Brevet FR2461097A1 — publié le 19810130

MECANISME DE COMMANDE POUR L'ENTIUAINEMENT D'UNE PIECE MOBILE, EN PARTICULIER D'UNE SOUPAPE CHW.IPIGNON DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte à un mécanisme de commande servant à entraîner un élément mobile, ce mécanisme étant du type constitué par un dispositif électro-magnétique comportant un élément de sortie et un mécanisme à leviers qui agit entre cet élément de sortie et l'élément mobile. On sait qu'un tel mécanisme est utilisé pour la commande d'une soupape champignon de moteur à combustion interne, comme décrit par exemple dans la demande de brevet français no 7.800.767. Ce mécanisme connu comprend un levier monté de façon pivotante, à l'une de ses extrémités, et qui peut venir au contact de la tige de la soupape correspondante, à son autre extrémité. L'élément de sortie du dispositif électro-magnétique vient au contact de ce levierau voisinage de son axe de pivotement. Le rapport de levier est tel que la soupape effectue un grand déplacement pour un faible déplacement de cet élément de sortie. En pratique, ce rapport de levier est de l'ordre de 8 à 1. La soupape d'échappement du moteur doit s'ouvrir lorsqu'il règne une pression très forte dans le cylindre du moteur. En pratique, la pression est de l'ordre de 350 kN/m2 et l'application de cette pression sur la tête de la soupape a pour résultat de maintenir cette soupape en position de fermeture. Cette pression s'ajoute à celle du ressort de la soupape. Pour assurer l'ouverture de cette soupape, le mécanisme de commande doit donc être en mesure de vaincre l'effet de cette pression. Pour que l'on puisse augmenter la force disponible pour un dispositif électromagnétique de dimensions données, il faut diminuer le rapport de levier mais, cela implique que, pour que la soupape puisse effectuer la course désirée, la course de ce dispositif augmente. Or, avec la plupart des dispositifs électro-magnétiques, si l'on augmente la course, la force initiale disponible, pour un dispositif de dimensions données, diminue et, par conséquent, on n'obtient aucun avantage et il faut prévoir un dispositif électro- magnétique plus puissant. L'invention vise un mécanisme de commande de forme simple et commode, assurant un rapport de levier de valeur faible pour le début du déplacement de l'élément mobile, puis un rapport de levier plus grand, pour achever le déplacement de cet élément mobile. De façon plus précise, l'invention a pour objet un mécanisme de commande du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier levier monté de façon pivotante à l'une de ses extrémités et conçu pour être associé audit élément mobile, à son autre extrémité ou au voisinage de cette dernière, ledit élément de sortie, après un premier déplacement, étant relié fonctionnellement audit premier levier, au voisinage de l'axe de pivotement de ce premier levier, un second levier, des moyens constituant un pivot de ce second levier au voisinage de l'une de ses extrémités, l'autre extrémité dudit second levier étant reliéefonctionnellement à l'élément de sortie au cours du premier déplacement de ce dernier, et des moyens situés entre les extrémités de ce second levier et entre ladite position et l'autre extrémité du premier levier, ces moyens servant à transmettre le mouvement entre ces leviers au cours de ce premier déplacement de l'élément de sortie. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation. Sur ces dessins, La Figure l est une coupe, de côté et en élévation, du mécanisme de commande, selon l'invention, représenté monté sur une soupape d'échappement de moteur; Les Figures 2 et 3 représentent des parties du mécanisme de la Figure 1, en des positions différentes; et La Figure 4 est une coupe, en élévation et de côté, d'une partie du mécanisme représenté sur la Figure 1. Une soupape champignon de moteur (Figure 1) désignée par la référence 10, est constituée par une tête 11 et une tige 12. Cette dernière traverse un élément de guidage 13 et elle porte la butée 14 d'un ressort h6licoldal de compression 15, qui a pour rôle de maintenir cette soupape en position de fermeture. Le piston du cylindre correspondant est désigné par la référence 16, et la soupape 10 règle l'écoulement des gaz d'échappement, entre la chambre de combustion et une sortie d'échappement 17. La soupape d'échappement, en cours de fonctionnement, doit obligatoirement s'ouvrir lorsque le cylindre correspon- dant contient du gaz sous pression et, par conséquent, la force appliquée sur la soupape doit être en mesure de vaincre la force appliquée sur la tête de cette soupape par le gaz sous pression contenu dans le cylindre du moteur et également la force exercée par le ressort hélicoïdal de compression 15. Une fois la soupape ouverte, les pressions qui s'exercent sur la tête de la soupape équilibrent celle- ci, mais, dans tous les cas, il est très probable que la pression qui règne dans le cylindre du moteur se mette à baisser très rapidement, de telle sorte que seule la force exercée par le ressort 15 doit être vaincue pour que la soupape parvienne à sa position d'ouverture complète. Il est prévu un mécanisme de commande, désigné dans son ensemble par la référence 18, pour faire venir la soupape de la position de fermeture à laquelle elle est représentée jusqu'à sa position d'ouverture. Ce mécanisme de commande comprend un dispositif électromagnétique 19 que l'on décrira plus loin de façon détaillée, en se reportant à la Figure 4. Il suffit pour l'instant de préciser que ce dispositif électro-magnétique comprend un élément de sortie comportant une tige centrale 21, dont l'extrémité exté- rieure présente un évidement de forme sphérique. Ce mécanisme de commande comprend un premier levier 22, monté de façon pivotante, par une extrémité, sur un axe de pivotement 23. A son autre extrémité, ce levier a une forme qui lui permet de coopérer avec l'extrémité de la tige 12 de la soupape. Le levier 22 présente un évidement 24 dans lequel pénètre la tige 21, et, dans la base de cet évidement, est logée une bille 25 qui vient au contact de la surface sphérique formée à l'extrémité de la tige 21. Lorsque la soupape est en position de fermeture et que le dispositif électromagnétique est désexcité, comme représenté sur la Figure 1, il existe un certain jeu entre la surface sphérique et cette bille 25. - Le mécanisme de commande selon l'invention comprend un autre levier 26, dont l'une des extrémités a la forme d'une fourche, dont les branches comportent des saillies qui viennent au contact de l'élément de sortie 20. Près de son autre extrémité, le levier 26 touche une cheville réglable 27, qui constitue un pivot pour le levier 26. En outre, entre ses extrémités, ce levier 26 présente une saillie 28 qui vient au contact d'un patin de compression porté par le levier 22, en un endroit situé entre celle des extrémités du levier qui touche la tige de la soupape et l'axe géomé- trique de déplacement de l'élément de sortie 20. Enfin, une cheville 29 traverse, avec un certain jeu, une ouverture pratiquée dans le levier 26 et cette cheville comporte une tête qui, à la position représentée sur la Figure 1, est légèrement distante de la face du levier 26 autre que la face contre laquelle est appliquée la cheville réglable 27. Si l'on considère la Figure 4, on voit que le dispositif électromagnftique comprend un élément intérieur , de forme annulaire, monté sur une structure de support 31 et un élément extérieur mobile 32, de forme annulaire. Cet élément annulaire extérieur s'étend au-delà de l'élément intérieur et il porte un élément de fermeture 33. Celui-ci porte une rondelle bombée 34, tandis qu'une autre rondelle bombée 35 est montée sur l'élément de sortie 20. Ces deux rondelles bombées sont disposées de telle manière qu'elles peuvent jouer le rôle d'un ressort entre la pièce 33 et l'élément de sortie 20. On peut éventuellement prévoir des moyens (non représentés) servant à maintenir les pièces assemblées sans que cela gêne leur fonctionnement, comme cela sera expliqué plus loin. L'élément annulaire intérieur est en un matériau aimantable et il comporte, sur sa surface périphérique extérieure, un double filetage, constituant deux nervures hélicoïdales 36 et 37. Ces deux nervures délimitent deux rainures hélicoïdales dans lesquelles sont logés les bobinages 38 et 39, ces bobinages étant avantageusement réalisés en enroulant du fil métallique le long de l'une des rainures et en faisant revenir ce fil métallique le long de l'autre rainure. De la sorte, lorsque l'on fait passer un courant électrique dans ces bobinages, les rainures prennent des polarités magnétiques opposées. L'élément extérieur 32, qui est en un matériau aimantable, constitue une armature et il présente, sur sa face périphérique intérieure, deux saillies hélicoïdales qui pénètrent respectivement dans l'une et l'autre des rainures. A la position de repos, représentée sur la Figure 4, les saillies sont décalées dans les rainures, de telle sorte que, lorsque l'on fait passer du courant électrique dans les bobinages, l'élément extérieur se met à descendre, comme représenté sur la Figure 4, ce qui diminue la réluctance des entrefers qui existent entre les rainures 37, 36 et les saillies. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant (Figure 1). Lorsque l'on fait passer du courant électrique dans les bobinages, l'élément extérieur, ou armature 32, se met à descendre, comme représenté sur la Figure 4 et, pendant le début de la descente, il peut se produire une certaine compression des rondelles 34 et 35. Il s'exerce toutefois une force sur l'une des extrémités du levier 26 et, du fait que l'autre extrémité de ce levier est au contact de la cheville 27, ce levier pivote autour du pivot constitué par cette cheville 27 et provoque le pivotement du levier 22. Dans ces conditions, le rapport de levier est de l'ordre de 1/1. Il s'exerce donc une force considérable sur la tige de la soupape et cette force est prévue assez grande pour ouvrir cette soupape, en dominant l'action combinée du ressort 15 et la force exercée sur la tête de la soupape Dar le gaz comprimé contenu dans le cylindre du moteur. Les pièces se déplacent jusqu'à la position représentée sur la Figure 2 et, à cette position, le jeu entre l'évidement formé dans la tige 21 et la bille 25 est tout juste rattrapé. A partir de cette position, tout nouveau déplacement de l'armature 19 a pour effet de se transmettre au levier 22, par l'intermédiaire de la tige 21 et de la bille 25. Le rapport de levier se trouve donc nettement accru et, pour un déplacement donné de l'armature, le déplacement de la soupape, qui est fonction du rapport de levier, est nettement plus grand. Le rapport de levier est par exemple égal à 8/1. Au cours du déplacement du levier 22 provoqué directement par la tige, le déplacement du levier 26 se trouve limité sous l'effet de la tête sur la cheville 25. Cela apparait sur la Figure 3 qui montre également que le levier s'est déplacé et a quitté l'élément de sortie 20 et le levier 22. Les rondelles 34 et 35 constituent un dispositif de stockage d'énergie et elles permettent à l'armature 32 de se déplacer rapidement en diminuant les pertes par effet Joule dans le bobinage.-La force est insuffisante pour accélérer la soupape et les masses correspondantes à la même cadence, et l'énergie emmagasinée dans ces rondelles et qui entraîne la soupape, se transmet plus lentement à celle-ci. Comme représenté sur les Figures 1 à 3, le rayon de la saillie 28 du levier 26 est faible, et il en résulte que, au cours du basculement du levier autour du pivot constitué par la cheville, le point de contact entre la saillie 28 et le levier 22 demeure pratiquement fixe. Par conséquent, le rapport de levier entre l'élément de sortie 20 et le levier 22, lorsque ce dernier est entraîné par le levier 26, demeure pratiquement constant. Par contre, si l'on augmente le rayon de courbure de la surface de la butée, le point de contact entre les deux leviers se déplace en direction de l'axe de pivotement 23, lorsque les leviers pivotent. Par suite, le rapport de levier augmente progressivement. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de commande pour l'entraînement d'une pièce mobile, comportant un dispositif électro-magnétique formé d'un élément de sortie et d'un dispositif à leviers qui agit entre cet élément de sortie et cette pièce mobile, ledit mécanisme à leviers étant caractérisé par le fait qu'il comprend un premier levier 22monté de façon pivotante à l'une de sesextrémités etconçu pour être associé audit élément mobile, à son autre extrémité ou au voisinage de cette dernière, ledit élément de sortie 20, après un premier déplacement, étant relié fonctionnellement audit premier levier 22, au voisinage de l'axe de pivotement de ce premier levier, un second levier 26, des moyens constituant un pivot de ce second levier au voisinage de l'une de ses extrémités, l'autre extrémité dudit second levier 26 étant reliée fonctionnellement à l'élément de sortie 20 au cours du premier déplacement de ce dernier, et des moyens situés entre les extrémités de ce second levier 26 et entre ladite position et l'autre extrémité du premier levier, ces moyens servant à transmettre le mouvement entre ces leviers au cours de ce premier déplacement de l'élément de sortie 20. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit second levier 26 présente une extrémité en forme de fourche destinée à venir au contact dudit élément de sortie 20 au cours de son premier déplacement. 3. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisé par le fait que ledit second levier 26 est muni d'une ouverture dans laquelle vient se loger une cheville 29 dont la tête a pour rôle de limiter l'amplitude du déplacement dudit second levier 26 autour dudit pivot. 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit pivot est constitué par une cheville réglable 27 qui vient au contact dudit second levier 26. 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens consistent en une saillie 28 dudit second levier 26, cette saillie venant au contact dudit premier levier 22. 6. Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la face de ladite butée tournée vers ledit premier levier 22 est une surface courbe. -..r-: > i