Brevet FR2896054A1 — publié le 20070713

Domaine de l'invention La présente invention concerne un actionneur pour un organe de réglage comportant un arbre de réglage destiné à être relié à l'organe de réglage, une transmission à pignons dentés comprenant une roue de sortie couplée solidairement à l'arbre de réglage et ayant un segment denté ainsi qu'une roue de transmission entraînée en prise avec le segment denté, et une butée mécanique délimitant l'angle de pivotement maximum possible de la roue de transmission en combinaison avec une contre-butée réalisée sur la roue de sortie. Etat de la technique On connaît selon le document DE-196 12 869-Al un actionneur d'un volet d'étranglement installé dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne. La roue de transmission reliée solidairement à l'arbre de réglage est la roue de sortie d'une transmission à pignon droit à deux étages avec une roue intermédiaire dont une première denture engrène avec un pignon moteur installé sur l'arbre de sortie du moteur et une seconde denture engrenant avec la roue de transmission. La roue de transmission et l'arbre de réglage ou d'actionneur sont montés à rotation dans le boîtier de l'actionneur rece-vant le réducteur et un moteur électrique d'actionneur. Un dispositif de rappel assure qu'en cas de défaillance du moteur de l'actionneur, le vo-let d'étranglement revienne dans une position de base qui ne permet que le fonctionnement de secours du moteur à combustion interne. Le dispositif de rappel comporte un ressort hélicoïdal cylindrique coaxial à l'arbre de l'actionneur ; une extrémité du ressort est appliqué contre une collerette réalisée sur la roue de transmission et l'autre extrémité du ressort est engagée sur une collerette du couvercle du boîtier. L'extrémité du ressort hélicoïdal du côté de la roue de transmission est fixée à la roue de transmission alors que l'extrémité du ressort côté boî- tier porte une branche de ressort appliquée contre une butée du boîtier et coopérant avec une butée sur la roue intermédiaire. Le ressort hélicoïdal génère par ses extrémités, un couple appliqué à la roue de sortie et ce couple augmente avec l'augmentation du pivotement du volet d'étranglement à partir de sa position de base. En cas de défaillance du moteur de l'actionneur, ce couple de rappel fait tourner le volet d'étranglement pour le ramener 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 façon non perturbée, seule la butée électrique supérieure est active ; elle prédéfinit un réglage maximum autorisé de l'organe de réglage. Cela se fait à l'aide d'un appareil de commande électronique et d'un capteur d'angle de rotation mesurant l'angle de pivotement de la roue de sortie. io 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 par le capteur d'angle à une valeur de consigne. L'alimentation du moteur de l'actionneur est commandé jusqu'à ce que la valeur de me-sure corresponde à une valeur de consigne souhaitée. Si la valeur de 15 mesure atteint une valeur prédéfinie caractéristique du réglage maximum autorisé de l'organe de réglage, 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. La butée mécanique supérieure assure qu'en cas de dé- 20 faillante de l'appareil de commande électronique on limite mécanique-ment le mouvement de pivotement maximum de la roue de sortie grâce à une butée réalisée sur le boîtier de l'actionneur qui coopère avec une contre-butée de la roue de sortie. La butée mécanique supérieure sert de sécurité en cas de panne. 25 Lors de la réception technique d'un actionneur il faut effectuer des essais appelés essais OMA prescrits. Lors d'un essai OMA, on fait fonctionner l'actionneur en shuntant l'appareil de commande électronique avec une tension maximum appliquée au moteur électrique de l'actionneur sans limiter de courant en partant de la position de se- 30 cours ou d'alimentation de secours en air vers la butée mécanique supérieure. Au cours de cet essai, le moteur électrique de l'actionneur atteint une vitesse de rotation élevée. Lorsque la roue de sortie arrive à la butée mécanique supérieure, l'énergie cinétique du moteur de l'actionneur engendre un maximum de contraintes, importantes dans la 35 transmission ; ce maximum représente un multiple des contraintes ap- pliquées à la transmission pendant le fonctionnement. Comme il faut exécuter successivement plusieurs tels essais OMA (jusqu'à 50 essais) et qu'à la fin de cette série d'essais l'actionneur doit pouvoir fonctionner parfaitement, il faut que la transmission soit conçue pour résister aux fortes sollicitations de l'essai OMA c'est-à-dire pour une sollicitation qui ne se produit pas ou que dans des cases exceptionnelles et cela seule-ment une fois pendant le fonctionnement de l'actionneur. Exposé de l'invention La présente invention concerne un actionneur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le segment denté de la roue de sortie est réalisé pour neutraliser l'engrènement entre la roue de transmission et la roue de sortie dans une plage d'angle de pivotement de la roue de sortie qui se trouve directement en amont de la butée mécanique. Ainsi l'actionneur selon l'invention a l'avantage qu'avant d'atteindre la butée mécanique supérieure, la roue de sortie est découplée de la roue de transmission assurant l'entraînement et cette roue de transmission peut continuer à tourner sans agir sur la roue de sortie. L'énergie cinétique emmagasinée par la rotation du côté de l'entraînement est ainsi libérée d'une manière non brutale dans la transmission et l'arrivée de la roue de sortie sur la butée mécanique supérieure ne se fait qu'avec une énergie considérablement réduite. On réduit ainsi de façon significative la sollicitation de la transmission par l'essai OMA (et aussi en cas d'incident). C'est pourquoi il n'est plus né- cessaire de concevoir la transmission pour résister plusieurs fois à des maximums de contraintes dans un test OMA et la transmission peut être dimensionnée de manière plus faible ce qui se traduit par une économie de coût et d'encombrement. Le goujon qui reçoit la roue de transmission n'a plus à être réalisé sous la forme d'un goujon métalli- que à cause des contraintes considérablement plus faibles, goujon que l'on enfonce de force dans le boîtier d'actionneur en matière plastique. En revanche, le goujon peut être remplacé par un goujon injecté au boîtier de matière plastique de l'actionneur. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, dans le cas d'un actionneur dont la roue de transmission est entraînée par un moteur électrique, ayant une butée électrique supérieure pour limiter l'angle de pivotement, la plage de l'angle de pivotement dans laquelle il n'y a pas d'engrènement entre la roue de transmission et la roue de sortie est fixée par une réalisation correspondante du segment denté sur la roue de sortie entre la butée électrique supérieure et la butée mécanique supérieure et fait ainsi directement suite à la plage d'angle de pivotement de la roue de sortie jusqu'à ce qu'on atteigne la butée électrique supérieure. 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 de dessus d'un actionneur dont le couvercle du boîtier a été enlevé et occupant une première position de pivote- ment de la roue de sortie de la transmission de l'actionneur ; et - la figure 2 est une vue de dessus correspondant à celle de la figure 1 pour une position différente de pivotement de la roue de sortie. Description d'un mode de réalisation Les figures 1 et 2 montrent en vue de dessus un action- neur pour un organe de réglage qui peut être le volet d'étranglement installé dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion in-terne, un volet d'alimentation en air d'une installation de climatisation ou autre élément pivotant servant à commander la section d'un canal ; l'actionneur comporte un boîtier 10 logeant une transmission à pignons dentés 11 et un moteur électrique qui entraîne l'organe de réglage 10 par la transmission par pignons dentés 11. Les figures 1 et 2 ne montrent que l'arbre 12 du moteur de l'actionneur. Cet arbre porte solidairement en rotation un pignon moteur 13 faisant partie de la transmission à pignons dentés 11. Le boîtier 10 de l'actionneur est en deux parties et comporte un pot 14 qui apparaît aux figures 1 et 2 ainsi qu'un couvercle fermant le pot 14 du boîtier ; le couvercle a été enlevé aux figures 1 et 2 pour permettre de voir les éléments à l'intérieur du boîtier 10. La transmission à pignons dentés 11 réalisée avec deux ni-veaux de transmission comporte en plus du pignon moteur 13, un pi- gnon intermédiaire ou pignon de transmission 16 monté à rotation sur un axe radial 15 fixé au boîtier 10 de l'actionneur ainsi qu'une roue de sortie 17 solidaire en rotation de l'arbre moteur 18. L'arbre moteur ou arbre d'actionneur 18 est monté en rotation dans un pot 14 de boîtier en traversant le fond du boîtier 14 pour dépasser du boîtier 10 de l'actionneur. L'extrémité libre de l'axe est réalisée pour permettre une liaison rigide avec l'organe à régler. La roue de transmission 16 se compose de deux pignons dentés solidaires en rotation de préférence réalisés en une seule pièce et ayant un nombre de dents extrêmement différent. Le pignon denté 161 ayant le plus grand nombre de dents en-grène avec le pignon moteur 13 et forme avec celui-ci le premier étage de la transmission. Le pignon denté 162 ayant un nombre de dents plus petit est en prise avec la roue de sortie 17 et forme avec celle-ci le second niveau de la transmission. La roue de sortie 17 est réalisée sous forme de segment de roue muni d'un segment denté 19. 15 Lorsqu'on alimente le moteur électrique de l'actionneur, l'engrènement entre le pignon moteur 13 et le pignon denté 161 fait tourner la roue de transmission 16 ; cette roue engrène à son tour par le pignon denté 162 avec le segment denté 19 de la roue de sortie 17 et fait pivoter celle-ci dans le sens des aiguilles d'une montre selon la fl- 20 gure 1 (flèche 20, figure 1). Un capteur d'angle de rotation dont le rotor 21 est relié solidairement à la roue de sortie 17 et dont le stator est installé dans le couvercle non représenté du boîtier, mesure l'angle de pivotement de la roue de sortie 17 et transmet sa grandeur de mesure à un appareil de commande électronique. L'appareil de commande corn- 25 pare la grandeur de mesure à une valeur de consigne correspondant à la position de réglage souhaitée de l'organe à régler. Lorsque la grandeur de mesure et la valeur de consigne se correspondent, on maintient l'alimentation électrique et ainsi l'organe d'actionnement est tenu dans la position de pivotement atteinte. Mais si l'alimentation du moteur 30 d'actionnement électrique est de nouveau coupée, un ressort de rappel qui n'apparaît pas ici fait revenir la roue de sortie 17 et ainsi l'arbre d'actionnement 18 dans une position de base ; en liaison avec le volet d'étranglement d'un système d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, constituant l'organe à régler, cette position est appelée po- 35 sition de fonctionnement de secours ou position d'alimentation en air de secours. Le ressort de rappel est par exemple réalisé sous la forme d'un ressort hélicoïdal coaxial à l'arbre 18 et dont une extrémité libre est fixée à la roue de sortie 17 et l'autre extrémité du ressort est fixée au pot 14 du boîtier. En fonctionnement non perturbé, l'actionneur a une butée électrique supérieure, réglable qui définit le mouvement de réglage maximum autorisé de l'actionneur. La butée électrique supérieure est réalisée par un appareil de commande électronique limitant l'alimentation électrique du moteur électrique de l'actionneur dès que la grandeur de mesure fournie par le capteur d'angle de pivotement correspond à une valeur de consigne caractéristique de la position de pivotement maximum encore autorisée pour l'organe réglé. L'actionneur possède en outre une butée mécanique supérieure 22 réalisée sur le boîtier 10 de l'actionneur et coopérant avec une contre-butée 23 réalisée sur la roue de sortie 17. La butée 22 installée de manière fixe sur le pot 14 du boîtier ou de façon réglable sur celui-ci, pénètre dans la trajectoire de pivotement de la contrebutée 23. Lorsque pendant la rotation de la roue de transmission 16 la butée passe au-delà de la butée électrique supérieure et que la contre-butée 23 vient contre la butée mécanique supérieure 22, tout autre mouvement de pivotement de la roue de transmission 16 est bloqué mécaniquement. Cette butée mécanique supérieure 22 protège l'actionneur et l'organe réglé en cas d'incident, c'est-à-dire en cas de défaillance de l'appareil de commande électronique car de cette manière, la butée électrique haute n'est plus active. Pour la réception technique de l'actionneur il faut effectuer des contrôles c'est-à-dire des essais OMA. Lors d'un essai OMA, on shunte l'appareil de commande pour ne pas limiter le courant et on fait passer l'actionneur de sa position de base, qui est la position de secours ou la position d'alimentation en air de secours, pour le conduire jusqu'à la butée mécanique haute. Un essai OMA doit être répété successive-ment plusieurs fois jusqu'à 50 fois. Dans le cas d'un essai OMA, le moteur électrique de l'actionneur atteint une vitesse de rotation élevée si bien qu'à la rencontre de la contre-butée 23 de la roue de sortie 17 et de la butée mécanique supérieure 22 du pot 14 du boîtier, cette énergie cinétique importante du moteur électrique de l'actionneur se traduit par une contrainte maximale élevée dans la boîte de vitesses 11. Pour absorber cette contrainte maximale, sans avoir à sur-dimensionner la transmission 11 au-delà de ce qui serait nécessaire pour un fonctionnement non perturbé, le segment de denture 19 est réalisé au niveau de la roue de sortie 17 d'une façon telle que dans une plage d'angle de pivotement a (figure 2) de la roue de sortie 17 qui précède directement la butée mécanique supérieure 22, on neutralise l'engrènement entre la roue de transmission et la roue de sortie 16, 17. Cette plage d'angle de pivotement a est comprise entre la butée mécanique supérieure 22 et la position prise par la contre-butée 23 sur la roue de sortie 17 quand la roue de sortie 17 a été tournée jusqu'à venir contre la butée électrique supérieure. Comme le montre la figure 2, l'extrémité arrière du seg- ment denté 19 de la roue de sortie 17 se poursuit dans le sens de pivotement de la roue de sortie 17 d'un segment denté qui ne comporte plus de dent 24 et dont le diamètre est égal ou inférieur au cercle de base du segment denté 19. Ce segment denté 24 qui ne comporte plus de dent est installé sur la roue de sortie 17 pour que la roue dentée 162 du pi- gnon de transmission 16 saute la dernière dent du segment denté 19 une fois que la roue de sortie 17 a été suffisamment pivotée pour se trouver contre la butée électrique supérieure ou si seulement quelques degrés sont dépassés. Lorsque la roue de sortie 17 atteint cette position de base, le moteur d'actionnement électrique, le pignon moteur 13 et la roue de transmission 16 continuent de tourner, mais ce mouvement de rotation de la roue de transmission 16 n'est plus transmis à la roue de sortie 17. Ainsi dans un essai OMA ou en cas de fonctionnement perturbé du moteur électrique de l'actionneur, on évite la rencontre habituellement brutale entre la contre-butée 23 de la roue de sortie 17 contre la butée mécanique supérieure 22 côté boîtier, et la transmission 11 n'est plus soumise à un maximum de contraintes dépassant le fonctionnement normal.35 REVENDICATIONS 1 ) Actionneur pour un organe de réglage comportant un arbre de réglage (18) destiné à être relié à l'organe de réglage, une transmission à pignons dentés (11) comprenant une roue de sortie (17) couplée solidai-rement à l'arbre de réglage (18) et ayant un segment denté (19) ainsi qu'une roue de transmission (16) entraînée en prise avec le segment denté, et une butée mécanique (22) délimitant l'angle de pivotement maximum possible de la roue de transmission (16) en combinaison avec une contre-butée (23) réalisée sur la roue de sortie (17), caractérisé en ce que le segment denté (19) de la roue de sortie (17) est réalisé pour neutraliser l'engrènement entre la roue de transmission et la roue de sortie (16, 17) dans une plage d'angle de pivotement (a) de la roue de sortie (17) qui se trouve directement en amont de la butée mécanique (22). 2 ) Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue de transmission (16) est entraînée par un moteur électrique d'actionneur, et ce moteur comporte en amont de la butée mécanique (22) dans la direction de pivotement de la roue de sortie (17), une butée électrique agissant lorsque le fonctionnement n'est pas perturbé pour limiter l'angle de pivotement de la roue de sortie (17), et cette butée lorsqu'elle est atteinte limite l'alimentation du moteur d'actionneur, et la plage d'angle de pivotement (a) sans engrènement entre la roue de transmission et la roue de sortie (16, 17) se situe entre la butée électrique supérieure et la butée mécanique supérieure (22). 3 ) Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité arrière selon le sens de pivotement du segment denté (19) de la roue de sortie (17) se poursuit par un segment de roue non denté (24) dont le diamètre est égal ou inférieur au diamètre du cercle de base du segment denté (19), et le segment de roue (24) est prévu sur la roue de sortie (17) pour qu'après le pivotement de la roue de sortie (17) jusqu'à la butée électri-que, la denture de la roue de transmission (16) vienne en prise avec le segment de roue (24). 4 ) Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission (11) est logée dans un boîtier d'actionneur (10) et la butée mécanique (22) est réalisée sur le boîtier d'actionneur (10). 5 ) Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier d'actionneur (10) est en deux parties avec un pot de boîtier (14) muni d'un couvercle logeant la transmission (11) et la butée mécanique supérieure (22) est réalisée sur le pot (14) du boîtier.15