Brevet FR2461098A1 — publié le 19810130

I La présente invention se rapporte à un dispositif formant soupape manoeuvré par un moyen électromagnétique de mise en action du type fonctionnant par tout ou rien. Comme on le sait bien, dans la plupart des moteurs à combustion interne, l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et d'échappementétaient jusqu'à maintenant accompliespar des câmes. Le profil de la came est fait avec précision afin que la soupape soit régulièrement et doucement ouverte et fermée même si le moteur fonctionne rapidement. Plus particulièrement, le profil de la came pour fermer la soupape a une courbe d'amortissement afin que la soupape atteigne régulièrement et doucement son siège, sans venir y reposer de façon abrupte. Cependant, avec l'application de l'électronique aux automobiles ces dernières années, une technique se dévelop- pe, utilisant un moyen électromagnétique de mise en action afin de manoeuver efficacement les soupapes d'admission et d'échappement et de contrôler le temps de l'ouverture et de la fermeture des soupapes selon la condition de fonctionnement du moteur. Dans ce cas, la soupape est manoeuvrée par une opération par tout ou rien du moyen électromagnétique de mise en action, ainsi quand ce moyen est alimenté en courant électrique, la soupape est ouverte par le moyen de mise en action et quand l'alimentation en courant électrique vers le moyen de mise en action est interrompus la soupape est fermée par un ressort de retour. Cependant, la soupape n'est pas pourvue d'un moyen lui permettant de venir doucement et régulièrement reposer contre son siège. Pour cette raison, il est inévitable que la soupape se ferme par un impact contre son siège. Plus particulière- ment, une soupape d'échappement exposée à des gaz de combustion à haute température souffre d'une usure importante ce qui raccourcitfortement sa durée de vie. De plus, des Vibrations et bruits importants sont produits du fait de l'impact de la soupape contre son siège. La présente invention a par conséquent pour objet un dispositif formant soupape manoeuvré par un moyen électro- magnétique de mise en action fonctionnant par tout ou rien, si amélioré que la soupape est fermée en venant doucement et régulièrement reposer contre son siège et sans faire impact avec-lui. Cet objet est atteint en prévoyant un moyen d'amortissement pour ralentir le mouvement de la soupape et s'opposant à l'action d'un ressort de retour juste avant que la soupape ne vienne reposer contre son siège. Ce moyen d'amortissement comprend, par exemple, un moyen pour définir une chambre; un moyen pour faire passer un fluide hydraulique dans la chambre et le faire sortir de la chambre, le moyen de passage étant construit de façon à limiter l'écoulement du fluide hydraulique le traversant; un moyen pour freiner le mouvement de la soupape vers son siège juste avant qu'elle y arrive, le moyen de freinage étant mobile en directionsopposées de façon à augmenter le volume de la chambre pour admettre le fluide hydraulique dans cette chambre par le moyen de passage quand la soupape s'éloigne de son siège et à diminuer le volume de la chambre pour y comprimer le fluidehydraulique quand la soupape se rapproche de son siège; la soupape étant construite et agencée de façon que juste avant de venir reposer contre son siège, elle sollicite le moyen de freinage pour diminuer le volume de la chambre et le mouvement de la soupape vers son siège est freiné et ralenti par le moyen de freinage comprimant le fluide hydraulique dans la chambre par l'action de la soupape, et forçant le fluide hydraulique à sortir de la chambre par le moyen de passage à un débit limité. Le moyen d'amortissement peut également comprendre, par exemple, un moyen pour définir une chambre; un piston pour freiner le mouvement de la soupape vers son siège juste avant qu'elle ne l'atteigne, le piston comportant un trou pour le passage d'un fluide- hydraulique dans la chambre et hors de la chambre, le trou ayant un diamètre relativement petit afin qu'il limite l'écoulement du fluide hydraulique le traversant, le piston étant mobile en directions opposées de façon qu'il augmente le volume de la chambre pour y admettre le fluide hydraulique par le trou quand la soupape s'éloigne de son siège et qu'il diminue le volume de la chambre pour y comprimer le fluide hydraulique quand la soupape se déplace vers son siège; la soupape ayant une tige construite et agencée de façon que, juste avant que la soupape n'arrive sur son siège, la tige vienne en aboutement contre le piston pour le solliciter pour diminuer le volume de la chambre et le mouvement de la soupape vers son siège est freiné et ralenti par le piston comprimant le fluide hydraulique dans la chambre par l'action de la soupape et forçant le fluide hydraulique hors de la chambre par le trou à un débit limité. Le dispositif formant soupape selon la présente invention présente un avantage parce que l'usure de la soupape est considérablement réduite, ce4ui rallonge fortement sa durée de vie, et la production de vibrations et bruits du fait de l'impact de la soupape sur son siège est empêchée ou fortement réduite. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel: la figure unique est une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif formant soupape selon la présente invention. Dans ce mode de réalistation, la présente invention s'applique à des soupapes d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne. La figure unique ne montreque l'application à l'une des soupapes d'admission et d'échappement, pour la brièveté. Sur le dessin, un dispositif formant soupape 10 comprend une soupape d'admission ou une soupape d'échappe- ment 12 agencée à un orifice d'admission ou un orifice d'échappement 14 d'un-passage d'admission ou d'échappement formé dans une culasse 16 d'un moteur à combustion interne. La soupape 12 repose sur un siège 20 fixé dans l'orifice 14 et elle comporte une tige 22. Un moyenélectromagnétique de mise en action 24 du type fonctionnant par tout ou rien comporte un plongeur 26 pour déplacer la soupape 12 au loin de son siège 20 afin d'ouvrir ainsi l'orifice 14. Le plongeur 26 est axialement mobile par rapport à la tige de soupape 22 et il vient en aboutement, à une extrémité,contre le bout de la tige 22. Un circuit de contrôle 28 pour contrôler la cadence de l'ouverture et de la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement est électriquement relié au moyen 24 de mise en action, et il reçoit un signal représentatif d'une condition de fonctionnement du moteur pour contrôler l'alimentation en courant électrique vers le moyen 24 de mise en action. Un moyen 30 de retenue est fixé à la tige de soupape 22 et il supporte deux ressorts de retour 32 et 34 conjointement avec un moyen de support 36 fixé à la culasse 16, et qui est disposé sur la tige 22. Les ressorts de retour 32 et 34 pressent la tige 22 contre le plongeur 26 à travers le moyen de retenue 30 et sollici- tent la soupape 12 pour qu'elle vienne reposer contre le siège 20. Un guidage 38 de soupape est fixé à la culasse 16 et il est disposé sur la tige 22. Un piston 40 est disposé coulissant dans le moyen de support -36 et sur la tige 22, et il fait face au guidage 38 pour se déplacer entre la position illustrée sur le dessin et le guidage 38. Une chambre annulaire 42 est définie dans le moyen de support 36 par le piston , pour entourer la tige 22. La tige 22 est supportée coulissante par le moyen de support 36, le guidage 38 et le piston 40. La tige 22 comporte un épaulement 46. Un ressort 44 est disposé dans la chambre 42 et il presse le piston 40 contre l'épaulement 46 de la tige 22. Les ressorts de retour 32 et 34 pressent l'épaulement 46 de la tige 22 contre le piston 40. Afin d'empêcher un mouvement du piston 40 vers le bas, au-delà d'une étendue surle dessin afin que l'épaulement 46 de la tige 22 vienne en aboutement contre le piston 40 juste avant que la soupape 12 n'atteigne le siège 20 quand la soupape 12 se déplace vers son siège 20, le piston 40 est séparé d'une distance appropriée du guidage 38 quand la soupape 12 -est en position fermée. Une galerie 48 communique avec une source d'un fluide hydraulique sous pression ( non représentée) pour en recevoir du fluide hydraulique, et elle communique avec un espace 50 entre le piston 40 et le guidage 38 par un passage 52 pour amener un fluide hydraulique à l'espace 50. Le piston 40 comporte un trou 54 permettant la communi- cation entre la chambre 42 et l'espace 50. Le trou 54 a un diamètre relativement petit, ainsi il limite l'écoulement du fluide hydraulique qui le traverse. Le dispositif formant soupape 10 ainsi construit fonctionne comme suit: Quand le moyen de mise en action 24 n'est pas alimenté en courant électrique par le circuit de contrôle 28, la tige 22 est déplacée par l'action des ressorts de retour 32 et 34 afin que la soupape 12 repose sur le siège 20 et le plongeur 26 est retiré dans le moyen 24 de misefen action comme cela est illustré sur le dessin. Le piston 40 est maintenu par l'épaulement 46 de la tige 22 dans la position la plus éloignée du guidage 38 pour que le volume de la chambre 42 soit minimum. En cet état, quand le moyen 24 de mise en action est alimenté en courant électrique par le circuit de contrôle 28, le plongeur 26 fait saillie contre la force des ressorts de retour 32 et 34 pour déplacer la tige 22 vers le bas sur le dessin, afin que la soupape 12 s'éloigne de son siège 20. Le mouvement de descente de la tige 20 permet au ressort 44 de déplacer le piston vers le bas jusqu'à ce qu'il vienne en aboutement contre le guidage 38. Pendant le mouvement de descente du piston 40, le volume de la chambre 42 est accru pour admettre du fluide hydraulique de l'espace 50 vers la chambre 42 par le trou 54. Quand le circuit de contrôle 28 interrompt l'alimen- tation en courant électrique vers le moyen 24 de mise en action afin de mettre la soupape 12 à l'état fermé, la tige 22 est déplacée vers le haut par l'action des ressorts de retour 32 et 34 et le plongeur 26 est retiré dans le moyen 24 de mise en action. Juste avant que la soupape 12 n'atteigne le siège 20,1'épaulement 46 de la tige 22 vient en aboutement contre le piston 40 pour le solliciter pour diminuer le volume de la chambre 42. Le piston 40 comprime le fluide hydraulique dans la chambre 42 par l'action de la tige 22 et il force le fluide hydraulique à sortir de la chambre 42 vers l'espace 50 par le trou 54 à un débit limité, ainsi le mouvement de la tige 22 vers le haut est freiné et ralenti par le piston 40 et le fluide hydraulique dans la chambre 42. En conséquence, le mouvement de la tige 22 vers le haut est plus long qu'avant l'aboutement de l'épaulement 46 contre le piston 40. Par suite, la soupape 12 vient régulièrement et doucement reposer contre le siège 20 et elle ne peut faire impact contre ce siège. Ainsi, l'usure de la soupape 12 est considérablement réduite ce qui rallonge la durée de vie de cette soupape, et la production des bruits et vibrations du fait de l'impact de la soupape 12 contre le siège 20 est empêchée ou fortement réduite. En plus de l'effet indiqué ci-dessus, la présente invention présente un autre effet parce que le fluide hydraulique dans la chambre 42 refroiditla soupape 12. Par ailleurs, avec l'augmentation de la vitesse du moteur, comme le temps passé pour la descente de la soupape 12 est raccourci pour réduire la quantité de fluide hydraulique s'écoulant dans la chambre 42 par le trou 54 pour raccourcir le déplacement du piston 40 qui est produit par sa descente, la position à laquelle l'épaulement 46 de la tige de soupape 22 vient en aboute- ment contre le piston 40 se rapproche de la position du piston 40 qui est représentée sur le dessin pour réduire le temps d'amortissement du mouvement de remontée de la tige 22. Cette caractéristique du moyen d'amortisse- ment 40, 42, 44 et 46 s'adapte au fonctionnement de la soupape 12. Bien que la présente invention ait été décrite en s'appliquant à des soupapes d'admission et d'échappe- ment d'un moteur à combustion interne, elle peut s'appliquer-également à des dispositifs formant soupapes dans d'autres buts tant qu'ils sont manoeuvrés par des moyens électromagnétiques de mise en action du type par tout ou rien. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif formant soupape,caractérisé en ce qu'il comprend: un siège (20) fixé dans une section formant orifice (14) d'un passage d'un fluide; une soupape mobile (12) qui repose sur ledit siège pour fermer ladite section formant orifice; un moyen (24) de mise en action à commande électro- magnétique pour déplacer ladite soupape pour qu'elle quitte son siège afin d'ouvrir ainsi ladite section formant orifice; un ressort de retour (32, 34) agencé pour solliciter ladite soupape pour qu'elle vienne reposer contre son siège; et un moyen d'amortissement (40, 42) pour ralentir le mouvement de ladite soupape vers son siège en opposition à la force dudit ressort de retour juste avant que ladite soupape ne vienne reposer contre son siège, afin que ladite soupape vienne doucement reposer contre son siège. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement (40, 42) précité comprend: un moyen pour définir une chambre (42) un moyen (54) pour faire passer un fluide hydraulique vers ladite chambre et l'en faire sortir, ledit moyen de passage étant construit defaçon à limiter l'écoulement du fluide hydraulique le traversant; un moyen (40) pour freiner le mouvement de ladite soupape (12) vers son siège (20) juste avant qu'elle n'y arrive, ledit moyen de freinage étant mobile en directions opposées de façon à augmenter le volume de ladite chambre pour y admettre le fluide hydraulique par ledit moyen de passage quand ladite soupape s'éloigne de son siège et à diminuer le volume de ladite chambre pour y comprimer le fluide hydraulique quand ladite soupape se déplace vers son siège; ladite soupape étant construite et agencée de façon que juste avant de venir reposer contre son siège, elle sollicite ledit moyen de freinage pour diminuer le volume de ladite chambre et le mouvement de ladite soupape vers son siège est freiné et ralenti par ledit moyen de freinage comprimant le fluide hydraulique dans ladite chambre par l'action de ladite soupape et forçant le fluide hydraulique à sortir de ladite chambre par ledit moyen de passage à un débit limité. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite soupape (12) comporte une tige (22), et en ce que le moyen d'amortissement (40, 42) comprend un moyen pour définir une chambre (42), un piston (40) pour freiner le mouvement de ladite soupape vers son siège (20), juste avant qu'elle n'y arrive, ledit piston ayant un trou (54) pour le passage d'un fluide hydraulique vers ladite chambre et hors de ladite chambre, ledit trou ayant un diamètre relativement petit afin de limiter l'écoulement du fluide hydraulique le traversant, ledit piston étant mobile en directions opposées de façon à augmenter le volume de ladite chambre pour y admettre le fluide hydraulique par ledit trou quand ladite soupape s'éloigne de son siège et à diminuer le volume de ladite chambre pour y comprimer le fluide hydraulique quand ladite soupape se déplace vers son siège; ladite tige étant construite et agencée de façon que juste avant que la soupape ne vienne reposer sur son siège, ladite tige vienne en aboutement contre ledit piston afin de le solliciter pour diminuer le volume de ladite chambre et le mouvement de ladite soupape vers son siège est freiné et ralenti par ledit piston comprimant le fluide hydraulique dans ladite chambre du fait de l'action de ladite soupape et forçant le fluide hydraulique à sortir de ladite chambre par ledit trou à un débit limité. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: un moyen de support de ressort (36) disposé sur ladite tige (22), stationnaire par rapport -à elle, et supportant l'extrémité du ressort de retour (32, 34), et un guidage de soupape (38) disposé sur ladite tige stationnaire par rapport à elle, et en ce que le piston (40) précitéest disposé coulissant sur ladite tige et dans ledit moyen de support pour y définir la chambre (42) précitée, ladite tige ayant un épaulement (46) venant en aboutement contre ledit piston afin que juste avant que ladite soupape (12) vienne reposer contre son siège (20), ladite tige sollicite ledit piston pour diminuer le volume de ladite chambre, ledit guidageétant agencé en une position telle qu'il empêche ledit piston de se déplacer au-delà d'une étendue dans la direction tendant à augmenter le volume de ladite chambre et ledit épaulement de ladite tige venant en aboutement contre ledit piston juste avant que ladite soupape n'atteigne son siège.