FR3076863A1 - Dispositif d'obturation avec un mecanisme de verrouillage - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'obturation (3) pour un conduit (4), notamment pour un conduit d'admission de gaz d'un groupe motopropulseur (2) à combustion d'un véhicule (1) automobile, le dispositif d'obturation (3) comprenant un volet (5) mobile entre une position de fermeture du conduit (4) et une position d'ouverture du conduit (4), caractérisé en ce qu'il comprend : - un moteur (10), notamment un moteur électrique, - une roue maîtresse (11) apte à être entraînée en rotation par le moteur (10), - une roue esclave (12) fixée par une liaison encastrement au volet (5), - un mécanisme de transmission (20) interposé entre la roue maîtresse (11) et la roue esclave (12), le mécanisme de transmission (20) étant conçu de sorte que la roue esclave (12) puisse être entraînée en rotation par la roue maîtresse (11) si la roue esclave (12) n'est pas bloquée en rotation, et de sorte que la roue maîtresse (11) puisse tourner si la roue esclave (12) est bloquée en rotation, et - un mécanisme de verrouillage (30) apte à bloquer en rotation la roue esclave (12).
Description
Dispositif d’obturation avec un mécanisme de verrouillage
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un dispositif d’obturation pour un conduit, notamment pour un conduit d’admission de gaz d’un groupe motopropulseur à combustion d’un véhicule automobile. L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un tel dispositif d’obturation.
État de la technique
Un moteur à combustion requiert pour son fonctionnement de l’air frais qui est conduit dans une chambre de combustion au travers d’un système d’admission d’air. Consécutivement à la combustion du carburant dans la chambre de combustion, un gaz présent dans cette chambre est évacué au travers d’un système d’échappement. Afin d’optimiser la combustion, le système d’admission d’air comprend un papillon des gaz, autrement dit un volet, apte à réguler le flux d’air dans un conduit en amont de la chambre de combustion. En fonction de l’orientation du papillon des gaz, le flux d’air en entrée du moteur à combustion est plus ou moins important et donc la quantité d’air dans chaque chambre de combustion peut ainsi être régulée. Pour piloter l’orientation du papillon des gaz, celui-ci est intégré à un boîtier, généralement dénommé « boîtier papillon >>, équipé d’un moteur électrique relié à une unité de contrôle électronique du véhicule. Le moteur électrique est relié mécaniquement au papillon des gaz afin que sa rotation entraîne une modification de l’orientation du papillon des gaz.
D’autres systèmes peuvent également équiper le moteur à combustion comme par exemple un module apte à faire recirculer les gaz d’échappement. Ces systèmes peuvent requérir l’utilisation d’un deuxième boîtier papillon, ou plus généralement d’un mécanisme relié à un moteur électrique. Afin de réduire le nombre de composant mis en œuvre pour le contrôle des flux de gaz, on connaît des dispositifs dans lequel un seul moteur électrique peut piloter deux mécanismes distincts, notamment deux papillons des gaz distincts. Toutefois de tels dispositifs offrent une flexibilité d’utilisation limitée, le déplacement d’un deuxième mécanisme étant contraint par le déplacement d’un premier mécanisme.
Objet de l'invention
Le but de l’invention est de fournir un dispositif d’obturation pour un conduit remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs d’obturation connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un dispositif d’obturation pour un conduit qui soit économique et qui offre une grande flexibilité d’utilisation.
L’invention se rapporte à un dispositif d’obturation pour un conduit, notamment pour un conduit d’admission de gaz d’un groupe motopropulseur à combustion d’un véhicule automobile, le dispositif d’obturation comprenant un volet mobile entre une position de fermeture du conduit et une position d’ouverture du conduit, le dispositif d’obturation comprenant :
un moteur, notamment un moteur électrique, une roue maîtresse apte à être entraînée en rotation par le moteur, une roue esclave fixée par une liaison encastrement au volet, un mécanisme de transmission interposé entre la roue maîtresse et la roue esclave, le mécanisme de transmission étant conçu de sorte que la roue esclave puisse être entraînée en rotation par la roue maîtresse si la roue esclave n’est pas bloquée en rotation, et de sorte que la roue maîtresse puisse tourner si la roue esclave est bloquée en rotation, et un mécanisme de verrouillage apte à bloquer en rotation la roue esclave.
Le mécanisme de verrouillage peut être apte à verrouiller un blocage en rotation de la roue esclave.
Le mécanisme de transmission peut comprendre un composant élastique dont une première extrémité est fixée à la roue maîtresse et une deuxième extrémité est fixée à la roue esclave, notamment le composant élastique comprenant un ressort, voire deux ressorts.
L’une parmi la roue maîtresse et la roues esclave peut être mobile en translation, entre une position de couplage dans laquelle elle forme une liaison rigide avec l’autre roue parmi la roue maîtresse et la roue esclave, notamment au moyen d’une liaison de type crabot, et une position de découplage dans laquelle la roue maîtresse n’est pas en contact de la roue esclave.
Le mécanisme de verrouillage peut comprendre un pion de blocage mobile entre une position de blocage dans laquelle il bloque la roue esclave en rotation et une position de non blocage dans laquelle il est en retrait par rapport à la roue esclave.
Le pion de blocage peut être mobile selon un premier axe de translation, parallèle à un rayon de la roue esclave, et le mécanisme de verrouillage peut comprendre un premier ressort en compression entre un support fixe et le pion de blocage, de sorte qu’en absence d’effort supplémentaire sur le pion de blocage, le pion de blocage est dans la position de non blocage.
Le mécanisme de verrouillage peut comprendre un pion de verrouillage mobile entre une position de verrouillage dans laquelle il maintient le pion de blocage dans la position de blocage, et une position de déverrouillage dans laquelle il ne maintient pas le pion de blocage dans la position de blocage.
Le pion de verrouillage peut être mobile selon un deuxième axe de translation, perpendiculaire audit premier axe de translation, et le mécanisme de verrouillage peut comprendre un deuxième ressort en compression entre le support fixe et le pion de verrouillage, de sorte qu’en absence d’effort supplémentaire sur le pion de verrouillage, le pion de verrouillage est dans la position de verrouillage.
Le dispositif d’obturation peut comprendre une roue de verrouillage apte à être entraînée en rotation par le moteur dans un même sens de rotation de blocage entre une position angulaire initiale et une position angulaire de verrouillage en passant par une position angulaire de blocage non verrouillée.
La roue de verrouillage peut être apte à être entraînée en rotation par le moteur, la roue de verrouillage étant apte à prendre successivement une première puis une deuxième puis une troisième position angulaire lorsque le moteur tourne dans un premier sens de rotation, la roue esclave étant apte à être entraînée en rotation par la roue maîtresse lorsque la roue de verrouillage est dans la première position angulaire , le mécanisme de verrouillage étant dans une configuration de blocage non verrouillé lorsque la roue de verrouillage est dans la deuxième position angulaire, le mécanisme de verrouillage étant dans une configuration de blocage verrouillé lorsque la roue de verrouillage est dans la troisième position angulaire.
La roue de verrouillage peut être apte à être entraînée selon un sens de rotation contraire au sens de blocage pour passer directement de la position angulaire de verrouillage à la position angulaire initiale.
La roue de verrouillage peut être apte à être entraînée selon un sens de rotation contraire au premier sens de rotation pour revenir de la troisième position angulaire à la première position angulaire, le mécanisme de verrouillage demeurant dans la configuration de blocage verrouillé jusqu’à ce que la roue de verrouillage atteigne la première position angulaire ou une position proche de la première position angulaire.
La roue de verrouillage peut comprendre une première came apte à exercer un appui contre le pion de blocage de sorte à le déplacer dans la position de blocage, et/ou la roue de verrouillage peut comprendre une deuxième came apte à exercer un appui contre le pion de verrouillage de sorte à le déplacer dans la position de déverrouillage.
Le dispositif d’obturation peut comprendre une roue d’entraînement apte à être entraînée en rotation par le moteur et une bielle dont une première extrémité est fixée libre en rotation à la roue d’entraînement et dont une deuxième extrémité est fixée libre en rotation à la roue maîtresse, de sorte que lorsque la roue d’entraînement réalise un tour sur elle-même, la roue maîtresse réalise un quart de tour de tour dans un sens puis un quart rie tour dans l’autre sens.
La roue de verrouillage et la roue d’entraînement peuvent être agencées de sorte que lorsque la roue d’entraînement réalise un tour sur elle-même, la roue de verrouillage réalise moins d’un tour sur elle-même.
Le dispositif d’obturation peut comprendre :
une première roue d’entraînement, une deuxième roue d’entraînement, une troisième roue d’entraînement, une quatrième roue d’entraînement, et une bielle, la première roue d’entraînement étant solidaire d’un arbre du moteur, la deuxième roue d’entraînement étant apte à être directement entraînée en rotation par la première roue d’entraînement, la troisième roue d’entraînement étant apte à être directement entraînée en rotation par la deuxième roue d’entraînement et apte à entraîner la roue maîtresse, la quatrième roue d’entraînement étant concentrique à la deuxième roue d’entraînement, en liaison encastrement avec la deuxième roue d’entraînement, apte à entraîner directement une roue de verrouillage, la bielle ayant une première extrémité fixée libre en rotation à la troisième roue d’entraînement et une deuxième extrémité fixée libre en rotation à la roue maîtresse.
En variante, le dispositif d’obturation peut comprendre :
une première roue d’entraînement, une deuxième roue d’entraînement, une troisième roue d’entraînement, et une bielle, la première roue d’entraînement étant solidaire d’un arbre du moteur, la deuxième roue d’entraînement étant apte à être directement entraînée en rotation par la première roue d’entraînement et apte à entraîner la roue maîtresse, la troisième roue d’entraînement étant concentrique à la deuxième roue d’entraînement, en liaison encastrement avec la deuxième roue d’entraînement, apte à entraîner directement une roue de verrouillage, la bielle ayant une première extrémité fixée libre en rotation à la deuxième roue d’entraînement et une deuxième extrémité fixée libre en rotation à la roue maîtresse.
L’invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant un dispositif d’obturation tel que défini précédemment.
Description sommaire des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 est une vue schématique de profil d’un dispositif d’obturation selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 est une vue schématique de profil d’un mode de réalisation alternatif d’un mécanisme de transmission du dispositif d’obturation, le mécanisme de transmission étant dans une position de couplage.
La figure 3 est une vue schématique de profil du mécanisme de transmission dans une position de découplage.
La figure 4 et la figure 5 sont des vues schématiques de dessus de deux modes de réalisation alternatif du dispositif d’obturation.
Les figures 6a, 7a, 8a, 9a, 10a, 11a, 12a, 13a, 14a sont des vues schématique de dessus du dispositif d’obturation dans différentes positions de fonctionnement successives.
Les figures 6b, 7b, 8b, 9b, 10b, 11b, 12b, 13b, 14b sont des vues schématique partielles de profil du dispositif d’obturation dans différentes étapes de fonctionnement successives.
Les figures 6c, 7c, 8c, 9c, 10c, 11c, 12c, 13c, 14c sont des graphiques représentant un état d’ouverture du dispositif d’obturation dans différentes étapes de fonctionnement successives.
Description de modes préférentiels de l'invention
La description qui suit se rapporte à un dispositif d’obturation selon l’invention dont l’orientation dans un véhicule automobile peut être quelconque. Ainsi, les termes de localisation tels que « derrière », «dessous», «dessus» se rapporte uniquement à l’agencement du dispositif d’obturation tel que représenté sur les figures.
La figure 1 illustre un véhicule 1 automobile comprenant un groupe motopropulseur 2 à combustion équipé d’un dispositif d’obturation 3 selon l’invention. Le groupe motopropulseur 2 peut fonctionner avec un carburant tel que par exemple de l’essence, du gazole ou du gaz de pétrole liquéfié. Il comprend un système d’admission d’air permettant d’apporter de l’air (ou un gaz) dans des chambres de combustion. La quantité d’air admise peut être modulée par le dispositif d’obturation 3 agencé au niveau d’un conduit 4 du système d’admission d’air. En variante, le dispositif d’obturation 3 pourrait être intégré dans toute conduite du groupe motopropulseur 2 destinée à conduire un gaz, voire être intégré dans tout système du véhicule 1 requérant la rotation d’un élément. Le dispositif d’obturation 3 comprend un volet 5 mobile entre une position de fermeture du conduit 4 et une position d’ouverture du conduit 4. Le volet 5 peut avoir une forme globalement plane et circulaire apte à coopérer avec un profil globalement cylindrique du conduit. Dans la position de fermeture, le volet est orienté dans le conduit 4 de sorte à bloquer, ou tout au moins à limiter, le passage d’air au travers du conduit. Dans la position d’ouverture, le volet est orienté dans le conduit 4 de sorte à minimiser sa résistance au flux d’air traversant le conduit 4. La position d’ouverture du volet 5 peut être obtenue depuis la position de fermeture par une rotation d’un quart de tour du volet autour d’un axe sensiblement parallèle à un diamètre du volet. Le volet 5 peut également être positionné dans toute position intermédiaire entre la position ouverte et la position fermée. Le flux d’air au travers du conduit 4 est représenté par une flèche 6 sur la figure 1.
Le dispositif d’obturation 3 comprend en outre :
- un moteur 10,
- une roue maîtresse 11 apte à être entraînée en rotation par le moteur 10,
- une roue esclave 12 fixée par une liaison encastrement au volet 5, notamment au moyen d’un axe 7 fixé d’une part au volet 5 et d’autre part à la roue esclave 12,
- un mécanisme de transmission 20 interposé entre la roue maîtresse 11 et la roue esclave 12, le mécanisme de transmission 20 étant conçu de sorte que la roue esclave 12 puisse être entraînée en rotation par la roue maîtresse 11 si la roue esclave 12 n’est pas bloquée en rotation, et de sorte que la roue maîtresse 11 puisse tourner si la roue esclave 12 est bloquée en rotation, et
- un mécanisme de verrouillage 30 apte à bloquer en rotation la roue esclave 12.
Le moteur 10 peut être un moteur électrique connecté à une unité de commande électronique apte à commander son activation. Le moteur comprend un arbre 13 auquel est fixée une première roue d’entraînement 14 et pouvant tourner dans les deux sens de rotation. Une rotation du moteur peut entraîner une rotation du volet 5 grâce à un mécanisme d’entraînement et au mécanisme de transmission. Le moteur 10 peut également actionner un deuxième mécanisme (non représenté). Par exemple le moteur 10 peut actionner un deuxième volet disposé dans un deuxième conduit. Nous allons à présenter détailler successivement la réalisation du mécanisme de verrouillage 30, puis du mécanisme de transmission 20 et enfin du mécanisme d’entraînement de la roue maîtresse 11 et du mécanisme de verrouillage 30.
Le mécanisme de verrouillage 30 comprend un pion de blocage 31 mobile entre une position de blocage dans laquelle il bloque la roue esclave 12 en rotation et une position de non blocage dans laquelle il est en retrait par rapport à la roue esclave 12. En particulier, le pion de blocage est mobile en translation selon un premier axe de translation A1, parallèle à un rayon de la roue esclave. Le pion de blocage 31 comprend un doigt de blocage 32 apte à pénétrer dans une ouverture ménagée dans une face latérale de la roue esclave 12. Lorsque le doigt de blocage 32 est à l’intérieur de cette ouverture, il empêche la roue esclave 12 de tourner. Le mécanisme de verrouillage 30 comprend également un premier ressort
33, agencé parallèlement au premier axe de translation A1, et en compression entre un support fixe 34 et le pion de blocage 31, de sorte qu’en absence d’effort supplémentaire sur le pion de blocage 31, le pion de blocage 31 est dans la position de non blocage, c’est-à-dire qu’il n’empêche pas la roue esclave de tourner. Un effort supplémentaire désigne ici un effort autre que l’effort exercé par le premier ressort 33 sur le pion de blocage 31. Le support fixe 34 est un élément fixe du dispositif d’obturation tel qu’un boîtier ou un carter, c’est-à-dire un élément non mobile dans le référentiel du véhicule 1.
Le mécanisme de verrouillage 30 comprend également un pion de verrouillage 35 mobile entre une position de verrouillage dans laquelle il maintient le pion de blocage 31 dans la position de blocage, et une position de déverrouillage dans laquelle il ne maintient pas le pion de blocage dans la position de blocage. Dans la position de verrouillage, le pion de verrouillage 35 se positionne derrière le pion de blocage 31 et empêche se dernier de reculer. Ainsi, le doigt de blocage 32 est maintenu dans la roue esclave 12 qui ne peut donc pas tourner. Dans la position de déverrouillage, le pion de verrouillage 35 se positionne sous le pion de blocage 31 et n’empêche donc pas ce dernier de reculer. Le pion de verrouillage 35 est mobile selon un deuxième axe de translation A2, perpendiculaire audit premier axe de translation A1. A l’instar du mécanisme de blocage décrit plus haut, le mécanisme de verrouillage comprend un deuxième ressort 36, agencé parallèlement au deuxième axe de translation A2, et en compression entre le support fixe 34 et le pion de verrouillage 35, de sorte qu’en absence d’effort supplémentaire sur le pion de verrouillage, le pion de verrouillage est dans la position de verrouillage. En remarque, lorsque le pion de blocage 31 est dans sa position de non blocage, le pion de verrouillage 35 est maintenu dans sa position de déverrouillage. En effet, le pion de verrouillage vient en butée sous le pion de blocage ce qui l’empêche de remonter sous l’action du deuxième ressort 36.
Le dispositif d’obturation comprend une roue de verrouillage 37 apte à être entraînée en rotation par le moteur 10 entre une première position angulaire, dite position angulaire initiale et une troisième position angulaire, dite position angulaire de verrouillage en passant par une deuxième position angulaire, dite position angulaire de blocage selon un premier sens de rotation dit de blocage. La position angulaire initiale correspond à un couplage des roues maîtresse et esclave, c’est-à-dire une configuration du dispositif d’obturation dans laquelle la roue esclave est apte à être entraînée en rotation par la roue maîtresse. La position angulaire de blocage correspond à un blocage non verrouillé de la roue esclave dans le référentiel du véhicule et donc à un découplage des roues maîtresse et esclave. Autrement dit, la position angulaire de blocage correspond une configuration de blocage non verrouillé du mécanisme de verrouillage 30. La roue esclave peut être alors aisément débloquée en faisant tourner la roue de verrouillage dans le sens contraire. La position angulaire de verrouillage correspond à un blocage avec verrouillage de la roue esclave par rapport au référentiel du véhicule, les roues maîtresse et esclave étant alors découplées. Autrement dit, la position angulaire de verrouillage correspond une configuration de blocage verrouillé du mécanisme de verrouillage 30. La roue de verrouillage peut revenir vers la position initiale en laissant la roue esclave bloquée. La roue de verrouillage 37 comprend une première came 38 apte à exercer un appui contre le pion de blocage 31 de sorte à le déplacer dans la position de blocage, et une deuxième came 39 apte à exercer un appui contre le pion de verrouillage 35 de sorte à le déplacer dans la position de déverrouillage. La première came 38 est une excroissance agencée radialement sur la roue de verrouillage. Lorsque la première came 38 est en contact du pion de blocage 31, elle le repousse dans sa position de blocage, à l’encontre du premier ressort 33. L’excroissance de la première came s’étend sensiblement progressivement et radialement vers l’extérieur de la roue de verrouillage. De manière préférentielle, ladite extension radiale présente ainsi une rampe circonférentielle de la roue de verrouillage dont le sommet permet d’assurer l’enfoncement total du doigt de blocage dans l’ouverture ménagée dans la face latérale de la roue esclave 12 et la libération du pion de verrouillage 35. En effet, ladite rampe circonférentielle vient pousser progressivement lors de la rotation de la roue de verrouillage sur le pion de blocage jusqu’à atteindre une position maximale avec le sommet de ladite rampe en appui sur ledit pion de blocage pour permettre la libération du pion de verrouillage. Ladite rampe circonférentielle s’étend ainsi selon un arc de cercle dit de libération depuis un point d’engagement du blocage. De façon simple, la roue de verrouillage est entraînée en rotation dans un sens par le moteur électrique pour amener la rampe circonférentielle en contact avec le pion de blocage. Lorsque la rampe circonférentielle vient en appui au niveau du point d’engagement, sur le pion de blocage, ledit pion est positionné en face de l’ouverture ménagée dans la roue esclave. Ledit pion de blocage est alors poussé dans ladite ouverture pour bloquer la roue esclave par rapport au référentiel du véhicule.
La roue de verrouillage est apte à tourner ensuite :
- soit dans le sens de rotation de déblocage contraire au premier sens de rotation de blocage, en entraînant le déblocage de la roue esclave ;
- soit dans le même sens de rotation pour permettre la libération du pion de verrouillage. La libération du pion de verrouillage permet alors de garder la roue esclave en position bloquée. La roue de verrouillage peut alors tourner en sens contraire sans effet de déblocage de la roue esclave. La roue de verrouillage est donc agencée de telle sorte que le début de la rampe de libération correspond au positionnement angulaire de la roue esclave pour présenter l’orifice devant le pion de blocage.
La deuxième came 39 est une excroissance agencée localement sur une face de la roue de verrouillage 37. Lorsque la deuxième came 39 est en contact du pion de verrouillage 35, elle le repousse dans sa position de déverrouillage, à l’encontre du deuxième ressort 36. La deuxième came 39 comprend une rampe inclinée par rapport à l’axe de translation A2, par exemple incliné à 45°, pour traduire un effort de à roue de verrouillage sur le pion de verrouille orienté perpendiculairement à l’axe de translation A2 en un effort orienté parallèlement à l’axe de translation A2. Les deux cames 38, 39 sont agencées sur la roue de verrouillage dans des secteurs angulaires distincts. Par conséquent la première came 38 ne peut pas exercer un appui sur le pion de blocage 31 simultanément à un appui de la deuxième came 39 sur le pion de verrouillage 35. Une rotation de la roue de verrouillage est donc nécessaire pour passer d’un appui de la première came 38 sur le pion de blocage 31 à un appui de la deuxième came 39 sur le pion de verrouillage 35. De manière préférentielle, la deuxième came 39 est agencée à proximité angulaire de la position initiale. En variante, les deux cames 38, 39 pourraient être disposées différemment sur la roue de verrouillage 37 pourvu qu’elles puissent exercer un effort respectivement sur le pion de blocage 31 et sur le pion de verrouillage 35.
Le mécanisme de transmission 20 comprend un composant élastique 21 dont une première extrémité est fixée à la roue maîtresse 11 et une deuxième extrémité est fixée à la roue esclave 12. Préférentiellement, l’axe de rotation X5 de la roue maîtresse est confondu à l’axe de rotation de la roue esclave et le mécanisme de transmission 20 est agencé dans l’espace formé entre la roue maîtresse 11 et la roue esclave 12. Le composant élastique 21 est suffisamment rigide pour que la roue esclave 12 puisse être entraînée en rotation par la roue maîtresse 11 si la roue esclave 12 n’est pas bloquée en rotation. En particulier, le composant élastique 21 est suffisamment rigide pour vaincre l’effort généré par une pression d’air dans le conduit 4 sur le volet 5, s’opposant à l’ouverture ou à la fermeture du volet. D’autre part, le composant élastique 21 est suffisamment souple pour que la roue maîtresse 11 puisse tourner si la roue esclave 12 est bloquée en rotation. En particulier, selon le mode de réalisation présenté, la roue maîtresse 11 peut effectuer un quart de tour par rapport à la roue esclave 12 sans que le composant élastique soit endommagé et sans que le composant élastique induise un couple résistif trop important dans la roue maîtresse 11 par rapport au couple que peut délivrer le moteur 10.
Le composant élastique 21 peut comprendre un ressort, voire deux ressorts 22, 23 comme illustré sur la figure 1. Ces deux ressorts peuvent être des ressorts hélicoïdaux agencés de sorte qu’un premier ressort est mis en tension lorsque la roue maîtresse 11 tourne alors que la roue esclave 12 est bloquée en rotation, et de sorte que le deuxième ressort est mis en tension lorsque la roue maîtresse 11 fait tourner la roue esclave 12 et le volet 5 qui lui est lié.
Les figures 2 et 3 illustrent un mode de réalisation alternatif du mécanisme de transmission 20. La roue esclave 12’ est mobile en translation, parallèlement à son axe de rotation X5’, entre une position de couplage (illustré sur la figure 2) dans laquelle elle forme une liaison rigide avec la roue maîtresse 11’, et une position de découplage (illustré sur la figure 3) dans laquelle la roue maîtresse 11 ’ n’est pas en contact de la roue esclave 12’. Ladite liaison rigide est obtenue grâce à une première série de créneaux 24’ agencée sur la roue maîtresse 11 ’ apte à coopérer avec une deuxième série de créneaux 25’ agencée sur la roue esclave 12’. Une telle liaison entre ces deux roues est une liaison de type crabot. Cette liaison peut être obtenue par la coopération de tout relief complémentaire entre la roue maîtresse et la roue esclave, comme par exemple des cannelures. Dans une telle variante, le doigt de blocage 32 est remplacé par une rampe 32’ inclinée, par exemple inclinée à 45° par rapport à l’axe de translation A1’ du pion de blocage 31’. Lorsque le pion de blocage 31’ passe de sa position de non blocage à sa position de blocage, c’est-à-dire lorsqu’il se translate vers la droite conformément à la représentation des figures 2 et 3, la rampe 32’ exerce un effort sur la roue esclave 12’ qui provoque son déplacement parallèlement à l’axe de rotation X5’. Avantageusement la position des créneaux 24’ et 25’ est définie de sorte qu’ils puissent s’emboîter les uns dans les autres lorsque la roue esclave 12’ remonte au contacte de la roue maîtresse 11’. Lorsque le pion de blocage 31 ’ passe de sa position de blocage à sa position de non blocage, c’est-à-dire lorsqu’il se translate vers la gauche conformément à la représentation des figures 2 et 3, la roue esclave 11’ n’est plus maintenue contre la roue maîtresse 12’. La roue maîtresse peut donc tourner sans entraîner la roue esclave en rotation. En remarque, un moyen élastique (non représenté) peut être agencé contre la roue esclave parallèlement à son axe de rotation X5’ pour faciliter le recul de la roue esclave par rapport à la roue maîtresse lorsque le pion de blocage passe dans sa position de non blocage.
Selon une autre variante de réalisation (non représentée), le mécanisme de transmission peut être obtenu grâce à un disque de friction comme dans un mécanisme d’embrayage. Le disque de friction est alors agencé entre la roue maîtresse et la roue esclave, la roue esclave étant mobile en translation parallèlement à son axe de rotation. Dans une première position de la roue esclave, le disque de friction est comprimé entre la roue esclave et la roue maîtresse pour former une liaison rigide entre ces deux roues. Dans une deuxième position de la roue esclave, le disque de friction n’est plus en contact avec au moins l’une des deux roues si bien que la roue maîtresse peut tourner librement sans entraîner en rotation la roue esclave.
Nous allons à présent détailler le mécanisme d’entraînement de la roue maîtresse 11 et de la roue de verrouillage 37. Ces deux roues sont entraînées indirectement en rotation par le moteur 10. La première roue d’entraînement 14, solidaire de l’arbre 13 du moteur 10, entraîne directement une deuxième roue d’entraînement 15 en rotation. La deuxième roue d’entraînement 15 entraîne directement une troisième roue d’entraînement 16 en rotation. La troisième roue d’entraînement 16 entraîne la roue maîtresse 11 en rotation. Le dispositif d’obturation comprend également une quatrième roue d’entraînement 18 concentrique à la deuxième roue d’entraînement 15 et en liaison encastrement avec celle-ci. La quatrième roue d’entraînement 18 entraîne directement la roue de verrouillage 37 en rotation. La première, deuxième et troisième roue d’entraînement sont disposées à un premier étage d’entraînement tandis que la quatrième roue d’entraînement et la roue de verrouillage sont disposées à un deuxième étage d’entraînement (le deuxième étage étant sous le premier étage sur la figure 1). La première roue d’entraînement 14 peut tourner autour d’un premier axe de rotation X1 concentrique avec l’arbre 13 du moteur 10. La deuxième roue d’entraînement 15 et la quatrième roue d’entraînement peuvent tourner autour d’un deuxième axe de rotation X2. La troisième roue d’entraînement 16 peut tourner autour d’un troisième axe de rotation X3. La roue de verrouillage 37 peut tourner autour d’un quatrième axe de rotation X4. La roue maîtresse et la roue esclave peuvent tourner autour d’un cinquième axe de rotation X5, préférentiellement perpendiculaire à l’axe du conduit 4. Préférentiellement, ces cinq axes de rotation X1, X2, X3, X4, X5 sont parallèles mais en variante, ils pourraient être non parallèles et les liaisons entre les roues d’entraînement pourraient alors comporter des renvois d’angle comme par exemple des engrenages coniques.
Selon un mode de réalisation préféré, la première, deuxième, troisième et quatrième roue d’entraînement ainsi que la roue de verrouillage sont des roues d’engrenage engrenées les unes avec les autres conformément à l’agencement décrit ci-dessus. En variante ces roues pourraient être lisses et présenter un coefficient d’adhérence suffisant pour s’entraîner mutuellement ou encore elles pourraient être entraînées mutuellement au moyen de courroies d’entraînement.
Le dispositif d’obturation comprend également une bielle 17 dont une première extrémité 17a est fixée libre en rotation à la troisième roue d’entraînement 16 et dont une deuxième extrémité 17b est fixée libre en rotation à la roue maîtresse 11, de sorte que lorsque la troisième roue d’entraînement réalise un tour sur elle-même, la roue maîtresse réalise un quart de tour de tour dans un sens puis un quart de tour dans l’autre sens.
A cet effet, des dimensions telles que la longueur de la bielle, la distance entre l’axe de rotation de la troisième roue d’entraînement et la première extrémité 17a, la distance entre l’axe de rotation de la roue maîtresse et la deuxième extrémité 17b, ou encore la distance entre l’axe de rotation de la troisième roue d’entraînement et l’axe de rotation de la roue maîtresse peuvent être ajustées afin d’obtenir la cinématique souhaitée. Lorsque la troisième roue d’entraînement 16 tourne dans un sens de rotation donné, la roue maîtresse 12 tourne alternativement dans un sens puis dans l’autre selon un mouvement de va-et-vient.
La roue de verrouillage 37 et la troisième roue d’entraînement 16 sont agencées de sorte que lorsque la troisième roue d’entraînement 16 réalise un tour sur elle-même, la roue de verrouillage 37 réalise un peu moins d’un tour sur elle-même. Par exemple, lorsque la troisième roue d’entraînement 16 réalise un tour sur elle-même, la roue de verrouillage peut effectuer entre un demi-tour et un peu moins d’un tour complet. Autrement dit, le rapport de rotation de la roue de verrouillage sur la troisième roue d’entraînement est préférentiellement strictement inférieur à un et supérieur à 0.5.
Comme vu précédemment, la première, deuxième et quatrième roue d’entraînement 14, 15, 18 sont utiles pour entraîner en rotation à la fois la troisième roue d’entraînement 16 et la roue de verrouillage 37. Ce résultat pourrait être obtenu, en variante, par d’autres agencements que celui présenté ci-dessus. Comme illustré sur la figure 4, un premier mécanisme 41 quelconque peut entraîner la troisième roue d’entraînement 16 et un deuxième mécanisme 42 quelconque peut entraîner la roue de verrouillage 37. La figure 5 illustre une variante de réalisation particulière du mécanisme d’entraînement de la troisième roue d’entraînement 16 et de la roue de verrouillage 37. Une première roue d’entraînement 14’ solidaire de l’arbre du moteur entraîne directement la troisième roue d’entraînement 16. Une deuxième roue d’entraînement 18’, concentrique et solidaire de la troisième roue d’entraînement 16, entraîne directement la roue de verrouillage 37. Avantageusement, ce mode de réalisation du mécanisme d’entraînement utilise une roue d’entraînement de moins que le mécanisme d’entraînement présenté à la figure 1.
Les figures 6A, 6B, 6C à 14A, 14B, 14C illustrent différentes étapes de fonctionnement du dispositif d’obturation 3 tel que décrit précédemment. En particulier, les figures 6c, 7c, 8c, 9c, 10c, 11c, 12c, 13c, 14c représentent un graphique d’ouverture du volet 5 en fonction de la position angulaire d’une roue d’entrainement. Sur l’axe des ordonnées, 0% correspond à la position complètement fermée du volet, et 100% correspond à la position complètement ouverte du volet. Pour alléger les figures, le mécanisme d’entraînement n’a pas été représenté sur les figures 6b, 7b, 8b, 9b, 10b, 11 b, 12b, 13b, 14b.
Dans une première étape, illustrée sur les figures 6a, 6b et 6c, le volet 5 est dans sa position de fermeture, le pion de blocage 31 est dans sa position de non blocage et le pion de verrouillage 35 est dans sa position de déverrouillage. On remarque que le pion de verrouillage 35 est maintenu dans sa position de déverrouillage à la fois par le pion de blocage 31 et par la deuxième came 39. Le moteur 10 commence alors à tourner dans un premier sens de rotation.
Dans une deuxième étape, illustrée sur les figures 7a, 7b et 7c, les différentes roues d’entraînement ont tourné par rapport à la première étape. La roue maîtresse fait tourner la roue esclave qui n’est pas bloquée en rotation. La première extrémité 17a de la bielle 17 s’est rapprochée de la roue maîtresse 11. Le volet 5 est à présent partiellement ouvert et la deuxième came 39 n’est plus en appui contre le pion de verrouillage 35 mais ce dernier est toujours maintenu en position de déverrouillage par le pion de blocage.
Dans une troisième étape, illustrée sur les figures 8a, 8b et 8c, la troisième roue d’entraînement a réalisé un demi-tour et la roue maîtresse à réalisé un quart de tour par rapport à la première étape. Le volet 5 est donc à présent en position complètement ouverte. La première extrémité 17a de la bielle 17 atteint sa position la plus proche de la roue maîtresse
11.
Dans une quatrième étape, illustrée sur les figures 9a, 9b et 9c, le moteur ainsi que les différentes roues d’entraînement continuent à tourner dans le même sens de rotation. Toutefois, la première extrémité 17a de la bielle 17 s’éloigne désormais de la roue maîtresse ce qui a pour effet de modifier le sens de rotation de la roue maîtresse. Le volet 5 est à nouveau partiellement ouvert.
Dans une cinquième étape, illustrée sur les figures 10a, 10b et 10c, la troisième roue d’entraînement a réalisé un tour complet et la roue maîtresse à réalisé un deuxième quart de tour, dans le sens contraire de son premier quart de tour. Le volet 5 est donc à nouveau en position complètement fermée. On remarque que la roue de verrouillage 37 n’a pas encore fait un tour complet.
Dans une sixième étape, illustrée sur les figures 11a, 11b et 11c, le moteur continue à tourner dans le même sens de rotation provoquant ainsi une réouverture partielle du volet 5. La troisième roue d’entrainement a donc parcouru depuis la première étape un petit plus qu’une rotation complète. Cette course supplémentaire du moteur dans le même sens de rotation que précédemment permet d’actionner le mécanisme de verrouillage 30. La première came 38 arrive alors au contact du pion de blocage 31. La came 38 force alors le déplacement du pion de blocage dans sa position de blocage. Le doigt de blocage 32 pénètre dans la roue esclave 12 et la bloque en rotation. Le pion de verrouillage 35, dont la position n’est plus contrainte par le pion de blocage 31 remonte dans sa position de verrouillage sous l’effet du deuxième ressort 36 et maintient donc le pion de blocage dans sa position de blocage.
Dans une septième étape, illustrée sur les figures 12a, 12b et 12c, le moteur 10 change de sens de rotation. La rotation du moteur n’entraîne aucune modification de l’orientation du volet 5 puisque la roue esclave 12 est bloquée en rotation. Le moteur peut donc librement piloter un deuxième volet ou un deuxième mécanisme qui lui est relié mécaniquement sans incidence sur l’ouverture ou la fermeture du volet 5.
Dans une huitième étape, illustrée sur les figures 13a, 13b et 13c, le moteur 10 continue de tourner dans le deuxième sens. Le composant élastique 21 du moyen de transmission 20 se tend progressivement à mesure que la roue maîtresse 11 tourne par rapport à la roue esclave 12. Cette tension est maximale lorsque la roue maîtresse atteint une position correspondant à la position dans laquelle le volet est ouvert lorsque la roue esclave n’est pas bloquée. La contrainte maximale dans le moyen élastique 21 correspond donc à une rotation d’environ un quart de tour de la roue maîtresse 11 par rapport à la roue esclave 12.
Dans une neuvième étape, illustrée sur les figures 14a, 14b et 14c, la deuxième came 39 arrive au contact du pion de verrouillage 35 qu’elle repousse dans sa position de déverrouillage. La première came 38 n’étant pas en vis-à-vis du pion de blocage 31, celui-ci peut reculer dans sa position de non blocage par effet du premier ressort 33. La roue esclave 12 n’est donc plus bloquée en rotation et se synchronise avec la position de la maîtresse 11 grâce à l’élasticité du moyen élastique 21. Le moteur a donc pu revenir à sa position d’origine sans que l’orientation du volet soit modifiée, c’est-à-dire sans repasser par une position d’ouverture du volet.
En remarque, si une activation du volet 5 est souhaitée lors du retour du moteur 10 à sa position d’origine, il suffit d’inverser le sens de rotation du moteur avant que la première came 38 n’actionne le pion de blocage 31, c’est-à-dire avant d’effectuer la course supplémentaire mentionnée à la sixième étape. De la sorte, la roue esclave 12 ne sera pas bloquée et pourra donc suivre la rotation de la roue maîtresse 11.
Par ailleurs, on note que la position angulaire de chacune des deux cames 38, 39 ainsi que le rapport de rotation de la roue de verrouillage sur la troisième roue d’entraînement constituent des paramètres de conception du dispositif d’obturation. Ces paramètres permettent de définir la course supplémentaire permettant d’activer le mécanisme de verrouillage (comme dans la sixième étape) puis de le désactiver (comme dans la neuvième étape) ainsi que la position dans laquelle le volet est bloqué en position. Ces paramètres de conception pourront donc être ajustés en fonction des besoins de pilotage du volet.
Un fonctionnement similaire à celui qui a été décrit pourra bien sûr être également obtenu avec les mécanismes d’entraînement et les mécanismes de transmission présentés en variante.
Grâce à l’invention, un même moteur 10 peut être utilisé pour piloter différents mécanismes, notamment différents volets ce qui permet un gain de poids et de volume dans la construction du groupe motopropulseur. Le mouvement de ces volets peut être découplé pour une plus grande flexibilité d’utilisation. Seul le moteur 10 est connecté à une unité de 10 commande électronique, il en résulte une grande fiabilité et une grande simplicité d’installation et d’utilisation du dispositif.
Claims (16)
- Revendications1. Dispositif d’obturation (3) pour un conduit (4), notamment pour un conduit d’admission de gaz d’un groupe motopropulseur (2) à combustion d’un véhicule (1) automobile, le dispositif d’obturation (3) comprenant un volet (5) mobile entre une position de fermeture du conduit (4) et une position d’ouverture du conduit (4), caractérisé en ce qu’il comprend :- un moteur (10), notamment un moteur électrique,- une roue maîtresse (11 ) apte à être entraînée en rotation par le moteur (10),- une roue esclave (12) fixée par une liaison encastrement au volet (5),- un mécanisme de transmission (20) interposé entre la roue maîtresse (11) et la roue esclave (12), le mécanisme de transmission (20) étant conçu de sorte que la roue esclave (12) puisse être entraînée en rotation par la roue maîtresse (11) si la roue esclave (12) n’est pas bloquée en rotation, et de sorte que la roue maîtresse (11) puisse tourner si la roue esclave (12) est bloquée en rotation, et- un mécanisme de verrouillage (30) apte à bloquer en rotation la roue esclave (12).
- 2. Dispositif d’obturation (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mécanisme de verrouillage (30) est apte à verrouiller un blocage en rotation de la roue esclave (12).
- 3. Dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission (20) comprend un composant élastique (21) dont une première extrémité est fixée à la roue maîtresse (11) et une deuxième extrémité est fixée à la roue esclave (12), notamment le composant élastique comprenant un ressort, voire deux ressorts (22, 23).
- 4. Dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’une parmi la roue maîtresse (1Γ) et la roues esclave (12’) est mobile en translation, entre une position de couplage dans laquelle elle forme une liaison rigide avec l’autre roue parmi la roue maîtresse (11’) et la roue esclave (12’), notamment aumoyen d’une liaison de type crabot, et une position de découplage dans laquelle la roue maîtresse (11’) n’est pas en contact de la roue esclave (12’).
- 5. Dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme de verrouillage (30) comprend un pion de blocage (31) mobile entre une position de blocage dans laquelle il bloque la roue esclave (12) en rotation et une position de non blocage dans laquelle il est en retrait par rapport à la roue esclave (12).
- 6. Dispositif d’obturation (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pion <le blocage (31) est mobile selon un premier axe de translation (A1), parallèle à un rayon de la roue esclave (12), et en ce que le mécanisme de verrouillage (30) comprend un premier ressort (33) en compression entre un support fixe (34) et le pion de blocage (31), de sorte qu’en absence d’effort supplémentaire sur le pion de blocage (31), le pion de blocage (31) est dans la position de non blocage.
- 7. Dispositif d’obturation (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mécanisme de verrouillage (30) comprend un pion de verrouillage (35) mobile entre une position de verrouillage dans laquelle il maintient le pion de blocage (31) dans la position de blocage, et une position de déverrouillage dans laquelle il ne maintient pas le pion de blocage (31) dans la position de blocage.
- 8. Dispositif d’obturation (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pion de verrouillage (35) est mobile selon un deuxième axe de translation (A2), perpendiculaire audit premier axe de translation (A1), et en ce que le mécanisme de verrouillage (30) comprend un deuxième ressort (36) en compression entre le support fixe (34) et le pion de verrouillage (35), de sorte qu’en absence d’effort supplémentaire sur le pion de verrouillage (35), le pion de verrouillage (35) est dans la position de verrouillage.
- 9. Dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une roue de verrouillage (37) apte à être entraînée en rotation par le moteur (10) dans un même sens de rotation de blocage entre une position angulaire initiale et une position angulaire de verrouillage en passant par une position angulaire de blocage non verrouillée.
- 10. Dispositif d’obturation (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la roue de verrouillage est apte à être entraînée selon un sens de rotation contraire au sens de blocage pour passer directement de la position angulaire de verrouillage à la position angulaire initiale.
- 11. Dispositif d’obturation (3) selon la revendication 7 ou 8 et selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la roue de verrouillage (37) comprend une première came (38) apte à exercer un appui contre le pion de blocage (31 ) de sorte à le déplacer dans la position de blocage, et/ou en ce que la roue de verrouillage (37) comprend une deuxième came (39) apte à exercer un appui contre le pion de verrouillage (35) de sorte à le déplacer dans la position de déverrouillage.
- 12. Dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une roue d’entraînement (16) apte à être entraînée en rotation par le moteur (10) et une bielle (17) dont une première extrémité (17a) est fixée libre en rotation à la roue d’entraînement (16) et dont une deuxième extrémité (17b) est fixée libre en rotation à la roue maîtresse (11), de sorte que lorsque la roue d’entraînement (16) réalise un tour sur ellemême, la roue maîtresse (11) réalise un quart de tour de tour dans un sens puis un quart de tour dans l’autre sens.
- 13. Dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications 9 à 11 et selon la revendication précédente, caractérisé en que la roue de verrouillage (37) et la roue d’entraînement (16) sont agencées de sorte que lorsque la roue d’entraînement (16) réalise un tour sur ellemême, la roue de verrouillage (37) réalise moins d’un tour sur ellemême.
- 14. Dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend :- une première roue d’entraînement (14),- une deuxième roue d’entraînement (15),- une troisième roue d’entraînement (16),- une quatrième roue d’entraînement (18), et- une bielle (17), la première roue d’entraînement (14) étant solidaire d’un arbre (13) du moteur (10), la deuxième roue d’entraînement (15) étant apte à être directement entraînée en rotation par la première roue d’entraînement (14), la troisième roue d’entraînement (16) étant apte à être directement entraînée en rotation par la deuxième roue d’entraînement (15) et apte à entraîner la roue maîtresse (11), la quatrième roue d’entraînement (18) étant concentrique à la deuxième roue d’entraînement (15), en liaison encastrement avec la deuxième roue d’entraînement (15), apte à entraîner directement une roue de verrouillage (37), la bielle (17) ayant une première extrémité (17a) fixée libre en rotation à la troisième roue d’entraînement (16) et une deuxième extrémité (17b) fixée libre en rotation à la roue maîtresse (11).
- 15. Dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu’il comprend :- une première roue d’entraînement (14’),- une deuxième roue d’entraînement (16),- une troisième roue d’entraînement (18’), et- une bielle (17), la première roue d’entraînement (14’) étant solidaire d’un arbre (13) du moteur (10), la deuxième roue d’entraînement (16) étant apte à être directement entraînée en rotation par la première roue d’entraînement (14’) et apte à entraîner la roue maîtresse (11), la troisième roue d’entraînement (18’) étant concentrique à la deuxième roue d’entraînement (16), en liaison encastrement avec la deuxième roue d’entraînement (16), apte à entraîner directement une roue de verrouillage (37), la bielle (17) ayant une première extrémité (17a) 5 fixée libre en rotation à la deuxième roue d’entraînement (16) et une deuxième extrémité (17b) fixée libre en rotation à la roue maîtresse (11).
- 16. Véhicule (1) automobile caractérisé en ce qu’il comprend un10 dispositif d’obturation (3) selon l’une des revendications précédentes.
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2018
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