FR2962486A1

FR2962486A1 - DISCHARGE VALVE FOR TURBOCHARGER

Info

Publication number: FR2962486A1
Application number: FR1055680A
Authority: FR
Inventors: Hans Wind
Original assignee: Sonceboz Automotive SA
Current assignee: Sonceboz Automotive SA
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-01-13
Anticipated expiration: 2030-07-12
Also published as: DE102011051560A1; FR2962486B1; DE102011051560A9

Abstract

Soupape de décharge pour turbocompresseur, comportant un actionneur électrique rotatif (20) composé d'un rotor (25) et d'un stator (29), un clapet (22) entrainé par l'actionneur (20), un système de rappel élastique (30) du clapet (22), apte à fournir une force selon une direction (yy). La direction (yy) est variable par rapport à l'axe de rotation (zz) de l'actionneur (20) au cours du déplacement du rotor (25).Turbocharger relief valve, comprising a rotary electric actuator (20) consisting of a rotor (25) and a stator (29), a valve (22) driven by the actuator (20), an elastic return system (30) of the valve (22), adapted to provide a force in a direction (yy). The direction (yy) is variable relative to the axis of rotation (zz) of the actuator (20) during the movement of the rotor (25).

Description

MOTEUR COUPLE ASSISTE PAR RESSORT MOTOR COUPLE ASSISTED BY SPRING

Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine des turbocompresseurs pour moteurs à combustion 5 interne et plus particulièrement sur les turbines équipées d'une vanne de décharge d'échappement appelée communément « Waste Gate ». L'invention porte sur les actionneurs électriques utilisés pour piloter cette vanne de décharge et réguler ainsi la pression des gaz dans la turbine. 10 Etat de la technique antérieure Les travaux d'amélioration sur les turbocompresseurs de moteurs automobiles, ont conduit à l'utilisation de vannes de décharge, qui permettent de mieux contrôler la pression d'alimentation en ajustant la quantité de gaz d'échappement passant au travers de la turbine. Cela permet notamment d'augmenter le couple à bas régime et parfois de diminuer 15 la consommation de carburant. Ces vannes de décharge, également appelées en anglais « Waste Gate », qui régulent la fraction de gaz court-circuitée du système de compression, fonctionnent au moyen d'une soupape pilotée par un actionneur rotatif ou linéaire. On trouve, pour ces actionneurs, des solutions pneumatiques qui sont intéressantes du point 2 0 de vue coût et encombrement. On notera en particulier, le brevet Allemand DE 10 2006 055 818 Al, qui propose une solution de ce type. Néanmoins, ces solutions, basées sur des vérins pneumatiques simples effets luttant contre un ressort, sont moins faciles à contrôler en position que les solutions composées de moteurs électriques, lesquelles sont donc préférées aujourd'hui, du fait des hautes 2 5 performances attendues pour ces systèmes. L'actionneur qui pilote la vanne de décharge doit assurer, d'une part le positionnement du clapet pour réguler le débit des gaz, d'autre part pouvoir appliquer une force de maintien importante en position de fermeture pour atteindre un maximum d'étanchéité. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the field of turbochargers for internal combustion engines and more particularly to turbines equipped with an exhaust discharge valve commonly called "Waste Gate". The invention relates to the electric actuators used to control this discharge valve and thus regulate the pressure of the gases in the turbine. BACKGROUND OF THE PRIOR ART The improvement work on automobile engine turbochargers has led to the use of discharge valves, which make it possible to better control the supply pressure by adjusting the amount of exhaust gas passing through the engine. through the turbine. This in particular makes it possible to increase the low-end torque and sometimes to reduce the fuel consumption. These waste gate valves, which regulate the short-circuit gas fraction of the compression system, operate by means of a valve controlled by a rotary or linear actuator. For these actuators, there are pneumatic solutions which are of interest from the point of view of cost and bulk. Of particular note is German Patent DE 2006 055 818 A1, which proposes a solution of this type. Nevertheless, these solutions, based on single-acting spring-acting pneumatic cylinders, are less easy to control in position than solutions composed of electric motors, which are therefore preferred today, due to the high performance expected for these applications. systems. The actuator which controls the discharge valve must ensure, firstly the positioning of the valve to regulate the gas flow, secondly to be able to apply a large holding force in the closed position to achieve a maximum sealing.

Cet actionneur doit également permettre de maintenir le clapet de la vanne totalement ouvert pendant des durées très longues, par exemple lorsque le véhicule roule à vitesse constante à haut régime, ou lors d'un démarrage à froid. De plus, il est nécessaire de disposer d'un organe de rappel en position de référence du clapet pour contrôler l'état de la soupape à l'arrêt du véhicule. On parle alors de système « fail safe » souvent réalisé au moyen d'un ressort agissant directement sur le clapet de la vanne. Pour les raisons précédentes, le couple de maintien requis pour piloter ces systèmes est important, et les actionneurs électriques équipant les vannes de décharge, sont 10 généralement composés d'un moteur à courant continu associé à un réducteur mécanique. Dans ces cas de figure, le motoréducteur entraine souvent le clapet dans le sens de l'ouverture, en luttant contre un couple de rappel généré par un ressort qui tend à ramener le clapet dans la position de fermeture, laquelle constitue la position de référence. Cette solution de l'art antérieur correspond à la configuration décrite dans le brevet 15 Allemand (DE102008022468A1) Les motoréducteurs à courant continu présentent néanmoins des inconvénients majeurs suivants: - L'alimentation électrique du bobinage est réalisée au moyen de balais qui frottent sur un collecteur. Cette solution, largement utilisée et fiabilisée pour les 2 0 applications d' entrainement en rotation sur des cycles longs, présente un risque dès lors qu'il s'agit d'application de positionnement. En effet, lorsque le positionnement s'effectue entre deux butées mécaniques fixes, des arcs électriques peuvent apparaitre de façon répétée sur les mêmes portions du collecteur, lequel fini par s'user rapidement ce qui réduit la durée de vie de la solution. 25 - Le train d'engrenage associé au moteur, qui est nécessaire pour atteindre le niveau de couple requis, possède de nombreux pignons et axes de guidage, lesquels seront également sollicités localement du fait de la répétition des arrêts contre les butées de la soupape, et présenteront une usure accentuée sur ces zones. Cette usure pénalise la précision du positionnement et en particulier le niveau de couple appliqué en fin de course, lors de la fermeture du clapet, et réduit donc l'étanchéité de la vanne. - L'environnement, très sévère au regard des températures et des vibrations, génère également, sur les composants du train d'engrenage, une usure qui limite la précision et la durée de vie de telles solutions. On trouve également dans l'art antérieur des solutions d'actionnement de vanne de décharge utilisant des solénoïdes. On pourra citer, à titre d'exemple, les brevets US2006 0064980A1 et DE102008 011613A1. Ces solutions sont intéressantes, car basées sur un entrainement direct, sans organes de démultiplication mécanique sujet à l'usure. This actuator must also make it possible to keep the valve valve fully open for very long periods, for example when the vehicle is traveling at a constant speed at high speed, or during a cold start. In addition, it is necessary to have a return member in the reference position of the valve to control the state of the valve at the stop of the vehicle. This is known as a "fail safe" system often made by means of a spring acting directly on the valve of the valve. For the above reasons, the holding torque required to drive these systems is important, and the electric actuators equipping the discharge valves are generally composed of a DC motor associated with a mechanical gearbox. In these cases, the geared motor often drives the valve in the opening direction, by fighting against a return torque generated by a spring which tends to bring the valve in the closed position, which is the reference position. This solution of the prior art corresponds to the configuration described in the German patent (DE102008022468A1) The direct-current geared motors nevertheless have the following major disadvantages: - The power supply of the winding is achieved by means of brushes which rub on a collector . This solution, which is widely used and reliable for rotational drive applications on long cycles, presents a risk since it is a positioning application. Indeed, when the positioning is performed between two fixed mechanical stops, electric arcs can appear repeatedly on the same portions of the collector, which eventually wear quickly which reduces the life of the solution. The gear train associated with the engine, which is necessary to reach the required torque level, has numerous pinions and guide pins, which will also be locally stressed because of the repetition of the stops against the stops of the valve, and will exhibit increased wear on these areas. This wear penalizes the precision of the positioning and in particular the level of torque applied at the end of the stroke, during the closure of the valve, and thus reduces the tightness of the valve. - The environment, very severe with respect to temperatures and vibrations, also generates wear on the gear train components which limits the accuracy and the life of such solutions. Also known in the prior art are solenoid discharge valve actuation solutions. By way of example, mention may be made of the patents US2006 0064980A1 and DE102008 011613A1. These solutions are interesting because they are based on a direct drive, without mechanical gear reduction devices subject to wear.

Ce type d'entrainement en direct, présente alors une meilleure fiabilité face aux vibrations. Malheureusement ces solénoïdes sont décevants sur le plan des performances et le niveau de force requis pour une vanne de décharge, nécessite des actionneurs de grande taille, lourds et coûteux. De plus il est difficile de réguler une position avec précision sur ce type d' actionneur. This type of live training, then has a better reliability against vibrations. Unfortunately these solenoids are disappointing in terms of performance and the level of force required for a discharge valve, requires large actuators, heavy and expensive. Moreover it is difficult to regulate a position accurately on this type of actuator.

Un troisième type d'actionneur appelé « moteur couple » peut être utilisé. Cet actionneur est constitué d'un rotor portant un aimant permanent multipolaire, mobile en rotation devant un stator muni de pôles bobinées et enveloppé dans un boîtier plastique rigide. Il s'agit d'un actionneur magnétique à entrainement direct, sans cinématique de réduction de mouvement, mais qui possède une énergie massique supérieure à celle des solénoïdes. 2 0 Ce type d'actionneur, dont la construction est détaillée dans le brevet français FR2670629, est apprécié dans les environnements de travail sévères car il présente une excellente fiabilité, ainsi qu'une bonne dissipation thermique. Ces moteurs couple délivrent typiquement un couple proportionnel au courant injecté et peuvent disposer d'un capteur de position, qui permet alors de réguler avec précision la 25 fermeture du clapet de soupape. Si ce type d'actionneur présente de nombreuses qualités au niveau de la fiabilité, de la compacité, de la masse ou encore de la facilité de pilotage, il présente également les limitations suivantes : - L'absence de réducteur mécanique, qui limite le niveau de couple disponible en 30 continu sous de faibles courants, en sachant que ces courants sont aussi réduits par l'augmentation de la résistance électrique due à la température ambiante élevée rencontrée à proximité de la vanne de décharge. - La valeur du couple disponible chute lorsque la position angulaire du rotor se rapproche de la fin de sa course, et ce pour chacun des deux sens de déplacement. Ce qui signifie concrètement qu'il est difficile de maintenir le clapet en position fermée en appuyant fortement sur ce dernier pour réaliser l'étanchéité demandée. Il est bien sûr possible d'envisager un ressort de rappel puissant dont l'action se conjuguerait avec celle du couple moteur, pour exercer un couple important en position de fermeture clapet, comme c'est le cas sur les solutions de motoréducteur à courant continu. A third type of actuator called "torque motor" can be used. This actuator consists of a rotor carrying a multipolar permanent magnet, rotatable in front of a stator with wound poles and wrapped in a rigid plastic housing. It is a direct drive magnetic actuator, without kinematic reduction of movement, but which has a higher mass energy than solenoids. This type of actuator, whose construction is detailed in the French patent FR2670629, is appreciated in severe working environments because it has excellent reliability and good heat dissipation. These torque motors typically deliver a torque proportional to the injected current and can have a position sensor, which then makes it possible to precisely regulate the closing of the valve flap. If this type of actuator has many qualities in terms of reliability, compactness, mass or ease of piloting, it also has the following limitations: - The absence of mechanical gearbox, which limits the level Torque is continuously available in low currents, knowing that these currents are also reduced by the increase in electrical resistance due to the high ambient temperature encountered near the discharge valve. - The value of the available torque drops when the angular position of the rotor is nearing the end of its stroke, for each of the two directions of movement. This concretely means that it is difficult to maintain the valve in the closed position by pressing heavily on it to achieve the required seal. It is of course possible to envisage a powerful return spring whose action would be combined with that of the engine torque, to exert a large torque in the closed valve position, as is the case on DC geared motor solutions. .

Le problème est que le moteur couple doit alors vaincre ce même ressort pour assurer l'ouverture du clapet sans bénéfice d'une réduction mécanique. Or, la résistance croissante du ressort sur la course est d'autant plus difficile à vaincre par le moteur couple, que son couple intrinsèque est décroissant au fur et à mesure de la progression de son déplacement. L'utilisation d'un ressort ramenant le clapet dans sa position de fermeture, ne permet pas d'assurer, à la fois un couple élevé en position clapet fermé, dans le sens de fermeture, et de garantir en même temps un couple élevé en position ouverte, dans le sens de l'ouverture. Le pilotage de vanne de décharge, qui requiert un couple important en fin de mouvement dans les sens d'ouverture et de fermeture, constitue une application peu favorable au 2 0 moteur couple qui offre un couple dégradé en fin de trajet du fait de la saturation du circuit magnétique du stator. Bien que séduisante pour ses qualités de robustesse et de compacité, la solution de moteur couple, dans sa forme existante, ne constitue pas une solution idéale pour piloter une vanne de décharge, car elle conduit à une taille d'aimant et donc un cout important. 25 Au final, les solutions existantes d'actionnement de vanne de décharge présentent, soit des défauts de fiabilité, soit des défauts de performances de force, de couple ou de coût pour prétendre répondre de manière satisfaisante aux besoins de cette application. La présente invention vise à pallier aux inconvénients des solutions connues. The problem is that the torque motor must then overcome the same spring to ensure the opening of the valve without the benefit of mechanical reduction. However, the increasing resistance of the spring on the race is even more difficult to overcome by the torque motor, its intrinsic torque is decreasing as the progression of its movement. The use of a spring bringing the valve back into its closed position, does not ensure both a high torque closed valve position, in the closing direction, and at the same time ensure a high torque in open position, in the direction of opening. The discharge valve piloting, which requires a large torque at the end of the movement in the opening and closing directions, constitutes an unfavorable application for the torque motor which offers a degraded torque at the end of the journey due to saturation. of the magnetic circuit of the stator. Although attractive for its robustness and compactness, the torque motor solution, in its existing form, is not an ideal solution to control a discharge valve, because it leads to a magnet size and therefore a significant cost . Ultimately, existing discharge valve actuation solutions have either reliability failures or strength, torque or cost performance failures to pretend to satisfactorily meet the needs of this application. The present invention aims to overcome the disadvantages of known solutions.

Exposé de l'invention La présente invention a pour objet une soupape de décharge pour turbocompresseur, comportant un actionneur électrique rotatif composé d'un rotor et d'un stator, un clapet entrainé par cet actionneur, un système de rappel élastique du clapet prévu apte à fournir une force selon une direction, caractérisé en ce que cette direction est variable par rapport à l'axe de rotation de l'actionneur, au cours du déplacement du rotor. Avantageusement, la direction d'action du système de rappel élastique coupe l'axe de rotation de l'actionneur rotatif au cours du déplacement du rotor. Cette solution permet de maintenir une position de pleine ouverture de la vanne car le couple d'assistance du système de rappel élastique change alors de direction et aide le moteur dont le bobinage ne risque pas de surchauffer. Avec cette nouvelle solution, le couple de l'actionneur est amplifié en position de fermeture du clapet, en bénéficiant de l'addition du couple du système de rappel élastique agissant dans le sens de la fermeture, tandis que ce même système de rappel élastique agit également dans le sens d'ouverture du clapet en position ouverte, pour aider le moteur à maintenir la position complètement ouverte sur un longue durée. Cette association permet au dispositif d'actionnement d'atteindre à la fois, un couple de fermeture élevé pour garantir l'étanchéité du clapet à la fermeture, et d'atteindre une position d'équilibre stable en position totalement ouverte, de façon à permettre le maintien 2 0 de cette position avec un courant le plus faible possible, voire nul. De préférence, l'actionneur entraine le clapet de la soupape de décharge au travers d'un dispositif de transmission de mouvement. Cette solution permet d'amplifier le couple généré par le système de rappel élastique sur le clapet et ainsi de garantir une meilleure étanchéité de fermeture de la vanne. 25 Selon une première variante, le système de rappel élastique exerce son action directement sur le rotor de l'actionneur, en amont du dispositif de transmission de mouvement. Ce qui permet d'éloigner le ressort des hautes températures présentent à proximité de la soupape. Selon une seconde variante, le système de rappel élastique exerce son action sur le clapet de la soupape, en aval du dispositif de transmission de mouvement. DESCRIPTION OF THE INVENTION The subject of the present invention is a discharge valve for a turbocharger, comprising a rotary electric actuator composed of a rotor and a stator, a valve driven by this actuator, an elastic return system of the valve provided adapted to to provide a force in a direction, characterized in that this direction is variable with respect to the axis of rotation of the actuator, during the movement of the rotor. Advantageously, the direction of action of the elastic return system intersects the axis of rotation of the rotary actuator during the movement of the rotor. This solution makes it possible to maintain a position of full opening of the valve because the assisting torque of the elastic return system then changes direction and helps the motor whose winding is not likely to overheat. With this new solution, the torque of the actuator is amplified in the closed position of the valve, benefiting from the addition of the torque of the elastic return system acting in the direction of closure, while the same elastic return system acts also in the opening direction of the valve in the open position, to help the engine to maintain the fully open position for a long time. This combination allows the actuating device to achieve both a high closing torque to ensure the tightness of the valve closure, and to reach a stable equilibrium position in fully open position, so as to allow maintaining this position with as little or no current as possible. Preferably, the actuator drives the valve of the discharge valve through a motion transmission device. This solution makes it possible to amplify the torque generated by the elastic return system on the valve and thus to guarantee a better closing seal of the valve. According to a first variant, the elastic return system exerts its action directly on the rotor of the actuator, upstream of the motion transmission device. This makes it possible to move the spring away from the high temperatures in the vicinity of the valve. According to a second variant, the elastic return system exerts its action on the valve flap, downstream of the motion transmission device.

Un mode de réalisation particulier consiste à réaliser le système de rappel élastique au moyen d'un ressort de traction, dont la ligne d'action mobile, vient croiser l'axe de rotation du moteur. Dans ce cas le ressort peut être intégré à l'intérieur ou à l'extérieur du capotage de l'actionneur électrique selon que l'on veut protéger ou non ce dernier contre la température et les projections éventuelles. La position relative de la ligne d'action du système de rappel élastique et la position de l'axe de rotation de l'actionneur, peuvent être choisis de façon à créer un couple additionnel selon une loi avantageuse pour l'application. Nous connaissons l'existence du brevet Allemand DE102006055818A1, qui décrit un 10 système de vanne de décharge dans laquelle un actionneur pneumatique est associé à un système de rappel élastique dont la caractéristique est non linéaire. Ce brevet, qui porte sur le cas particulier des actionneurs pneumatiques, ne permet pas d'inverser la direction du couple d'assistance à l'actionneur, et ne permet donc pas de maintenir, sous le seul effet du système de rappel élastique, le clapet de soupape en 15 position ouverte et fermée. La présente invention appuie sa nouveauté sur la mobilité de l'organe de rappel élastique dont la direction d'action mécanique est variable au cours de la course de l'actionneur et permet d'assister ce dernier indifféremment, dans l'une quelconque ou dans les deux directions de déplacement dudit moteur. 2 0 La solution de couplage avec un actionneur électrique rotatif conduit à une construction très simple puisqu'il suffit d'accrocher l'une des extrémités du système de rappel élastique à un organe solidaire du rotor, et d'attacher l'autre extrémité à un élément fixe tel que par exemple le stator, pour obtenir l'effet d'assistance escompté. On peut en particulier imaginer que ce système de rappel élastique soit totalement intégré à 25 l'intérieur du capotage de l'actionneur électrique ; ou au contraire situé à l'extérieur de l'actionneur, de façon à avoir plus de liberté sur les dimensions et les points d'accrochages du système de rappel élastique. De la même façon que les solutions basées sur un moteur à courant continu associé à un réducteur mécanique, la solution selon l'invention permet d'atteindre un fort couple de fermeture du clapet, tout en conservant une consommation de courant faible lors du maintien du clapet en position ouverte. En revanche, la combinaison proposée, qui ne comporte pas de chaîne cinématique complexe entre le moteur et le clapet, ne présentera pas les défauts de fiabilité et d'usure inhérents aux motoréducteurs et permettra un contrôle plus précis et plus rapide du clapet de la vanne de décharge de la turbine. Dans le cas ou le système élastique est prévu apte à délivrer un couple de direction alternée sur la course, il est possible de maintenir une position stable du clapet de la vanne en position complètement ouverte. Dans ce cas, l'actionneur électrique sera alimenté pour atteindre la position de pleine ouverture, après quoi le courant pourra être annulé et le couple de rappel du ressort, qui agira dans le sens de l'ouverture, maintiendra le clapet contre sa butée de fin de course ouverte. Ainsi, la solution revendiquée présente un avantage supplémentaire concernant l'économie de courant, comparée aux solutions de motoréducteurs luttant contre des ressorts puissants sur l'ensemble de la course, et en particulier dans la position de vanne complètement ouverte qui doit être maintenue pendant de longues durées. Cette capacité à maintenir la vanne de décharge ouverte, sans courant de maintien dans l'actionneur, permet également de conserver cette position lors de l'arrêt complet du véhicule. Cela présente un avantage de fiabilité du clapet lui-même en évitant les 2 0 problèmes de grippage contre son siège, qui peuvent apparaître lorsque le véhicule reste immobilisé en position vanne fermée, ou lors du refroidissement du clapet, notamment en présence de suies. Dans les configurations existantes, l'actionneur électrique lutte en permanence contre un ressort de rappel puissant, qui assure une bonne étanchéité en position de fermeture. Ce 25 fonctionnement signifie que l'actionneur électrique doit vaincre constamment un couple d'opposition élevé pour effectuer les déplacements régulés ou les phases d'ouvertures complètes de la vanne. L'économie de courant évoquée pour les longues phases de maintien en position ouverte, est également vraie dès que l'actionneur est sollicité pour déplacer le clapet. L'avantage 30 d'un couple d'assistance inversable, permet également de réduire le courant consommé pendant les déplacements du clapet et pas seulement en positions fixes extrêmes. A particular embodiment consists in producing the elastic return system by means of a tension spring whose moving action line crosses the axis of rotation of the motor. In this case the spring can be integrated inside or outside of the cowling of the electric actuator depending on whether one wants to protect or not the latter against the temperature and any projections. The relative position of the action line of the elastic return system and the position of the axis of rotation of the actuator can be chosen so as to create additional torque according to a law that is advantageous for the application. We know the existence of the German patent DE102006055818A1, which describes a discharge valve system in which a pneumatic actuator is associated with an elastic return system whose characteristic is nonlinear. This patent, which relates to the particular case of pneumatic actuators, does not make it possible to reverse the direction of the assistance torque to the actuator, and therefore does not allow to maintain, under the sole effect of the elastic return system, the Valve flap in open and closed position. The present invention supports its novelty on the mobility of the elastic return member, the direction of mechanical action is variable during the stroke of the actuator and can assist the latter indifferently, in any one or in the two directions of movement of said engine. The coupling solution with a rotary electric actuator leads to a very simple construction since it suffices to hook one of the ends of the elastic return system to an integral member of the rotor, and to attach the other end to a fixed element such as for example the stator, to obtain the expected effect of assistance. In particular, it can be imagined that this elastic return system is fully integrated inside the cowling of the electric actuator; or on the contrary located outside the actuator, so as to have more freedom on the dimensions and points of attachment of the elastic return system. In the same way as the solutions based on a DC motor associated with a mechanical gear, the solution according to the invention achieves a high closing torque of the valve, while maintaining a low current consumption during the maintenance of the valve in open position. On the other hand, the proposed combination, which does not include a complex kinematic chain between the engine and the valve, will not present the defects of reliability and wear inherent to the geared motors and will allow a more precise and faster control of the valve of the valve. discharge of the turbine. In the case where the elastic system is provided capable of delivering an alternating steering torque on the stroke, it is possible to maintain a stable position of the valve flap in the fully open position. In this case, the electric actuator will be powered to reach the fully open position, after which the current can be canceled and the spring return torque, which will act in the opening direction, will maintain the valve against its stop. end of race open. Thus, the claimed solution has an additional advantage in terms of power saving, compared to geared motor solutions that fight against strong springs on the entire stroke, and in particular in the fully open valve position which has to be maintained for a long time. long periods. This ability to keep the discharge valve open, without holding current in the actuator, also keeps this position when the complete stop of the vehicle. This has the advantage of reliability of the valve itself by avoiding the problems of seizing against its seat, which may occur when the vehicle remains immobilized in closed valve position, or during cooling of the valve, especially in the presence of soot. In existing configurations, the electric actuator constantly fights against a powerful return spring, which ensures a good seal in the closed position. This operation means that the electric actuator must constantly overcome a high opposition torque to effect the controlled displacements or complete opening phases of the valve. The evoked current economy for the long phases of holding in the open position, is also true as soon as the actuator is urged to move the valve. The advantage of an invertable assist torque also makes it possible to reduce the current consumed during the displacements of the valve and not only in extreme fixed positions.

De plus, dans le cas des solutions actuelles intégrant des ressorts puissants, les sollicitations mécaniques répétées sur les tringles de transmission et sur le siège du clapet de fermeture, en plus du jeu intrinsèque du réducteur, créent une usure qui nuit à la qualité de régulation du système et à son étanchéité. Moreover, in the case of current solutions incorporating powerful springs, the repeated mechanical stresses on the transmission rods and on the closure valve seat, in addition to the intrinsic play of the gearbox, create a wear that affects the quality of regulation. of the system and its tightness.

La solution proposée présente, de réels avantages sur la robustesse, la faible usure dans le temps, le coût de l'actionneur et la consommation du courant. La température présente au niveau des clapets de vannes de décharge, impose d'éloigner l'actionneur du clapet, et quelque soit le type d'actionneur, on utilise couramment un dispositif de transmission de mouvement entre l'actionneur et le clapet de soupape. The proposed solution has real advantages over the robustness, the low wear over time, the cost of the actuator and the power consumption. The temperature present at the valves of discharge valves, requires to move the actuator away from the valve, and whatever the type of actuator, is commonly used a device for transmitting movement between the actuator and the valve valve.

Pour cela, on peut envisager un simple système de réduction de mouvement rotatif, par exemple réalisé au moyen de biellettes, pour amplifier le couple transmis au clapet. On peut également imaginer transformer le mouvement de rotation de l'actionneur en un mouvement de translation pour commander un clapet de vanne prévu apte à fonctionner suivant une course linéaire. For this, we can consider a simple rotary motion reduction system, for example by means of rods, to amplify the torque transmitted to the valve. It is also conceivable to convert the rotational movement of the actuator into a translational movement to control a valve valve provided adapted to operate in a linear stroke.

Selon l'invention, le système de rappel élastique peut être indifféremment localisé en amont ou en aval d'un tel dispositif de transmission de mouvement. La solution proposée présente ainsi une multitude de modes de réalisation pour répondre à différentes configurations de vannes de décharge. Description de formes d'exécution illustrées dans les Figures La pertinence de l'invention apparaîtra plus clairement aux travers de la description des formes d'exécution illustrées dans les figures suivantes où : La figure N°l est un schéma cinématique représentant le fonctionnement d'une vanne de dérivation (10) associé à un actionneur électrique (20) et un système de rappel élastique 25 (30), telle qu'on le trouve couramment aujourd'hui. Le flux de gaz entrant (40) est régulé par la vanne de décharge (10) de façon à limiter le flux (41) qui entraine la turbine (42) en faisant apparaitre un flux de fuite (43). L'actionneur électrique (20), associé aux organes de transmission (21) permettent d'entrainer le clapet de vanne (22), qui tend à se refermer contre le siège de soupape (23), sous l'action du système de rappel élastique (30) attaché 30 aux organes de transmission (21). Le système de rappel élastique (30) assure une pression20 importante du clapet (22) sur le siège (23) en position de fermeture afin d'assurer l'étanchéité exigée. La direction (yy) de l'action mécanique de ce système de rappel (30) étant fixe, son action s'oppose au couple de l'actionneur (20) pendant la phase d'ouverture du volet, et offre une résistance croissante. Le couple de rappel est particulièrement pénalisant lors du maintien du clapet (22) en position totalement ouverte pendant de longue période, ce qui est souvent le cas pour ce type de vanne de décharge. La figure N°2 est un schéma cinématique représentant le fonctionnement d'une vanne de décharge (10) pilotée par un actionneur électrique (20) associé à un système de rappel élastique (30) selon l'invention. Le clapet (22) de la vanne (10) est représenté en position de fermeture contre son siège (23). L'actionneur (20) est conçu apte à exercer un couple bidirectionnel pour commander la rotation du clapet (22) au moyen d'organes de transmission (21). Un point d'ancrage (24) permet d'attacher l'une des extrémités du système de rappel élastique (30) au rotor (25) de l'actionneur (20), de sorte qu'un couple est créé, en complément du couple du moteur, agissant lui aussi dans le sens anti antihoraire, pour appuyer le clapet (22) sur son siège (23) et assurer l'étanchéité de la vanne (10). La distance (df) entre la ligne d'action (yy) du système élastique (30) et l'axe de rotation du rotor (25), maximale dans la position de fermeture du clapet (22), induit un couple élevé en complément de celui de l'actionneur (20) pour assurer l'étanchéité en fermeture. 2 0 La figure N°3 représente un schéma cinématique d'une vanne de décharge (10) pilotée par un actionneur (20) associé à un système de rappel élastique (30) selon la solution de la Figure N°2, mais représentée en position vanne totalement ouverte. Contrairement au cas de la position de fermeture du clapet (22) de la figure N°2, la ligne d'action (yy) du système de rappel élastique (30) est située au dessus de l'axe du rotor (25), et crée un 25 couple dans le sens horaire, qui aide l'actionneur (20) à maintenir ouvert le clapet (22). Selon la force du système de rappel élastique (30) et la distance (do) entre sa ligne d'action (26) et l'axe du rotor (25), le couple d'assistance peut permettre seul de maintenir le clapet (22) ouvert, de sorte que l'actionneur (20) n'ai plus besoin d'être alimenté en courant durant cette phase qui peut être assez longue, ce qui diminue son échauffement. 30 La figure N°4 représente une vue en perspective d'une solution de couplage entre un actionneur électrique et un système de rappel élastique selon l'invention, et dans laquelle le système de rappel élastique est réalisé au moyen d'un ressort de traction (30) situé à l'extérieur de l'actionneur électrique (20). L'accroche mobile (27) du ressort (30) est solidaire d'un renvoi (29) en forme de « C », lui-même en liaison pivot avec un levier (28) solidaire du rotor (25), qui permet au ressort (30) de balayer une plage angulaire dont la ligne d'action (yy) croise l'axe (zz) de rotation de l'actionneur (20), et ce, sans collision avec l'axe du rotor (25). L'avantage d'une telle solution est que la longueur et les points de fixation du ressort (30) peuvent être choisis parmi une multitude de combinaisons, et permet de proposer un dimensionnement optimal du dispositif d'assistance de couple. En revanche, dans cette configuration, le ressort (30) est exposé aux pollutions externes et davantage soumis aux radiations thermiques du milieu sévère qui caractérise les vannes de décharge. According to the invention, the elastic return system can be indifferently located upstream or downstream of such a device for transmitting motion. The proposed solution thus has a multitude of embodiments for responding to different configurations of discharge valves. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS SHOWN IN THE FIGURES The relevance of the invention will become more clearly apparent through the description of the embodiments illustrated in the following figures in which: Figure No. 1 is a kinematic diagram showing the operation of a bypass valve (10) associated with an electric actuator (20) and an elastic return system (30) as commonly found today. The incoming gas flow (40) is regulated by the discharge valve (10) so as to limit the flow (41) which drives the turbine (42) by revealing a leakage flow (43). The electric actuator (20), associated with the transmission members (21) drive the valve valve (22), which tends to close against the valve seat (23), under the action of the reminder system elastic (30) attached to the transmission members (21). The resilient return system (30) provides a substantial pressure of the valve (22) on the seat (23) in the closed position to provide the required seal. The direction (yy) of the mechanical action of this return system (30) being fixed, its action opposes the torque of the actuator (20) during the opening phase of the flap, and offers increasing resistance. The return torque is particularly penalizing when the valve (22) is held in the fully open position for a long period, which is often the case for this type of discharge valve. FIG. 2 is a kinematic diagram showing the operation of a discharge valve (10) controlled by an electric actuator (20) associated with an elastic return system (30) according to the invention. The valve (22) of the valve (10) is shown in the closed position against its seat (23). The actuator (20) is designed to exert bidirectional torque to control the rotation of the valve (22) by means of transmission members (21). An anchor point (24) is used to attach one of the ends of the elastic return system (30) to the rotor (25) of the actuator (20), so that a pair is created in addition to the motor torque, also acting anti-clockwise, to press the valve (22) on its seat (23) and seal the valve (10). The distance (df) between the action line (yy) of the elastic system (30) and the axis of rotation of the rotor (25), maximum in the closed position of the valve (22), induces a high torque in addition of that of the actuator (20) to ensure sealing in closure. FIG. 3 represents a kinematic diagram of a discharge valve (10) controlled by an actuator (20) associated with an elastic return system (30) according to the solution of FIG. 2, but represented in FIG. valve position fully open. Unlike the case of the closing position of the valve (22) of FIG. 2, the action line (yy) of the elastic return system (30) is situated above the axis of the rotor (25), and creates a clockwise torque, which assists the actuator (20) to keep the valve (22) open. Depending on the force of the elastic return system (30) and the distance (do) between its line of action (26) and the axis of the rotor (25), the assisting torque alone can maintain the valve (22). ) open, so that the actuator (20) no longer need to be supplied with power during this phase which can be long enough, which reduces its heating. FIG. 4 represents a perspective view of a coupling solution between an electric actuator and an elastic return system according to the invention, and in which the elastic return system is produced by means of a tension spring. (30) located outside of the electric actuator (20). The mobile catch (27) of the spring (30) is integral with a "C" -shaped return (29), itself in pivot connection with a lever (28) secured to the rotor (25), which allows the spring (30) to scan an angular range whose line of action (yy) crosses the axis (zz) of rotation of the actuator (20), and without colliding with the axis of the rotor (25). The advantage of such a solution is that the length and the fastening points of the spring (30) can be chosen from a multitude of combinations, and makes it possible to propose an optimal dimensioning of the torque assist device. On the other hand, in this configuration, the spring (30) is exposed to external pollutions and more subjected to the thermal radiations of the severe medium which characterizes the discharge valves.

Les figures N°5A et 5B représentent deux vues en perspective d'un premier mode de réalisation selon l'invention, montrant un actionneur électrique (20) composé d'un moteur couple et d'un système de rappel élastique (30) constitué d'un ressort de traction. Le ressort (30) est disposé entre une accroche mobile (27) solidaire du rotor (25) et une accroche fixe (28) solidaire du stator (29), de sorte que, le dispositif d'assistance de couple est entièrement intégré à l'intérieur du capot (26) qui couvre le moteur couple (20). La figure 5A montre l'orientation du rotor (25) correspondant à la position de clapet (22) ouvert, lorsque le ressort (30) crée un couple faible dans le sens horaire. La ligne d'action (yy) du ressort (30) est située juste au dessous de l'axe (zz) de rotation du rotor (25). Alors que la figure 5B montre l'orientation du rotor (25) correspondant à la position clapet (22) 2 0 fermé, pour laquelle la ligne d'action (yy) du ressort (30) est située franchement au dessus de l'axe du rotor (25) et crée un couple élevé dans le sens antihoraire. Lors du déplacement de la position de clapet fermé à la position de clapet ouvert, la ligne d'action (yy) du ressort (30) balaie un secteur angulaire (13) et croise l'axe de rotation (zz) du rotor (25), ce qui nécessite de réaliser le capteur de position angulaire du moteur au moyen d'une 25 solution excentrée. L'aimant (50), excentré de l'axe (zz) du rotor (25), crée une induction magnétique qui est captée par un élément magnéto sensible (51) attaché au capot (26). En mesurant l'intensité et la direction de l'induction magnétique, cet élément magnéto sensible (51) génère un signal qui retranscrit la position angulaire du rotor (25). Cette construction de capteur, basée sur le ratio des composantes normale et tangentielle du 30 champ, est connue du domaine public et ne rentre pas dans le cadre de la présente invention. La figure N°6 représente un schéma de principe d'un second mode de réalisation d'une vanne de décharge (10) selon l'invention et composé d'un actionneur électrique (20) couplé à une cinématique de réduction de mouvement (40) et un système de rappel élastique (30) externe à l'actionneur électrique (20). La cinématique de réduction (40) est composée de deux leviers (211) et (212) de longueurs différentes (Rl) et (R2) et reliés par une tringle (213), qui permet de moduler la course et le couple disponible au niveau du clapet (22) situé en aval de cette cinématique (40). Dans ce cas de figure, le système de rappel élastique (30), est situé en amont de la cinématique de réduction de mouvement (40). L'accroche mobile (27) est solidaire du levier (211), et l'accroche fixe (28) est solidaire du bâti de la vanne (10). La direction de la charge (yy) du système de rappel élastique (30), balaie un angle (13) au cours de la course du clapet (22) et croise l'axe de rotation (zz) de l'actionneur (20) afin d'offrir une couple d'assistance qui s'inverse en fin de course. L'avantage de ce mode de réalisation, comparé à celui de la figure 5 précédente, est d'avoir plus de possibilités pour le paramétrage de la plage de travail du système de rappel élastique (30) en autorisant des longueurs et angles d'accrochage variés. La figure N°7 représente un schéma de principe d'un troisième mode de réalisation d'une vanne de décharge selon l'invention, composée d'actionneur électrique (20) couplé à un système de rappel élastique (30) et associé à une cinématique de réduction de mouvement (40). Dans ce cas de figure, le système de rappel élastique (30) est localisé en aval de la cinématique de réduction de mouvement (40) et crée un couple au niveau de l'axe de rotation (xx) du clapet (22). Comme dans les autres modes de réalisation, l'axe (yy) qui 2 0 définit la direction d'action mécanique du système de rappel élastique (30) est mobile pendant la course d'ouverture et croise l'axe de rotation (xx) du clapet (22). Un couple d'assistance, créé par le système de rappel élastique (30), s'ajoute à celui de l'actionneur (20) pour respectivement, augmenter la force d'appui du clapet (22) sur son siège (23) en position de fermeture, et appliquer, en position totalement ouverte, un couple opposé qui 25 tend à maintenir le clapet (22) ouvert, et ce, sans que l'actionneur soit alimenté. La figure N°8 représente un schéma de principe d'un ensemble composé d'un actionneur électrique (20) couplé à un système de rappel élastique (30) selon l'invention, et associé à une cinématique (50) de transformation du mouvement de rotation en un mouvement de translation. Cet ensemble est prévu apte à piloter une vanne de décharge (10), dont la 30 régulation de débit repose sur un mouvement de translation d'une soupape (22) par rapport à son siège (23). Le dispositif permet d'obtenir un actionneur électrique linéaire, bénéficiant de l'assistance du système de rappel élastique (30), lequel peut présenter une caractéristique de force non linéaire et une direction d'action alternée pour en faire un actionneur bistable. Le déplacement de la ligne d'action (yy) du ressort (30) sur le secteur angulaire (13), croise l'axe de rotation (zz) de l'actionneur rotatif (20). Ce déplacement du système de rappel élastique (30), couplé au mécanisme de transformation de mouvement (50), permet d'avoir une force appliquée sur la soupape (22) qui tend à maintenir chacune de ses positions de fin de course. Ce dispositif permet de fermer la soupape avec une bonne étanchéité, en aidant l'actionneur (20) en position de fermeture, mais aussi d'aider ce dernier à maintenir la soupape en position de pleine ouverture, avec un couple d'assistance plus faible mais d'orientation opposée. L'actionneur linéaire bistable obtenu combine les avantages d'une force de blocage élevée et de consommation de courant faible. Le système de rappel élastique (30) peut être indifféremment installé à l'extérieur de l'actionneur électrique (20) et travailler accroché à l'organe rotatif (214) du mécanisme de transformation de mouvement (50), ou encore être intégré à l'intérieur de l'actionneur électrique (20) pour bénéficier de la protection du capotage contre les poussières ambiantes et de la radiation thermique de la vanne (10). FIGS. 5A and 5B show two perspective views of a first embodiment according to the invention, showing an electric actuator (20) composed of a torque motor and an elastic return system (30) consisting of a traction spring. The spring (30) is disposed between a movable catch (27) integral with the rotor (25) and a fixed catch (28) integral with the stator (29), so that the torque assist device is fully integrated with the interior of the hood (26) which covers the torque motor (20). FIG. 5A shows the orientation of the rotor (25) corresponding to the open valve position (22), when the spring (30) creates a weak torque in the clockwise direction. The action line (yy) of the spring (30) is located just below the axis (zz) of rotation of the rotor (25). While Figure 5B shows the orientation of the rotor (25) corresponding to the valve position (22) 2 0 closed, for which the line of action (yy) of the spring (30) is located frankly above the axis of the rotor (25) and creates a high torque counterclockwise. When moving the closed valve position to the open valve position, the action line (yy) of the spring (30) scans an angular sector (13) and intersects the axis of rotation (zz) of the rotor (25). ), which requires making the angular position sensor of the motor by means of an eccentric solution. The magnet (50), eccentric from the axis (zz) of the rotor (25), creates a magnetic induction which is sensed by a magnetosensitive element (51) attached to the hood (26). By measuring the intensity and the direction of the magnetic induction, this magneto-sensitive element (51) generates a signal which retranscribes the angular position of the rotor (25). This sensor construction, based on the ratio of the normal and tangential components of the field, is known in the public domain and is not within the scope of the present invention. FIG. 6 represents a schematic diagram of a second embodiment of a discharge valve (10) according to the invention and composed of an electric actuator (20) coupled to a movement reduction kinematic (40). ) and an elastic return system (30) external to the electric actuator (20). The reduction kinematics (40) is composed of two levers (211) and (212) of different lengths (R1) and (R2) and connected by a rod (213), which makes it possible to modulate the stroke and the torque available at the valve (22) located downstream of this kinematics (40). In this case, the elastic return system (30) is located upstream of the movement reduction kinematics (40). The movable catch (27) is integral with the lever (211), and the fixed catch (28) is integral with the frame of the valve (10). The load direction (yy) of the elastic return system (30) sweeps an angle (13) during the travel of the valve (22) and crosses the axis of rotation (zz) of the actuator (20) to offer a pair of assistance that reverses at the end of the race. The advantage of this embodiment, compared with that of the previous FIG. 5, is to have more possibilities for setting the working range of the elastic return system (30) by allowing lengths and hooking angles. varied. FIG. 7 represents a block diagram of a third embodiment of a discharge valve according to the invention, composed of an electric actuator (20) coupled to an elastic return system (30) and associated with a motion reduction kinematics (40). In this case, the elastic return system (30) is located downstream of the motion reduction kinematic (40) and creates a torque at the axis of rotation (xx) of the valve (22). As in the other embodiments, the axis (yy) which defines the direction of mechanical action of the elastic return system (30) is movable during the opening stroke and crosses the axis of rotation (xx). valve (22). An assist torque, created by the elastic return system (30), is added to that of the actuator (20) to respectively increase the bearing force of the valve (22) on its seat (23). closing position, and apply, in fully open position, an opposite pair which tends to keep the valve (22) open, and this without the actuator is fed. FIG. 8 represents a block diagram of an assembly composed of an electric actuator (20) coupled to an elastic return system (30) according to the invention, and associated with a motion transformation kinematics (50). rotation in a translation movement. This assembly is provided capable of controlling a discharge valve (10), whose flow control is based on a translational movement of a valve (22) relative to its seat (23). The device provides a linear electric actuator, assisted by the elastic return system (30), which may have a non-linear force characteristic and an alternating action direction to make it a bistable actuator. The displacement of the action line (yy) of the spring (30) on the angular sector (13) crosses the axis of rotation (zz) of the rotary actuator (20). This movement of the elastic return system (30), coupled to the motion transformation mechanism (50), provides a force applied to the valve (22) which tends to maintain each of its end positions. This device makes it possible to close the valve with a good seal, by helping the actuator (20) in the closed position, but also to help the latter to maintain the valve in full open position, with a lower assist torque but of opposite orientation. The bistable linear actuator obtained combines the advantages of high blocking force and low current consumption. The elastic return system (30) can be indifferently installed outside the electric actuator (20) and work hooked to the rotary member (214) of the motion transformation mechanism (50), or be integrated with the interior of the electric actuator (20) to benefit from the protection of the cowling against ambient dust and the thermal radiation of the valve (10).

Claims

1. A discharge valve for a turbocharger, comprising a rotary electric actuator (20) consisting of a rotor (25) and a stator (29), a valve (22) driven by the actuator (20), a resilient return system (30) of the valve (22), adapted to provide a force in a direction (yy), characterized in that this direction (yy) is variable with respect to the axis of rotation (zz) of the actuator (20) during movement of the rotor (25).

Turbocharger discharge valve according to claim 1, characterized in that the direction of action (yy) of the elastic return system (30) intersects the rotational axis (zz) of the rotary actuator (20) at during the movement of the rotor (25).

Turbocharger discharge valve according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator (20) drives the valve (22) through a motion transmission device (21).

4. A turbocharger discharge valve according to claim 3, characterized in that the motion transmission device (21) is a motion reduction system (40) adapted to amplify the torque transmitted at the valve (22). .

Turbocharger relief valve according to claim 3, characterized in that the motion transmission device (50) converts the rotational movement of the rotor (25) into a linear movement of the valve (22).

6. A turbocharger discharge valve according to claim 4 or 5, characterized in that the force of the elastic return system (30) is applied to a transmission lever (27) integral with the rotor (25), located upstream of the motion transmission device (40).

7. A turbocharger discharge valve according to claim 4 or 5, characterized in that the force of the elastic return system (30) is applied to a transmission lever (212) integral with the valve (22), located in downstream of the motion transmission device (40).

Turbocharger discharge valve according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic return system (30) is composed of a tension spring, one end of which is fixed to the rotor (25) of the actuator (20) and the other end attached to the stator (29).

Turbocharger discharge valve according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (20) has a cover (26) and that the elastic return system (30) is placed inside. the cover (26) of the actuator (20).