Brevet FR2958348A1 — publié le 20111007

ACTIONNEUR A PRESSION ET/OU DEPRESSION Domaine technique La présente invention se rapporte au domaine des actionneurs dans lesquels une commande pneumatique permet de générer le déplacement d'un organe mécanique. De tels actionneurs sont notamment utilisés dans l'industrie automobile au niveau des commandes de régulation d'un turbo-compresseur ou encore via une vanne permettant d'effectuer la commande du recyclage des gaz d'échappement telle une vanne courrament désignée par l'appellation de « vanne EGR ». L'invention vise plus particulièrement un actionneur à pression et/ou dépression dont la conception et la géométrie des éléments le constituant permet de garantir une durée de vie supérieure à un million de cycles avec des conditions d'environnement en température supérieures à 225° C. Art antérieur De façon générale, on connaît des actionneurs à pression et/ou dépression tel que décrit dans le document EP 2 028 377, et dans lequel une membrane souple est collée ou vulcanisée à l'intérieur d'une pièce tubulaire métallique, ladite pièce étant ensuite soudée avec le corps de l'actionneur de façon à immobiliser le positionnement de la membrane souple. Par ailleurs, une bague de blocage peut ensuite être agencée au niveau d'un bourrelet de la membrane de façon à empêcher un arrachement entre la membrane souple et la pièce tubulaire. Cependant un tel agencement nécessite une grande précision quant au dimensionnement de la bague de blocage et à l'épaisseur de la membrane sur toute sa périphérie. En effet, en pratique, la membrane peut avoir des variations d'épaisseur et le serrage au moyen de la bague de blocage ne peut être garanti ou nécessite d'avoir une pluralité de bagues de blocage de différents diamètres de façon à s'adapter à l'épaisseur de chaque membrane souple. Ainsi, le but de l'invention est de permettre de réaliser des actionneurs à pression et/ou dépression ne nécessitant pas la fabrication de bagues de blocage de différents diamètres tout en garantissant, pour chaque membrane, un serrage radial optimum par rapport au corps de l'actionneur. 10 Exposé de l'invention L'invention concerne donc un actionneur à pression et/ou dépression permettant de commander et de guider en translation le déplacement d'une tige. Un tel actionneur comporte ainsi un corps et un couvercle aptes à maintenir en 15 position une membrane souple solidaire de la tige. Selon l'invention, cet actionneur se caractérise en ce que la membrane et le corps comportent chacun une zone de contact de forme conique, agencée coaxialement par rapport à un axe de la tige, et dont le sommet de chaque cône 20 est positionné du côté de l'actionneur présentant une extrémité libre de la tige, et en ce que le couvercle comporte, à proximité de sa périphérie, une surface de serrage radial exerçant sur la membrane un effort radial au niveau des zones de contact de forme conique. 25 Autrement dit, le maintien en position de la membrane souple est réalisé au moyen du couvercle pénétrant à l'intérieur du volume défini par le corps et exerçant un effort radial vers l'extérieur de l'actionneur au niveau des zones de contact de forme conique de la membrane et du corps. 30 Un tel agencement permet donc de réaliser un coincement sûr et efficace de la membrane par rapport au corps quel que soit son épaisseur. En effet, la forme conique des surfaces de contact permet de générer un ajustement axial de5 la membrane par rapport au corps et ainsi de générer une chaîne de cotation simplifiée au niveau de la surface de serrage radial du couvercle et des zones de contacts de la membrane et du corps. Avantageusement, la membrane peut comporter un bourrelet à sa périphérie s'étendant radialement vers l'extérieur de l'actionneur. En d'autres termes, un bourrelet est agencé au niveau de l'extrémité libre circulaire de la membrane. Ce bourrelet permet alors de définir une surface plane au niveau de l'extrémité libre de la membrane. En pratique, le corps peut comporter un renflement destiné à coopérer avec le bourrelet de la membrane, un tel renflement comportant une surface de butée pour indexer la position de la membrane par rapport au corps. Ainsi, une fois le bourrelet de la membrane positionné à l'intérieur du renflement ou à sa proximité, le positionnement de la membrane est optimum, et le couvercle de l'actionneur peut être mis en place pour immobiliser la membrane à l'intérieur du corps. Selon un mode de réalisation particulier le couvercle comporte à sa périphérie une collerette plane circulaire coopérant avec une surface plane du bourrelet de la membrane. De cette manière le positionnement du couvercle est indexé par rapport à la membrane faisant coopérer la collerette plane circulaire du couvercle avec la surface plane du bourrelet de la membrane. Par ailleurs, le couvercle et le corps sont assujettis en liaison encastrement l'un par rapport à l'autre. Une telle liaison encastrement peut être réalisée de différentes manières. En effet, selon un premier mode de réalisation, le corps peut comporter une ailette de maintien coopérant en liaison appui plan avec la collerette plane circulaire du couvercle, cette ailette de maintien étant formée par la périphérie du corps en étant rabattue vers l'intérieur de l'actionneur. Autrement dit, une fois le couvercle positionné et immobilisant la membrane, une portion du corps situé à sa périphérie est rabattue au-dessus de la collerette plane circulaire du couvercle. De cette manière, on forme une ailette de maintien au moyen de la périphérie du corps qui immobilise le couvercle. Selon un second mode de réalisation, la collerette plane circulaire peut être soudée avec la périphérie du corps. Dans ce cas, un cordon de soudure agencé au niveau de la jonction entre le corps et le couvercle permet d'immobiliser le couvercle par rapport au corps. Un tel cordon de soudure est donc agencé au niveau de la surface externe de la collerette plane circulaire. Selon une première variante, les zones de contact de forme conique de la membrane et du corps peuvent comporter des angles d'inclinaisons différents. Dans ce cas, on peut garantir le blocage radial de la membrane par rapport au corps en effectuant une déformation élastique de la membrane. En effet, lorsque les zones de contact de forme conique présentent des angles d'inclinaison différents, lors de l'introduction du couvercle permettant d'exercer un effort radial de serrage, la membrane souple se déforme élastiquement de manière à épouser, sur toute la surface de serrage radial, la zone de contact de forme conique du corps de l'actionneur. Selon une seconde variante, les zones de contact de forme conique de la membrane et du corps peuvent comporter des angles d'inclinaison égaux. Un tel agencement permet alors de ne pas déformer la membrane et ainsi de générer un effort de serrage radial constant sur toute la surface en contact avec la membrane. En pratique, les zones de contact de forme conique de la membrane et du corps peuvent comporter des angles d'inclinaison de valeur comprise entre 2 et 10°. Une telle plage de valeur de l'angle d'inclinaison des zones de contact de forme conique, permet en effet de garantir un coincement radial optimum de la membrane par rapport au corps de l'actionneur. De plus, le couvercle peut comporter une surface de serrage radial comportant une forme cylindrique ou encore conique. En effet, selon un premier mode de réalisation la surface de serrage radial peut-être cylindrique. Un tel agencement permet ainsi de comprimer la membrane et de la déformer de façon à améliorer l'effort de serrage radial. Selon un autre mode de réalisation, la surface de serrage radial peut être conique, agencée coaxialement par rapport à l'axe de la tige et dont le sommet du cône est positionné du côté de l'actionneur présentant l'extrémité libre de la tige, l'angle d'inclinaison de la surface de serrage étant inférieur à celui du corps. Dans ce cas, la membrane est également déformée par le couvercle lors de son introduction dans le corps, ce qui permet de générer un effort de serrage radial optimum au niveau de la membrane et ainsi de garantir son coincement par rapport au corps. Avantageusement, la membrane peut comporter des pluralités d'évidements au niveau de la zone de contact de forme conique. Ces évidements permettent ainsi à la membrane de se déformer et à la matière de la membrane de fluer à l'intérieur de ces évidements lors de la mise en place du couvercle, et par conséquent lorsqu'un effort radial est exercé sur la membrane. Par ailleurs, de tels évidements peuvent être débouchant ou non en fonction du matériau choisi pour réaliser la membrane et de l'intensité de l'effort de serrage radial exercé par le couvercle. DESCRIPTION SOMMAIRES DES FIGURES La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif mais non limitatif, à l'appui des figures dans lesquelles : La figure 1 est une vue en coupe d'un actionneur conforme à l'invention; La figure 2 est une vue en coupe partielle de l'actionneur tel que représenté à la figure 1; Les figures 3 et 4 présentent deux variantes en coupe partielle, du mode de 25 fixation d'un couvercle par rapport au corps de l'actionneur ; La figure 5 est une vue externe de la membrane conforme à l'invention ; Description détaillée de l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un actionneur à pression et/ou dépression permettant de commander et de guider en translation le déplacement d'une tige. Tel que représenté à la figure 1, l'actionneur 1 comporte une tige 2 ici en position déployée. En effet dans ce cas, le piston avec lequel la tige est solidarisée vient en butée sur une surface plane du corps 3 de l'actionneur 1. Le déplacement de la tige 2 est généré au moyen d'une énergie pneumatique acheminée à l'intérieur du corps de l'actionneur par une durite. Cette énergie pneumatique est transmise à la tige 2 au moyen de la membrane 4 pouvant se dérouler à l'intérieur du corps 3 de l'actionneur. Selon l'invention, la membrane 4 et le corps 3 comportent chacun une zone de contact de forme conique agencée coaxialement par rapport à un axe 7 de la tige 2 et dont le sommet de chaque cône est positionné du côté de l'actionneur 1 présentant une extrémité libre 8 de la tige 2. Tel que représenté à la figure 2, lorsque l'actionneur n'est plus alimenté en énergie pneumatique, un ressort de rappel permet de ramener dans une position de repos, le piston et la membrane 4. Par ailleurs, le positionnement de la membrane 4 à l'intérieur du corps 3 est indexé au moyen d'un bourrelet 11 agencé à la périphérie de la membrane 4 et destiné à coopérer avec un renflement 12 agencé à proximité d'une ouverture du corps 3. Par ailleurs, le couvercle 10 comporte une collerette plane circulaire 15 coopérant avec une surface plane du bourrelet 11 de la membrane 4. Cette collerette plane circulaire 15 est quant à elle maintenue en position par rapport au corps 3 au moyen d'une ailette de maintien 16 formée par la périphérie du corps 3. Selon un autre mode de réalisation, et tel que représenté à la figure 3, l'ailette de maintien 26 peut se prolonger partiellement vers l'intérieur de l'actionneur et vient coopérer avec une surface cylindrique creuse 17 agencée à l'intérieur du couvercle 10. Par ailleurs, tel que représenté la surface de serrage radiale 40 du couvercle 10 peut être cylindrique et coopère avec la membrane 4. Le corps 23 comporte quant à lui une zone de contact 6 de forme conique présentant un angle différent de la zone de contact 5 de la membrane 4. De plus, le corps 23 comporte un renflement 12 destiné à coopérer avec un bourrelet 11. Un tel renflement 12 comporte une surface de butée 13 permettant d'indexer la position de la membrane 4 par rapport au corps 23. Dans cette variante représentée, le couvercle 10 comporte une collerette plane 15 circulaire coopérant en liaison appui plan avec l'ailette de maintien 26. Tel que représenté à la figure 4, la collerette plane circulaire 25 est ici soudée avec le corps 33. En effet, un cordon de soudure 30 permet de solidariser en liaison encastrement le couvercle avec le corps. Par ailleurs, la surface de serrage radiale 41 du couvercle est conique et présente un angle d'inclinaison inférieure à celui du corps 33. De plus la zone de contact 35 de forme conique du corps 33 comporte un angle d'inclinaison égal à celui de la zone de contact 36 de la membrane 34. Tel que représenté à la figure 5 la membrane 24 présente au niveau de sa zone de contact 5 de forme conique des évidements 28 ici représenté sous la forme d'ouverture circulaire. De tels évidements peuvent être débouchants, ou non, afin de garantir le fluage de la matière composant la membrane lors de son serrage par rapport au corps. Il ressort de ce qui précède qu'un actionneur conforme à l'invention présente de nombreux avantages et notamment : - il permet d'assurer la solidarisation de la membrane avec le corps actionneur de façon sûre et efficace pour une durée de vie proche de 8 millions de cycles et à des températures comprises entre 220°C et 250°C; - il permet de réaliser un auto-serrage de la membrane, et - il ne nécessite aucun ajustement pour permettre d'effectuer un effort de serrage radial constant sur la membrane, quelque soit son épaisseur.20 REVENDICATIONS1. Actionneur à pression et/ou dépression (1) permettant de commander et de guider en translation le déplacement d'une tige (2), ledit actionneur (1) comportant un corps (3, 23, 33) et un couvercle (10) aptes à maintenir en position une membrane souple (4, 24, 34) solidaire de la tige (2) caractérisé en ce que ladite membrane (4, 24, 34) et ledit corps (3, 23, 33) comportent chacun une zone de contact (5, 6, 35, 36) de forme conique agencée coaxialement par rapport à un axe (7) de la tige (2) et dont le sommet de chaque cône est positionné du côté de l'actionneur (1) présentant une extrémité libre (8) de la tige (7) et en ce que le couvercle (10) comporte, à proximité de sa périphérie, une surface de serrage radial (40, 41) exerçant sur la membrane (4, 24, 34) un effort radial au niveau des zones de contact 5, 6, 35, 36) de forme conique. 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (4) comporte un bourrelet (11) à sa périphérie s'étendant radialement vers l'extérieur de l'actionneur (1). 3. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps (3) comporte un renflement (12) destiné à coopérer avec le bourrelet (11) de la membrane (4), ledit renflement (12) comportant une surface de butée (13) pour indexer la position de la membrane (4) par rapport au corps (3). 4. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couvercle (10) comporte à sa périphérie une collerette plane circulaire (15, 25) coopérant avec une surface plane (14) du bourrelet (11) de la membrane (4). 5. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps (3) comporte une ailette de maintien (16, 26) coopérant en liaison appui plan avec la collerette plane circulaire (15) du couvercle (10), ladite ailette demaintien (16, 26) étant formée par la périphérie du corps (3) en étant rabattue vers l'intérieur de l'actionneur (1). 6. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la collerette plane circulaire (25) est soudée avec la périphérie du corps (23). 7. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de contact (5, 6) de forme conique de la membrane (4) et du corps (3) comportent des angles d'inclinaison différents. 8. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de contact (35, 36) de forme conique de la membrane (34) et du corps (33) comportent des angles d'inclinaison égaux. 15 9. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de contact (5, 6, 35, 36) de forme conique de la membrane (4, 34) et du corps (3, 33) comportent des angles d'inclinaison de valeur comprise entre 2° et 10°. 10. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface 20 de serrage radial (40) est cylindrique. 11. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de serrage radial (41) est conique, agencée coaxialement par rapport à l'axe (7) de la tige (1) et dont le sommet du cône est positionné du côté de 25 l'actionneur (1) présentant l'extrémité libre (8) de la tige (7), l'angle d'inclinaison de la surface de serrage (41) étant inférieur à celui du corps (33). 12. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (24) comporte une pluralité d'évidements (28) agencés au niveau de 30 la zone de contact (5) de forme conique.10