Brevet FR2851632A1 — publié le 20040827

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générateur d'énergie, notamment d'un moteur à combustion interne, comportant au moins un action5 neur pour créer un mouvement de rotation ou de translation, ayant au moins un élément de réglage et au moins un élément de transmission, ce dernier assurant la transmission de la force entre l'actionneur et l'élément de réglage. Pour actionner les unités de commutation d'installations io d'admission de moteurs à combustion interne il faut un actionneur qui agit sur ces unités de commutation réalisées généralement sous la forme de volets ou de tiroirs rotatifs, en utilisant des axes rigides, des barres de poussée et des disques d'entraînement. Du fait de ce principe, l'actionneur doit être placé très près de l'installation de commutation, ce qui crée sou15 vent des difficultés d'installation en général à cause de la faible place disponible. De plus, la proximité du moteur à combustion interne doit protéger l'actionneur contre la température, les secousses et les milieux agressifs provenant du fonctionnement du moteur à combustion interne comme par exemple des carburants, des huiles, des liquides de refroidis20 sement. Cela augmente le cot et de plus le poids en pièces limite ainsi fortement le choix des actionneurs. Etat de la technique Le document EP 1 223 410 A2 décrit une installation de commande pour un organe de réglage. Cet organe de réglage est relié di25 rectement au moteur par un axe et une transmission. Il est également prévu un dispositif de mesure permettant de détecter la position finale de l'organe de réglage sans usure. Toutefois, les organes de réglage, l'arbre et l'actionneur sont réunis avec une transmission intermédiaire et un capteur de position pour former un module unique. Il est résulte les avanta30 ges évoqués ci-dessus rendant extrêmement difficile l'adaptation de ce module à la place très faible disponible nécessairement au voisinage immédiat de l'emplacement de montage du volet d'étranglement. De plus, l'étanchéité vis-à-vis des milieux très agressifs que l'on rencontre dans les moteurs, vis-à-vis des températures et des secousses, doit être très pré35 cise, ce qui se traduit par un renchérissement supplémentaire de même qu'une augmentation de poids. But de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus et de développer un dispositif de réglage susceptible d'être utilisé indépendamment de l'emplacement et de la position. Exposé de l'invention Ce problème est résolu selon l'invention dans le cas d'un dispositif de réglage du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'élément de transmission est un axe souple. Le dispositif de réglage selon l'invention pour une unité de 10 commutation se rapporte à un système générant de l'énergie comme par exemple un moteur à combustion interne, une pile à combustible ou autre système générant de l'énergie ou une force et nécessitant des éléments de réglage ou d'actionnement pour commuter des veines d'air. Le dispositif de réglage selon l'invention comprend au moins un actionneur pour générer 15 un mouvement de translation ou de rotation entre un élément d'actionnement et au moins un organe de transmission prévu pour transmettre la force entre l'actionneur et l'élément d'actionnement. L'actionneur peut être un moteur électrique du commerce, un moteur pas à pas, un moteur linéaire ou autres actionneurs connus de l'état de la 20 technique et permettant de commander de manière externe un mouvement de translation ou de rotation. L'élément de réglage peut être un volet de commutation, un cylindre de commutation, un ensemble de cylindres de commutation ou volets de commutation ou encore une soupape; le système sert à commander une veine d'air, par exemple celle traversant le 25 système d'admission d'un moteur à combustion interne. L'organe de transmission installé entre l'élément de réglage et l'actionneur doit transmettre la force entre l'actionneur et l'élément de réglage; il peut également être remplacé à tout moment par le choix d'accouplement de branchement approprié, pour réparer ou en cas de changement de position de 30 l'actionneur, pour s'adapter à la modification géométrique. Selon l'invention, l'organe de transmission est un axe souple dont la section est prédéfinie librement. Cet axe peut par exemple être rond ou polygonal et l'axe peut de même être réalisé en une seule matière homogène ou en un faisceau de fils torsadés les uns aux autres pour for35 mer un faisceau. Il est choisi de manière préférentielle de réaliser l'axe souple en un tissu métallique. Mais on peut également le réaliser en matière plastique technique. La longueur de l'arbre souple est seulement li- mitée par la force d'entraînement de l'actionneur. Cette longueur peut atteindre plusieurs mètres. L'avantage important réside' dans la séparation spatiale entre l'élément de réglage et l'unité d'entraînement, c'est-à-dire l'actionneur. 5 Il est ainsi possible de ne pas placer l'actionneur directement au voisinage immédiat de l'élément de réglage mais de le déplacer vers un emplacement de montage non soumis à une limitation d'encombrement. De plus, en augmentant ainsi l'éloignement de l'emplacement de montage, on assure une meilleure protection contre l'action directe de la température du mo10 teur et l'influence de milieux agressifs tels que de l'huile, du carburant ou de l'eau de refroidissement. Il est même possible, grâce à la souplesse de l'organe de transmission, de fixer l'actionneur par exemple à une partie fixe de la carrosserie et ensuite de commuter par l'élément de transmission, l'élément d'actionnement sur la conduite d'aspiration du moteur. 15 Malgré le mouvement relatif entre le moteur et la carrosserie engendré par les vibrations ou les rotations du moteur commandé par le couple, dans les paliers du moteur, on garantit la transmission des forces d'entraînement. De plus, l'organe de transmission peut assurer un renvoi 20 des efforts, ce qui donne de plus grands degrés de liberté pour installer l'actionneur. L'application préférentielle du dispositif de réglage selon l'invention est de préférence la commutation d'une installation d'admission d'un moteur à combustion interne. Précisément dans le cas de moteurs de forte cylindrée, la place disponible au voisinage immédiat 25 de l'installation d'admission est très limitée du fait notamment des capots des véhicules qui deviennent de plus en plus plats si bien qu'il est très avantageux de pouvoir installer l'actionneur, qui est très encombrant en soi, à une certaine distance de l'élément de réglage avec la possibilité d'un certain décalage angulaire. Selon un développement de l'invention, le dispositif de réglage est caractérisé en ce que l'élément de commutation est un volet de commutation pour commuter une veine d'air. Il peut s'agir par exemple du volet d'étranglement de la tubulure d'aspiration ou d'un volet basculant; toutefois, il s'agit de préférence d'un volet permettant de commuter deux 35 chemins de passage différents dans le répartiteur d'admission. Une autre variante de l'invention prévoit comme élément de commutation un tiroir tournant au boisseau pour commander une veine d'air. Ce tiroir tournant au boisseau libère différents chemins d'écoulement en fonction de la position du tiroir de rotation dans un système d'aspiration commuté. Un mode de réalisation particulier de l'invention concerne l'élément de commutation comme tiroir en translation, susceptible d'être déplacé pour commuter une veine d'air. Pour cela, 5 on déplace en translation un verrou coulissant ou tiroir dans un organe de guidage pour ouvrir ou fermer les chemins de passage d'air correspondants. Selon un autre développement de l'invention, la conception de l'organe de transmission permet une compensation de longueur entre 10 l'actionneur et l'élément de réglage. Cela est alors nécessaire si les vibrations ou les liaisons ou par exemple des variations de longueur du moteur provoquées par une poussée de couple se traduisent par un mouvement relatif entre l'actionneur et l'élément de réglage. L'organe de transmission peut alors subir une certaine variation de longueur liée par exemple à la 15 réalisation en deux parties comprenant une partie intérieure et une partie extérieure guidées l'une par rapport à l'autre par exemple par une rainure et qui peuvent ainsi transmettre des couples ou autoriser une certaine souplesse dans la matière de l'organe de transmission. Il est avantageux que l'organe de transmission autorise une 20 compensation angulaire entre l'actionneur et l'élément de réglage. Comme il n'est pas rare que du fait de l'encombrement limité, une succession directe linéaire géométriquement droite de l'actionneur de l'organe de transmission et de l'élément d'actionnement selon ce mode de réalisation rend l'organe de transmission tellement souple que l'actionneur peut être 25 installé pratiquement dans n'importe quel angle par rapport à l'élément de réglage et peut ainsi transmettre les efforts qu'il s'agisse de forces de rotation ou de forces de transformation, sans créer de difficultés. Selon une variante de l'invention, la transmission du mouvement entre l'actionneur et l'élément de réglage se fait suivant un chemin 30 de rotation. Cela peut se faire de manière comparative avec une transmission de mouvement des roues d'entraînement jusqu'au tachymètre par l'intermédiaire de son arbre. Pour cela, l'organe de transmission présente une certaine rigidité en torsion pour transmettre le mouvement sans perte ni perte de mouvement. Grâce à des transmissions intermédiaires, en 35 particulier de transmissions de réduction ou de démultiplication, permettent d'adapter la vitesse au mouvement de l'élément de réglage selon le profil du cahier des charges. Contrairement à cela, selon une autre variante de l'invention, la transmission du mouvement se fait par un mouvement de translation de l'organe de transmission. Cela permet de transmettre un mouvement de translation linéaire direct et de l'exécuter ou encore 5 d'utiliser un renvoi également par exemple un boisseau de commutation ou un volet de commutation qui seront tournés en rotation. Le choix d'une souplesse appropriée, non trop élevée, permet ainsi de transmettre des efforts de traction et de pression. Selon un autre développement de l'invention, la transmis10 sion du mouvement se fait par l'intermédiaire de l'organe de transmission suivant un mouvement de translation. L'organe de transmission est muni d'une gaine serrée entre l'actionneur et l'élément de réglage. En serrant la gaine on lui permet de transmettre une poussée même sur des distances importantes par l'intermédiaire de l'organe de transmission. La gaine re15 çoit ainsi la réaction nécessaire à exercer la poussée et c'est pourquoi elle doit être fixée solidairement à l'actionneur et au boîtier de l'élément de réglage. Il en résulte l'avantage important d'une plus grande souplesse pour l'élément de transmission. La distance entre l'enveloppe ou gaine et l'organe de transmission doit être aussi faible que possible. Suivant une 20 autre de ses fonctions, la gaine protège également l'organe de transmission contre les influences extérieures telles que les milieux agressifs, la température ou la saleté et la poussière qui se produisent au niveau du moteur et de l'ensemble du moteur. Un mode de réalisation particulier de l'invention se caracté25 rise en ce que l'organe de transmission est relié et prolongé par des éléments de couplage à au moins un autre organe de transmission. Cela permet de relier, par les renvois, des trajets de géométrie complexe et néanmoins d'assurer d'une façon simple le remplacement en cas de défauts ou de s'adapter à une modification de la géométrie du trajet. Selon un autre développement de l'invention, un élément dynamométrique ou plus simplement un dynamomètre est installé entre l'actionneur et l'organe de transmission. Cet élément dynamométrique peut soit recevoir l'évolution de la force linéaire et l'exploiter ou encore être réalisé comme interrupteur traction/pression ou comme interrupteur de 35 couple pour un mouvement de rotation. L'interrupteur traction/pression, préférentiel, se déclenche sous l'effet d'efforts qui ne se produisent pas normalement pour la simple course d'actionnement, par exemple lorsqu'on atteint la position de fin de course ou en cas de grippage. Cela offre l'avantage d'une fonction de protection et de contrôle installée directement au niveau de l'actionneur, c'est-à-dire localement séparée de l'organe de réglage. On pourra constater de tels blocages lors du déplacement de l'élément de réglage ou en cas de rupture de la chaîne de transmission. De 5 même, l'actionneur peut être initialisé de manière simple. Les signaux de l'élément mesurant la force sont exploités ainsi par une électronique responsable également de la commande de l'actionneur. L'électronique peut ainsi assurer et surveiller les défauts, le contrôle de position, l'initialisation et même une liaison par bus vers la commande. Selon un autre développement de l'invention, l'élément dynamométrique peut être installé entre deux organes de transmission ou entre un organe de transmission et l'élément de commutation. De manière préférentielle, l'interrupteur traction/poussée est installé sur l'enveloppe extérieure du câble Bowden et réagit ainsi à la réaction qui s'est établie 15 lorsqu'il a atteint une butée de fin de course. Mais il est tout aussi possible d'installer l'élément dynamométrique dans le cas d'une transmission par rotation de la force de mouvement, entre l'actionneur et l'élément de réglage et de permettre ainsi de déceler un défaut et d'initialiser le dispositif. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de réglage équipé 25 d'un actionneur linéaire, - la figure 2 est une vue schématique de la position de montage du dispositif de réglage selon l'invention dans le cas d'un actionneur par rotation. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un dispositif de réglage selon l'invention présenté de manière schématique. La figure montre un actionneur linéaire 10 comprenant un boîtier de moteur 1i1 logeant un moteur d'entraînement de broche 12 lui-même relié par un câble 13 à une électronique de commande 14. L'électronique de commande 14 est reliée par un câble de 35 commande et d'alimentation 15, d'une part, à l'alimentation électrique, et, d'autre part, aux entrées recevant les signaux de commande et aux sorties, par exemple d'un appareil de commande d'un véhicule automobile. Le moteur d'entraînement de broche 12 est traversé par une broche filetée 16 guidée dans un guide 17 et reliée à un galet de coulisse 18. Lorsque le moteur d'entraînement de broche 12 fonctionne il déplace la broche filetée 16 de manière linéaire dans le guide 17 selon le sens de rotation du moteur 12 en direction de la sortie du boîtier 11 du moteur ou dans la direc5 tion opposée. D'un côté du moteur d'entraînement il est prévu une bobine d'induction 19 traversée par la broche filetée 16. La bobine d'induction 19 permet de déterminer précisément la position de la broche filetée 16. La bobine d'induction 19 est reliée par une liaison par câble 13 à l'unité électronique ou électronique de commande 14. La sortie du boîtier 11 du 10 moteur comporte un interrupteur de traction et de poussée 20; cet interrupteur est relié au câble Bowden 21 ayant une enveloppe 22 et un organe de transmission passant dans l'enveloppe; il s'agit ici d'un câble souple 23. Le câble souple 23 traverse le commutateur de traction et de pression 20 pour être relié au coulisseau 18. Lorsque la broche filetée 16 exécute 15 un mouvement linéaire, elle entraîne le coulisseau 18 et tire ou pousse le câble souple 23 suivant le sens de rotation du moteur d'entraînement 12. L'enveloppe 22 du câble souple 23 est reliée solidairement à l'interrupteur de traction et de pression 20 d'un côté alors que de l'autre côté il est relié au boîtier d'un élément d'actionnement non représenté. Si le mouvement 20 du câble souple 23 devait être bloqué par un grippage par exemple de l'organe d'actionnement ou autre cause de défaut, alors la réaction engendrée dans l'enveloppe 22 déclenche l'interrupteur de traction/pression 20. L'interrupteur de traction/pression est également relié par un câble 13 à l'électronique 14 de l'actionneur. Ainsi, en cas de défaut de fonctionne25 ment, l'unité électronique 14 et le câble de commande 15 relié à l'appareil de commande du véhicule automobile, peuvent déclencher un signal de défaut pour lancer des contre-mesures permettant d'éviter par exemple un incident grave. Cela facilite le diagnostic de défaut. A son extrémité le câble souple 23 est relié par un renvoi 28 à un axe de volet 26 portant un 30 volet 27. La figure 2 montre l'état de montage du dispositif de réglage selon l'invention dans la tubulure d'admission d'un moteur à combustion interne. Les composants qui correspondent à ceux de la figure 1 portent ici les mêmes références. Il n'est prévu qu'un actionneur 10 relié par un 35 organe de transmission, ici l'enveloppe 22, à un arbre souple 23' à l'intérieur de l'enveloppe, assurant la liaison avec le boîtier 25 pour la transmission de multiplication ou de démultiplication d'un élément de réglage ou d'actionnement. L'actionneur 10 comporte à son extrémité un câble de commande et d'alimentation 15 assurant l'alimentation électrique et la commande avec des canaux d'entrée et de sortie de données de l'appareil de commande du véhicule automobile. L'actionneur 10 est relié au système d'admission 24 par une liaison amovible; il apparaît claire5 ment que la position de montage correspond à un décalage angulaire important. De même l'actionneur 10 est très éloigné du boîtier de l'élément d'actionnement 25. L'enveloppe 22 sert dans ce cas à protéger contre la saleté et à bloquer en rotation l'arbre souple 23'. L'enveloppe 22 n'assure ici aucune fonction de transmission de couple. Dans cet exemple, l'actionneur transmet l'énergie cinétique par un mouvement de rotation, ce qui signifie que l'axe souple 23' est relié à l'axe 26 du volet de commutation et par suite au volet de commutation 27 par une transmission placée dans le boîtier 25. On convertit ainsi le mouvement de rotation de l'arbre souple par une transmission multipliée 15 ou démultipliée appropriée dans la transmission intérieure au boîtier 25 pour obtenir un mouvement de rotation du volet de commutation 27. Dans cette position de montage, le plus gros avantage est visiblement la séparation dans l'espace de l'actionneur 10 et du volet de commutation 27. Pour des raisons de montage et d'encombrement il n'est pas possible 20 ici d'installer un actionneur 10 directement sur le boîtier de l'élément d'actionnement 27 en le fixant par bride. Apparaît ainsi clairement la nécessité d'un renvoi de transmission de force de l'actionneur 10. Le volet de commutation 27 de ce système est responsable de la commutation de l'écoulement d'air dans le système d'admission 24 et selon la norme il li25 bère un chemin de passage d'air long ou court. REVENDICATIONS 10) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générateur d'énergie, notamment d'un moteur à combustion interne, comportant au moins un actionneur pour créer un mouvement de rotation ou de 5 translation, ayant au moins un élément de réglage et au moins un élément de transmission, ce dernier assurant la transmission de la force entre l'actionneur et l'élément de réglage, caractérisé en ce que l'élément de transmission est un axe souple. 10 20) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de commutation est le volet de commutation d'une veine d'air. 15 30) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de commutation est un tiroir rotatif pour commuter une veine 20 d'air. 40) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de commutation est un tiroir mobile en translation pour commuter une veine d'air. 50) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que l'élément de transmission autorise une compensation de longueur. 6 ) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que l'élément de transmission autorise une compensation angulaire. 70) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission du mouvement est faite par l'organe de transmission par l'intermédiaire d'un mouvement de rotation. 80) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission du mouvement se fait par l'intermédiaire d'un organe de transmission suivant un mouvement de translation. 90) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que la transmission du mouvement est faite par un organe de transmission suivant un mouvement de translation et l'organe de transmission est muni d'une enveloppe serrée entre l'actionneur et l'élément de réglage. 100) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de transmission est relié par des éléments d'accouplement à au moins un autre organe de transmission et peut être prolongé. 25 110) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, caractérisé par un élément dynamométrique placé entre l'actionneur et l'organe de trans30 mission. 120) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 10, caractérisé par un élément dynamométrique entre un premier organe de transmission et un second organe de transmission. il 130) Dispositif de réglage d'une unité de commutation d'un système générant de l'énergie selon la revendication 1, caractérisé par un élément dynamométrique entre l'organe de transmission et l'élément de commutation.