FR3059736A1 - Actionneur pneumatique pour le deplacement d'un element entre trois positions et ensemble pour circuit d'air de moteur thermique le comprenant - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un actionneur pneumatique (10) pour le déplacement d'un élément entre trois positions, l'actionneur comprenant un boîtier (12) dans lequel sont logés au moins : - une coupelle (20) montée mobile entre une première et une troisième positions extrêmes (P1, P3) via une deuxième position intermédiaire (P2), - une membrane déformable (22) portant la coupelle (20) et délimitant une chambre (45) entre la coupelle (20) et le boitier (12), - un conduit (18) débouchant dans le boîtier (12), - un premier moyen de rappel (50) de la coupelle (20), - un deuxième moyen de rappel (60) de la coupelle (20), dans lequel l'actionneur (10) est configuré de sorte que l'application d'une dépression par le conduit (18) dans la chambre (45) permette, selon la valeur de la dépression appliquée, le passage d'une des trois positions extrêmes à une autre des trois positions.
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
059 736
62009
COURBEVOIE ©IntCI8: F15 B 11/12 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
| ©) Date de dépôt : 06.12.16. | © Demandeur(s) : VALEO SYSTEMES DE CONTROLE |
| (© Priorité : | MOTEUR Société par actions simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : GERBOT MAXIME et RIBERA FRE- | |
| DERIC. | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 08.06.18 Bulletin 18/23. | |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ® Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES DE CONTROLE |
| apparentés : | MOTEUR Société par actions simplifiée. |
| ©) Demande(s) d’extension : | © Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES DE CONTROLE |
| MOTEUR Société par actions simplifiée. |
ACTIONNEUR PNEUMATIQUE POUR LE DEPLACEMENT D'UN ELEMENT ENTRE TROIS POSITIONS ET ENSEMBLE POUR CIRCUIT D'AIR DE MOTEUR THERMIQUE LE COMPRENANT.
FR 3 059 736 - A1 tO/ L'invention a pour objet un actionneur pneumatique (10) pour le déplacement d'un élément entre trois positions, l’actionneur comprenant un boîtier (12) dans lequel sont logés au moins:
- une coupelle (20) montée mobile entre une première et une troisième positions extrêmes (P1, P3) via une deuxième position intermédiaire (P2),
- une membrane déformable (22) portant la coupelle (20) et délimitant une chambre (45) entre la coupelle (20) et le boîtier (12),
- un conduit (18) débouchant dans le boîtier (12),
- un premier moyen de rappel (50) de la coupelle (20),
- un deuxième moyen de rappel (60) de la coupelle (20), dans lequel l'actionneur (10) est configuré de sorte que l'application d'une dépression par le conduit (18) dans la chambre (45) permette, selon la valeur de la dépression appliquée, le passage d'une des trois positions extrêmes à une autre des trois positions.
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Actionneur pneumatique pour le déplacement d’un élément entre trois positions et ensemble pour circuit d’air de moteur thermique le comprenant
La présente invention concerne un actionneur pneumatique pour le déplacement d’un élément entre trois positions et un ensemble pour circuit d’air de moteur thermique le comprenant.
L’invention s’applique notamment, mais non exclusivement, dans le domaine de l’automobile, le moteur thermique permettant alors de propulser le véhicule.
L'ensemble comprend une première conduite et une deuxième conduite formant une dérivation d'une portion de la première conduite, les première et deuxième conduites étant aptes à être parcourues par un fluide. L'ensemble comprend encore un système d'aiguillage du fluide permettant de faire varier la répartition du fluide entre la portion de la première conduite et la deuxième conduite.
Il est connu de munir le système d'aiguillage d'un actionneur permettant de faire varier la répartition du fluide entre la portion de la première conduite et la deuxième conduite.
On connaît des actionneurs pneumatiques capables de déplacer un élément entre deux positions extrêmes. Un actionneur pneumatique de ce type comporte généralement un boîtier dans lequel sont logés une coupelle, une membrane déformable et un moyen de rappel. La coupelle est reliée à l’élément à déplacer et montée mobile entre deux positions extrêmes. La membrane déformable porte la coupelle et est fixée à sa périphérie sur le boîtier de sorte à délimiter une chambre entre la coupelle et une paroi interne du boîtier. Le moyen de rappel est configuré pour ramener la coupelle dans une des positions extrêmes. L’application d’une dépression dans la chambre assure le déplacement de la coupelle entre les deux positions.
Néanmoins, tels actionneurs pneumatiques ne permettent pas de positionner le volet précisément dans une position intermédiaire entre les deux positions extrêmes puisque le déplacement du volet entre les deux positions extrêmes est proportionnel à la dépression appliquée.
L’invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un actionneur pneumatique capable de déplacer un élément entre trois positions stables tout en assurant un encombrement restreint et un assemblage et montage du dispositif relativement aisés sans augmenter le coût de fabrication de l’actionneur pneumatique.
À cet effet, la présente invention a pour objet un actionneur pneumatique pour le déplacement d’un élément entre trois positions, l’actionneur comprenant un boîtier dans lequel sont logés au moins :
une coupelle reliée à l’élément à déplacer montée mobile entre une première et une troisième positions extrêmes via une deuxième position intermédiaire, une membrane déformable portant la coupelle et fixée à sa périphérie sur le boîtier et délimitant une chambre entre la coupelle et une paroi interne supérieure du boîtier, un conduit propre à être relié à une source de dépression et débouchant dans le boîtier afin d’appliquer une dépression dans la chambre, un premier moyen de rappel configuré pour ramener la coupelle dans la première position extrême, un deuxième moyen de rappel configuré pour ramener la coupelle de la troisième position extrême vers la deuxième position intermédiaire, dans lequel l’actionneur est configuré de sorte que l’application d’une dépression par le conduit dans la chambre définit :
la première position extrême de l’élément lorsque la dépression est inférieure à un premier seuil prédéfini, la troisième position extrême de l’élément lorsque la dépression est supérieure à un deuxième seuil prédéfini, et la deuxième position intermédiaire de l’élément lorsque la dépression est comprise dans une plage prédéterminée de valeurs et comprise entre le premier et le deuxième seuils.
Avantageusement, un tel actionneur pneumatique selon l’invention permet le déplacement d’un élément entre trois positions stables tout en ayant un encombrement et un coût de fabrication réduits et un assemblage relativement aisé.
Ainsi, la position intermédiaire est fixe sur une plage de valeurs de dépression significatives grâce à l’agencement des deux moyens de rappel.
Un tel actionneur pneumatique selon l’invention permet alors de pouvoir réaliser un mélange de fluides provenant de deux voies de circulation distinctes ou encore de pourvoir orienter un fluide vers trois voies de circulation au lieu de deux avec les actionneurs traditionnels à deux positions stables.
L’actionneur pneumatique selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
le premier moyen de rappel est un ressort interposé entre la coupelle et la paroi interne supérieure du boîtier ;
le ressort interposé entre la coupelle et la paroi interne supérieure du boîtier est un ressort hélicoïdal ;
la plage prédéterminée de valeurs de dépression définissant la deuxième position intermédiaire a une largeur d’au moins 150 mBars ; l’actionneur pneumatique comporte une rondelle agencée entre la coupelle et la paroi interne supérieure du boîtier, et le deuxième moyen de rappel est un ressort interposé entre la rondelle et la coupelle et configuré pour ramener la rondelle contre une butée de la coupelle ;
le ressort du deuxième moyen de rappel est un ressort hélicoïdal ; la rondelle a la forme d’une portion annulaire de disque ; la butée fait partie intégrante de la coupelle ;
la paroi interne supérieure du boîtier comporte une butée configurée pour recevoir en appui la rondelle lorsque la coupelle se déplace de la deuxième position intermédiaire vers la troisième position extrême ;
le conduit propre à être relié à une source de dépression débouche dans la paroi interne supérieure du boîtier ;
le premier et le second ressort sont coaxiaux ;
le premier et le second ressort ont des diamètres différents ;
le premier ressort a un diamètre plus petit que le deuxième ressort ;
le conduit propre à être relié à une source de dépression débouche dans la paroi interne supérieure du boîtier dans l’axe du premier et second ressorts ;
la paroi interne supérieure du boîtier comporte une autre butée configurée pour recevoir en appui la coupelle lorsque l’élément est dans la troisième position extrême ;
la membrane déformable s’étend sur une face de la coupelle faisant face à une paroi interne inférieure du boîtier et présente une partie centrale fixée à l’élément par un moyen d’enclipsage ;
la membrane déformable s’étend directement sur au moins une portion centrale de la coupelle ;
la membrane déformable est en matériau élastomère ;
la membrane déformable est en silicone ;
la membrane comprend un ensemble de fibres tissées, le tissu de fibres étant recouvert d’un matériau élastomère ;
le boîtier et/ou la coupelle est en plastique ou en métal ;
le boîtier est formé d’une capsule inférieure et d’une capsule supérieure assemblées l’une à l’autre ;
la capsule inférieure et la capsule supérieure sont assemblées l’une à l’autre ; la capsule inférieure et la capsule supérieure sont assemblées l’une à l’autre de façon étanche ;
la coupelle comprend une tige reliée à l’élément à déplacer, la tige s’étendant longitudinalement à partir d’une face de la coupelle faisant face à une paroi interne inférieure du boîtier et traversant un orifice de la capsule inférieure, la tige étant monté mobile en translation selon son axe longitudinal par rapport à la capsule inférieure ;
le premier seuil prédéfini est sensiblement compris entre 200 et 350 mBars ; le deuxième seuil prédéfini est sensiblement compris entre 450 et 600 mBars ;
la plage prédéterminée de valeurs de dépression définissant la deuxième position intermédiaire est sensiblement comprise entre 250 et 400 mBars ; la variation de la position de la coupelle est proportionnelle à la variation de la dépression dans la chambre au cours d’une première phase pendant laquelle la coupelle se déplace de la première position vers la deuxième position ;
la variation de la position de la coupelle est proportionnelle à la variation de la dépression dans la chambre au cours d’une seconde phase pendant laquelle la coupelle se déplace de la deuxième position vers la troisième position, les coefficients de proportionnalité relatifs respectivement à la première et seconde phases étant différents l’un de l’autre, le coefficient de proportionnalité de la deuxième phase est inférieur au coefficient de proportionnalité de la première phase.
L’invention se rapporte également à un ensemble pour circuit d’air de moteur thermique, comprenant :
une première conduite apte à acheminer du fluide, une deuxième conduite s'étendant entre une entrée dans la première conduite et une sortie dans la première conduite, de manière à former une dérivation d'une portion de la première conduite, un système d'aiguillage du fluide dans l'une de la deuxième conduite et de ladite portion de la première conduite, le système d’aiguillage présentant :
• une première configuration permettant au fluide de circuler majoritairement dans ladite portion de la première conduite, • une deuxième configuration permettant au fluide de circuler majoritairement dans la deuxième conduite, et • une troisième configuration permettant au fluide de circuler dans ladite portion de la première conduite et dans la deuxième conduite selon une proportion prédéterminée, • un actionneur pneumatique tel que décrit précédemment, l’actionneur pneumatique étant agencé et configuré pour déplacer un moyen d’obturation du système d’aiguillage entre trois positions de sorte que lorsque le moyen d’obturation est respectivement dans la première, deuxième et troisième positions, le système d’aiguillage est respectivement dans la première, deuxième et troisième configuration.
Avantageusement, un tel agencement permet de faire circuler le fluide soit majoritairement dans la première conduite, soit majoritairement dans la deuxième conduite, soit grâce à la position intermédiaire stable de l’actionneur pneumatique selon l’invention de pouvoir mélanger le fluide sur les deux conduites selon une proportion prédéterminée.
L’ensemble pour circuit d’air de moteur thermique selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
la première conduite comprend un échangeur de chaleur agencé pour refroidir l’air ;
le moyen d’obturation comprend un volet pivotant disposé au niveau de l’entrée de la deuxième conduite.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation donné à titre d’exemples non limitatifs et illustrés, accompagnée des figures ci-dessous :
les figures 1, 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale d’un mode de réalisation d’un actionneur pneumatique selon l’invention, représentant cet actionneur respectivement dans la première, la deuxième et la troisième positions stables de la coupelle de l’actionneur, la figure 4 représente un diagramme illustrant le déplacement de la coupelle de l’actionneur pneumatique des figures 1 à 3 en fonction de la dépression exercée dans le boîtier de l’actionneur, et la figure 5 représente de façon schématique un exemple d'ensemble pour circuit d’air de moteur thermique selon l'invention comportant un actionneur pneumatique selon l’invention.
Sur les différentes figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l’invention.
En référence aux figures 1 à 3 illustrant un mode de réalisation d’un actionneur pneumatique 10 selon l'invention, cet actionneur est configuré pour déplacer un élément (non illustré sur les figures) entre trois positions. Les figures 1 et 3 illustrent respectivement les première et troisième positions extrêmes tandis que la figure 2 est relative à la deuxième position intermédiaire entre la première et la troisième positions extrêmes.
En référence notamment à la figure 1, l’actionneur pneumatique 10 comporte un boîtier 12 formé de préférence d’une première capsule ou capsule inférieure 14 et d’une deuxième capsule ou capsule supérieure 16 assemblées l’une à l’autre. L’assemblage entre les deux capsules peut être réalisé de façon étanche. Par exemple, les capsules inférieure 14 et supérieure 16 sont assemblées l’une à l’autre par clipsage, ou encliquetage élastique, ou soudure, ou sertissage.
De préférence, le boîtier est en plastique ou en métal.
De plus, l’actionneur pneumatique 10 comprend un conduit 18 propre à être relié à une source de dépression, non illustrée, et débouchant dans le boîtier 12 afin d’appliquer une dépression à l’intérieur du boîtier 12. Par exemple, la source de dépression est une pompe à vide.
De préférence, le conduit 18 propre à être relié à une source de dépression débouche dans la capsule supérieure 16 du boîtier 12.
En outre, l’actionneur pneumatique 10 comporte une coupelle 20 et une membrane déformable 22 logées dans le boîtier 12.
La coupelle 20 est reliée à l’élément à déplacer et montée mobile entre une première position extrême PI, illustrée sur la figure 1, et une troisième position extrême P3, illustrée sur la figure 3, via une deuxième position intermédiaire P2, illustrée sur la figure 2.
La coupelle 20 est de préférence sensiblement cylindrique ou légèrement tronconique. Elle comporte un fond 24 ayant une face 26 faisant face à une paroi interne inférieure 28 du boîtier 12. La coupelle comporte une tige 30 s’étendant axialement à partir de la face 26 du fond 24 de la coupelle 24. La tige 30 est configurée pour être reliée à l’élément à déplacer.
A cet effet, la capsule inférieure 14 du boîtier comporte un rebord annulaire définissant un orifice 31 à travers lequel passe la tige 30 de liaison avec l’élément à déplacer.
La coupelle 20 comporte une première portion tubulaire 32 et une seconde portion tubulaire 34 s’étendant axialement en direction opposée à la tige 30. Ainsi, la première portion tubulaire 32 et la seconde portion tubulaire 34 s’étendent chacune à partir d’une face 36 faisant face à une paroi interne supérieure 38 du boitier 12.
La première portion tubulaire 32 entoure la seconde portion tubulaire 34. En d’autres termes, la seconde portion tubulaire 34 a un second diamètre D2 inférieure au premier diamètre DI de la première portion tubulaire 32 de la coupelle 20. La première portion tubulaire 32 et la seconde portions tubulaire 34 sont concentriques et de préférence présentent chacune une symétrie de révolution autour d’un axe principal défini en tant qu’axe longitudinal de la tige 30.
De plus, la coupelle 20 est configurée pour venir en butée sur la paroi interne supérieure 38 du boitier 12 définissant la troisième position extrême P3 illustrée sur la figure 3, notamment via une extrémité libre 40 de la seconde portion tubulaire 34 de la coupelle. De préférence, le boitier 12 peut comprendre une protrusion 41 s’étendant à partir de la paroi interne supérieure 38 vers la paroi interne inférieure 28 du boitier 12, cette protrusion 41 étant configurée pour formée butée pour l’extrémité libre 40 de la seconde portion tubulaire 34 de la coupelle 20, lorsque la coupelle est dans la troisième position extrême P3.
De préférence, la coupelle est en plastique ou en métal.
En regard de la figure 1, la membrane déformable 22 est souple et fixée à sa périphérie 42 sur le boîtier 12. La périphérie 42 de la membrane déformable 22 est serrée entre un rebord 44 de la capsule supérieure 16 et un rebord 46 de la capsule inférieure 14 du boîtier.
La membrane déformable 22 est en matériau élastomère. De préférence, la membrane déformable 22 est en silicone. La membrane peut aussi comprendre un ensemble de fibres tissées, le tissu de fibres étant recouvert d’un matériau élastomère.
La membrane déformable 22 est agencée de sorte que la coupelle 20 soit entre la membrane déformable 22 et la paroi interne supérieure 38 du boitier. Ainsi, la membrane déformable est agencée de sorte à délimiter une chambre 45 entre la coupelle 20 et la paroi interne supérieure 38 du boîtier 12, la chambre étant suffisamment étanche pour qu’une dépression existe lorsque la pompe à vide est en fonctionnement.
La membrane déformable 22 présente une partie centrale 48 traversée par la tige 30 reliée à l’élément à déplacer. De préférence, la partie centrale 48 est traversée à étanchéité par la tige. Autrement dit, la partie centrale 48 réalise une étanchéité sur la tige 30. Néanmoins, des fuites résiduelles sont acceptables. En effet, l’action de la pompe à vide permet de contrôler la dépression dans la chambre 45 même en cas de fuite résiduelle.
La membrane déformable 22 s’étend directement sur le fond 24 de la coupelle 20.
L’actionneur pneumatique 10 selon l’invention comporte en outre un premier moyen de rappel 50 configuré pour ramener la coupelle 20 dans la première position extrême Pl.
De préférence, le premier moyen de rappel 50 est un ressort 52 interposé entre la coupelle 20 et la paroi interne supérieure 38 du boîtier 12, de préférence un ressort hélicoïdal. Le ressort 52 est légèrement contraint au moment de l’assemblage de l’actionneur pneumatique 10 entre sa première extrémité 54 en appui sur le fond 24 de la coupelle 20 et sa seconde extrémité 56 en appui sur la paroi interne supérieure 38 du boîtier 12, de sorte qu’en l’absence de dépression dans la chambre 45, la coupelle 20 est dans la position extrême Pl.
L’actionneur pneumatique 10 selon l’invention comporte en outre un deuxième moyen de rappel 60 configuré pour ramener la coupelle 20 de la troisième position extrême P3 vers la deuxième position intermédiaire P2.
De préférence, le deuxième moyen de rappel 60 est un ressort 62, de préférence un ressort hélicoïdal. Le deuxième ressort 62 a une première extrémité 64 en appui sur le fond 24 de la coupelle 20 et une seconde extrémité 66 opposée à la première extrémité 64.
Afin de minimiser les dimensions de l’actionneur pneumatique 10, le premier et le second ressorts 52, 62 sont coaxiaux et ont des diamètres différents. Par exemple, le premier ressort 52 a un diamètre plus petit que le deuxième ressort 62.
Le conduit 18 propre à être relié à une source de dépression débouche dans la paroi interne supérieure 38 du boîtier dans l’axe du premier et du second ressorts 52, 62. Le premier ressort 52 est de préférence logé au moins partiellement dans la seconde portion tubulaire 34 de la coupelle 20, tandis que le deuxième ressort 62 est logé dans l’espace défini entre la première et la seconde portions tubulaires 32, 34 de la coupelle 20.
L’actionneur pneumatique 10 comporte en outre une rondelle 70 agencée entre le fond 24 de la coupelle 20 et la paroi interne supérieure 38 du boîtier 12. Par exemple, la rondelle 70 a la forme d’une portion annulaire de disque configurée et logée entre la première portion tubulaire 32 et la seconde portion tubulaire 34.
En outre, le deuxième moyen de rappel 60 est un ressort 62 interposé entre la rondelle 70 et le fond 24 de la coupelle 20. Le deuxième ressort 62 est légèrement contraint au moment de l’assemblage de l’actionneur pneumatique 10 entre sa première extrémité 64 en appui sur le fond 24 de la coupelle 20 et sa seconde extrémité 66 en appui sur la rondelle 70, de sorte à ramener la rondelle 70 contre une butée 72 de la coupelle 20. La butée 72 est agencée par exemple à l’extrémité libre 40 de la seconde portion tubulaire 34 de la coupelle 20. La butée 72 est par exemple formée par une protrusion s’étendant radialement à partir de la seconde portion tubulaire 34 vers la première portion tubulaire 32. De préférence, la butée 72 fait partie intégrante de la coupelle.
En outre, la paroi interne supérieure du boîtier 38 comporte une butée 80 configurée pour recevoir en appui la rondelle 70 lorsque la coupelle 20 se déplace de la deuxième position intermédiaire P2 vers la troisième position extrême P3, comme visible sur les figures 2 et 3. Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, la butée 80 est formée par l’extrémité libre d’une autre portion tubulaire 82 s’étendant à partir de la paroi interne supérieure 38 vers la paroi interne inférieure 28 du boîtier 12. Cette autre portion tubulaire 82 est configurée pour être concentrique avec la première portion tubulaire 32 et la seconde portion tubulaire 34. En outre, l’autre portion tubulaire 82 est configurée pour être agencée entre la première portion tubulaire 32 et la seconde portion tubulaire 34 quand la coupelle 20 se déplace de la deuxième position intermédiaire P2 vers la troisième position extrême P3.
En regard de la figure 4 représentant un diagramme illustrant le déplacement de la coupelle 20 de l’actionneur pneumatique 10 en fonction de la dépression exercée dans le boîtier 12, l’actionneur selon l’invention, et notamment les constantes de rappel du premier et du deuxième moyens de rappel 50, 60, sont configurés pour que la coupelle se déplace de la première position extrême PI vers la seconde position intermédiaire P2 lorsque la dépression appliquée par le conduit 18 dans la chambre 45 est supérieure à un premier seuil prédéfini SI. Par exemple, le premier seuil prédéfini SI est sensiblement compris entre 200 et 350 mBars.
De plus, la coupelle 20 est configurée pour se déplacer de la seconde position intermédiaire P2 vers la troisième position extrême P3 lorsque la dépression appliquée par le conduit 18 dans la chambre 45 est supérieure à un deuxième seuil prédéfini S2. Par exemple, le deuxième seuil prédéfini S2 est sensiblement compris entre 450 et 600 mBars.
En outre, l’actionneur pneumatique 10 est configuré de sorte que l’élément est dans la deuxième position intermédiaire, relative à la deuxième position intermédiaire P2 de la coupelle, lorsque la dépression appliquée par le conduit 18 dans la chambre 45 est comprise dans une plage prédéterminée de valeurs et comprise entre le premier et le deuxième seuils S1 et S2.
De préférence, la plage prédéterminée de valeurs de dépression définissant la deuxième position intermédiaire P2 de la coupelle a une largeur d’au moins 150 mBars. Elle est sensiblement comprise entre 250 et 400 mBars.
De plus, la variation de la position de la coupelle est proportionnelle à la variation de la dépression dans la chambre au cours d’une première phase pendant laquelle la coupelle se déplace de la première position vers la deuxième position.
De même, la variation de la position de la coupelle est proportionnelle à la variation de la dépression dans la chambre au cours d’une seconde phase pendant laquelle la coupelle se déplace de la deuxième position vers la troisième position.
Les coefficients de proportionnalité relatifs respectivement à la première et seconde phases sont différents l’un de l’autre.
De préférence, le coefficient de proportionnalité de la deuxième phase est inférieur au coefficient de proportionnalité de la première phase.
Le fonctionnement de l’actionneur pneumatique selon le mode de réalisation décrit précédemment va maintenant être détaillé.
La position représentée en figure 1 correspond à la première position extrême PI de la coupelle 20 correspondant à une première position extrême de l’élément à déplacer. Cette position est atteinte lorsque le conduit 18 est relié à l’air libre ou lorsque la dépression appliquée dans la chambre 45 est inférieure au seuil SI. Une pompe à vide permettant d’extraire l’air contenu dans la chambre 45 ou espace interne du boîtier définie entre la coupelle 20 et la paroi interne supérieure 38 du boîtier, générant ainsi une dépression dans la chambre 45.
En référence à la figure 1, dans cette première position extrême PI, la coupelle 20 est maintenue vers la paroi interne inférieure 28 du boîtier 12 par le premier moyen de rappel 50 précontraint à l’assemblage. Le fond 24 de la coupelle est en butée via la partie centrale 48 de la membrane déformable 22 contre la paroi interne inférieure 28 du boîtier 12. La rondelle 70 est maintenue en butée contre la butée 72 agencée à l’extrémité libre 40 de la seconde portion tubulaire 34 par le deuxième moyen de rappel 60 également précontraint à l’assemblage.
La coupelle 20 reste dans cette première position extrême PI tant que la dépression appliquée dans la chambre est inférieure au premier seuil prédéfini SI. La force de poussée exercée par la dépression sur la coupelle 20 via la membrane déformable compense alors la force de rappel exercée par le premier moyen de rappel 50 sur la coupelle 20.
Durant la première phase, la coupelle se déplace de la première position extrême PI vers la deuxième position intermédiaire P2 proportionnellement à la dépression appliquée dans la chambre 45.
Pendant cette première phase, le premier ressort de rappel 52 se compresse sous l’action du déplacement de la coupelle 20.
Simultanément, la membrane déformable 22 se déforme et entraîne en déplacement l’ensemble formé par la coupelle 20, le deuxième moyen de rappel 60 et la rondelle 70 en direction la paroi interne supérieure 38 du boîtier 12 jusqu’à ce que la rondelle 70 vienne en butée sur le boîtier 12 via la butée formée par l’extrémité libre de l’une autre portion tubulaire 82 s’étendant à partir de la paroi interne supérieure 38 du boîtier 12, définissant ainsi la deuxième position intermédiaire P2.
La deuxième position intermédiaire P2 de la coupelle illustrée en figure 2 est une position stable qui est ainsi parfaitement définie.
La coupelle 20 reste dans cette deuxième position intermédiaire P2 tant que la dépression appliquée par le conduit 18 dans la chambre 45 est comprise dans une plage prédéterminée de valeurs de largeur au moins égale à 150 mBars et inférieure au deuxième seuil prédéfini S2. La force de poussée exercée par la dépression sur la coupelle 20 via la membrane déformable compense alors les forces de rappel exercées par le premier et le deuxième moyens de rappel 50, 60 sur la coupelle 20.
Dès que la dépression est supérieure au deuxième seuil prédéfini S2, la coupelle 20 se déplace de la seconde position intermédiaire P2 vers la troisième position extrême P3 proportionnellement à la dépression appliquée dans la chambre 45.
Pendant cette deuxième phase, la membrane déformable 22 se déforme et entraîne en déplacement la coupelle 20 en direction la paroi interne supérieure 38 du boîtier 12.
Simultanément, le premier ressort de rappel 52 se compresse davantage sous l’action du déplacement de la coupelle 20. Le second ressort de rappel 62 commence à se compresser sous l’action du déplacement de la coupelle 20 tandis que la rondelle 70 reste en appui contre la butée correspondante 80 du boîtier. La rondelle 70 quitte son appui contre la butée 72 agencée à l’extrémité libre 40 de la seconde portion tubulaire 34 et se déplace dans l’espace défini entre la première portion tubulaire 32 et la seconde portion tubulaire 34 en se rapprochant du fond 28 de la coupelle 20. Pendant cette deuxième phase, les forces de rappel exercées par chacun des deux ressorts s’additionnent.
En référence à la figure 3, la coupelle 20 se déplace tant que la dépression dans la chambre 45 augmente jusqu’à venir en butée sur la paroi interne supérieure 38 du boîtier 12. Elle est alors dans la troisième position extrême P3 qui est également parfaitement définie en raison de la mise en contact de l’extrémité libre 40 de la seconde portion tubulaire 34 de la coupelle 20 sur la butée 41 du boîtier 12.
Bien entendu, la diminution progressive de la dépression permet à la coupelle de revenir vers la première position extrême PI de façon réversible.
Un tel actionneur pneumatique selon l’invention présente un certain nombre d’avantages notamment en autorisant le déplacement d’un élément entre trois positions stables tout en ayant un encombrement réduit et un assemblage relativement aisé.
Il trouve une application parfaitement avantageuse dans le domaine de l’automobile, et notamment des ensembles pour circuit d’air de moteur thermique permettant alors de propulser le véhicule.
Un autre objet de l’invention concerne un ensemble pour circuit d’air de moteur thermique. La figure 5 illustre un exemple d’un tel ensemble. Il s'agit par exemple d'un moteur thermique de véhicule de type diesel ou à allumage commandé. L'ensemble 100 fait dans l'exemple partie du circuit d'admission du moteur thermique. Il est par exemple disposé en aval de la sortie dans le circuit d'admission d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement.
L'ensemble 100 peut également être associé à un compresseur mécanique faisant partie d'un turbocompresseur et non représenté sur les figures.
L’ensemble 100 comprend une première conduite 102 apte à acheminer du fluide et une deuxième conduite 104 s'étendant entre une entrée 106 dans la première conduite 102 et une sortie 108 dans la première conduite.
Comme représenté sur la figure 1, la deuxième conduite 104 forme ainsi une dérivation d'une portion 110 de la première conduite 102. Réciproquement, la portion 110 de la première conduite permet de contourner, «bypass» en anglais, la deuxième conduite 104.
L’ensemble 100 comporte en outre un système d'aiguillage 112 du fluide dans l'une de la deuxième conduite 104 et de ladite portion 110 de la première conduite 102.
Le système d'aiguillage 112 du fluide présente trois configurations possibles.
Dans une première configuration, il permet au fluide de circuler majoritairement dans la portion 110 de la première conduite 102. Le terme majoritairement employé ci-avant doit être compris comme signifiant « plus de la moitié en débit du fluide est dirigée dans la portion 110 de la première conduite en amont de l’entrée 106 de la deuxième conduite 104.
Dans une deuxième configuration, le fluide s’écoule majoritairement dans la deuxième conduite 104, la première conduite 102 n’étant traversée par le fluide qu’en dehors de la portion 110. Ainsi, le fluide est dérivé sur une portion de la première conduite.
Dans une troisième configuration, le fluide s’écoule à la fois dans la deuxième conduite 104 et dans la portion 110 de la première conduite 102 selon une proportion prédéterminée.
A cet effet, le système d’aiguillage comporte un actionneur pneumatique selon l’invention et tel que décrit ci-avant.
L’actionneur pneumatique est agencé et configuré pour déplacer un moyen d’obturation 120 du système d’aiguillage 112 entre trois positions de sorte que lorsque le moyen d’obturation 120 est respectivement dans la première, deuxième et troisième positions, le système d’aiguillage 112 est respectivement dans la première, deuxième et troisième configuration.
Dans l’exemple illustré, le moyen d’obturation 120 comprend un volet pivotant disposé au niveau de l’entrée 106 de la deuxième conduite 104.
Avantageusement, la première conduite 102 comprend un échangeur de chaleur 122 agencé pour refroidir l’air. Plus précisément, l’échangeur de chaleur est agencé sur la portion 110 de la première conduite 102.
Un tel ensemble pour circuit d’air de moteur thermique peut ainsi être utilisé pour recirculer vers l’admission une partie des gaz d’échappement d’un moteur. De manière générale, rutilisation de recirculation de gaz d’échappement sur un moteur à allumage commandé permet de diminuer la consommation de carburant, ce qui en fait une technologie très intéressante, particulièrement lorsqu’elle est appliquée sur un moteur suralimenté. Par suralimenté, on entend que l’air d’admission du moteur est comprimé par un dispositif de suralimentation avant d’être admis dans le moteur.
H est ainsi bien connu de l’homme de métier d’effectuer une recirculation de gaz d’échappement de type « basse pression », dans laquelle une partie des gaz d’échappement est renvoyée vers le circuit d’admission, en amont du dispositif de suralimentation. La proportion des gaz recirculés est alors contrôlée par un tel système d’aiguillage.
L’invention a été décrite dans le cadre d’une commande de déplacement d’un volet dans un circuit de recirculation de gaz d’échappement, néanmoins elle pourrait également être appliquée aux commandes de déplacements de volets dans des installations de chauffage ou de climatisation de voiture.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Actionneur pneumatique (10) pour le déplacement d’un élément entre trois positions, l’actionneur comprenant un boîtier (12) dans lequel sont logés au moins :une coupelle (20) reliée à l’élément à déplacer montée mobile entre une première et une troisième positions extrêmes (PI, P3) via une deuxième position intermédiaire (P2), une membrane déformable (22) portant la coupelle (20) et fixée à sa périphérie (42) sur le boîtier (12) et délimitant une chambre (45) entre la coupelle (20) et une paroi interne supérieure (38) du boîtier (12), un conduit (18) propre à être relié à une source de dépression et débouchant dans le boîtier (12) afin d’appliquer une dépression dans la chambre (45), un premier moyen de rappel (50) configuré pour ramener la coupelle (20) dans la première position extrême (PI), un deuxième moyen de rappel (60) configuré pour ramener la coupelle (20) de la troisième position extrême (P3) vers la deuxième position intermédiaire (P2), dans lequel l’actionneur (10) est configuré de sorte que l’application d’une dépression par le conduit (18) dans la chambre (45) définit :la première position extrême (PI) de l’élément lorsque la dépression est inférieure à un premier seuil prédéfini (SI), la troisième position extrême (P3) de l’élément lorsque la dépression est supérieure à un deuxième seuil prédéfini (S 2), et la deuxième position intermédiaire (P2) de l’élément lorsque la dépression est comprise dans une plage prédéterminée de valeurs et comprise entre le premier et le deuxième seuils (SI, S2).
- 2. Actionneur pneumatique selon la revendication 1, le premier moyen de rappel (50) est un ressort (52) interposé entre la coupelle (20) et la paroi interne supérieure (38) du boîtier (12).
- 3. Actionneur pneumatique selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel :l’actionneur pneumatique (10) comporte une rondelle (70) agencée entre la coupelle (20) et la paroi interne supérieure (38) du boîtier (12), et le deuxième moyen de rappel (60) est un ressort (62) interposé entre la rondelle (70) et la coupelle (20) et configuré pour ramener la rondelle (70) contre une butée (72) de la coupelle (20).
- 4. Actionneur pneumatique selon la revendication 3, dans lequel la paroi interne supérieure (38) du boîtier (12) comporte une butée (80) configurée pour recevoir en appui la rondelle (70) lorsque la coupelle (20) se déplace de la deuxième position intermédiaire (P2) vers la troisième position extrême (P3).
- 5. Actionneur pneumatique selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la butée (72) fait partie intégrante de la coupelle (20).
- 6. Actionneur pneumatique selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la rondelle (70) a la forme d’une portion annulaire de disque.
- 7. Actionneur pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le conduit (18) propre à être relié à une source de dépression débouche dans la paroi interne supérieure (38) du boîtier (12).
- 8. Actionneur pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel :la variation de la position de la coupelle est proportionnelle à la variation de la dépression dans la chambre au cours d’une première phase pendant laquelle la coupelle se déplace de la première position vers la deuxième position, la variation de la position de la coupelle est proportionnelle à la variation de la dépression dans la chambre au cours d’une seconde phase pendant laquelle la coupelle se déplace de la deuxième position vers la troisième position, et les coefficients de proportionnalité relatifs respectivement à la première et seconde phases étant différents l’un de l’autre.
- 9. Ensemble (100) pour circuit d’air de moteur thermique, comprenant :une première conduite (102) apte à acheminer du fluide, une deuxième conduite (104) s'étendant entre une entrée (106) dans la première conduite (102) et une sortie (108) dans la première conduite (102), de manière à former une dérivation d'une portion (110) de la première conduite (102), un système d'aiguillage (112) du fluide dans l'une de la deuxième conduite (104) et de ladite portion (110) de la première conduite (102), le système d’aiguillage (112) présentant :• une première configuration permettant au fluide de circuler majoritairement dans ladite portion (110) de la première conduite, • une deuxième configuration permettant au fluide de circuler majoritairement dans la deuxième conduite (104), et • une troisième configuration permettant au fluide de circuler dans ladite portion (110) de la première conduite (102) et dans la deuxième conduite (104) selon une proportion prédéterminée, • un actionneur pneumatique (10) selon t’une quelconque des revendications précédentes, l’actionneur pneumatique étant agencé et configuré pour déplacer un moyen d’obturation (120) du système d’aiguillage (112) entre trois positions de sorte que lorsque le moyen d’obturation est respectivement dans la première, deuxième et troisième positions, le système d’aiguillage est respectivement dans la première, deuxième et troisième configuration.
- 10. Ensemble selon la revendication 9, dans lequel la première conduite comprend un échangeur de chaleur (122) agencé pour refroidir l’air.1/4
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