FR2507257A1

FR2507257A1 - Dispositif de positionnement

Info

Publication number: FR2507257A1
Application number: FR8209689A
Authority: FR
Inventors: Hans Baumgartner; Eckehard Schmitz; Manfred Stucke; Wolfang Sommerey; Georg Nobis
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1981-06-04
Filing date: 1982-06-03
Publication date: 1982-12-10
Also published as: IT8248580A0; DE3122120A1; JPS58601A; GB2101215B; IT1148952B; FR2507257B1; DE3122120C2; GB2101215A

Abstract

DANS UN POSITIONNEUR SOUS FORME D'UN BOITIER DE MEMBRANE 10, 12 COMPORTANT UNE TIGE DE MEMBRANE 20 SOUMISE A LA PRECONTRAINTE D'UN RESSORT 26, ON PLACE DANS LE BOITIER DE MEMBRANE DEUX CLAPETS ELECTROMAGNETIQUES 34, 36 POUR COMMANDER LA PRESSION DANS LA CHAMBRE DE PRESSION DE COMMANDE 3 DE CELUI-CI, AFIN DE REDUIRE LES RETARDS DE REPONSE ET LES PERTES DUES AUX FUITES; EN OUTRE, LES CLAPETS ET LA CHAMBRE DE PRESSION DE COMMANDE SONT REALISES AVEC LE PLUS PETIT VOLUME MORT POSSIBLE. LE GUIDAGE DE TIGE DE MEMBRANE 22, DE PREFERENCE A BASE DE POLYTETRAFLUOROETHYLENE, PRESENTE, POUR OBTENIR UNE DEFINITION OPTIMALE DE REGLAGE UNE DIFFERENCE AUSSI FAIBLE QUE POSSIBLE ENTRE LE FROTTEMENT STATIQUE ET LE FROTTEMENT DYNAMIQUE. DE PREFERENCE, LES CLAPETS SONT MAINTENUS DE FACON SURE DANS DES POCHES DE LOGEMENT 38, 40 ET SONT REALISES SOUS FORME DE CLAPETS A ARMATURE BATTANTE A REPONSE RAPIDE ET FAIBLE MASSE. DE FACON APPROPRIEE UN INDICATEUR DE POSITION 46 COUPLE ELECTROMECANIQUEMENT AVEC LA MEMBRANE 46 POUR SUIVRE SES MOUVEMENTS, ET COMPORTANT DES RESSORTS DE CONTACT, EST INTEGRE DANS LE BOITIER DE MEMBRANE ET IL EST EGALEMENT MAINTENU DANS UNE POCHE DE LOGEMENT 48.

Description

Dispositif de positionnement L'invention concerne un dispositif-de

positionnement (appelé ci-après positionneur) comportant un bottier de membrane dont

le volume intérieur est divisé, par une membrane mobile re-

liée à une tige de membrane assujettie à la précontrainte d'un ressort, en une chambre de membrane mise à l'air libre et une chambre de pression de commande alimentée avec une

pression de commande variable, et deux clapets électromagné-

tiques reliés, par un passage de fluide, à la chambre de pression de commande, pour, au choix, mettre à l'air libre et/ou pour produire une pression de commande dans la chambre de pression de commande qui s'oppose à la précontrainte du ressort. Les positionneurs connus de ce type peuvent être reliés par des clapets magnétiques extérieurs à deux voies à des sources

de pression appropriées et permettent de commander pratique-

ment à volonté la pression de commande dans la chambre de pression de commande De tels positionneurs sont utilisés,

par exemple, dans l'automobile pour régler la vitesse de ra-

lenti par l'actionnement de papillons Toutefois, pour de nombreux cas d'utilisation, de tels positionneurs ont des retards dans le temps inacceptables en raison de la trop grande longueur des canalisations entre les clapets et le bottier de membrane, des vitesses de réglage trop faibles et une définition dynamique trop faible Il faut, pour obtenir des commandes et des réglages précis, des positionneurs répondant rapidement et avec précision aux variations de

pression, même les plus faibles.

S Le but de l'invention est de réaliser avec des moyens aussi simples que possible, un positionneur du type précité, de façon qu'il réponde plus vite, qu'il n'ait pas de pertes en ligne dues aux fuites importantes et qu'il permette une plus

grande définition dynamique.

Pour atteindre ce but, un positionneur du type précité se caractérise par le fait que les deux clapets sont placés à l'intérieur du bottier de membrane, qu'ils sont raccordés du côté de l'entrée respectivement à un raccordement de fluide

du bottier de membrane et débouchent, du côté sortie, direc-

tement dans la chambre de pression de commande, que les deux clapets ainsi que la chambre de pression de commande sont réalisés avec le plus petit volume mort possible, et que la différence entre le frottement statique et le frottement dynamique du guidage de la tige de membrane est aussi faible que possible Un tel positionneur peut être réalisé avec une capacité de réponse remarquablement rapide étant donné que les canalisations de liaison entre le bottier de membrane et les clapets sont supprimées et qu'on peut obtenir une forme de construction étroite avec un minimum de volume vides

grâce à l'intégration des composants on évite ainsi en gran-

de partie les retards de réponse Il en résulte, en liaison avec l'autre caractéristique concernant le guidage de la tige

de membrane, une définition dynamique extrêmement favorable.

De très brefs et très petits signaux de commande et de pres-

sion provoquent de petits débattements du positionneur utili-

sables pratiquement immédiatement En outre, grâce à la forme compacte, on peut obtenir de grandes vitesses de réglage Ces

avantages permettent d'utiliser le positionneur de l'inven-

tion pour résoudre des problèmes de commande et de réglage

compliqués qui jusqu'à maintenant ne pouvaient pas être réso-

lus par les positionneurs actuellement connus en raison de

leur inertie, de leur imprécision et de leur course extrême-

ment réduite due à l'hystérésis.

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Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, on

utilise un guidage de tige de membrane à base de polytétra-

fluoroéthylène, par exemple un manchon de guidage revêtu de

polytétrafluoroéthylène ou en un matériau fritté rempli de po-

lytétrafluoroéthylène on a constaté qu'un tel guidage de tige de manbrane a une hystérésis très faible en raison de sa faible différence entre le frottement statique et le frottement

dynamique et permet de très petites courses du positionneur.

En principe, on peut également utiliser d'autres moyens de

glissement que le polytétrafluoroéthylène.

Dans un autre développement, on utilise comme clapets des

clapets à armature battante Par rapport aux clapets à arma-

ture à soulèvement, ils présentent l'avantage d'une plus fai-

ble inertie massique, ce qui entraîne une meilleure capacité de réponse Il s'agit de préférence de clapets ayant chacun

une bobine électromagnétique à laquelle sont associés un no-

yau intérieur et un étrier extérieur de retour deflux magnéti-

que, et comportant, sur un côté frontal de la bobine, une armature battante soumise à la précontrainte d'un ressort, portant un organe de fermeture mobile du clapet associé et

constituant une partie du retour de fermeture magnétique.

Etant donné que l'armature battante d'une part conduit le flux magnétique, et d'autre part porte l'organe de fermeture du clapet, donc n'agit pas sur lui par l'intermédiaire d'une tringlerie, il en résulte une forme très compacte et robuste

qui répond vite et tend à peine à vibrer.

On préfère, dans un autre développement, une armature battan-

te montée à pivotement à une de ses extrémités et s'appuyant

sur l'étrier de fermeture en étant stable en vibration, la-

quelle armature porte à son autre extrémité l'organe de fer-

meture du clapet associé à un siège de clapet fixe et est précontrainte, dans le sens de fermeture du clapet, par un ressort de clapet, en étant stable en vibration; on prévoit également des moyens pour délimiter un intervalle minimal entre les zones ferromagnétiques de l'armature battante et du noyau tournées l'une vers l'autre Le fait que l'armature appuie élastiquement sur l'étrier de fermeture assure un bon transufrt magnétique, même en tenant compte des vibrations survenant en fonctionnement Etant donné que le ressort du clapet précontraint dans le sens de fermeture du clapet, la

fermeture des clapets est assurée à l'état désexcité En con-

séquence, l'état de signal à un moment donné peut être main-

tenu en cas de panne de courant étant donné qu'alors la tota-

lité de la chambre de pression de commande est totalement étanche par rapport à l'extérieur Pour limiter l'intervalle minimal entre les zones ferromagnétiques mentionnées, on peut utiliser divers moyens, par exemple des boutons ou des revêtements sur l'armature battante et/ou sur le noyau dans la zone de contact mutuel, ou des butées de mouvement placées à l'extérieur Ces moyens ont pour but de toujours ménager entre les zones ferromagnétiques tournées l'une vers l'autre

une fente minimale définie, ce qui évite l'apparition d'hys-

térésis, ainsi qu'il est nécessaire pour une commande ou un

réglage précis.

De façon appropriée, la réalisation du positionneur est telle que l'armature battante a, dans la zone entre l'étrier de

fermeture et le noyau une section de flux magnétique suffi-

sante, et dans la zone s'y raccordant et allant jusqu'à l'or-

gane de fermeture et au ressort du clapet, une résistance suffisante pour assurer la transmission des forces on obtient ainsi une réduction des masses étant donné que seule la zone concernée par le flux magnétique doit avoir des dimensions suffisantes dans ce but, tandis que la réalisation des autres

zones ne dépend que de la résistance mécanique nécessaire.

Une telle réduction de la masse de l'armature battante, donc

d'une pièce mobile, a pour conséquence des puissances de com-

mande plus faibles et une réponse plus rapide.

Dans un autre développement, on prévoit un étrier diamétrale-

ment opposé à l'étrier de fermeture et comportant une butée

poim le ressort de clapet concentrique à l'organe de fermetu-

ré de clapet et réalisé sous forme de ressort de pression Le cas 4 cbéant, cet étrier diamétralement opposé peut constituer

un z*tour de fermeture magnétique supplémentaire En consé-

quence, l'étrier opposé assure un support pour le ressort de clapet, qui constitue ainsi une partie de l'ensemble de clapet et est porté par celuici La disposition du ressort de clapet concentrique à l'organe de fermeture du clapet

permet d'obtenir une forme compacte particulièrement avanta-

geuse Une utilisation multiple de l'étrier est alors possi- ble si celuici constitue en outre un retour de fermeture magnétique supplémentaire pour le clapet magnétique Dans

ce cas, la section du flux magnétique de l'étrier de ferme-

ture proprement dit peut avoir des dimensions légèrement

plus petites.

Une forme de réalisation préférée prévoit des poches réali-

sées dans le bottier de membrane prévues pour loger les cla-

pets électromagnétiques et comportant chacune un raccordement extérieur de fluide, ainsi qu'un passage de fluide allant à la chambre de pression de commande et constituant un siège de

clapet, et un couvercle de fermeture étanche Ces poches peu-

vent être très facilement réalisées dans le bottier de mem-

brane et permettent de loger les clapets individuels en les protégeant hermétiquement Grâce à la forme, à la disposition et à la dimension des poches, on réduit au minimum les volumes morts. Il convient de prévoir des supports appropriés qui fixent les clapets électromagnétiques dans les poches en assurant leur

stabilité dans les vibrations On assure ainsi un fonctionne-

ment parfait du positionneur, même lorsque celui-ci est sou-

mis à des vibrations inhérentes à son utilisation Dans ce

cas, chaque support peut être réalisé de préférence sous for-

me d'élément en fourche élastique s'aggripant élastiquement dans la poche Cet élément en fourche, qui peut par exemple

avoir la forme d'un disque d'encliquetage peut être facile-

ment et rapidement mis en place et retiré Dans ce cas, on préfère pour fixer le clapet électromagnétique, prévoir une

tête moletée dépassant à l'extrémité du noyau opposée à l'ar-

mature battante, tête sur laquelle sont entrés par pression

l'étrier de fermeture ainsi que l'étrier opposé faisant par-

tie du précédent, d'une part, et l'élément en fourche élas-

tique, d'autre part La tête moletée permet de fixer dans la zone souhaitée les pièces qui y sont à fixer par le fait que les pièces sont plus ou moins enfoncées sur la tête moletée On assure ainsi l'ajustage des différentes pièces du clapet

entre elles et le positionnement du clapet dans la poche cor-

respondante.

Dans un autre développement, on prévoit un indicateur de po-

sition électromagnétique intégré dans le boîtier de membrane et couplé mécaniquement à la membrane Bien qu'une répétition de position puisse également s'effectuer de l'extérieur, par

exemple en saisissant la position donnée de la tige de mem-

brane, la forme de construction intégrée précitée est avan-

tageuse pour des raisons de place, de robustesse et de sécu-

rité de fonctionnement On peut prévoir dans ce cas un indi-

cateur de position réalisé sous forme de diviseur de tension,

muni d'un curseur guidé dans le sens de déplacement de la mem-

brane, dont un ressort de contact élastique frotte sur une voie de résistance alimentée en courant électrique et dont le poussoir est maintenu au contact de la merbrane, en étant stable dans les vibrations, au moyen d'un ressort relativement mou Il en résulte une exploration constante de la position de la membrane et de ce fait de la tige de membrane à l'intérieur du boîtier de membrane La position donnée est prélevée sans frottement notable de la voie de résistance au moyen du ressort de contact Cette opération s'effectue de préférence au moyen d'un curseur comportant deux ressorts de contact reliés électriquement entre eux, dont l'un frotte sur la voie de résistance et l'autre sur une voie de collecteur électriquement conductrice De ce fait, la répétition de la

grandeur de tension, ou de résistance donnée s'effectue éga-

lement avec un frottement négligeable au moyen du ressort de

contact correspondant par l'intermédiaire de la voie de col-

lecteur, ce qui évite que soient remuées des liaisons par fils délicates Afin que le curseur avec ses ressorts de contact assure constamment un contact électrique parfait, on prévoit de préférence un guidage prismatique sur le carter

du boîtier de membrane pour empêcher le curseur de tourner.

Comme c'était le cas avec les clapets électromagnétiques, il est approprié de placer l'indicateur de position dans une poche centrale du boîtier de membrane étanche par rapport à l'extérieur De cette façon, l'indicateur de position

peut être très facilement intégré dans le boîtier de membra-

ne et y être protégé des influences extérieures, ce qui est extrêmement important pour assurer un fonctionnement fiable et précis, étant donné qu'il s'agit de saisir des courses

même très petites.

Pour assurer un fonctionnement fiable de l'indicateur de position, et de ce fait de l'ensemble du positionneur, il est également important de prévoir un guidage de poussoir

dont la différence entre le frottement statique et le frot-

tement dynamique est aussi faible que possible Il faut que le poussoir de l'indicateur de position suive la membrane

même pour les plus petits débattements Un guidage de pous-

soir approprié est un guidage à base de polytétrafluoroéthy-

lène, et dans ce cas on peut utiliser avantageusement un manchon de guidage avec des moyens de glissement insérés

dans sa surface poreuse.

Il convient également, pour un bon fonctionnement du posi-

tionneur, de réaliser une liaison dé fluide entre la poche centrale et la chambre de pression de commande disposée à

distance du guidage de poussoir Sinon, il pourrait se pro-

duire par l'intermédiaire d'un guidage de poussoir non étan-

che, un retard à l'échange de fluide entre la chambre de

pression de commande et la poche centrale, d'o il résulte-

rait un fonctionnement défectueux en ce qui concerne le mou-

vement de la membrane avec le risque que des particules de

poussière parviennent par la zone non étanche entre le gui-

dage du poussoir et celui-ci La liaison de fluide réalisée, intentionnellement empêche par contre un tel retard d'échadge

de fluide et les inconvénients qui en résultent dans le faoc-

tionnement.

Dans une variante, on utilse des clapets électromagnétiques fermés à l'état désexcité Ceux-ci permettent, de la façon déjà mentionnée, de maintenir un signal en cas de panne de courant En conséquence, en cas de panne de courant, la tige de membrane est maintenue, au moins pendant un certain

temps, dans la position qu'elle avait au moment de la panne.

Toutefois, en remplacement, il est également possible de prévoir un clapet électromagnétique fermé à l'état désexcité

et un clapet électromagnétique ouvert à l'état désexcité.

Dans ce cas, par exemple, la chambre de pression de commande peut être mise à l'air libre à l'état désexcité pour ainsi

sortir la tige de membrane de prise Selon le cas d'utilisa-

tion, l'une ou l'autre variante peut s'avérer appropriée.

Dans différents cas d'utilisation, il peut être avantageux de prévoir une étanchéité extérieure du guidage de la tige de membrane, telle qu'un soufflet d'étanchéité ou un joint coulissant en feutre Cette étanchéité, qui doit avoir un frottement négligeable, a pour but d'empêcher des impuretés, telles que particules de saleté et de poussière, de pénétrer

dans le guidage de la tige de membrane afin de ne pas com-

promettre des qualités de coulissement, sinon il en résul-

terait en fonctionnement une détérioration des très petites

courses et de ce fait de la définition Dynamique.

En ce qui concerne la forme du positionneur, on préfère uti-

liser un bottier de membrane avec une partie supérieure et une partie inférieure pouvant être fixée sur celle-ci, entre

lesquelles est fixé le bord extérieur de la membrane, la par-

tie supérieure du bottier portant toutes les poches, les rac-

cordements de fluide ainsi que les raccordements électriques,

et la partie inférieure portant le guidage de la tige de mem-

brane Il en résulte une structure simple, claire, facile à fabriquer, simple à monter et à démonter Pour faciliter la

fabrication et le montage, on peut utiliser une partie supé-

rieure de bottier en matière plastique et une partie infé-

rieure en métal pouvant y être fixée par un bord rabattu.

La partie supérieure en matière plastique peut être réalisée de façon très simple par moulage par injection, avec les

poches nécessaires, sans problème de poids.

Une forme de construction particulièrement pratique comporte une poche centrale pour l'indicateur de position ainsi que deux poches s'y raccordant diamétralement pour les clapets électromagnétiques, avec des raccordements de fluide orientés dans des sens transversaux opposés l'un à l'autre, ainsi qu'un couvercle de fermeture commun sur l'extrémité opposée à la tige de membrane rendant les trois poches étanches l'une par rapport à l'autre et par rapport à l'extérieur,

et une plaque de fiches électriques pour les clapets élec-

tromagnétiques et l'indicateur de position sur un côté de la partie supérieure de boîtier Cette forme de construction

est particulièrement compacte, claire et facile à manier.

Les différentes poches sont facilement accessibles à partir

du côté frontal, ce qui vaut également pour les raccorde-

ments de fluide qui en sont séparés et qui sont séparés en-

tre eux et pour les raccordements électriques Le couvercle de fermeture pour les poches, qui simplifie le maniement, est de préférence en matière plastique et peut être relié à la partie supérieure de boîtier par soudure ultrasonique ou par collage Il faut qu'une étanchéité parfaite soit assurée afin que les poches soient individuellement étanches l'une

par rapport à l'autre et par rapport à l'extérieur.

Une forme de réalisation pratique se caractérise par un res-

sort de membrane extérieur qui précontraint la membrane dans

le sens d'un agrandissement de la chambre de pression de com-

mande, et par des raccordements de fluide pour mettre à l'air libre et/ou pour établir une dépression dans la chambre de pression de commande En principe, le ressort de membrane pourrait être placé également à l'intérieur du bottier de membrane, ce qui aurait toutefois l'inconvénient de trop grands volumes morts avec pour conséquence une réduction de la vitesse de réponse La mise à air libre d'une part et la

mise en dépression, d'autre part, ont, par rapport à l'uti-

lisation d'autres niveaux de pression, l'avantage qu'on peut utiliser dans de très nombreux cas des sources de pression

existantes, telles que la pression atmosphérique et la dé-

pression d'une canalisation d'aspiration Cette disposition

est particulièrement avantageuse dans l'automobile.

Selon une autre variante, on prévoit un contrôleur de

position intégré dans le boîtier de membrane, relié élec-

triquement à l'indicateur de position et aux clapets élec-

tromagnétiques et comportant des canalisations de commande guidées vers l'extérieur Cette forme de construction avec

un contrôleur de position intégré est particulièrement avan-

tageuse étant donné qu'on peut supprimer les liaisons élec-

triques extérieures et qu'en dehors des canalisations d'ali-

mentation, il faut seulement des canalisations de commande pour amener des grandeurs de consigne Un tel positionneur

peut avoir de nombreuses utilisations et du fait de l'inté-

gration des différentes pièces, il est extrêmement robuste

et d'un fonctionnement fiable.

Le positionneur selon l'invention peut avoir de nombreuses

utilisations et il peut fonctionner pneumatiquement ou hy-

drauliquement Une utilisation préférée d'un positionneur pneumatique de ce type est l'actionnement d'un papillon de commande ou de clapet bypass sur des carburateurs ou des installations d'injection en liaison avec des signaux de

commande électriques On peut ainsi utiliser le position-

neur pour réaliser une pédale d'accélérateur électronique et/ou pour régler le ralenti Il permet également, dans des

conditions rudes o il est soumis à des vibrations, un fonc-

tionnement fiable avec une réponse rapide et un grand pou-

voir de définition dynamique.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la descrip-

tion détaillée donnée ci-après à titre d'exemple seulement d'une forme de réalisation représentée schématiquement sur le dessin, sur lequel:

la figure 1 représente un positionneur selon la présente in-

vention, en coupe longitudinale schématique, entre autres selon la ligne I-I de la figure 3;

la figure 2 représente un clapet électromagnétique du posi-

tionneur de la figure 1 en coupe selon la ligne II-II de la figure 1; et, il

la figure 3 représente un indicateur de position du posi-

tionneur de la figure 1, en coupe selon la ligne III-III

de la figure 1.

Le positionneur représenté sur la figure 1 comporte un boî-

tier de membrane constitué par une partie supérieure de boî-

tier 10 en matière plastique et une partie inférieure 12 en métal Cette dernière est fixée sur la partie supérieure de boîtier 10 par un bord rabattu 14 Dans la zone de liaison réciproque de la partie supérieure de boîtier 10 et de la

partie inférieure 12 est serré entre celles-ci le bord exté-

rieur d'une membrane 16 qui divise le volume intérieur du boltier de membrane en une chambre de membrane M constamment mise à l'air libre par une mise à l'air libre et une chambre de pression de commande S qui est alimentée en pression de

commande variable.

A l'exception de la zone périphérique extérieure, la membrane 16 est reliée à une cuvette de membrane 18 qui la stabilise et à une tige de membrane-centrale 20 Cette dernière est guidée vers l'extérieur par un guidage de tige de membrane 22 en forme de gaine qui est tenu par un support de guidage 24 fixé sur le boîtier de membrane Le-7 guidage de tige de membrane 22 est conçu de telle sorte que la différence entre le frottement statique et le frottement dynamique soit faible et dans ce but, on utilise par exemple un guidage de tige de membrane 22 à base de polytétrafluoroéthylène Un ressort de membrane extérieur 26 entourant la tige de membrane 20

est intercalé, comprimé, entre la partie inférieure de boî-

tier 12 et une rondelle d'appui non représentée, fixée sur la tige de membrane 20 Le ressort de membrane 26 tire la membrane 16 et la tige de membrane 20 qui lui est reliée dans le sens représenté sur la figure 1, de sorte que, dans l'état de mise à l'air libre de la chambre de pression de commande S, une rondelle 28 fixée sur la membrane 16 vient

au contact de la partie inférieure de boîtier 12 Cette po-

sition correspond à un état de repos défini qui peut être transmis par des éléments de raccordement de la tige de membrane 20 référencée dans leur ensemble en 30, à un organe à entraîner, tel qu'un papillon de commande ou analogue, si le boîtier de membrane est monté de façon appropriée par des boulons de raccordement extérieurs 32 de la partie inférieure de boîtier 12.

Comme on le voit sur la figure 1, deux clapets électromagné-

tiques 34, 36 sont logés dans des poches 38, 40 qui sont

disposées, excentrées, l'une à côté de l'autre dans la par-

tie supérieure de boîtier 10 Deux raccordements de fluide

42, 44 orientés dans des directions transversales diamétra-

les, sont reliés aux poches 38, 40 Un indicateur de posi-

tion central 46 est logé dans une poche centrale 48 qui se trouve entre les poches 38, 40 déjà mentionnées Les accès à toutes les poches 38, 40, 48 se trouvent à l'extrémité du du boîtier de membrane opposée à la tige de membrane 20, et ils sont fermés hermétiquement l'un par rapport à l'autre

et par rapport à l'extérieur par un couvercle commun 50.

Ce couvercle 50 peut également être en matière plastique et peut être fixé sur la partie supérieure de boîtier 10

par soudure ultrasonique ou par collage.

Le détecteur de position 46 dans la poche centrale 48 com-

porte un poussoir 52 sortant de cette poche et saillant dans la chambre de pression de commande S et un ressort 54 appuyant ce poussoir au contact de la membrane 16 ou d'un élément porté par celle-ci, ce qui sera expliqué plus loin

en se référant à la figure 3.

Comme on le voit sur les figures 1 et 2, chaque clapet élec-

tromagnétique 34 ou 36 comporte une bobine électrique 56 avec

un noyau intérieur 58 placée sur un corps de bobine non ré-

férencé Ce noyau dépasse du corps de bobine à une extrémité par une pièce polaire non représentée et à l'autre extrémité par une tête moletée 60 Un étrier de fermeture 62 en forme

de bande, relié dans le présent exemple à un étrier diamé-

tral également en forme de bande 64, est enfilé par pression sur la tête moletée 60 et entoure la bobine 56 jusqu'à son

c 8 té frontal opposé à la tête moletée 60 En outre, un élé-

ment en fourche 66 en forme de bande élastique est placé

par pression sur la tête moletée 60 et fixe le clapet élec-

tromagnétique correspondant dans la poche correspondante comme par un crampon élastique, comme on le voit sur la figure 1 En conséquence, le clapet électromagnétique peut

être enfoncé dans la poche jusqu'à ce que des-boutons d'es-

pacement D viennent au contact du fond de la poche L'élé-

ment en fourche 66 enpêche que le clapet ne se déplace acci-

dentellement dans la poche, tout en tenant compte des vi-

brations se produisant en service.

Au dessus du côté frontal de la bobine 56 comportant l'élé-

ment polaire de noyau déjà mentionné, s'étend une armature battante 68 en forme de bandeau qui est appliquée à une de ses extrémités au moyen d'un palier de pivotement à ressort

* contre l'extrémité de l'étrier de fermeture 62 La pres-

sion d'application est suffisante pour assurer, tout en te-

nant compte des vibrations en service, un contact constant de l'armature battante 68 sur l'étrier 62, et de ce fait une section suffisante de flux magnétique Entre les parties ferromagnétiques de l'élément polaire sur le noyau 58 et de l'armature battante 68 se trouve un intervalle 72, qui en fonction de la position de l'armature battante, peut varier entre une valeur minimale et une valeur maximale La valeur minimale assure qu'il ne se produit pas d'hystérésis marquée

et qu'en conséquence, la différence entre l'excitation d'at-

traction et l'excitation de retombée est aussi petite que possible Cetintervalle minimal 72 est obtenu par exemple au moyen de boutons ou de revêtements sur l'élément polaire ou sur l'armature battante, En principe, on peut également prévoir dans ce but des butées extérieures pour délimiter

le mouvement.

L'armature battante 68 a un prolongement 74 dépassant au delà de l'élément polaire d'armature et de l'intervalle 72, qui

porte à son extrémité un organe de fermeture de clapet 76.

Celui-ci est associé à un siège de clapet 78 stationnaire

sur le fond de la poche correspondante et entourant un pas-

sage de fluide allant à la chambre de pression de commande S. Un ressort de clapet 80 concentrique à l'organe de fermeture de clapet est fixé entre une butée 80 de l'étrier 64 et le

côté postérieur du prolongement 74 de l'armature, afin d'ap-

pliquer l'organe de fermeture de clapet 76 sur le siège de clapet 78 lorsque la bobine 56 est désexcitée Un bec 84 de l'étrier 64 assure le centrage et le maintien du ressort de

clapet 80 Lorsque le courant passe dans la bobine 56, l'ar-

mature battante 68 est attirée magnétiquement contre l'action du ressort de clapet 80, ce qui réduit l'intervalle 72 et libère le passage de fluide dans la zone du siège de clapet

78 Ainsi, la pression de commande dans la chambre de pres-

sion de commande S peut être modifiée par un actionnement approprié des clapets électromagnétiques 34 et 36 en fonction

des besoins.

Selon la figure 3, l'indicateur de position 46 comporte un

curseur mobile 86 qui est guidé sur une glissière prismati-

que 88 dans le sens longitudinal du poussoir 52 ou de la tige de membrane 20, ce qui l'empêche de tourner Le curseur

86 porte deux ressorts de contact 90, 92 reliés électrique-

ment ensemble Le ressort de contact 90 frotte sur une voie de résistance 94 s'étendant dans le sens longitudinal du mouvement du positionneur, et dont les deux extrémités sont raccordées, d'une façon qui n'est pas représentée, à une source de tension extérieure, également non représentée On a simplement représenté, dans le cas d'une des extrémités de la voie de résistance 94, qu'il est possible de relier celle-ci par une liaison électrique 98, à un raccordement électrique 100, en forme de fiche, d'une plaque à fiches 102 qui se trouve sur un côté de la partie supérieure de bottier L'autre extrémité et les autres raccordements électriques du positionneur sont réalisés de façon appropriée en tant que composants de la plaque à fiches 102 Ceci vaut également pour le raccordement électrique d'une voie de collecteur 96 s'étendant également dans le sens longitudinal du positionneur, sur laquelle frotte l'autre ressort de contact 92 du curseur 86 Ainsi, la position du curseur 86, qui, grâce au poussoir 52 et au ressort 54 correspond toujours à la position de la membrane 16, ou de la tige de membrane 20, peut être prélevée sur la voie de résistance 94 en tant que signal électrique de tension ou de résistance et être amené à l'extérieur par l'intermédiaire de la voie de collecteur 96 ainsi que de la

plaque à fiches 102.

Le poussoir 52 de l'indicateur de position 46 saille par un guidage de poussoir 104 en forme de gaine dans la chambre de pression de commande S La différence entre le frottement

statique et le frottement dynamique de ce guidage de pous-

soir 104 est aussi petite que possible, afin que puisse s'ef-

fectuer une indications exacte de position Dans ce cas

également, une gaine de guidage à base de polytétrafluoruoé-

thylène est appropriée A distance du guidage de poussoir 104, on prévoit un passage de fluide 106 entre la poche 48 et la chambre de pression de commande S afin que l'échange de fluide entre ces chambres soit instantané Sinon, un tel échange de fluide influencerait le mouvement de la membrane 16 et aurait en outre pour conséquence que des particules

de poussière passeraient par des zones non étanches du gui-

dage de poussoir 104 et comprometteraient ses propriétés de glissement Le ressort 54 doit, d'une part, être suffisamment faible pour ne pas influencer la position de la membrane en fonction de la pression, et d'autre part, être suffisamment fort pour assurer en tenant compte des vibrations survenant en fonctionnement, un appui constant du poussoir 52 sur la

membrane 16.

Dans la présente forme de réalisation, la plaque à fiches 102 peut présenter sept raccordements électriques 100, à savoir respectivement deux raccordements pour les clapets

électromagnétiques 34, 36 et trois raccordements pour l'in-

dicateur de position 46, deux raccordements servant à l'a-

limentation en tension de la voie de résistance 94 et un raccordement servant à prélever les signaux à la voie de

collecteur 96.

Si on le désire, on peut monter avec l'indicateur de posi-

tion 46 dans la poche 48 un contrôleur de position non re-

présenté et le relier à l'extérieur par la plaque à fiches

102, ou à l'intérieur, avec les clapets électromagnétiques.

Dans ce dernier cas on supprime le raccordement extérieur de la voie de collecteur 96 et on prévoit à la place un raccordement de contrôleur de position pour introduire la valeur de consigne.

Le positionneur selon la présente invention permet de pro-

duire de grandes forces de réglage pour un faible poids d'ensemble, en utilisant un minimum d'énergie de commande électrique, de sorte qu'il peut être commandé de façon très

avantageuse au moyen d'une électronique de faible puissance.

Le positionneur a une définition dynamique extrêmemement grande et une capacité de réponse très rapide, de sorte que même de très petites et rapides variations de signal peuvent

être transformées immédiatement en courses correspondantes.

L'intégration des différents composants dans le boîtier de membrane permet d'éviter les pertes de ligne dues aux fuites

inhérentes à l'écoulement et un grand volume mort gênant.

Les pièces du positionneur sont maintenues stables malgré

les vibrations, de sorte que même en utilisation dans l'au-

tomobile, on peut obtenir des courses très précises à des fins de commande ou de réglage Il est ainsi possible de remplacer les organes de positionnement électriques utilisés jusqu'à maintenant, tels que moteurs pas à pas ou moteurs à courant continu comportant les transmissions appropriées, par un positionneur selon l'invention, pour commander ou régler avec grande précision en fonction de n'importe quelles grandeurs, par exemple des papillons de commande, des clapets

à bypass et analogue.

Claims

Revendications

1 Positionneur comportant un boîtier de membrane, dont le volume intérieur est divisé, par une membrane mobile reliée à une tige de membrane assujettie à la précontrainte d'un ressort, en une chambre de membrane mise à l'air libre et

une chambre de pression de commande alimentée avec une-pres-

sion de commande variable, ainsi que deux clapets électroma-

gnétiques raccordés par un passage de fluide à la chambre de pression de commande pour, au choix, mettre à l'air libre et/ou pour produire une pression de commande dans la chambre de pression de commande s'opposant à la précontrainte de la membrane, caractérisé en ce que les deux clapets ( 34, 36) sont disposés à l'intérieur du boîtier de membrane, qu'ils

sont reliés du côté de l'entrée respectivement à un raccor-

dement de fluide ( 42, 44) du boîtier de membrane et qu'ils débouchent du côté sortie directement dans la chambre de pression de commande (S), que les deux clapets ( 34, 36)

ainsi que la chambre de pression de commande (S) sont réali-

sés avec le plus petit volume mort possible, et que la dif-

férence entre le frottement statique et le frottement dyna-

mique du guidage ( 22) de la tige de membrane ( 20) est aussi

faible que possible.

2 Positionneur selon la revendication 1, caractérisé par un

guidage de tige de membrane ( 22) à base de poiytétrafluoroé-

thylène. 3 Positionneur selon la revendication 2, caractérisé par un manchon de guidage, en tant que guidage de tige de membrane

( 22), en un matériau fritté revêtu de polytétrafluoroéthylè-

ne ou rempli de polytétrafluoroéthylène.

4 Positionneur selon l'une quelconque des revendications 1

à 3, caractérisé par des clapets ( 34, 36) réalisés sous

forme de clapets à armature battante.

Positionneur selon la revendication 4, caractérisé par des clapets ( 34, 36) comportant respectivement une bobine électromagnétique ( 56) à laquelle sont associés un noyau intérieur ( 58) ainsi qu'un étrier extérieur de fermeture ( 62) et une armature battante ( 68) sur un côté frontal de la bobine, soumise à la précontrainte d'un ressort portant

un organe de fermeture de clapet ( 76) mobile du clapet asso-

cié et constituant une partie du retour de fermeture magné- tique. 6 Positionneur selon la revendication 5, caractérisé par une armature battante ( 68) montée à pivotement à une de ses

extrémités en appuyant élastiquement contre l'étrier de fer-

meture ( 62) en étant stable malgré les vibrations, laquelle armature porte à son autre extrémité l'organe de fermeture de clapet ( 76) associé à un siège de clapet fixe ( 78) et est précontrainte, stable dans les vibrations, dans le sens de fermeture du clapet, par l'action d'un ressort de clapet ( 80), et par des moyens pour délimiter un intervalle minimal entre les zones ferromagnétiques de l'armature battante ( 68)

et du noyau ( 58) tournées l'une vers l'autre.

7 Positionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'armature battante ( 68) a, dans la zone entre l'étrier

de fermeture ( 62) et le noyau ( 58), une section de flux ma-

gnétique suffisamment grande, et dans la zone s'y raccordant allant jusqu'à l'organe de fermeture de clapet ( 76) et le ressort de clapet ( 80) avec une résistance suffisante à la

transmission des forces.

8 Positionneur selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé par un étrier ( 64) diamétralement opposé à l'étrier de fermeture ( 62) et comportant une butée ( 82) pour

le ressort de clapet ( 80) concentrique à l'organe de ferme-

ture de clapet ( 76) et réalisé sous forme de ressort de pres-

sion. 9 Positionneur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étrier ( 64) diamétralement opposé constitue un retour

de fermeture magnétique supplémentaire.

positionneur selon l'une quelconque des revendications 1

à 9, caractérisé par des poches de logement ( 38, 40) réali-

sées dans le boîtier de membrane, prévues pour les clapets

électromagnétiques, comportant respectivement un raccorde-

ment de fluide extérieur ( 42, 44), un passage de fluide al-

lant à la chambre de pression de commande (S) et constituant

un siège de clapet ( 78), et un couvercle de fermeture étan-

che ( 50).

11 Positionneur selon la revendication 10, caractérisé par des surpports ( 66) fixant les clapets électromagnétiques

( 34, 36) dans les poches de logement ( 38, 40) en les mainte-

nant stables dans les vibrations.

12 Positionneur selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque support ( 66) est réalisé sous forme d'élément en fourche élastique s'aggrippant élastiquement dans la

poche de logement ( 38, 40).

13 Positionneur selon la revendication 12, caractérisé par une tête moletée ( 60) dépassant à l'extrémité du noyau ( 58) opposée à l'armature battante ( 68), tête sur laquelle sont entrés par pression l'étrier de fermeture ( 62) ainsi que l'étrier ( 64) qui en fait partie, d'une part, et l'élément

en fourche élastique ( 66), d'autre part.

14 Positionneur selon l'une quelconque des revendications 1

à 13, caractérisé par un indicateur de position ( 46) élec-

tromécanique, couplé mécaniquement à la membrane ( 16) et in-

tégré dans le boîtier de membrane.

Positionneur selon la revendication 14, caractérisé par un indicateur de position ( 46)réalisé sous fonrme de diviseur de

tension et ccuortant un curseur ( 86) guidé dans le sens de dépla-

cement de la membrane, dont un des ressorts de contact élas-

tique( 90) frotte sur une voie de résistance ( 94) alimentée en courant électrique, et dont le poussoir ( 52) est maintenu au contact de la membrane ( 16), en étant stable dans les

vibrations, au moyen d'un ressort ( 54) relativement mou.

16 Positionneur selon la revendication 15, caractérisé par un curseur ( 86) comportant deux ressorts de contact ( 90, 92) reliés électriquement entre eux, dont l'un frotte sur la voie de résistance ( 94) et l'autre frotte sur une voie de collecteur ( 96) électriquement conductrice.

17 Positionneur selon la revendication 15 ou la revendica-

tion 16, caractérisé par un guidage prismatique ( 88) pour le curseur ( 86) sur le bottier de membrane, qui l'empêche

de tourner.

18 Positionneur selon l'une quelconque des revendications

14 à 17, caractérisé en ce que l'indicateur de position ( 46) est disposé dans une poche de logement ( 48) centrale

du bottier de membrane hermétiquement étanche vers l'exté-

rieur. 19 Positionneur selon la revendication 18, caractérisé par un guidage de poussoir ( 104) dont la différence entre le frottement statique et le frottement dynamique est aussi

faible que possible.

Positionneur selon la revendication 19, caractérisé par

un guidage de poussoir ( 104) à base de polytétrafluorcéthy-

lène.

21 Positionneur selon la revendication 20, caractérisé par un manchon de guidage de poussoir comportant des moyens de glissement en polytétrafluoroéthylène insérés dans sa surface

poreuse.

22 Positionneur selon l'une quelconque des revendications

18 à 22, caractérisé par une liaison de fluide ( 106) entre la poche de logement centrale ( 48) et la chambre de pression de commande (S) disposée à une certaine distance du guidage

de poussoir ( 104).

23 Positionneur selon l'une quelconque des revendications

1 à 22, caractérisé par des clapets électromagnétiques ( 34,

36) fermés à l'état désexcités.

24 Positinnneur selon l'une quelconque des revendications

1 à 22, caractérisé par un clapet électromagnétique fermé à l'état désexcité et par un clapet électromagnétique ouvert

à l'état désexcité.

Positionneur selon l'une quelconque des revendications

1 à 24, caractérisé par une étanchéité extérieure du guidage de tige de membrane ( 104) telle qu'un soufflet d'étanchéité

ou un joint d'étanchéité coulissant en feutre.

26 Positionneur selon l'une quelconque des revendications

1 à 25, caractérisé par un bottier de membrane comportant une partie supérieure de bottier ( 10), une partie inférieure ( 12) que l'on peut fixer sur la précédente, entre lesquelles est fixé le bord extérieur de la membrane ( 16), la partie

supérieure de bottier ( 10) portant toutes les poches de lo-

gement ( 38, 40, 48), les raccordements de fluide ( 42, 44) ainsi que les raccordements électriques ( 10 o, 102 >, et la partie inférieure de bottier ( 12) portant le guidage de

tige de membrane ( 22 >.

27 Positionneur selon la revendication 26, caractérisé par une partie supérieure de bottier ( 10) en matière plastique et par une partie inférieure de bottier ( 12) en métal qui

peut être fixée sur la précédente par un bord rabattu.

28 Positonneur selon la revendication 26 ou la revendication 27, caractérisé par une poche centrale de logement ( 48) pour

l'indicateur de position ( 46) ainsi que par deux poches de loge-

ment ( 38, 40) s'y raccordant diamétralement pour les clapets électromagnétiques ( 34, 36), comportant des raccordements de fluide ( 42, 44) orientés dans des sens transversaux opposés, par un couvercle de fermeture ( 50) commun sur l'extrémité

opposée à la tige de membrane ( 20) rendant les poches de lo-

gement étanches entre elles et par rapport à l'extérieur et par une plaque à fiches électriques ( 102) pour les clapets électromagnétiques et l'indicateur de position, sur un côté

de la partie supérieure de boîtier ( 10).

29 Positionneur selon la revendication 28, caractérisé par un couvercle de fermeture ( 50) en matière plastique relié à la partie supérieure de boîtier ( 10) par soudure ultrasonique

ou collage.

Positionneur selon l'une quelconque des revendications

1 à 29, caractérisé par un ressort de membrane ( 26) exté-

rieur précontraignant la membrane ( 16) dans le sens d'un agrandissement de la chambre de pression de commande (S> et par des raccordements de fluide ( 42, 44) aux fins de mise

à l'air libre et/ou d'alimentation en dépression de la cham-

bre de pression de commande.

31 Positionneur selon l'une quelconque des revendications

1 à 30, caractérisé par un contrôleur de position intégré

dans le boîtier de membrane, relié électriquement à l'in-

dicateur de position ( 46) ainsi qu'aux clapets électroma-

gnétiques ( 34, 36) et comportant des canalisations de com-

mande sortant du positionneur et guidées vers l'extérieur.

32 Utilisation d'un positionneur fonctionnant pneumatique-

ment, selon l'une quelconque des revendications 1 à 31,

pour actionner un papillon de commande ou un clapet à bypass sur des carburateurs ou des installations d'injection, en

fonction de signaux de commande électriques.

33 Utilisation selon la revendication 32 pour réaliser une

pédale d'accélérateur électrique et/ou pour régler la vites-

se de ralenti.