Brevet FR2527689A1 — publié le 19831202

Dispositif variateur d'avance automatique pour moteur Diesel La présente invention a pour objet un dispositif variateur d'avance automatique pour moteur Diesel. Le secteur technique de l'invention est celui des équipements des moteurs thermiques et plus particulièrement des moteurs Diesel. Pour son bon fonctionnement, un moteur Diesel rapide, par exemple ayant une vitesse de rotation de 2 500 t/mn et plus doit avoir une avance à l'injection de gasoil dans les cylindres, modulée en fonction de sa vitesse de rotation. Le début de l'injection doit etre réalisé d'autant plus tôt par rapport au point mort haut du cylindre, que le régime de rotation est élevé. Le variateur d'avance automatique est donc un appareil intercalé entre l'arbre d'entrainement par le moteur et la pompe d'injection, lequel appareil modifie le calage de la pompe en fonction de la vitesse de rotation du moteur. La pompe à injection est entraînée en rotation à la demi-vitesse du moteur pour un moteur à quatre temps. On connaît déjà des dispositifs d'avance automatique incorporés à la pompe d'injection et qui se composent de masselottes reliées entre elles par des moyens élastiques pour les ramener l'une contre l'autre en position de repos et qui s 'écartent l'une de l'autre à une certaine vitesse du moteur en étant articulées chacune autour d'un axe. Compte tenu de leur conception, de tels dispositifs sont relativement encombrants en fonction de l'énergie qu'ils développent pour provoquer le décalage angulaire de l'arbre à came de la pompe. On sait également que la pompe d'injection d'un moteur Diesel a un couple résistant variable en fonction de sa vitesse de rotation et surtout de la charge du moteur. - Soit Ep : l'énergie prise par cette pompe; - Soit Eo : l'énergie totale de l'avance automatique cédée par un système de masses centrifugées par la vitesse de rotation et ayant une certaine course entre les positions déployée et rétractée des masses; - Soit Er : l'énergie prise par le système de rappel par ressorts des masses à l'intérieur de l'avance; - Soit Ef : l'énergie prise par les frottements des pièces internes à l'avance au cours de l'ouverture des masselottes. Le bilan énergétique du système global est - Eo = Er + Ep + Ef. Pour obtenir une loi de décalage de l'avance à l'injection la plus fiable possible dans tous les cas de charges du moteur (Ep variable), il faut que l'énergie Ep prise par la pompe à injection soit la plus faible possible par rapport à Eo. Ep étant imposé par les caracteristiques du système d'injec tion (diamètre des pistons de la pompe et loi de la came) il faut donc une énergie Eo la plus grande possible, ce qui revient à dire que l'é- nergie Er (énergie de rappel des masses) doit être plus importante que Ep + Ef. L'objectif à atteindre est un dispositif variateur d'avance automatique pour moteur Diesel indépendant du moteur et de la pompe d 'injection, destiné à être monté à l'extérieur et ayant un encombrement le plus réduit possible tout en développant l'énergie nécessaire pour modifier le calage de la pompe en fonction de la vitesse de rota tion pour pouvoir s intégrer dans l'environnement immédiat de la pom pe et de ses accessoires ou être placé dans le cas des moteurs en Vé à l'intérieur de celui-ci. Cet objectif est atteint par le dispositif variateur d'avance automatique selon l'invention, lequel est intercalé entre le moteur et la'pompe à injection , lequel dispositif est calé sur l'arbreà cames de la pompe et est relié à l'arbre du vilebrequin du moteur Far une transmission réductrice pour entraîner la pompe à la demi-vitesse du moteur, et comporte deux masselottes, disposées en opposition et reliées entre elles par des moyens élastiques, lesquelles masselottes agissent sous l'effet de la force centrifuge sur un plateau dit plateau récepteur au quel est fixé ledit arbre à came pour provoquer à une certaine vitesse du moteur, le décalage angulaire dudit arbre, caractérisé en ce qu'il est indépendant de la pompe à injection et du moteur et se compose, en combinaison - dTun plateau d'entraînement relié à ladite transmission;; - d'un plateau récepteur calé sur l'arbre à came de la pompe; - de deux masselottes comportant des moyens de guidage pour se déplacer linéairement dans le sens diamétral des plateaux et des moyens pour provoquer simultanément au fur et à mesure de leur éloigne- ment du centre du plateau, le décalage angulaire du plateau récepteur par rapport au plateau d'entraînement, - et d'une enveloppe cylindrique entourant lesdites masselot tes et fixée à l'un des plateaux, laquelle enveloppe entoure étroitement et de manière étanche l'autre plateau tout en autorisant un mouvement relatif en rotation d'une fraction de tour, entre ledit dernier plateau et l'enveloppe. Selon une caractéristique du dispositif selon l'invention, les masselottes occupent la quasi totalité du volume interne délimité par le plateau d'entraînement, le plateau récepteur et l'enveloppe cylindrique et se présentent sous la forme de deux pièces d'une forme générale demi-annulaire d'un rayon externe légèrement inférieur au rayon interne de l'enveloppe et dont les faces latérales situées du côté du plateau d'entraînement et du plateau récepteur sont parallèles entre elles. En position déployée, leur paroi périphérique se situe à proximité de la face interne de l'enveloppe, les masselottes étant,dans cette position, éloignées l'une de l'autre d'une distance égale à deux fois leur propre course maximale nécessaire pour provoquer le décalage angulaire maximum du plateau récepteur par rapport au plateau d'entraînement. Le résultat de l'invention est un dispositif variateur d'avance automatique indépendant du moteur et de la pompe à injection, et qui se présente sous une forme réduite pour pouvoir être placé à proximité de la pompe sans être gêné dans son fonctionnement par les accessoires de cette dernière, et qui malgré son faible encombrement extérieur, est capable de développer l'énergie necessaire pour provoquer le décalage angulaire de l'arbre à came de la pompe et modifier le calage en fonction de sa vitesse de rotation. D'autres avantages et les caracteristiquesde l'invention ressortiront encore de la description suivante d'un variateur d'avance automatique donné à titre d'exemple non limitatif, en référence au des sin annexé sur lequel - la figure I est un exemple de diagramme donnant le décalage xO d'un arbre à came de pompe d'injection en fonction du nombre de tours/mn du moteur; - la figure 2 est une vue en élévation d'une pompe à injection équipée d'un dispositif d'avance automatique selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'avance selon l'invention; - la figure 4 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 3, suivant une ligne IV IV de ladite figure, illustrant les masselottes dans leur position rétractée en appui l'une sur l'autre;; - la figure 5 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 3 suivant la ligne IV IV de ladite figure, illustrant les masselottes dans leur positin deployée, écartées l'une de l'autre; - la figure 6 est une vue en coupe transversale partielle du dispositif de la figure 3, illustrant un autre montage de la liaison élastique des masselottes, conçu pour obtenir un décalage d'avance im portant,pour un intervalle de régime réduit (fig.l L max - Nllréduit). On se reporte d'abord aux figures 2 à 5 du dessin. Dans un mode de réalisation, le dispositif d'avance automatique selon l'invention se compose d'un plateau I disposé à l'arrière du dispositif et du côté de la pompe à injection, dit plateau précepteur lequel est calé sur l'abre à came 2 de la pompe à injection 3, d'un moteur Diesel (non représenté). Ce plateau est d'un contour circulaire et comporte, en son centre, un moyeu la s'étendant sur la longueur du dispositif et comportant une partie lb, prolongee par une partie le de plus petit diamètre. Ces deux parties sont coaxiales et forment un épaulement Id, situé sensiblement au centre de l'appareil.Ce moyeu la comporte, du côté du plateau 1, un alésage conique le pour recevoir la partie conique 2a de l'arbre à came 2 de la pompe 3, lequel alésage conique est prolongé par un alésage cylindrique If. Les deux alésages le/lf sont coaxiaux et sont separes par une chambre annulaire Ig. L'a lésage conique le comporte une rainure Ih dans laquelle est encastrée une clavette disque 4, laquelle est également encastrée dans un logement réservé dans l'arbre 2. Celui-ci comporte à son extrémité une partie filetée 2b. Dans l'alésage If est engagé juste, un crou cylindrique 5, comportant à une extrémité une tetehexagonale 5a et une embase circulaire 5b venant en appui sur l'extrémité de la parties tic du moyeu, et à l'autre un orifice fileté 5c débouchant dans une chambre cylindrique borgne 5d. L'écrou cylindrique 5 se visse autour de l'extré- mité filetee 2b de l'arbre à came pour assurer la fixation du plateau récepteur I audit arbre à came 2. L'ecrow 5 comporte également une gorge 5e à sa périphérie, dans laquelle est engagé un joint d'étancheité torique 6. A l'opposé du plateau recepteur I est monte à l'avant du dispositif et sur la partie cylindrique 1c du moyen , un autre plateau 7 sensiblement de même diamètre que le plateau récepteur le, dit plateau d ' entraînement. Ce plateau 7 comporte, à sa partie centrale, une partie cy lindrique 7a, de même diamètre extérieur que la partie la du plateau 1, de telle sorte que lorsque le plateau 7 est en place, un léger jeu subsiste entre lesdites parties. Le plateau 7 comporte en son centre un alésage 7b le traver sant de part en part et est monté juste autour de ladite partie Ic mais avec un jeu suffisant pour lui permettre de tourner. Dans cet alésage, est réservée une gorge 7c dans laquelle est engagé un joint d'étanchéité torique 8. La plateau 7 comporte également une autre gorge pratiquée à sa périphérie 7d et dans laquelle est disposé un autre joint d'étanchéité torique 10 qui porte sur la face interne d'une en veloppe cylindrique li s'étendant sur la longueur du dispositf, la quelle est fixée audit plateau récepteur I par exemple par emmanche ment forcé. Ainsi monté, le plateau d'entraînement 7 peut se déplacer en rotation par rapport au plateau récepteur 1.Le plateau 7 comporte, sur sa face externe, une cavité cylindrique 7e, s'étendant sur la qua si totalité de sa surface et de faible profondeur dans laquelle sont pratiqués deux trous borgnes taraudés 7f équidistants de l'axe longi tidunal de l'appareil et diamétralement opposes. Ces trous taraudés 7f permettent de relier le dispositif d'avance calé sur la pompe d'injection 3, au moteur (non représenté) par l'intermédiaire d'une transmission réductrice par trains d'engrenage pour entraîner la pompe 3 à la demi-vitesse du moteur. Cette transmission, d'un type classique, est étrangère à l'objet de la pré sente demande et n'est donc pas représentée sur le dessin. Le plateau 7 comporte encore un orifice cylindrique 7g, le traversant de part en part,lequel est fileté pour recevoir un bouchon 12 à six pans creux et par lequel orifice s'effectue le remplissage en huile ou la vidange du dispositif. Dans le volume interne existant entre les plateaux 1/7 et délimité par l'enveloppe 11, sont montées, en opposition autour du moyeu central, deux masselottes 13/14. Ces masselottes s'étendent entre les deux plateaux et sont montées avec un léger jeu pour permettre leur déplacement dans ledit volume. Elles adoptent l'une et l'autre une forme générale demi-annulaire et comportent chacune deux faces latérales 13a.13b/14a/14b parallèles entre elles qui se situent ainsi à proximi té des plateaux 1 et 7. Elles sont délimitées,à leur périphérie exté rieure, par une paroi circulaire 13c/14c et à leur partie centrale par une paroi circulaire 13d/14d qui entoure le moyeu central du dispositif lorsqu'elles sont en position rétractée en appui l'une sur l'autre, sous l'effet de moyens élastiques qui seront décrits plus loin.Elles constituent chacune une portion d'anneau et comportent, à leur base, des portées planes 13e/14e, situées de part et d'autre de l'évidement demi-cylindrique délimité par la paroi 13d/14d, lesquelles portées sont, lorsque les masselottes sont rétractées, dans un même plan diamétral. Tel que cela est représenté aux figures 4 et 5 du dessin, laparoipéri- phérique 13c/14c de chaque masselotte est d'un diamètre légèrement infé- rieur au diamètre interne du volume délimité par l'enveloppe 11, de telle sorte que, lorsque les masselottes sont déployées (fig. 5), elles s'immobilisent à proximité de la paroi interne de ladite enveloppe. En position rétractée (fig. 4) elles sont éloignées de ladite paroi d'une valeur légèrement supérieure à leur course C, soit C + j, j étant par exemple de l'ordre du millimètre . Elles occupent ainsi le volume interne maximum admissible pour permettre le bon fonctionnement de l'appareil. Leur guidage, pour se déplacer parallèlement l'une par rapport à l'autre, est réalisé au moyen de tenons de guidage coopérant avec des rainures. Chaque masselotte 13/14 comporte,du côté du plateau d'entrai- ment 7, une rainure à bords parallèles 13f/14f, d'une section droite rectangulaire, laquelle rainure s 'étend sur la face latérale de la masselotte dans une direction perpendiculaire à sa base et qui comporte les portées 13e/14e et débouche à l'intérieur et à l'extérieur de ladite masselotte. Lesdites rainures i3f/14f coopèrent avec deux tenons de guidage 7h, s'étendant diamétralement au plateau 7, le long d'une ligne XXI, orthogonale au plan matérialisé par la ligne YYI et dans lequel les masselottes sont en appui lorsqu'elles sont rétractées. Lesdits tenons 7 s'étendent en relief à l'intérieur du dispositif et leur partie centrale forme une cavité sur toute leur longueur pour donner naissance à deux rampes rectilignes 7hl s'étendant le long de leurs bords latéraux. Les masselottes comportent encore, du coté du plateau récepteur 1, une rainure à bords parallèles d'une section droite rectangulaire 13g/14g, laquelle rainure est inclinée par rapport aux rainures pre- citées 13f/14f. Les rainures 13f/14f s'éteneent dans une direction oblique et s)métriquement par rapport à l'axe XXI. Elles sont ainsi parallèles entre elles et sont inclinées suivant un angle XZZI /X1ZZ1 qui est par exemple de l'ordre de 200. Les rainures obliques 13g/14g coopèrent avec des tenons obliques 15, rapportés sur le plateau récepteur 1 et s'étendant en relief à partir de la face interne de celui-ci. Les tenons de guidage 15 sont d'une forme parallélépipédique et sont liés au plateau I au moyen d'un axe-15a, par exemple emmanché forcé dans le plateau. Ces tenons de guidage 15 sont libres en rotation autour des axes 15a. Les masselottes 13/14 comportent chacune deux logements cylindriques 13h/14h équidistants et parallèles à l'axe XXI dans le fond 13h1/14hl desquels est en appui un ressort de compression 16. Ces logements sont percés en leur centre d'un orifice 13h2/14h2 dans lequel est passé un tirant 17, en l'occurrence une tige cylindrique. Les ressorts sont maintenus entre ledit fond 13h1/14hl et des coupelles 171,en forme de cuvettes, lesquelles coupelles sont fixées aux extrémités des tirants 17 au moyen de vis 18, vissées dans un trou taraudé réservé à chaque extrémité des tirants.Ces ressorts 16 ont des caractéristiques et sont '5 force 3uz ;fLyte pour retenir les masselottes 13/14 dans leur po- sition rétractée jusqu'à une certaine vitesse du moteur et sont assez flexibles pour libérer les masselottes et leur permettre de s'écarter l'une de l'autre et de simmobiliser à proximité de l'enveloppe 11 après avoir parcouru leur course respective maximale C (fig.5). La figure I est un diagramme qui donne le calage d'une pompe à injection en fonction de la vitesse de rotation du moteur. On a porté en abscisse le nombre de tours du moteur (tr/mn.) et en ordonnée le décalage de l'avance à l'injection (X ). On voit sur ce diagramme qu'au- cune modification de calage ne se produit jusqu'à une vitesse N1 (par exemple 2000 tr/mn. du moteur). A partir de cette vitesse NI, le calage croît suivant une progression linéaire jusqu'à la vitesse maximale Nmax, pour obtenir une valeur X" de décalage maximum (par exemple 100). Ainsi les masselottes 13/14 sont, sous l'effet des ressorts 16, maintenuesdans leur position rétractée en appui l'une sur l'autre jusqu'à la vitesse N1 donnée par le diagramme de la figure 1. Au-delà de cette vitesse, les ressorts sont d'une flexibilité telle qu'ils autorisent les déplacements en opposition des masselottes jusqu'à la position ouverte maximum à la vitesse maximale Nmax. L'effort des ressorts est directement opposé à l'effort centrifuge des masselottes sans aucun dispositif intermédiaire de levier ou d'axe. Le dispositif selon l'invention fonctionne,du fait de sa conception,avec un minimum de frottement et en particulier sans aucun mouvement d'axe sous charge de ressort. Le dispositif illustré aux figures 3 à 5 et dans lequel chaque masselotte 13/14 est soumise a l'action de deux ressorts 16, disposés de part et d'autre des rainures 3f/13g/i4f/i4g, convient plus particu lièrement pour obtenir un décalageangulairefaible,del'ordrede 100 Moteur maximum.Pour un tel décalage, un ressort 16, disposé dans chacun des logements 13hll4h est suffisant pour allier la souplesse du ressort avec l'effort important auquel il doit résister. Dans les autres cas, par exemple pour un décalage d'avance su périeur à 100 moteur, il est prévu de doter le dispositif d'un empilage en série de deux ressorts coaxiaux, disposés dans chaque logement pour obtenir à la fois un gros effort de ressort et un maximum de souplesse de l'ensemble de rappel. La figure 6 illustre partiellement un tel ensemble de rappel. Seule la masselotte 13 est représentée. Le logement cylindrique 13h est percé à sa partie centrale en 13h2 pour recevoir une bague de bronze ou similaire 19 dans laquelle peut coulisser le tirant 17. Celui-ci comporte,à ses extrémités, une rondelle d'appui 20. Dans chaque logement 13h, deux ressorts coaxiaux 21/22 sont montés en série. Un premier ressort de plus grand diamètre 21 est en appui sur le fond 13hl du logement et sur le rebord périphérique 23a d'une coupelle intermédiaire en forme de cuvette cylindrique 23 qu'il entoure. Un deuxième ressort 22, de plus petit diamètre, entoure le tirant 17 et est en appui dans le fond de ladite cuvette 23 et sur la rondelle d'appui 20. La lubrification de l'ensemble des pièces qui viennent d'être décrites est assurée par de l'huile. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les diverses parties qui viennent d'être décrites, à titre d'exemple, pourront être remplacées par des parties équivalentes remplissant la même fonction. REVENDICATIONS 1. Dispositif variateur d'avance automatique pour moteur Diesel intercalé entre le moteur et la pompe à injection (3), lequel dispositif est calé sur l'arbre à came (2) de la pompe et est relié à l'arbre du vilebrequin du moteur par une transmission réductrice pour entraîner la pompe (3) à la demi-vitesse du moteur, et comporte deux masselottes (13/14) disposées en opposition et reliées entre elles par des moyens élastiques, lesquelles masselottes (13/14) agissent sous la force centrifuge sur un plateau dit plateau récepteur (1) auquel est fixé ledit arbre à cames (2) pour provoquer à une certaine vitesse du moteur, le décalage angulaire dudit arbre (2), caractérise en ce qu'il est indépendant de la pompe à injection (3) et du moteur et se compose en combinaison - d'un plateau d'entraînement (7) relié à ladite transmission;; - d'un plateau récepteur (I) calé sur l'arbre came (2) de la pompe (3); - de deux masselottes (13/14) comportant des moyens de guidage (7h/13f/14f) pour se déplacer linéairement en opposition dans le sens diamétral des plateaux (1/7) etdesmoyens (13g/14gjl5) pour provoquer simultanément au fur et à mesure de leur éloignement du centre du plateau (1/7), le décalage angulaire du plateau récepteur (1) par rapport au plateau d'entraînement (7), - et d'une enveloppe cylindrique (I1) entourant lesdites masselottes (13/14) et fixée à l'un des plateaux, laquelle enveloppe (il) entoure étroitement et de manière étanche l'autre plateau tout en autorisant un mouvement relatif en rotation d'une fraction de tour, entre ledit dernier plateau et l'enveloppe (il). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que les masselottes (13/14) occupent la quasi totalité du volume interne délimite par le plateau d'entraînement (7), le plateau récepteur (lj et l'enveloppe cylindrique (11) et se présentent sous la forme de deux pièces d'une forme générale demi-annulaire d'un rayon externe légère- ment inférieur au rayon interne de l'enveloppe (11) et dont les faces latérales situées du côté du plateau d'entraînement (7) et du plateau récepteur (1) sont parallèles entre elles et en ce que, en position déployée, leur paroi périphérique (i3c) se situe à proximité de la face interne de l'enveloppe (11), les masselottes (13/14) étant,dans cette position, éloignées l'une de l'autre d'une distance égale à deux fois leur propre course maximale (C) nécessaire pour provoquer le décalage angulaire maximum du plateau récepteur (1) par rapport au plateau d'entraînement (7). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce qu'en position rétractée, les masselottes (13/14) entourent étroitement le moyeu central (la) du dispositif et sont en appui l'une sur l'autre, par leur base, sur des portées planes (13e/14e) situées de part et d'autre dudit moyeu (la), lesquelles portées sont, dans cette position, dans le plan diamétral du dispositif. 4. Dispositif selon lune quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chaque masselotte (13/14) comporte, sur sa face située du côté du plateau d'entraînement (7), une rainure (13f/14f) perpendiculaire à la base qui comporte lesdites portées (13e/14e), laquelle rainure est réservée au milieu de ladite face et coopère avec un tenon de guidage (7il) s'étendant en relief diamétralement audit plateau (7) et coulissant juste dans la rainure (23f/14f). 5. Dispositif selon lw e sue conque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que chaque masselotte (12/14) comporte sur sa fa- ce, située du côté du plateau récepteur (1), une rainure (13g/14g) in clinée par rapport à autre rairiure (13f/14f), lesquelles rainures inclinées (13g/14g) des deux masselottes (13/14) sont parallèles entre elles et coopèrent avec des tenons de guidage obliques (15) parallèles entre eux et s'étendant en relief sur la face du plateau récepteur (1) situé du coté des masselottes (13/14), lesquels tenons (15) coulissent juste dans lesdites rainures inclinées (13g/14g). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérise en ce que les tenons de guidage (15) sont des pièces parallélépipédiques liées au plateau récepteur (i) par des axes de rotation (15a), eux-memes rapportés au plateau récepteur (1). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les masselottes (13/14) sont reliées l'une à l'au- tre et maintenues en appui l'une sur l'autre, par des ressorts de compression (16) disposés dans des logements eu:indriques (13h/14h) perpendiculaires auxdites portées (13e/14es et débouchant à la périphérie (13c/14c) des masselottes, lesquels ressorts (16) sont en appui au fond desdits logements (13h/14h) et sur des coupelles (171) fixées aux ex trémités de tirants (17) coaxiaux aux ressorts (16) et aux logements (13h/14h). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte dans chaque logement (13h/14h) deux ressorts coaxiaux montés en série, dont l'un (21) de plus grand diamètre, est en appui dans le fond du logement (13h/14h) et sur le rebord périphérique (23a) d'une cuvette intermédiaire (23) traversée par le tirant (17) et l'autre ressort (22), de plus petit diamètre, est en appui sur une coupelle (20), fixée à l'extrémité du tirant (17) et dans le fond de ladite cuvette (23).