor, res- pectant rigoureusement l'entrefer. On peut ainsi avoir un en- trefer de dimensions extrêmement faibles, ce qui améliore le rendement du moteur ou, inversement, permet de diminuer la taille du moteur (actionneur) pour une même puissance. Le mode de fixation du stator améliore les échanges thermiques entre le stator et le boîtier ainsi qu'entre le stator et le couvercle du boîtier. Le montage du stator et de la bobine inductrice dans le tube du rotor évite les fuites magnétiques radiales et limite de manière significative les fuites magné- tiques axiales. Cette disposition du rotor et du stator per- met également de magnétiser les aimants en ferrite après le montage. Suivant une autre caractéristique particulière- ment avantageuse, les tôles du stator sont constituées cha- cune d'une pièce en forme de disque circulaire avec deux découpes opposées par rapport à l'axe de la pièce en laissant une branche diamétrale terminée à chaque extrémité par deux cornes refermant quasiment le côté correspondant des deux dé- coupes et au voisinage de chacune de ses extrémités, la bran- che diamétrale comporte deux perçages pour le passage des ti- rants. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses: - le boîtier est relié à l'embase et entoure partiellement le rotor, un couvercle coiffant le rotor en étant relié au boî- tier. - le couvercle reçoit les extrémités extérieures des tirants du stator dépassant du côté correspondant de l'empilage de tôles. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation re- présenté schématiquement dans les dessins annexés dans les- quels:15 - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention, la figure 2 est une vue en plan d'une tôle de stator, - la figure 3 est une vue en plan partiellement coupée du rotor montrant les ouvertures du fond du rotor. Selon la figure 1, l'invention concerne un dispo- sitif de commande électrique des gaz d'admission pour un mo- teur à combustion interne et allumage commandé. Ce dispositif se compose d'une embase 1 portant un manchon 2 destiné à être fixé à la tubulure d'aspiration représentée en pointillés. Ce manchon 2 reçoit l'arbre 3 portant le papillon d'étranglement 31. Ce papillon pivote et se positionne de manière commandée entre deux positions extrêmes, une position d'ouverture dans laquelle il est sensiblement parallèle au plan de la figure et une position de fermeture dans laquelle il est perpendicu- laire au plan de la figure, comme cela est représenté. L'axe de rotation de l'arbre 3 porte la référence XX. Cet arbre 3 est commandé en rotation par un actionneur formé d'un stator 4 et d'un rotor 5. Le stator 4 est aligné sur l'axe XX, à l'intérieur du rotor 5, lui aussi aligné sur cet axe. Le stator 4 se compose d'un empilage de tôles maintenues assemblées par deux tirants 42, 43 dont chaque ex- trémité 421, 431 est fixée dans un logement 111, 112 de l'embase 1. Les tirants 42, 43 dépassent également de l'autre extrémité de la pile des tôles du stator. Le stator est muni d'un enroulement 44 situé dans un plan passant par l'axe XX. La forme du paquet de tôles du stator apparaît dans la vue en plan de la figure 2 montrant une tôle de sta- tor 41 en forme de disque circulaire centré sur l'axe XX avec deux découpes 411, 412. Ces deux découpes de préférence mais10 non nécessairement symétriques, laissent subsister une bran- che diamétrale 413 qui se termine à chaque extrémité par une corne 414, 415, 416, 417, refermant quasiment la découpe 411, 412, respective. Les découpes 411, 412 reçoivent le conduc- teur du bobinage électromagnétique. Près de chaque extrémité de la branche diamétrale 413, un perçage 418, 419 sert au passage des tirants 42, 43. La disposition des tirants 42, 43 par rapport au stator 4 apparaît ainsi plus clairement grâce à la figure 2. Les tirants sont dans des positions symétriques par rapport à l'axe XX laissant libre la partie centrale autour de l'axe XX. Le rotor 5 se compose d'un tube en acier 51 por- tant deux secteurs d'aimant 52, 53. Le tube 51 comporte un fond 54 avec une partie de fixation 55 permettant de fixer le rotor 5 à l'extrémité 32 de l'arbre 3 du papillon 31. Cet ar- bre 3 est par ailleurs monté dans des logements 21, 22, réa- lisés dans le manchon 113 de l'embase 1 et comportant des roulements 23, 24. Le mode de fixation de la partie 55 sur l'extrémité 32 de l'arbre 3 est faite par exemple par une vis30 33. Le fond 54 du rotor 5 (Fig. 3) comporte deux ou- vertures 541, 452 en forme d'arc de cercle de longueur cor- respondant à l'angle de pivotement du papillon (c'est-à-dire environ 90 ). Ces ouvertures en arc de cercle sont centrées35 sur l'axe XX et ont une largeur suffisante pour le passage des deux tirants 42, 43. Selon une variante non représentée, le tube en acier magnétique comporte un fond en une autre matière dont la mise en oeuvre permet d'obtenir l'ensemble des formes sou- haitées en une seule opération (par exemple une matière plas- tique). L'orientation angulaire de ces arcs de cercle est choisie en fonction de la position relative du rotor 5 et du stator 4, sachant que le stator 4 doit être fixé par les ex- trémités 421, 431 de ses tirants 42, 43 dans les logements 111, 112 de l'embase 1. Le fond 54 du rotor comporte égale- ment un orifice 543 circulaire avec un méplat correspondant à la section du manchon 55 pour coiffer l'extrémité 32 de l'arbre 3. Le méplat permet le blocage dans une position an- gulaire déterminée pour solidariser en rotation le rotor 5 et l'extrémité 33 de l'arbre 3. L'embase 1 se poursuit également par un boîtier 6 qui entoure en partie l'actionneur (4, 5). Un couvercle 61 coiffe le boîtier 6 en entourant la partie restante de l'actionneur 4, 5. Ce couvercle comporte des logements 611, 612 pour recevoir les deux tirants 42, 43. A titre de variante non représentée, les loge- ments 611, 612 du couvercle 61 recevant les extrémités 422, 432 des tirants 42, 43 peuvent également être délimités par des inserts de forme correspondante, intégrés dans le couver- cle 61 au moulage. Cette même technique peut être utilisée au niveau de l'embase. Le dispositif selon l'invention s'assemble de la manière suivante: On réunit tout d'abord le rotor 4 sur l'arbre 3 puis on fixe les deux tirants 42, 43 dans l'embase 1. Après cela, on place le stator 4 avec son bobinage 44 sur les ti- rants 42, 43 et on met en place le couvercle 61 sur le boî- tier 6. Le positionnement du couvercle se fait par l'intermédiaire des tirants 42, 43. Cet ensemble présente une très grande stabilité de forme et une précision de positionnement relatives ce qui permet de réduire au minimum l'entrefer rotor/stator grâce à cette précision. De plus l'assemblage ainsi réalisé est beau- coup plus léger que les actionneurs connus. Le manchon 2 comporte à ses deux extrémités des gorges 21, 22 permettant l'assemblage sur les parties corres- pondantes de la tubulure d'aspiration. Dans l'axe XX, dans le prolongement de l'arbre 3, le manchon 2 est muni d'un boîtier 25 recevant un ressort 8 de rappel prenant appui, d'une part sur le boîtier 25 soli- daire de l'embase 2 et, d'autre part, sur un manchon 34 porté par l'axe 3 pour rappeler le papillon en position de ferme- ture (position de ralenti).10 Le boîtier 25 est coiffé par un couvercle 26 lo- geant un capteur de position angulaire 9 qui détecte la posi- tion angulaire de l'axe 3 c'est-à-dire du papillon 31 pour comparer la position réelle du papillon à la position de con- signe, souhaitée par la commande de l'accélérateur électroni-15 que. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Dispositif de commande électrique des gaz d'admission d'un moteur à combustion interne et allumage commandé, com- prenant une embase (1) portant un manchon (2) logeant le pa- pillon (31), ce manchon (2), destiné à être fixé dans la tubulure d'admission, comportant deux logements (21, 22) ali- gnés suivant un axe (XX) pour former les paliers recevant l'arbre (3) de support du papillon (31), - un actionneur électrique comprenant un rotor (5) et un sta- tor (4) pour commander en pivotement l'axe (3) du papillon sur une plage de pivotement angulaire comprise entre une position d'ouverture complète et une position d'étranglement du flux des gaz d'admission, caractérisé en ce que - le stator (4) formé par un empilage de tôles (41) réunies par deux tirants (42, 43), portant un enroulement électro- magnétique (44), est fixé dans l'axe (XX) de l'arbre (3) du papillon sur l'embase (1) par les tirants, - le rotor (5) formé d'un tube en acier (51) muni de secteurs d'aimants (52, 53), ainsi que d'un fond (54) avec au moins deux ouvertures (541, 542) en forme d'arc de cercle centré sur l'axe (XX) du tube (51) et s'étendant sur un angle au moins égal à l'angle de pivotement du papillon (31), loge le stator (4) et tourne autour de celui-ci, les tirants (42, 43) traversant les ouvertures (541, 542) du fond (54) du rotor (5), et le fond (54) du rotor (5) est solidarisé à l'arbre (3) du papillon (31). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que - les tôles (41) du stator sont constituées chacune d'une pièce en forme de disque circulaire avec deux découpes (411, 412) opposées par rapport à l'axe (XX) de la pièce en laissant une branche diamétrale (413) terminée à chaque extrémité par deux cornes (414-415) ainsi que (416- 417) refermant quasiment le côté correspondant des deux décou- pes (411, 412), et - au voisinage de chacune de ses extrémités, la branche dia- métrale (413) comporte deux perçages (418, 419) pour le passage des tirants (42, 43). 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un boîtier (6) est relié à l'embase (1) et entoure partielle- ment le rotor (5), un couvercle (61) coiffant le rotor (5) en étant relié au boîtier (6). 4 ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le couvercle (61) reçoit les extrémités extérieures (422, 432) des tirants (42, 43) du stator dépassant du côté corres- pondant de l'empilage de tôles (41).