Brevet FR2636108A1 — publié le 19900309

L'invention concerne un dispositif pour régler la position angulaire relative d'au moins deux arbres réunis selon une liaison motrice, notamment un vilebrequin et au moins un arbre à cames, l'arbre à cames portant, sur son extrémité menante, un organe de réglage, qui est déplaçable axialement sur cette extrémité, est relié à l'arbre à cames selon une liaison par complémentarité de formes par l'intermé- diaire d'une denture hélicoïdale et est -relié selon une liaison par complémentarité de formes, de manière à pouvoir être déplaçable axialement, à un arbre cylindrique creux, qui l'entoure et porte un pignon d'entraînement, par l'intermédiaire d'une autre denture hélicoïdale. D'après la demande de brevet allemand publiée sous le N'31 26 620, on connaît un dispositif pour modifier le réglage de phase entre l'arbre d'un moteur et un arbre de commande dans des moteurs comportant, pour des soupapes d'admission et des soupapes d'échappement, deux arbres de commande séparés, ce dispositif permettant de permuter deux réglages différents des instants de commande. Chacun des deux réglages des temps de commande correspond à une position d'extrémité d'un organe mobile d'entraînement, qui est relié à l'arbre d'un moteur et à un arbre de commande par l'intermédiaire d'accouplements dont l'un au moins comporte une denture hélicoïdale, et réalise, au moyen d'un déplacement axial, l'entraînement en rotation de l'arbre de commande par rapport à l'arbre du moteur. Le réglage de l'organe d'entraînement dans l'une des positions d'extrémité s'effectue au moyen de la précontrainte d'un ressort, tandis que le réglage dans l'autre position d'extrémité est réalisé par l'intermédiaire d'une huile sous pression provenant du circuit d'huile du moteur. Un poussoir actionné par la force centrifuge prend, en fonc- tion de la vitesse de rotation du moteur, trois positions différentes, dans lesquelles il ouvre et ferme de façon correspondante des perçages de sortie de l'huile et par conséquent commande la pression d'huile appliquée à l'organe d'entraînement. Lorsque le poussoir est dans une position dans laquelle il ouvre un perçage de sortie de l'huile, au- dessous d'une vitesse de rotation déterminée du moteur, seule agit sur l'organe d'entraînement la force du ressort, qui maintient leorgane d'entraînement dans une po- sition d'extrémité. Si la vitesse de rotation du moteur dépasse cette première valeur de seuil, le poussoir ferme le perçage de sortie d'huile en raison de la variation de la force cen- trifuge, et l'organe d'entraînement est déplacé axialement sous l'effet de la pression accrue de l'huile du moteur, à l'encontre de la force du ressort, pour venir dans une se- conde position d'extrémité, auquel cas il se produit un dé- placement relatif entre l'arbre du moteur et l'arbre de commande et on obtient, de ce fait, un réglage des instants de commande, adapté à l'état de fonctionnement du moteur. Une fois que la vitesse de rotation du moteur a dépassé une autre valeur de seuil, le poussoir est amené dans une posi- tion, qui permet à nouveau une sortie d'huile. L'organe d'entraînement est à nouveau ramené, par la force du res- sort, dans sa première position d'extrémité, moyennant une rotation relative correspondante. Le réglage de l'organe d'entraînement s'effectue également de la même manière dans le cas o la vitesse de rotation du moteur tombe au-dessous des valeurs de seuil. Ces dispositifs présentent l'inconvénient consis- tant en ce que la commande s'effectue par l'intermédiaire du circuit d'huile du moteur. Aux faibles vitesses de rota- tion du moteur, par exemple lors de la marche au ralenti, la pression d'huile est trop faible pour pouvoir déclencher un réglage. C'est pour cette raison que l'organe d'entraînement doit être amené par la force d'un ressort dans la position correspondant à cet état de fonctionne- ment. Cependant, une telle force provoquée par un ressort peut empêcher, aux faibles vitesses de rotation et par conséquent également dans le cas d'une faible pression d'huile, un réglage de l'organe d'entraînement par la pres- sion de l'huile dans les créneaux temporels, au cours des- quels apparaît un moment, ayant une action de ralentisse- ment, de l'arbre à cames de sorte qu'un réglage ne peut s'effectuer qu'au moment ou l'arbre à cames fournit une ac- tion d'entraînement, c'est-à-dire d'une manière intermit- tente. Afin d'éviter un recul indésirable de l'organe d'entraînement, provoqué conjointement par la force du res- sort et par le moment de l'arbre à cames, il faut agencer la denture hélicoïdale de manière qu'elle soit autoblo- cante, c'est-à-dire la réaliser avec un faible angle d'hélice. Mais un tel angle- d'hélice ne permet également qu'un faible trajet de déplacement, c'est-à-dire que le ré- glage de l'angle entre l'arbre du moteur et l'arbre de com- mande ou arbre à cames est faible et que, par conséquent, l'influence d'une modification des instants de commande est également faible. Un autre inconvénient consiste en ce que, avec le dispositif indiqué, une commutation en va-et-vient ne peut être exécutée qu'entre deux positions d'extrémité, bien qu'il soit souhaitable de pouvoir réaliser un réglage continu de l'arbre à cames. La demande de brevet allemand publiée sous le N'33 42 905 décrit également un dispositif pour régler l'angle entre deux arbres reliés selon une liaison motrice. Le dispositif est constitué par deux engrenages plané- taires, qui sont montés dans un carter et dont les roues planétaires sont reliées respectivement à l'arbre menant et à l'arbre mené. La transmission du couple s'effectue par l'intermédiaire des pignons' satellites. La couronne à denture intérieure de l'engrenage planétaire relié à l'arbre mené est solidaire en rotation du carter, tandis que la couronne à denture intérieure de l'engrenage pla- nétaire situé du côté menant peut être entraînée en rota- tion dans les deux sens de rotation à l'aide d'un moteur pas-à-pas. Pendant le fonctionnement normal, cette couronne à denture intérieure est fixe et il existe un déplacement synchrone entre le côté menant et le côté mené. Pour réali- ser le réglage de l'anglue entre l'arbre d'entraînement et l'arbre mené, la couronne à denture intérieure, située du côté menant, est entraînée en rotation dans un sens ou dans l'autre à l'aide du moteur pas-à-pas et par conséquent on obtient un mouvement de l'arbre mené en avance ou en retard par rapport à l'arbre menant. Un tel dispositif est utilisé par exemple dans des dispositifs de réglage d'injection pour des pompes d'injection de carburant diesel. Mais dans le cas de son utilisation dans un dispositif de réglage de l'arbre à cames, qui permet de modifier les instants de commande de soupapes d'admission et de soupapes d'échappement de moteurs à combustion interne, il apparaît des couples de rappel élevés, qui poseraient des problèmes en liaison avec la denture, dans un tel dispositif. L'invention a pour but d'agencer un dispositif du type indiqué plus haut de manière à pouvoir obtenir rapide- ment et de façon sûre un réglage continu de l'angle de l'arbre à cames sur une plage étendue de réglage, indépen- damment de la pression d'huile du moteur. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que l'organe de réglage est monté de manière à pouvoir tourner librement, tout en étant fixe dans la di- rection axiale, sur un support relié par l'intermédiaire d'un filetage de blocage à l'arbre à cames, et que le sup- port est relié à un moteur électrique par l'intermédiaire de moyens de transmission. Selon une autre caractéristique de l'invention, le support est relié au moteur électrique par l'intermédiaire d'un engrenage planétaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, le support forme la roue planétaire de l'engrenage plané- taire. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pignons satellites sont disposés sur un porte-pignons satellites relié avec 4locage en rotation au carter de l'engrenage planétaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couronne à denture intérieure d'engrenage planétaire est montée de manière à pouvoir tourner librement dans le carter de cet engrenage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur électrique est en prise avec la couronne à den- ture intérieure par l'intermédiaire d'un pignon fixé sur l'arbre du moteur. Sur un support de roue à chaîne agencé sous la forme d'un arbre creux et comportant une denture hélicoï- dale intérieure, se trouve montée une roue à chaîne, qui est entraînée par le vilebrequin, par l'intermédiaire d'une liaison formée d'une chaîne. Un organe de réglage compor- tant une denture hélicoïdale externe correspondante est guidé, en étant déplaçable axialement, dans le support de roue à chaîne. Cet organe de réglage est relié par l'intermédiaire de sa denture intérieure également hélicoï- dale, de manière à être déplaçable axialement, à une den- ture hélicoïdale externe d'un faux-arbre, qui est relié ri- gidement à l'arbre à cames et délimite un espace annulaire. Sur la partie intérieure, alignée avec l'axe de l'arbre à cames, du fauxarbre se trouve installé, moyennant l'interposition d'un filetage de blocage, un support, qui est déplaçable axialement sous l'effet d'une rotation et loge l'organe de réglage apte à tourner librement sur son pourtour. Ce support est relié par l'intermédiaire d'une transmission à un moteur électrique. Pendant le fonctionnement normal du dispositif de réglage, c'est-à-dire pendant les intervalles de temps, pendant lesquels aucun déplacement relatif n'intervient entre le support de roue à chaîne et l'arbre à cames, ces deux arbres sont reliés entre eux par l'intermédiaire des dentures hélicoïdales de l'organe de réglage et possèdent la même vitesse de rotation. Le support, qui est monté sur la partie intérieure du faux-arbre et loge l'organe de ré- glage, possède également la même vitesse de rotation, en raison de sa liaison établie par le filetage de blocage et transmet cette vitesse, par l'intermédiaire de la transmis- sion, à un moteur électrique, qui est simultanément en ro- tation dans cet état de fonctionnement. Si le moteur électrique est entraîné à une vi- tesse de rotation supérieure ou inférieure à cette vitesse de rotation déterminée par l'arbre à cames, il entraîne en rotation le support disposé sur le faux-arbre et provoque de ce fait un déplacement axial de ce support ainsi que de l'organe de réglage pouvant tourner sur le support. Ce dé- placement axial de l'organe de réglage provoque, par l'intermédiaire des deux dentures hélicoïdales, une rota- tion relative entre le support de la roue à chaîne et l'arbre à cames et par conséquent entraîne une modification des instants de commande des soupapes. Selon que le moteur électrique est entraîné à une vitesse de rotation supé- rieure ou inférieure à sa vitesse de rotation qui s'établit lors du fonctionnement normal, on obtient un déplacement de l'arbre à cames en avance ou en retard par rapport au sup- port de roue à chaîne, c'est-à-dire par rapport au vilebre- quin relié à ce support. Le dispositif de réglage permet par conséquent d'obtenir, en fonction d'une variation de la vitesse de rotation du moteur électrique, une rotation re- lative continue entre un vilebrequin et un arbre à cames, indépendamment de la plage des vitesses de rotation, dans laquelle cet arbre est entraîné. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence au dessin annexé qui représente un dispositif de réglage conforme à l'invention. La figure unique représente un dispositif de ré- glage conforme à l'invention, dans lequel un vilebrequin non représenté entraîne, par l'intermédiaire d'une chaîne ici également non représentée, une roue à chaîne 1, qui est montée sur un support de roue à chaîne 3, réalisé sous la forme d'un arbre creux et équipé d'une denture hélicoïdale intérieure 2. Un organe de réglage annulaire 5 est monté de manière à être déplaçable axialement et à pouvoir être en- traîné en rotation dans le support de roue à chaîne 3, par l'intermédiaire d'une denture hélicoïdale extérieure cor- respondante 4. L'organe de réglage 5 possède à nouveau, sur sa face intérieure, une denture hélicoïdale 6, au moyen de laquelle il est relié selon une liaison par formes complé- mentaires, par l'intermédiaire d'une denture hélicoïdale extérieure 7, de manière à pouvoir être également dépla- çable axialement et à pouvoir être entraînée en rotation, à un faux-arbre 9 délimitant un espace annulaire 8. Ce faux- arbre 9 est bloqué en rotation par l'intermédiaire d'un système de liaison par vis 10, sur un arbre à cames 11. Le support de roue à chaîne 3 prend appui, avec possibilité de rotation, sur les extrémités 12 et 13 du faux-arbre 9, si- tué du côté de l'arbre à cames. Un déplacement axial de l'organe de réglage 5 provoque, par l'intermédiaire des deux dentures hélicoïdales 2,4 et 6,7, une rotation rela- tive du faux-arbre 9 et par conséquent également de l'arbre à cames 11 relié rigidement à ce faux-arbre, par rapport à la roue à chaîne 1, c'est-à-dire par rapport au vilebre- quin. La subdivision de la denture hélicoïdale en les deux dentures hélicoïdales 2,4,6,7 ici représentées permet de réduire l'angle d'hélice de chacune des dentures hélicoï- dales, pour une même course de déplacement. De cette ma- nière, on peut obtenir une plage étendue de réglage angu- laire, pour une course axiale simultanément courte de dé- placement. Ceci permet d'avoir une réalisation courte et compacte du dispositif de réglage. Avantageusement, on choisit des angles d'hélice identiques pour les deux dentures hélicoïdales 2,4 et 6,7, ce qui permet une fabrication avec le même outil et avec le même serrage et permet par conséquent une fabrication plus rapide, tout en obtenant simultanément une précision accrue du point de vue concentricité. Sur l'extrémité 15 du faux-arbre 9, qui est tour- née à l'opposé de l'arbre à cames 11, est alignée avec l'axe 14 de cet arbre à cames et limite vers l'intérieur l'espace annulaire 8, se trouve disposé, moyennant l'interposition d'un filetage de blocage 16, un support 17, qui est fixé à la manière d'un écrou sur ce filetage de blocage 16 et peut déplacer dans la direction axiale l'organe de réglage 5 monté rotatif sur ce support. Ce sup-. port 17, qui est maintenu dans sa position axiale par le filetage de blocage 16, est déplacé par l'intermédiaire du faux-arbre 9 avec la même vitesse de rotation que celle de l'arbre à cames 11, bloqué en rotation sur le faux-arbre 9, et que le support de roue à chaîne 3 est relié au faux- arbre 9 par l'intermédiaire des dentures hélicoïdales 2,4 et 6,7. Le côté du support 17, tourné à l'opposé de l'arbre à cames 11, est agencé sous la forme d'une roue planétaire 18 d'un engrenage planétaire 19 et coopère avec le pignon satellite 20 d'un ensemble de pignons satellites, qui est disposé sur le porte-pignons satellites 21 et est également prise avec une couronne à denture intérieure 23, qui peut tourner librement dans le carter 22 de l'engrenage planétaire 19. Le mouvement de rotatiorn de la roue planétaire 18 est transmis par l'intermédiaire de l'ensemble de pignons satellites, à la couronne à denture intérieure 23 tournant librement, qui à son tour entraîne un moteur électrique 24, fixé sur le carter 22, par l'intermédiaire du pignon 25 fixé sur son arbre. Le carter 22 de l'engrenage planétaire 19, équipé du moteur électrique 24 fixé sur ce carter, est monté sur une partie 26 solidaire de la machine. Pendant les intervalles de temps, pendant les- quels aucun déplacement relatif n'est envisagé entre le support de roue à chaîne et la roue à cames, l'arbre à cames 11 entraîne le moteur électrique 24 par l'intermédiaire de l'engrenage planétaire 19, avec une vi- tesse de rotation déterminée par le rapport de la transmis- sion.- Pour réaliser un déplacement de réglage, on com- mande le moteur électrique 24 par l'intermédiaire d'un ap- pareil de commande 27 représenté schématiquement, de ma- nière que sa vitesse de rotation s'écarte de la vitesse de rotation prédéterminée par l'arbre à cames 11 et l'engrenage planétaire 19. Cette différence de vitesse de rotation est transmise par l'intermédiaire de la couronne à denture intérieure 23 et des pignons satellites 20, qui prennent appui sur le porte-pignons satellites 21, à la roue planétaire 18 ou au support 17, qui se déplace axiale- ment sur l'arbre à cames 11, sous l'effet de son déplace- ment relatif par rapport à cet arbre à cames. Sous l'effet de ce déplacement axial, l'organe de réglage 5 monté rota- tif sur le support 17 est également déplacé axialement d'une manière forcée et provoque par conséquent, par l'intermédiaire des dentures hélicoïdales 2,4,6 et 7, la rotation relative désirée entre le support de roue à chaîne 3 et le faux-arbre 9, c'est-à-dire entre le vilebrequin et l'arbre à cames 11. Le sens de rotation dépend du fait que le moteur électrique 24 est entraîné avec une vitesse de rotation ac- crue ou réduite, déterminée par l'arbre à cames 11 et l'engrenage planétaire 19. L'entraînement réalisé par un moteur électrique garantit un réglage sûr de l'ensemble de la plage de fonc- tionnement, étant donné que l'opération de réglage s'effectue indépendamment de la pression d'huile du moteur, ce qui diffère des dispositifs de réglage par ailleurs usuels. De ce fait, la puissance nécessaire d'une pompe à huile du moteur peut être maintenue à une faible valeur, ce qui permet une économie du point de vue poids et coût. D'autre part le réglage, c'est-à-dire la rotation relative de l'arbre à cames 11 par rapport au vilebrequin, n'est pas limité à deux ou plusieurs positions fixes mais peut s'effectuer continûment sur toute la plage des vitesses de rotation d'un moteur à combustion interne, et ce d'une ma- nière simple, sous l'influence de l'appareil de commande 27. De ce fait, on peut disposer, pour chaque point de fonctionnement, d'instants de commande optimisés pour les soupapes du moteur à combustion interne. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour régler la position angulaire relative d'au moins deux arbres réunis selon une liaison motrice, notamment un vilebrequin et au moins un arbre à cames (11), l'arbre à cames portant, sur son extrémité menante, un organe de réglage (5), qui est déplaçable axialement sur cette extrémité, est relié à l'arbre à cames selon une liaison par complémentarité de formes par l'intermé- diaire d'une denture hélicoïdale et est relié selon une liaison par complémentarité de formes, de manière à pouvoir être déplaçable axialement, à un arbre cylindrique creux, qui l'entoure et porte un pignon d'entraînement, par l'intermédiaire d'une autre denture hélicoïdale, caractérisé en ce que l'organe de réglage (5) est monté de manière à pouvoir tourner librement, tout en étant fixe dans la direction axiale, sur un support (17) relié par l'intermédiaire d'un filetage de blocage (16) à l'arbre à cames (11), et que le support (17) est relié à un moteur électrique (24) par l'intermédiaire de moyens de transmission. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le support (17) est relié au moteur élec- trique (24) par l'intermédiaire d'un engrenage planétaire (19). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le support (17) forme la roue pla- nétaire (18) de l'engrenage planétaire (19). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que les pignons satellites (20) sont disposés sur un porte-pignons satellites (21) re- lié avec blocage en rotation au carter (22) de l'engrenage planétaire (19). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que la couronne à denture intérieure (23) de l'engrenage planétaire (19) est montée de manière à pouvoir tourner librement dans le carter (22) de cet engrenage planétaire. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que le moteur électrique (24) est en prise avec la couronne à denture intérieure (23) par l'intermédiaire d'un pignon (25) fixé sur l'arbre du moteur.