Brevet FR3127796A1 — publié le 20230407

La présente invention concerne un dispositif d’actionnement (1) d’un volet obturateur (20), le dispositif (1) comprenant un actionneur électrique (10) pourvu d’un arbre de sortie (11, 60), le volet obturateur (20) mobile entre deux positions extrêmes par l’intermédiaire d’un arbre (21) et d’un support d’arbre (22), un mécanisme de transmission (30) de mouvement situé cinématiquement entre l’actionneur électrique (10) et le volet obturateur (20), ledit mécanisme de transmission (30) comprenant une bielle (40) s’étendant sensiblement selon un axe X et une manivelle (50) s’étendant sensiblement selon un axe Y, une première extrémité de la bielle (41) est reliée au support d’arbre (22) du volet obturateur (20) et une deuxième extrémité de la bielle (42) est reliée à la manivelle (50), une première extrémité de la manivelle (51) est reliée à l’arbre de sortie (11) de l’actionneur électrique (10) et une deuxième extrémité de la manivelle (52) est reliée à la bielle (40), caractérisé en ce que lorsque le volet obturateur (20) est dans une de ses deux positions extrêmes, l’axe X de la bielle (40) et l’axe Y de la manivelle (50) forment un angle α de sensiblement 180°. Figure pour l’abrégé : Figure 1 Système d’actionnement d’un organe mobile La présente invention concerne un système d’actionnement d’un organe mobile tel que, par exemple, un volet obturateur d’une vanne du système de recirculation de gaz d’échappement d’un véhicule automobile (appelée en anglais « EGR bypass valve » ). Plus généralement, l’invention trouve un intérêt particulier en proposant un système d’actionnement dans lequel l’organe mobile doit rester stable dans une position contre une charge. En particulier, pour les systèmes d’actionnement destinés à commander le volet obturateur d’une vanne du circuit de recirculation de gaz d’échappement, la commande est assurée par une tige de transmission transmettant un effort depuis une source d’énergie vers le volet obturateur à commander. Les vannes implantées depuis de nombreuses années sur les moteurs thermiques de véhicules possédant une recirculation des gaz d’échappement sont généralement commandées au moyen d’un vérin pneumatique. Ce système d’actionnement requiert un circuit pneumatique coûteux ainsi qu’une pompe à vide fonctionnant en permanence. Lors de la commande pneumatique, le maintien de la position fermée de l’obturateur est réalisé par un ressort de rappel du vérin pneumatique. Ce circuit pneumatique et cette pompe à vide seront supprimés sur les futures plateformes automobiles et il devient donc important de trouver une alternative à ce vérin pneumatique. Il existe de nombreux actionneurs électriques aptes à commander des vannes de régulation de fluides et résistant aux ambiances sévères de la ligne d’échappement et notamment les températures élevées. En revanche, aucune de ces solutions d’actionnement de l’art antérieur ne permet de remplacer la solution pneumatique actuelle en conservant ses avantages de compacité, de masse réduite, et présentant une force au blocage élevée avec une aptitude à encaisser les pulsations des gaz importantes. Ces pulsations sont en effet issues des cylindres très proches de ladite vanne sous des températures élevées, pouvant atteindre 140°C, et sont transmises par la tige de commande de l’obturateur de la vanne. La présente invention a pour objet une amélioration des solutions actuelles, notamment en proposant un système d’actionnement d’un organe mobile qui soit simple, compact, présentant une force au blocage élevée avec une aptitude à encaisser les pulsations des gaz importantes tout en consommant une faible quantité d’énergie électrique. Plus particulièrement, l’invention concerne un dispositif d’actionnement d’un volet obturateur, le dispositif comprenant un actionneur électrique pourvu d’un arbre de sortie, le volet obturateur mobile entre deux positions extrêmes par l’intermédiaire d’un arbre et d’un support d’arbre, un mécanisme de transmission de mouvement situé cinématiquement entre l’actionneur électrique et le volet obturateur, ledit mécanisme de transmission comprenant une bielle s’étendant sensiblement selon un axe X et une manivelle s’étendant sensiblement selon un axe Y, une première extrémité de la bielle est reliée au support d’arbre du volet obturateur et une deuxième extrémité de la bielle est reliée à la manivelle, une première extrémité de la manivelle est reliée à l’arbre de sortie de l’actionneur électrique et une deuxième extrémité de la manivelle est reliée à la bielle, lorsque le volet obturateur est dans une de ses deux positions extrêmes, l’axe X de la bielle et l’axe Y de la manivelle forment un angle α de sensiblement 180°. Ainsi l’angle α forme un angle sensiblement plat. En d’autres terme l’axe X de la bielle et l’axe Y de la manivelle sont alignés ou confondus. Le fait que l’axe X de la bielle et l’axe Y de la manivelle soient alignés permet une multiplication de l’effort associé au volet obturateur lorsqu’il se trouve dans une de ses deux positions extrêmes. De ce fait, le dispositif d’actionnement du volet permet une force de blocage élevée quand le volet se trouve dans une de ses deux positions extrêmes. On comprend par l’utilisation du terme « sensiblement 180°» que l’angle α peut être de 180° avec une tolérance d’environ 20%. En d’autres termes, l’angle α peut être compris entre 150° et 180°. Cette tolérance est due aux tolérances d’assemblage des éléments du mécanisme de transmission. Selon une caractéristique de l’invention, l’actionneur électrique est un électroaimant rotatif. En variante, l’actionneur électrique est un moteur électrique, de préférence à courant continu et réversible. Selon l’invention, la première extrémité de la bielle est reliée au support d’arbre du volet obturateur par une liaison rotule et la deuxième extrémité de la bielle est reliée à la manivelle par une liaison rotule, l’axe X de la bielle étant défini par une droite passant par le centre de ces deux liaisons rotules. L’utilisation de liaisons rotules dans le mécanisme de transmission permet une plus grande liberté de positionnement de l’actionneur électrique dans l’environnement proche du volet obturateur ce qui revient à gagner en compacité de l’ensemble. Selon une caractéristique additionnelle de l’invention, la première extrémité de la manivelle est reliée à l’arbre de sortie de l’actionneur électrique par une liaison encastrement et la deuxième extrémité de la manivelle est reliée à la bielle par une liaison rotule, l’axe Y de la manivelle étant défini par une droite passant par le centre de ces deux liaisons. Selon une caractéristique de l’invention, la première extrémité de la bielle comporte un palier sphérique dans lequel s’engage un pion du support d’arbre du volet obturateur et la deuxième extrémité de la bielle comporte un palier sphérique dans lequel s’engage un pion de la manivelle. Selon une autre caractéristique de l’invention, un mécanisme de réduction peut être disposé entre l’arbre de sortie de l’actionneur électrique et la manivelle. Le mécanisme de réduction est avantageusement un pignon à secteur denté et un pignon monté sur l’arbre de sortie de l’actionneur électrique. Avantageusement ce mécanisme de réduction est utilisé lorsque l’actionneur électrique est un moteur électrique, de préférence à courant continu et réversible. L’invention concerne également un ensemble comprenant une vanne de recirculation de gaz d’échappement d’un véhicule automobile et un dispositif d’actionnement d’un volet obturateur selon l’une des caractéristiques ci-dessus. Selon l’invention, la vanne comporte un boitier délimitant un chemin de passage de gaz d’échappement, le volet obturateur étant monté mobile dans le chemin de passage et pivote par rapport au boitier autour de l’arbre, le volet obturateur est dissymétrique par rapport à l’arbre de telle sorte que le gaz exerce une pression tendant à faire pivoter le volet obturateur par rapport à l’arbre dans un sens de rotation déterminé. Enfin l’invention porte sur un véhicule comportant un ensemble selon les caractéristiques ci-dessus. L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés : la illustre un système d’actionnement d’un volet obturateur d’une vanne d’un système de recirculation de gaz d’échappement d’un véhicule automobile ; la illustre de manière schématique le système d’actionnement de la dans lequel le volet obturateur est en position ouverte ; la illustre de manière schématique le système d’actionnement de la dans lequel le volet obturateur est en position fermée. En relation avec la , on décrit un système de recirculation des gaz d’échappement qui établit une communication entre un collecteur d’échappement (non montré) et une conduite d’admission (non montrée) via un échangeur de chaleur des gaz d’échappement (non montré). Une vanne 70 appelée vanne « EGR » est montée dans un boitier 80 et permet de gérer la quantité de gaz d’échappement réinjecté à l’admission. En aval de cette vanne 70, un volet obturateur 20 est associé à un actionneur électrique 10 par l’intermédiaire d’un mécanisme de transmission 30 afin de gérer le passage de gaz d’échappement circulant dans l’échangeur de chaleur ou dans une conduite de dérivation. Sur la , le mécanisme de transmission 30 est associé au volet obturateur 20 qui se trouve dans une position ouverte, c’est-à-dire que les gaz d’échappement 71 circulent dans la conduite de dérivation. Lorsque le volet obturateur 20 se trouve dans une position fermée, les gaz d’échappement 71 circulent dans l’échangeur de chaleur afin de refroidir ces gaz. Plus précisément, sur cette figure est visible un dispositif d’actionnement 1 du volet obturateur 20 comprenant un actionneur électrique 10 pourvu d’un arbre de sortie 11, 60. Le volet obturateur 20 est mobile entre deux positions extrêmes, c’est-à-dire une position ouverte et une position fermée, par l’intermédiaire d’un arbre 21 et d’un support d’arbre 22. Le mécanisme de transmission 30 de mouvement est situé cinématiquement entre l’actionneur électrique 10 et le volet obturateur 20 et comprend une bielle 40 et une manivelle 50. Une première extrémité de la bielle 41 est reliée au support d’arbre 22 du volet obturateur 20 et une deuxième extrémité de la bielle 42 est reliée à la manivelle 50. Une première extrémité de la manivelle 51 est reliée à l’arbre de sortie 11 de l’actionneur électrique 10 et une deuxième extrémité de la manivelle 52 est reliée à la bielle 40. Comme visible sur les figures 2 et 3, la bielle 40 s’étend sensiblement selon un axe X et la manivelle 50 s’étend sensiblement selon un axe Y. L’actionneur électrique 10 est un électroaimant rotatif, plus précisément un solénoïde rotatif sur une plage angulaire de 180°. La première extrémité de la bielle 41 est reliée au support d’arbre 22 du volet obturateur 20 par une liaison rotule et la deuxième extrémité de la bielle 42 est reliée à la manivelle 50 par une liaison rotule. La première extrémité de la manivelle 51 est reliée à l’arbre de sortie 11 de l’actionneur électrique 10 par une liaison encastrement et la deuxième extrémité de la manivelle 52 est reliée à la bielle 40 par une liaison rotule. La première extrémité de la bielle 41 comporte un palier sphérique 43 dans lequel s’engage un pion 23 du support d’arbre 22 du volet obturateur 20. La deuxième extrémité de la bielle 42 comporte un palier sphérique 44 dans lequel s’engage un pion 53 de la manivelle 50. La montre le dispositif d’actionnement 1 du volet obturateur 20 dans une de ses deux positions extrêmes, plus précisément en position ouverte, similaire à la position du volet visible sur la . Dans cette position, les gaz d’échappement 71 circulent dans la conduite de dérivation et ne sont pas refroidis. L’axe X de la bielle 40 est défini par une droite passant par le centre des deux liaisons situées à chaque extrémité de la bielle 40. L’axe Y de la manivelle 50 est défini par une droite passant par le centre des deux liaisons situées à chaque extrémité de la manivelle 50. Dans le mode de réalisation de la , un moteur électrique à courant continu et réversible est utilisé comme actionneur électrique 10. Un mécanisme de réduction 60 est disposé entre l’arbre de sortie 11 de l’actionneur électrique 10 et la manivelle 50. Le mécanisme de réduction 60 est un pignon à secteur denté 61 associé à un pignon 62 de l’arbre de sortie 11. L’axe X de la bielle 40 et l’axe Y de la manivelle 50 forment un angle β compris entre 100° et 120°. Cette indication est donnée purement à titre d’exemple, d’autres valeurs d’angle β en position ouverte sont possibles. Pour la description de la , les éléments en comment avec la ne seront pas repris. Seules les différences notables seront décrites. La montre le dispositif d’actionnement 1 du volet obturateur 20 dans une de ses deux positions extrêmes, plus précisément en position fermée. Dans cette position, les gaz d’échappement 71 circulent dans l’échangeur de chaleur et sont refroidis. L’axe X de la bielle 40 et l’axe Y de la manivelle 50 forment un angle α de sensiblement 180°, autrement dit, l’angle α forme un angle sensiblement plat, c’est-à-dire que l’axe X de la bielle et l’axe Y de la manivelle sont alignés ou confondus. De ce fait, le dispositif d’actionnement 1 du volet obturateur 20 permet une force de blocage élevée dans sa position fermée. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits si ceux-ci entrent dans le cadre de l'invention. Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication. Dispositif d’actionnement (1) d’un volet obturateur (20), le dispositif (1) comprenant un actionneur électrique (10) pourvu d’un arbre de sortie (11, 60), le volet obturateur (20) mobile entre deux positions extrêmes par l’intermédiaire d’un arbre (21) et d’un support d’arbre (22), un mécanisme de transmission (30) de mouvement situé cinématiquement entre l’actionneur électrique (10) et le volet obturateur (20), ledit mécanisme de transmission (30) comprenant une bielle (40) s’étendant sensiblement selon un axe X et une manivelle (50) s’étendant sensiblement selon un axe Y, une première extrémité de la bielle (41) est reliée au support d’arbre (22) du volet obturateur (20) et une deuxième extrémité de la bielle (42) est reliée à la manivelle (50), une première extrémité de la manivelle (51) est reliée à l’arbre de sortie (11) de l’actionneur électrique (10) et une deuxième extrémité de la manivelle (52) est reliée à la bielle (40), caractérisé en ce que lorsque le volet obturateur (20) est dans une de ses deux positions extrêmes, l’axe X de la bielle (40) et l’axe Y de la manivelle (50) forment un angle α de sensiblement 180°. Dispositif d’actionnement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’actionneur électrique (10) est un électroaimant rotatif. Dispositif d’actionnement (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première extrémité de la bielle (41) est reliée au support d’arbre (22) du volet obturateur (20) par une liaison rotule et la deuxième extrémité de la bielle (42) est reliée à la manivelle (50) par une liaison rotule, l’axe X de la bielle (40) étant défini par une droite passant par le centre de ces deux liaisons rotules. Dispositif d’actionnement (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première extrémité de la manivelle (51) est reliée à l’arbre de sortie (11) de l’actionneur électrique (10) par une liaison encastrement et la deuxième extrémité de la manivelle (52) est reliée à la bielle (40) par une liaison rotule, l’axe Y de la manivelle (50) étant défini par une droite passant par le centre de ces deux liaisons. Dispositif d’actionnement (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première extrémité de la bielle (41) comporte un palier sphérique (43) dans lequel s’engage un pion (23) du support d’arbre (22) du volet obturateur (20) et la deuxième extrémité de la bielle (42) comporte un palier sphérique (44) dans lequel s’engage un pion (53) de la manivelle (50). Dispositif d’actionnement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un mécanisme de réduction (60) est disposé entre l’arbre de sortie (11) de l’actionneur électrique (10) et la manivelle (50). Dispositif d’actionnement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de réduction (60) est un pignon à secteur denté (61) et un pignon (62) monté sur l’arbre de sortie (11) de l’actionneur électrique (10). Ensemble (100) comprenant une vanne (70) de recirculation de gaz d’échappement d’un véhicule automobile et un dispositif d’actionnement (1) d’un volet obturateur (20) selon l’une des revendications précédentes. Ensemble (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la vanne (70) comporte un boitier (80) délimitant un chemin de passage de gaz d’échappement, le volet obturateur (20) étant monté mobile dans le chemin de passage et pivotant par rapport au boitier (80) autour de l’arbre (21), le volet obturateur (20) étant dissymétrique par rapport à l’arbre (21) de telle sorte que le gaz exerce une pression tendant à faire pivoter le volet obturateur (20) par rapport à l’arbre (21) dans un sens de rotation déterminé. Véhicule comportant un ensemble selon la revendication 8 ou 9.