Brevet FR2630178A1 — publié le 19891020

La présente invention a pour objet un dispositif de réglage du calage angulaire d'au moins un arbre mené par rapport à un arbre menant dans un moteur à explosion ou à combustion interne. 5.Dans un moteur à explosion ou à combustion interne il -est nécessaire lors de son fonctionnement d'assurer un synchronisme notamment de la commande de l'ouverture et de la fermeture des soupapes et/ou de l'injection avec le mouvement des pistons. Ce synchronisme est généralement obtenu à l'aide d'une chaîne dite chaîne de distribution.qui, entraînée en rotation par un pignon solidaire du vilebrequin. entraîne elle-même soit un arbre à cames assurant l'ouverture et la fermeture des soupapes, soit un élément d'une pompe d'injection. Un tendeur de chaîne assure la tension de la chaîne et le rattrapage du jeu du à l'usure. On sait par ailleurs.qu'il est utile de pouvoir faire varier le calage angulaire des arbres menés par rapport à l'arbre menant en fonction du régime moteur. Une telle variation permet d'améliorer le rendement et de réduire la pollution due à une évacuation de gaz incomplètement brûlés. Le réglage du calage angulaire de l'arbre commandant l'ouverture et la fermeture des soupapes trouve certaines solutions dans l'art antérieur et plus particulièrement dans le brevet français 2529617 qui prévoit pour le calage de la distribution et/ou de l'injection, un arbre dont la position angulaire peut être réglée à l'aide d'un train de pignons à dentures obliques engrenant entr- eux. Dans d'autres dispositifs, le pignon d'en- trainement de l'arbre à cames est constitué d'un moyeu solidaire de l'arbre à cames et d'une couronne dentée dissociée du moyeu et reliée aà ce dernier soit par un coupleur hydraulique soit par un mécanisme à pignons planétaires de façon à pouvoir réaliser un décalage angulaire entre cette même couronne dentée et le moyeu solidaire de l'arbre. Ces dispositifs connus présentent de nom- breux inconvénients parmi lesquels l1a complexité qui les rend peu fiables et d'un prix de revient élevé. De plus leur encombrement est important alors que les en- droits dans lesquels ils doivent être situés sont exigus. De tels dispositifs présentent également un inconvénient important, celui d'être difficile à pi- loter. En effet ils permettent de faire varier le calage de l'arbre mené par rapport à l'arbre menant entre deux positions extrêmes sans qu'il soit possible d'obtenir des positions intermédiaires. La présente invention a pour but de proposer un procédé de réglage du calage angulaire d'au moins un arbre mené entrainé en rotation par un a. rbre menant dans un moteur à combustion interne qui soit d'une construction simple, d'un fonctionnement fiable et pallie par conséquent les inconvénients des disposi- tifs existants. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement d'au moins un arbre mené, à partir d'un arbre menant, comprenant un lien de trans- mission à boucle fermée de longueur constante, déli- mitant un brin tendu et un brin mou sur lequel agit un premier tendeur, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un deuxième tendeur agissant sur le brin tendu et des moyens pour actionner en synchronisme lesdits tendeurs. Un tel dispositif permet d'obtenir un ré- glage du calage angulaire notamment d'un arbre à cames par rapport au vilebrequin dans un moteur à explosion ou à combustion interne d'une façon simple fiable pré- cise et peu encombrante car le dispositif est situé entre les différents arbres tournants. L'invention va etre décrite ci-dessous plus en détail en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la Fig.1 représente un dispositif compor- tant un arbre mené et un arbre menant entrainé par un même lien de longueur constante tel qu'il est connu de l'art antérieur; - la Fig.2 représente schématiquement, dans une première position, un dispositif de réglage du calage angulaire d'un arbre mené par rapport à un arbre menant, selon l'invention; - la Fig.3 représente un tel dispositif dans une autre position; - les Fig.4A et 4B représentent une vue en coupe d'un tendeur à clapet respectivement dans une position de repos et -une position de travail, tel qu'il est utilisé dans l'invention - la Fig.5 représente une charte des séquen- ces pour le pilotage d'un dispositif à un arbre mené et à un arbre menant selon l'invention; - la Fig.6 représente un dispositif selon l'invention à deux arbres menés et un arbre menant et son circuit hydraulique associé; et - la Fig.7 représente un dispositif à trois arbres menés et un arbre menant et le dispositif hy- draulique associé, Sur la Fig.1, on a représenté un dispositif d entrainement en rotation d un arbre à cames pour 1 ouverture et la fermeture des soupapes dans un 4. moteur à explosion tel qu'il est connu dans l'art antérieur. Ce dispositif 10 comprend un arbre menant 12 en l'occurence le vilebrequin coopérant avec une chaine 16 de façon à entrainer un arbre mené 14 en l'occurence l'arbre à cames. Cet entraînement s'effectue par l'intermédiaire de pignons solidaires des arbres mais par simplification, on désignera par une seule référence l'arbre et le pignon qui en est solidaire. Dans ce dispositif la portion de chaîne 18 en amont du vilebrequin par rapport au sens de rota- tion symbolisé par la flèche 22, travaille en traction et il est appelé brin tendu. La portion de chaîne 20 située en aval du vilebrequin est appelée-le brin mou. Un système de tension de chaine 24 constitué d'un patin 26 pressé contre le brin mou de la chaîne, par un vérin 28 assure le rattrapage du jeu initial et celui dû à l'usure. Le patin 26 peut être constitué par une lame mont-ée en rotation par rapport à un axe 30 de façon à exercer un effet de levier. Pour la suite de la description on appellera tendeur le vérin 28 en faisant abstraction du patin 26. Sur cette même figure on a désigné par O et O' la position de repères portés par les arbres 12 et 14. On constate que dans ce dispositif la mise en ro- tation du vilebrequin 12 entraine la chaine qui elle- même met en rotation l'arbre à cames 14, ce type de transmission assurant un parfait synchronisme mais un calage fixe de la position angulaire de l'arbre à cames en fonction de la position angulaire du vile- brequin. A la Fig.2, on a représenté un dispositif 32 selon l'invention qui comprend un vilebrequin V, un arbre mené A1, une chaine 16 comportant un brin mou BM et un brin tendu BT. Ce dispositif comprend également un tendeur T1 coopérant avec le brin mou ainsi qu un deuxième tendeur T2 coopérant avec le brin tendu BT. On a représenté aux Fig.2 et 3 les positions respectivement initiales et avec des calages angulai- res ainsi que le circuit hydraulique correspondant. Le circuit hydraulique comprend une alimen- tatiQn en fluide sous pression à l'aide de la pompe à huile P du moteur à explosion telle qu'elle est connue de l'art antérieur. L'huile sous pression entre donc dans les tendeurs T1 et T2 par les alimentations 60. En aval des tendeurs, on dispose des électrovannes EV1 et EV2 puis en aval de ces mêmes électrovannes on dispose des étrangleurs R1 et R2. En sortie de ces étrangleurs le fluide retourne. dans le carter d huile 62 situé en amont de la pompe à huile P. Préalablement il est nécessaire de décrire le type de tendeur utilisé. Un tel tendeur a été décrit en détail dans la demande de brevet n 87 01 553 au nom de la Deman- deresse. Un tel tendeur comprend un corps de vérin 38 dans lequel coulisse un piston 40 de façon à définir une chambre 42. Le piston 40 comprend un double lamage 46 et 48 de façon à définir avec la paroi interne du corps 38 une chambre 44. Le piston comporte en outre un canal central et longitudinal 50 en communication avec ladite chambre 44 par un orifice 52. A l'extrémi- té inférieure du piston qui défini avec le corps 38 la chambre 42 on a disposé un clapet 54 qui permet de contrôler le passage entre le canal longitudinal 50 et la chambre 42. Ce clapet 54 est destiné à permettre le passage du canal 50 à la chambre 42 tout en assurant la fermeture dans le sens de circulation opposé. A l'autre extrémité du canal 50 il est prévu un alésage débouchant 56 permettant une fuite d'huile et donc simultanément la lubrification de la chaine. D'autre part le corps du vérin 38 est muni à sa partie inférieure d'une sortie 58. Ce corps 38 de vérin comporte également un orifice 60 assurant l'alimentation en fluide sous pression de la chambre 44. Le fonctionnement de ce dispositif hydrau- lique est le suivant: dans l'état du dispositif représenté à la Fig.2, la pompe à huile alimente en pression les chambres 42 des tendeurs T1 et T2 et les électrovannes EV1 et EV2 sont respectivement dans des positions fermées et ouvertes. Ainsi le tendeur T1 à. sa chambre 42 à la pression fournie par la pompe P tandis que la chambre 42 du tendeur T2 est sensible- ment à la pression atmosphérique puisque l'électro- vanne EV2 est ouverte et permet l'évacuation du fluide envoyé par la pompe vers le carter moteur 62. Les étrangleurs R1 et R2 sont du type ré- glables et permettent de faire varier progressivement en fonction de la vitesse du moteur la fuite de pression préalablement établie dans les chambres 42 des tendeurs T1 et T2. Dans la position initiale représentée à la Fig.2, l'étrangleur R2 est en po- sition progressivemeht ouverte de façon que le tendeur T2 n'exerce pas d'efforts sur le brin tendu 8T de la chaine 16. L'étrangleur R1 est en position progressi- vement fermée. A la Fig.3 on a représenté le dispositif dans sa position de variation maximale du calage an- gulaire entre l'arbre mené A1 et le vilebrequin V. Le tendeur T2 exerce alors une pression maximum sur le brin tendu BT tandis que le tendeur T1 est en position de retrait. Le circuit hydraulique a donc les deux ten- deurs T1 et T2 alimentés à la pression de sortie de la pompe hydraulique P et les électrovannes EV1 et EV2 sont dans des positions inverses de celles représen- tees à la Fig.2, à savoir l'électrovanne EV1 ouverte et l'électrovanne EV2 fermée. Les étrangleurs R1 et R2 sont alors respectivement dans les positions progres- sivement ouverte et fermée l'étrangleur R1 en position -progressivement ouverte permet le passage du fluide vers le carter moteur 62. Le dispositif selon l'invention peut égale- ment -fonctionner en interractif c'est-à-dire à l'aide d'une unité électronique de commande qui enregistre à l'aide de capteurs un ou plusieurs paramètres de fonctionnement moteur et qui, en fonction de ces pa- ramètres, effectue une variation progressive et cons- tante du déphasage angulaire pour répondre au réglage optimum préalablement mémorisé dans cette unité. Une telle unité électronique de commande est représentée sur cette Fig.2 o elle est référencée 63. Elle reçoit par la liaison 64 les variations du régime moteur enregistrées à l'aide du capteur 66 qui compte tenu de la valeur mémorisée de décalage nécessaire pour un fonctionnement optimum du moteur à combustion interneenvoie par-les liaisons 68 et 70 les signaux de pilotage des électrovannes EV1, EV2 et des étrangleurs R1 et R2. A la Fig.5 on a illustré par un graphique les séquences de fonctionnement des différents élé- ments du circuit hydraulique à savoir les tendeurs T1 et T2, les étrangleurs R1 et R2, les électrovannes EV1 et EV2 ainsi que la position des contacts électriques qui les commandent. Cette représentation est faite en fonction du régime moteur dans le cas d'un arbre à cames simple directement entraîné par le vilebrequin. Le dispositif comporte donc uniquement deux tendeurs et les éléments hydrauliques associés. Ainsi que représenté sur le graphique Fig.5 le contact C1 correspond à la commande de l'électro- vanne EV1, et ce contact est ouvert tant que le régime moteur est compris par exemple entre 0 et 1200 t/mn, l'électrovanne EV1 se trouve à l'état fermé. Le tendeur reçoit l'intégralité de la pression et se retrouve à l'état 1 c'est-à-dire exerçant un effort sur la chaine. Quand aux étrangleurs, ils sont a priori à l'état fermé lorsque le moteur est arrêté et totalement ouvert lorsque le moteur est à plein régime 5200 t/mn. Parallèlement le contact électrique C2 de l'électrovanne EV2 est fermé ce qui conduit à l'ou- verture de l'électrovanne et ce qui assure l'évacua- tion du fluide sous pression de la chambre 42 du tendeur qui n'exerce plus aucune pression par exemple entre 0 et 1200 t/mn, tandis que l'étrangleur assure un très fort ralentissement de la fuite d'huile hors de la chambre du tendeur. A 1200 t/mn par exemple on peut prévoir la fermeture du contact du tendeur T1 ce qui conduit à l'ouverture de l'électrovanne EV1 du tendeur T1, la pression exercée par celui-ci va en diminuant jusqu'à une valeur nulle, l'étrangleur assurant un ralentisement de la fuite de fluide hors de la chambre du tendeur. D'une façon symétrique le tendeur T2 exerce une pression sur la chaine de façon à compenser l'ac- tion du tendeur T1 et dans ce.but le contact C2 est g ouvert ce qui ferme l'électrovanne EV2 et qui met la chambre 42 du tendeur T2 en pression. A 1200 t/mn il y a donc une variation du calage angulaire de l'arbre à cames par rapport au vilebrequin, cet arbre à cames conservant ce décalage-jusqu'à 3200 t/mn par exemple o l'on revient par exemple aux valeurs de calage initial, c'est-à-dire un décalage nul entre l'arbre à cames et le vilebrequin. Toute autre valeur de dé- calage ou/et de seuil de vitesse peut être choisie. L'exemple a été volontairement simplifié pour, la bonne compréhension. Dans la dernière plage de 3200 t/mn à 5200 t/mn on constate que l'étrangleur a continué à s ouvrir de façon que le fluide puisse être évacué plus rapidement compte-tenu que les actions des tendeurs sur la chaine doivent être effectuées dans des plages de temps plus courtes. La charte illustre les séquences en fonction des vitesses mais pour chaque type de moteur et selon les caractéristiques de rendement qui sont recherchés un réglage du pilotage de l'étrangleur peut être choisi de façon différente pour allier les différents paramètres tels que couple ou vitesse par exemple. De même la variation du déphasage angulaire allant jus- qu'à 10 par exemple peut être différente en fonction du type de moteur. Sur la Fig.6, on a représenté un dispositif selon l'invention comprenant deux arbres mené A1 et A2 entraînés par un meme vilebrequin V à l'aide d'une même chaîne 16. Dans ce dispositif le brin tendu BT1 est défini par la portion de chaîne située entre le vi- lebrequin V et le premier arbre mené A1 sur lequel agit le tendeur T2. Le deuxième brin tendu BT2 est défini par la portion de chaine située entre les 1 p premier et deuxième arbre mené sur lequel agit le tendeur T3 et la portion de brin mou BM est définie par la portion de chaine située entre le deuxième arbre mené A2 et le vilebrequin V sur lequel agit le tendeur T1. Un circuit hydraulique associé comprend pour chaque tendeur une électrovanne EV et un étrangleur R dont l'indice de référence est identique à celui du tendeur. Ainsi que décrits ci-dessus les circuit hy- drauliques sont complétés par une pompe à huile P et le carter d'huile moteur 62. Le fonctionnement de ce dispositif à deux arbres menés-entrainés par un même vilebrequin permet plusieurs types de réglage: - - - la variation simultanée du calage de deux arbres par rapport au vilebrequin et ceci pour une même valeur d'angle: dans ce cas le tendeur T3 n'intervient pas, seul le tendeur T1 est mis sous pression tandis que le tendeur T2.est relàché de façon à compenser et à maintenir la tension de la cha ne, on augmente donc la longueur du brin tendu BT1 en dimi- nuant la longueur du brin mou BM. Ceci a donc pour effet de faire varier simultanément et d'un même angle dans un même sens le calage des deux arbres menés par rapport au vilebrequin; - la variation du calage angulaire du pre- mier arbre mené A1 par rapport au vilebrequin tout en maintenant le calage initial du deuxième arbre mené A2 par rapport à ce même vilebrequin: dans ce cas la longueur du brin mou reste inchangée ainsi que la po- sition du tendeur Ti tandis que l'on agit sur les tendeurs T2 et T3. En effet on agit sur les tendeurs T2 et T3 de façon à augmenter la longueur du brin tendu BT1 et l'on diminue la longueur du brin tendu BT2 ce qui provoque un- décalage angulaire du premier arbre mené par rapport au vilebrequin sans modifica- tion du réglage du deuxième arbre mené A2; - la variation du calage angulaire du deuxième arbre mené A2 par rapport au vilebrequin sans modification du calage initial du premier arbre mené A1: dans ce cas seuls les tendeurs T1 et T3 interviennent, le tendeur T3 est mis en pression pour augmenter la longueur du brin tendu 8T2 et le tendeur T1 voit sa pression diminuée de façon à diminuer la longueur du brin mou BM. Ainsi l'arbre mené A2 subit un décalage angulaire sans que le premier arbre A1 mené ne subisse de décalage par rapport à son calage initial; - la variation simultanée du calage des deux arbres menés A1, A2 par rapport au vilebrequin, d'une valeur différente pour chacun des deux arbres menés: dans ce cas les trois tendeurs sont actionnés de façon que les longueurs des deux brins tendus BT1 et BT2 soient augmentées tandis que la longueur du brin mou BM sera diminuée de la quantité correspondante à l'allongement des deux brins tendus. Le fonctionnement du circuit hydraulique est le même que précédemment à savoir que les électrovan- nes EV1, EV2, EV3 travaillent en tout ou rien à l'ou- verture et que l'on ralentit le débit de fuite à l'aide des étrangleurs situés en aval de ces électro- vannes qui sont elles-mêmes réglables de façon à obtenir des positions intermédiaires. Lorsque cette position est obtenue, on bloque le tendeur par ferme- ture de l'électrovanne. A la Fig.7, on a représenté un mode de réa- lisation selon lequel le dispositif comporte trois ar- bres menés par exemple deux arbres à cames et-un arbre de pompe d injection entraînés par un même vilebrequin à l'aide d'une même chaîne 16. Dans ce dispositif il est également possible de régler le calage angulaire de chaque arbre, de deux arbres ou de trois arbres, indépendamment par rapport au vilebrequin à l'aide de quatre tendeurs T1, T2, T3, T4 disposés respectivement sur le premier brin tendu BT1, sur le brin mou BM sur le brin tendu BT2 et sur le brin tendu BT3. Le fonctionnement est identique au disposi- tif présenté à la Fig.6, il reste à prévoir dans un tel dispositif une amplitude du tendeur T1 suffisante pour pouvoir compenser la somme des variations de longueur de chacun des brins tendus. Dans les différents modes 'de réalisation représentés, les arbres menés AI, A2 et A3 peuvent être soit des arbres à cames soit des arbres de mise en rotation de pompe à injection. L'invention qui vient d'être décrite utilise une chaîne engrenant sur des pignons mais l'invention est également applicable aux dispositifs qui utilisent des courroies dentées et des poulies dentées tout comme aux dispositifs qui utilisent des courroies lisses et des poulies lisses à condition qu'il n'y ait aucun glissement entre les courroies et les poulies. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entrainement d'au moins un arbre mené A1, à partir d'un arbre menant V, compre- nant un lien de transmission à boucle fermée de longueur constante délimitant un brin tendu BT et un brin mou BM sur lequel agit un premier tendeur T1, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un deuxième tendeur T2 agissant sur le brin tendu et des moyens pour actionner en synchronisme lesdits tendeurs. 2. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les premier et.deuxième tendeurs sont hydrauliques. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tendeurs sont des tendeurs à clapet comportant chacun une chambre (42) alimentée en continu par un fluide de commande sous pression et munie de moyens de purge commandés. 4. Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que les moyens de purge sont des élec- trovannes (EV) disposées en aval d'une sortie de chaque chambre des tendeurs à clapet (T). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de purge comprennent des étrangleurs réglables (R). 6. Dispositif selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que les étrangleurs réglables (R) sont disposés en aval des électrovannes (EV). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant en outre un deuxième arbre mené (A2) coopérant avec le même lien (16) ca- ractérisé en ce que le deuxième tendeur (T2) est disposé pour coopérer avec la portion de lien située entre le premier arbre mené et l'arbre menant. 8. Dispositif selon la revendication 7, ca- 2 6 3 0 1 7 8 ractérisé en ce qu'il comprend un troisième tendeur T3 disposé entre les premier et deuxième arbres menés. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'arbre mené A1 est un arbre à cames ou un arbre d'entrai- nement en rotation d'une pompe à injection. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le lien en boucle fermée (16) est une chaine à rouleaux coopérant avec des roues dentées portées par les arbres (A). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le lien en boucle fermée de longueur constante est une courroie coopérant avec des poulies. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la courroie est crantée et les poulies sont crantées. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent une unité de commande électronique agissant (63) sur les électrovannes (EV) et/ou sur les étrangleurs (R). 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'unité de commande électronique (63) est reliée à au moins un capteur de mesure (66) d'un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne. 15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'unité de-commande électronique agit simultanément sur au moins deux tendeurs. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le fluide sous pression de commande des tendeurs est le lubri- fiant moteur sous pression et en ce que la purge s'ef- 2630 1 78 fectue par retour au carter du moteur à explosion ou à combustion interne. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le fluide sous pression de commande des tendeurs est un fluide distinct du lubrifiant moteur sous pression et en ce que la purge s'effectue par retour à un carter in- dépendant du moteur à explosion ou à combustion in- terne.