Brevet FR2896053A1 — publié le 20070713

Domaine de l'invention La présente invention concerne un actionneur pour un organe de réglage comportant un boîtier, un arbre d'actionneur relié à l'organe de réglage et une transmission à pignon denté logée dans le boîtier, cette transmission ayant une roue de sortie couplée rigidement à l'arbre de réglage et une roue de transmission entraînée, engrenant avec la roue de sortie, et avec une butée prévue du côté du boîtier coopérant avec une contre-butée réalisée sur la roue de sortie pour fixer un angle de pivotement maximum possible de la roue de sortie. Etat de la technique On connaît un actionneur selon le document DE-196 12 869-Al pour le volet d'étranglement installé dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne. Cet actionneur comporte une roue de transmission reliée rigidement à l'arbre d'actionneur et engrenant avec la roue de sortie d'une transmission à pignon droit à deux étages, ayant une roue intermédiaire dont une première denture est en prise avec le pignon moteur porté par l'arbre de sortie du moteur et une seconde denture en prise avec la roue de transmission. La roue de transmission et l'arbre d'actionneur sont montés à rotation dans le boîtier de l'actionneur logeant le réducteur et le moteur de l'actionneur. Le dispositif de rappel assure qu'en cas de défaillance du moteur de l'actionneur, le volet d'étranglement revienne dans une position de base qui ne permet que le fonctionnement de se-cours du moteur à combustion interne. Le dispositif de rappel a un res- sort hélicoïdal cylindrique coaxial à l'arbre de l'actionneur ; une extrémité du ressort est appliquée contre une collerette réalisée sur la roue de transmission et l'autre extrémité du ressort est appliquée sur une collerette réalisée sur le couvercle du boîtier. L'extrémité du ressort hélicoïdal côté boîte de vitesses est fixée dans un pignon de transmis- Sion alors que l'extrémité de ressort côté boîtier est munie d'une branche appliquée contre une butée portée par le boîtier et coopérant avec une butée de la paroi intermédiaire. Le ressort hélicoïdal génère par ses extrémités, un couple exercé sur la roue de sortie ; ce couple augmente à mesure qu'augmente l'angle de rotation du volet d'étranglement à partir de sa position de base. En cas de défaillance du moteur de l'actionneur, ce couple de rappel permet de rappeler le volet d'étranglement dans sa position de base. De façon générale de tels actionneurs ont une butée mécanique supérieure et une butée électrique supérieure limitant l'angle de pivotement de la roue de sortie. Lorsque l'actionneur fonctionne de manière non perturbée, seule agit la butée électrique supérieure qui prédéfinit un déplacement réglable maximum autorisé de l'organe de réglage. Un appareil de commande électronique et un capteur d'angle de rotation mesurant l'angle de pivotement de la roue de sortie réalise cette butée. Le capteur d'angle de rotation mesure l'angle de pivotement de la roue de sortie et l'appareil de commande électronique compare la valeur mesurée du capteur d'angle de pivotement à une valeur de consigne. On augmente l'alimentation du moteur de l'actionneur jusqu'à ce que la valeur mesurée corresponde à la valeur de consigne souhaitée. Lorsque la valeur de mesure atteint une valeur prédéfinie caractéristique du réglage autorisé de l'organe d'actionnement, on limite l'alimentation du moteur électrique de l'actionneur, c'est-à-dire que l'on maintient à un niveau constant le courant alimentant le moteur électrique de l'actionneur. En cas de défaillance de l'appareil de commande électronique, la butée mécanique supérieure assure la limitation mécanique de la course de pivotement maximale de la roue de sortie du fait qu'une contre-butée réalisée sur la roue de sortie vienne contre la butée réalisée sur le boîtier de l'actionneur. La butée mécanique supérieure cons- titue ainsi une sécurité en cas de panne. Lors de la réception technique d'un actionneur, il faut effectuer des contrôles appelés essais OMA qui sont prescrits. Lors d'un essai OMA, on soumet l'actionneur à la tension maximale en court-circuitant l'appareil de commande électronique pour alimenter le mo- teur électrique de l'actionneur sans limiter l'intensité à la position de fonctionnement de secours ou de position d'alimentation en air de se-cours contre la butée mécanique supérieure. Au cours de cet essai, le moteur électrique atteint une vitesse de rotation élevée. Lorsque la roue de sortie rencontre la butée mécanique supérieure, l'énergie cinétique du moteur de l'actionneur se traduit par une sollicitation importante de la transmission ; cette sollicitation est un multiple de celle des contraintes rencontrées dans la transmission. Comme il est nécessaire d'exécuter successivement plusieurs essais OMA (jusqu'à 50 essais) et qu'à la fin de cette série d'essais, l'actionneur doit encore être capable de fonctionner complètement, il faut concevoir la transmission pour qu'elle résiste aux sollicitations intenses d'un essai OMA. Ainsi il faut dimensionner pour résister à une sollicitation qui ne se produit jamais pendant le fonctionnement de l'organe d'actionnement ou seulement dans quelques cas exceptionnels et alors une seule fois. Exposé de l'invention La présente invention concerne un actionneur du type défini ci-dessus caractérisé par un élément d'amortissement élastique agissant entre la butée et la contre-butée. L'actionneur selon l'invention a l'avantage grâce à l'élément d'amortissement élastique entre la butée côté boîtier et la contre butée côté sortie, crée une course de pivotement pour la roue de sortie permettant d'absorber l'énergie cinétique de la transmission lors-que l'actionneur rencontre la butée mécanique et l'entraînement du moteur, de façon continue (et non brutalement comme si la contre- butée rencontrait directement la butée). Dans la transmission on ne rencontre pas de charge maximale excessive si bien que la transmission n'a pas à être conçue pour résister à des contraintes importantes contre la butée mécanique supérieure qui peut être de dimension plus petite, ce qui permet une économie de coût et d'encombrement. Le goujon de transmission qui reçoit la roue de transmission n'a plus à être réalisé comme goujon métallique à cause des faibles contraintes de la boîte de transmission, mais peut être injecté avec le boîtier en matière synthétique de l'actionneur, pour être remplacé par un axe de roue injecté sur le boîtier de matière plastique. Selon un développement avantageux de l'invention, l'élément amortisseur fabriqué en élastomère est installé sur la butée côté boîtier ou sur la contre-butée côté roue de sortie. Il est également possible de réaliser l'élément amortisseur en deux parties et d'associer chaque fois une partie de l'élément à la butée et à la contre-butée. Il est avantageux que l'élément amortisseur porte une nervure en élastomère appliquée sur l'épaulement radial de la roue de sortie, tourné vers la butée, ou de réaliser cette butée comme un élément en élastomère installé sur le boîtier et pénétrant radialement dans la course de pivote-ment de la roue de sortie sous la forme d'un bossage de butée. Le flanc de la came de butée tourné vers la roue de sortie est en amont de celle- ci. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'extrémité d'un ressort de rappel de l'actionneur pour rappeler la roue de sortie utilise comme élément d'amortissement l'extrémité du ressort côté roue de sortie comme branche de ressort longue, et l'extrémité de la branche libre fixée à distance de la roue de sortie constitue la contre-butée. 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 en perspective d'un ajustage de volet d'étranglement équipé d'un actionneur électrique pour le volet d'étranglement monté pivotant dans l'ajutage destiné à être installé dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne, cette vue étant partiellement coupée suivant la ligne de coupe I-I de la figure 2 ; - la figure 2 est une vue de dessus de l'actionneur dans la direction de la flèche II de la figure 1 lorsque le couvercle du boîtier n'est pas enlevé ; - la figure 3 est une vue à échelle agrandie du détail III de la figure 1 ; - la figure 4 montre la même vue que la figure 2 avec une variante portant sur l'actionneur ; et - la figure 5 est une vue à échelle agrandie du détail V de la figure 4 montrant d'autres variantes de l'actionneur. Description de modes de réalisation L'actionneur 10 représenté aux dessins sert à régler en rotation un organe en forme de volet d'étranglement installé dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne. L'organe de réglage peut également être le volet d'air d'une installation de climatisation ou autre élément pivotant commandant la section d'un canal. Selon la figure 1, le volet d'étranglement 11 est monté pi-votant dans un ajutage 12 ; l'actionneur 10 fait passer le volet d'étranglement de sa position de base dite position de fonctionnement de secours ou position d'alimentation de secours en air, dans laquelle il ne libère qu'une section de passage d'air minimale dans l'ajutage 12 jusqu'à une position de fin de pivotement dans laquelle la section d'écoulement maximale de l'ajutage 12 est libérée. L'actionneur 10 comporte un boîtier 13 logeant une transmission à pignon denté 14 et un moteur électrique. Le moteur entraîne le volet d'étranglement 11 par l'intermédiaire de la transmission à pignon denté 14. Seul l'arbre moteur 15 apparaît à la figure 2 pour le moteur de l'actionneur. Cet arbre porte solidairement en rotation le pignon moteur 16 de la transmission à pignon denté 14. Le boîtier 13 de l'actionneur est en deux parties ; selon les figures 1 et 2 il se compose d'un pot 17 formant le boîtier et d'un couvercle fermant le pot 17. Aux figures 1 et 2 le couvercle du boîtier a été enlevé pour permettre de voir l'intérieur du boîtier 13. La transmission à pignon denté 14 réalisée sous forme de transmission à deux étages comporte à côté du pignon moteur 16 également un pignon intermédiaire ou pignon de transmission 19 porté à rotation par un axe de roue 18 fixé au boîtier 13 de l'actionneur ainsi qu'un pignon de sortie ; le pignon de sortie est solidaire en rotation de l'arbre 21 de l'actionneur. L'arbre 21 est monté à rotation dans l'ajutage de volet d'étranglement 12 faisant corps avec le pot 17 du boîtier. Cet arbre porte le volet d'étranglement 11. La roue de transmission 19 possède deux pignons dentés solidaires en rotation et de préférence réalisés en une seule pièce. Ces pignons ont des nombres de dents extrêmement différents. Le pignon denté 191 ayant le plus grand nombre de dents, engrène avec le pignon moteur 16 et forme avec celui-ci le premier étage de la transmission. Le pignon denté 192 à petit nombre de dents en-grène avec la roue de sortie 20 et forme avec celle-ci le second étage de la transmission. La roue de sortie 20 est une segment de roue munie d'un segment denté 201. Lorsque le moteur électrique de l'actionneur est alimenté, l'engrènement entre le pignon moteur 16 et le pignon denté 191 fait tourner la roue de transmission 19 ; celle-ci fait pivoter la roue de sortie 20 dans le sens des aiguilles d'une montre selon la figure 2 (flèche 22 à la figure 2) par l'engrènement du pignon denté 192 et du segment denté 201. Un capteur d'angle de rotation dont le rotor 23 est relié solidaire-ment à la roue de sortie 20 et dont le stator est installé dans le couvercle de boîtier non représenté ici, mesure l'angle de pivotement de la roue de sortie 20 et fournit une grandeur de mesure correspondante à un appareil de commande électronique. L'appareil de commande compare la grandeur de mesure à une valeur de consigne correspondant à la position de rotation souhaitée pour le volet d'étranglement 11. Si la grandeur de mesure et la valeur de consigne se correspondent, on maintient l'alimentation électrique et on tient ainsi le volet d'étranglement 11 dans la position de pivotement atteinte à ce moment. Si l'alimentation du moteur électrique de l'actionneur est coupée, le ressort de rappel 24 rappelle la roue de sortie 20 et ainsi le volet d'étranglement 11 dans la position de base, c'est-à-dire dans la position de fonctionnement de se-cours ou position d'alimentation en air de secours pour le volet d'étranglement 11. Le ressort de rappel 24 de l'exemple de réalisation est un ressort hélicoïdal cylindrique dont les extrémités sont fixées d'une part au pot 17 du boîtier d'autre part à la roue de sortie 20. L'actionneur 10 possède une butée mécanique supérieure 25 réalisée sur le boîtier 13 de l'actionneur et coopérant avec une con- tre-butée 26 de la roue de sortie 20. La butée 25 est fixe ou réglable par rapport au pot 17 du boîtier ; cette butée pénètre dans le trajet de pivotement de la contre-butée 26. Dans l'exemple de réalisation, la butée 25 est réalisée par une came de butée 27 venant radialement en saillie par rapport à la paroi du boîtier et dont le flanc de came tourné vers la contre-butée 26 fonctionne comme butée mécanique supérieure 25. La butée 25 et la contre-butée 26 limitent le mouvement de pivotement maximum de la roue de sortie 20. A l'état non perturbé, l'actionneur 10 réalise une butée électrique supérieure, réglable en amont de la butée mécanique supérieure 25 dans le trajet de pivotement de la roue de sortie 20 ; cette butée électrique supérieure définit le mouvement de pi- votement ou de réglage maximum autorisé du volet d'étranglement 11. La butée électrique supérieure est réalisée par un appareil de commande électronique qui limite l'alimentation du moteur électrique de l'actionneur dès que la grandeur de mesure fournie par le capteur d'angle de rotation correspond à une valeur prédéfinie ou valeur de con-signe caractéristique de la position de pivotement maximal autorisé pour le volet d'étranglement 11 pour un fonctionnement non perturbé. Pour la réception technique de l'actionneur 10, il faut effectuer des contrôles c'est-à-dire des essais OMA prescrits. Au cours d'un essai OMA on applique à l'actionneur 10 la tension de fonctionne-ment maximale en shuntant l'appareil de commande pour le moteur sans limiter l'intensité en passant de la position de fonctionnement de secours ou position d'alimentation en air de secours du volet d'étranglement 11 contre la butée mécanique supérieure 25. Il faut ré- péter plusieurs fois par exemple 50 fois un essai OMA successivement. A chaque essai OMA, le moteur électrique de l'actionneur tourne à vitesse élevée si bien que lorsque la contre-butée 26 de la roue de sortie 20 rencontre la butée mécanique supérieure 25 du pot 17 du boîtier, l'énergie cinétique importante du moteur électrique de l'actionneur sol- licite très fortement la transmission 14. Pour ne pas avoir à surdimensionner la transmission 14 pour absorber de telles contraintes maximales au-delà de ce qui est nécessaire pour le fonctionnement non perturbé, il est prévu un élément amortisseur 28 élastique entre la butée 25 et la contre-butée 26. Dans le cas de l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, l'élément amortisseur 28 est l'extrémité élastique du ressort de rappel 24 fixée à la roue de sortie 20. L'extrémité du ressort est en forme de branche de ressort 29, allongée, fixée à la roue de sortie 20 avec une certaine distance par rapport à l'extrémité libre de la branche, par exemple enclipsée sur la roue de sortie 20. Un segment de la branche de ressort 29 qui s'étend du point de fixation de la roue de sortie 20 jusqu'à l'extrémité libre de la branche, sort radialement de la roue de sortie 20 pour s'appliquer contre la butée mécanique supérieure 25. Cette branche de ressort 29 forme la contre-butée 26 de la roue de sor- tie 20 ; du fait de son comportement élastique lors de la venue contre la butée mécanique supérieure 25, cette branche fonctionne comme un élément amortisseur 28. Le mouvement élastique du segment de branche à la rencontre de la butée mécanique supérieure 25 prolonge élastiquement le mouvement de pivotement de la roue de sortie et sur cette course de pivotement, allongée on absorbe l'énergie cinétique du moteur électrique de l'actionneur et de la transmission 14, de façon continue c'est-à-dire non brutale. La réduction continue évite les sollicitations extrêmes de la transmission 14 à la fois dans un essai OMA et aussi au cours du fonctionnement perturbé de l'actionneur 10 en cas de défaillance de la butée électrique supérieure ; ainsi il n'y a plus lieu de dimensionner la transmission 14 en se fondant sur de telles contraintes de sollicitations élevées. L'actionneur 10 représenté à la figure 4 se distingue de l'actionneur 10 des figures 1 à 3, décrit ci-dessus par une réalisation 15 différente de l'organe amortisseur 28 prévu entre la butée 25 côté boîtier et la contre-butée 26 côté roue de sortie. L'élément amortisseur 28 est constitué dans ce cas par une nervure en élastomère 30 s'appuyant sur l'épaulement radial 202 tourné vers la butée 25 ; cet épaulement est réalisé sur la roue de sortie 20. Lorsqu'à la fin du mouvement de pivo- 20 terrent de la roue de sortie 20, la nervure élastique 30 rencontre la came de butée du pot 17 formant le boîtier, et constituant la butée 25, la compression élastique de la nervure en élastomère 30 allonge le mouvement de pivotement de la roue de sortie 20 et absorbe en continu l'énergie cinétique par compression de la nervure en élastomère 20. On 25 évite ainsi également les sollicitations extrêmes qui seraient appliquées à la transmission 14. La figure 5 montre un détail de l'actionneur de la figure 4 avec une autre variante de l'élément amortisseur 28. Dans ce cas, l'élément amortisseur 28 est prévu sur le boîtier 13 de l'actionneur. Cet 30 élément est constitué par un élément en élastomère 31 dont le flanc tourné vers la contre-butée 26 est en amont de la came de butée 27. Lorsque la contre-butée 26 formée par exemple par l'épaulement radial 202 de la roue de sortie 20, vient contre la butée mécanique supérieure 25, l'élément en élastomère 31 est également comprimé et absorbera 9 ainsi de façon continue l'énergie cinétique du moteur de l'actionneur et de la transmission 14.5 REVENDICATIONS 1 ) Actionneur pour un organe de réglage comportant un boîtier (13), un arbre d'actionneur (21) relié à l'organe de réglage et une transmission à pignon denté (14) logée dans le boîtier (13), cette transmission ayant une roue de sortie (20) couplée rigidement à l'arbre de réglage (21) et une roue de transmission (19) entraînée, engrenant avec la roue de sortie, et dans lequel une butée (25) prévue du côté du boîtier coopére avec une contre-butée (26) réalisée sur la roue de sortie (20) pour fixer un angle de pivotement maximum possible de la roue de sortie (20), caractérisé par un élément d'amortissement élastique (26) agissant entre la butée (25) et la contre-butée (26). 2 ) Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'amortissement (28) est prévu en amont de la butée (25). 3 ) Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la butée (25) est réalisée par une came de butée (27) prévue sur le boîtier (13) de l'actionneur et pénétrant dans le trajet de pivotement de la roue de sortie (20), et l'élément amortisseur (28) est un élément en élastomère (31) prévu en amont du flanc de la came de butée (27) tournée vers la roue de sortie (20). 4 ) Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (28) est prévu sur la contre-butée (26). 5 ) Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (28) est réalisé en forme de nervures en élastomère (30) appliqué sur un épaulement radial (202), tourné vers la butée (25) et réalisé sur la roue de sortie (20). 256 ) Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'amortissement (28) est l'extrémité d'un ressort de rappel (24) dont une extrémité est fixée à la roue de sortie (20) et l'autre extrémité 5 du ressort est fixée au boîtier (13) de l'actionneur. 7 ) Actionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité du ressort côté roue de sortie est en forme de branche élastique (29) fixée à la roue de sortie (20) à une certaine distance de l'extrémité libre de la branche et dont le segment libre de la branche forme la contre-butée (26). 8 ) Actionneur selon la revendication 6, 15 caractérisé en ce que la butée (25) est formée par le flanc d'une came de butée (27) tourné vers la roue de sortie (20), cette came étant prévue sur le boîtier (13) de l'actionneur et pénétrant dans la course de pivotement de la roue de sortie (20). 20 9 ) Actionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ressort de rappel (24) est un ressort hélicoïdal cylindrique coaxial à l'arbre d'actionneur (21). 30