Brevet FR2657648A1 — publié le 19910802

i La présente invention concerne de façon générale un appareil de réglage de la commande des soupapes d'un moteur à combustion interne, destiné à régler les moments d'ou- verture et de fermeture des soupapes d'admission et/ou d'échappement en fonction des conditions de conduite du moteur Plus précisément, l'invention concerne un tel appareil de réglage de la commande des soupapes qui est destiné à régler les moments d'ouverture et/ou de fermeture des soupapes par un mouvement régulier de poussée d'un dispositif d'ajustement de phase. Un exemple de construction d'appareil connu de réglage de la commande des soupapes est représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 535 731 Dans cette construction, un arbre à cames porte un organe rotatif qui tourne en synchronisme avec l'arbre à cames D'autre part, un pignon de réglage est raccordé mécaniquement à un vilebrequin par l'intermédiaire d'une chaîne de synchroni- sation afin qu'il tourne en synchronisme avec la rotation du moteur Un organe formant un pignon intermédiaire de forme générale cylindrique est placé entre le pignon de réglage et l'organe rotatif tournant en synchronisme avec l'arbre à cames Le pignon intermédiaire a des dents hélicoïdales formées à l'une au moins de ses périphéries interne et externe Le pignon intermédiaire peut être déplacé axialement par un dispositif hydraulique destiné à créer un déphasage entre le vilebrequin et l'arbre à cames. Dans la construction connue, le pignon intermédiaire peut se déplacer entre une première position initiale et une seconde position décalée Dans la première position du pignon intermédiaire, le déphasage entre l'arbre à cames et le vilebrequin correspond à un déphasage initial Lorsque le pignon intermédiaire est déplacé vers la position décalée, le déphasage varie de manière que la commande des soupapes avance par rapport à la rotation du moteur. Bien qu'un tel appareil de réglage de la commande des soupapes, déjà proposé, donne satisfaction pour l'amé- lioration des performances de conduite du moteur à certains égards, les performances obtenues avec cet appareil n'ont pas donné suffisamment satisfaction notamment pour les caractéristiques de réponse Ainsi, le couple de torsion appliqué à l'arbre à cames ne peut pas rester constant Au contraire, le couple de rotation de l'arbre à cames varie périodiquement lors de l'ouverture et de la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement Cette fluctuation du couple de rotation de l'arbre à cames est transmise au pignon intermédiaire Ce couple de rotation qui varie peut opposer une résistance au mouvement de déplacement du pignon intermédiaire et peut provoquer un petit déplacement de celui-ci Ceci réduit manifestement la vitesse de déplacement du pignon intermédiaire et dégrade les caracté- ristiques de réponse lors du réglage du déphasage de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur. En conséquence, l'invention a pour objet un appareil de réglage de commande des soupapes évitant l'influence des fluctuations du couple appliqué par un arbre à cames, et donnant donc d'excellentes caractéristiques de réponse lors du réglage du déphasage de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur. A cet effet, un appareil de réglage de la commande des soupapes selon l'invention comporte un élément entraîné en synchronisme avec la rotation du moteur et un élément tournant en synchronisme avec la rotation de l'arbre à cames Un dispositif d'ajustement de phase est disposé entre ces deux éléments dont l 'un tourne en synchronisme avec la rotation du moteur et l'autre avec la rotation de l'arbre à cames Le dispositif d'ajustement de phase comporte un pignon mobile qui peut être déplacé par appli- cation d'une force de poussée afin qu'il détermine le déphasage entre l 'élément qui tourne en synchronisme avec la rotation du moteur et l'élément qui tourne en synchro- nisme avec la rotation de l'arbre à cames, et un dispositif hydraulique destiné à déplacer le pignon mobile en position voulue Le dispositif hydraulique est relié à une source de fluide sous pression par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique Un clapet de retenue est monté dans le circuit hydraulique afin qu'il empêche la circulation du fluide sous pression provenant du dispositif hydraulique et dirigé vers la source de pression en cas de surpression. Dans un premier aspect de l'invention, un appareil de réglage de la commande des soupapes d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprend: un élément rotatif entraîné en rotation en synchro- nisme avec la rotation du moteur, un arbre à cames destiné à entraîner au moins une soupape d'admission ou d'échappement du circuit de circula- tion du moteur, un élément rotatif synchronisé sur l'arbre à cames et tournant en synchronisme avec la rotation du moteur, un dispositif d'ajustement de phase, monté entre l'élément rotatif tournant en synchronisme avec la rotation du moteur et l'élément rotatif tournant en synchronisme avec l'arbre à cames et destiné à ajuster le déphasage en rotation des éléments rotatifs afin qu'il ajuste la phase de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur, un dispositif de commande associé au dispositif d'ajustement de phase et destiné à commander le dispositif d'ajustement de phase afin qu'il déplace celui-ci entre une position d'avance minimale correspondant à une phase prédéterminée d'avance minimale de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur et une position d'avance maximale correspondant à une phase prédéterminée d'avance maximale de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur, le dispositif de commande comportant une chambre sous pression placée à proximité du dispositif d'ajustement de phase est destiné à exercer sur celui-ci une force sous l'action d'un fluide, une source de fluide sous pression reliée à la chambre sous pression par un circuit de circulation de fluide et une soupape placée dans le circuit de fluide, la soupape étant destinée à augmenter et réduire la pression du fluide dans la chambre sous pression, et un dispositif destiné à empêcher la transmission des surpressions du fluide sous pression dans le circuit de circulation de fluide. Le dispositif d'arrêt des surpressions peut agir lorsque la soupape est commandée afin qu'elle augmente la pression du fluide dans la chambre sous pression. Dans un autre aspect de l'invention, un appareil de réglage de la commande des soupapes d'un moteur à combus- tion interne de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend: un élément rotatif entraîné en rotation en synchro- nisme avec la rotation du moteur, un arbre à cames destiné à entraîner au moins une soupape d'admission ou d'échappement du circuit de circula- tion du moteur, un élément rotatif synchronisé sur l'arbre à cames et tournant en synchronisme avec la rotation du moteur, un dispositif d'ajustement de phase, monté entre l'élément rotatif tournant en synchronisme avec la rotation du moteur et l'élément rotatif tournant en synchronisme avec l'arbre à cames et destiné à ajuster le déphasage en rotation des éléments rotatifs afin qu'il ajuste la phase de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur, le dispositif d'ajustement de phase pouvant être poussé entre une première position d'avance minimale et une seconde position d'avance maximale, un dispositif de commande associé au dispositif d'ajustement de phase et destiné à commander le dispositif d'ajustement de phase afin qu'il déplace celui-ci entre une position d'avance minimale correspondant à une phase prédéterminée d'avance minimale de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur et une position d'avance maximale correspondant à une phase prédéterminée d'avance maximale de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur, le dispositif de commande comportant une chambre sous pression placée à proximité du dispositif d'ajustement de phase est destiné à exercer sur celui-ci une force sous l'action d'un fluide, une source de fluide sous pression reliée à la chambre sous pression par un circuit de circulation de fluide et une soupape placée dans le circuit de fluide, la soupape étant destinée à augmenter et réduire la pression du fluide dans la chambre sous pression, et un clapet de retenue destiné à permettre la circula- tion du fluide vers la chambre sous pression et empêchant la transmission des surpressions du fluide dans le circuit de circulation de fluide. Le dispositif de commande peut comporter un électro- aimant associé à la soupape et destiné à assurer sélective- ment la communication entre la chambre sous pression et un trajet de purge, et à arrêter cette communication. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé dont la figure unique est une coupe d'un mode de réalisation préféré d'appareil de réglage de la commande des soupapes selon l'invention. On se réfère maintenant aux dessins; le mode de réalisation préféré d'appareil de réglage de la commande des soupapes selon l'invention, est utilisé dans un moteur à combustion interne du type à double arbre à cames en tête Cependant, une construction analogue, avec des modifications réduites le cas échéant, s'applique même à un moteur à combustion interne du type à simple arbre à cames en tête Comme représenté sur la figure 1, un arbre à cames 1 est supporté par un palier 2 a d'une culasse afin qu'il tourne Un organe rotatif 3 de forme pratiquement cylin- drique est fixé à la partie d'extrémité axiale la de l'arbre à cames 1, et cet organe cylindrique est appelé dans la suite du présent mémoire "organe cylindrique interne" L'organe rotatif cylindrique 3 est fixé sur l'extrémité axiale la de l'arbre à cames 1 par un boulon 4 de fixation Un ensemble 8 à pignon de synchronisation est raccordé à un vilebrequin (non représenté) par l'intermé- diaire d'une chaîne de synchronisation destinée à assurer un entraînement en synchronisme avec la rotation du moteur. Un organe cylindrique 6 est fixé rigidement au pignon 5 afin qu'il tourne avec lui L'organe cylindrique rotatif 6 a une denture interne, et cet organe est appelé dans la suite "organe cylindrique externe". L'organe cylindrique interne 3 a un tronçon 3 a de base raccordé rigidement à l'extrémité axiale la de l'arbre à cames 1 D'autre part, l'organe cylindrique rotatif 3 a une denture externe L'organe cylindrique externe 6 a une longueur axiale supérieure à celle du tronçon 3 b de l'or- gane cylindrique rotatif 3 L'ensemble 5 à pignon comprend l'organe cylindrique externe 6 et un tronçon 8 de pignon qui est fixé rigidement à l'organe cylindrique par des boulons 7 Le tronçon 8 de pignon a une ouverture centrale 8 a par laquelle l'extrémité axiale la de l'arbre à cames 1 pénètre afin qu'il supporte l'ensemble à pignon de synchro- nisation en permettant sa rotation Une bague 9 est serrée à la périphérie interne de l'organe cylindrique externe 6 à proximité de l'extrémité axiale Une plaque 10 de retenue est fixée à l'extrémité axiale de l'organe cylindrique externe 6, avec une bague 11 d'étanchéité maintenue par des boulons 12 de fixation. Un ensemble 13 à pignon cylindrique, qui joue le rôle d'un pignon intermédiaire, est placé entre les organes cylindriques interne et externe 3 et 6 L'ensemble 13 comprend deux éléments dentés séparés 13 a et 13 b Ces éléments dentés 13 a et 13 b sont raccordés l'un à l'autre par un ressort 14 et une goupille 15 de raccordement Des dents spiralées sont formées aux périphéries interne et externe des éléments 13 a et 13 b de pignon Les dentures spiralées internes de la périphérie interne de l'ensemble 13 sont en prise avec la denture formée à la périphérie externe de l'organe cylindrique interne 3 b D'autre part, la denture spiralée externe de la périphérie externe de l'ensemble 13 est en prise avec la denture interne formée à la périphérie interne de l'organe cylindrique externe 6. L'extrémité axiale de l'élément denté 13 a distante de l'élément 13 b est en face de la bague 9 si bien qu'un déplacement axial vers la gauche sur la figure 1 est limité par contact de l'extrémité axiale avec la bague D'autre part, l'extrémité axiale de l'élément 13 b distante de l'élément 13 a est en face d'une saillie annulaire 8 b dépassant axialement du tronçon radial du tronçon 8 de pignon En conséquence, la course de déplacement de l'or- gane cylindrique 13 vers la droite est limitée par contact de l'extrémité axiale de l'élément denté 13 b avec la saillie annulaire 8 b. L'ensemble 13 à pignon cylindrique est déplacé axialement alternativement par un mécanisme d'entraînement. Ce mécanisme comporte un dispositif hydraulique destiné à déplacer l'ensemble 13 vers l'arrière (vers la droite sur la figure 1) Le dispositif hydraulique comporte une chambre sous pression 16 délimitée entre la bague 9 et l'élément denté 13 a Dans le mode de réalisation repré- senté, la chambre 16 sous pression est délimitée par formation d'une gorge dans la bague La chambre 16 est reliée à une pompe 19 de fluide constituant une source de fluide sous pression, par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique 17 D'autre part, un ressort hélicoïdal méca- nique 18 est placé entre le tronçon radial du tronçon denté 8 et l'élément denté 13 b. Le circuit hydraulique 17 comporte un trajet 21 d'alimentation passant dans le palier 2 a de la culasse 2. Le trajet 21 d'alimentation communique avec un trajet radial 20 par l'intermédiaire d'une gorge annulaire formée à la périphérie interne du palier Le trajet radial 20 communique avec un trajet axial 22 par l'intermédiaire d'un trou axial 22 a formé à la partie inférieure d'un trou taraudé destiné à coopérer avec le boulon 4 de fixation de l'organe cylindrique interne 3 sur l'extrémité axiale de l'arbre à cames Le trajet axial 22 communique avec une ouverture axiale 22 b formée dans le boulon 4 de fixation. L'ouverture axiale 22 b débouche dans la cavité formée sur la tête 4 a du boulon La cavité de la tête 4 a communique avec une chambre 3 c délimitée dans l'organe cylindrique interne 3 La chambre 3 c communique avec la chambre 16 de pression. Le cas échéant, une électrovanne peut être incor- porée au circuit hydraulique 17 Dans ce cas, la soupape de réglage de débit peut établir sélectivement la communica- tion entre la pompe 19 de fluide et l'une des canalisations d'alimentation 21 et de purge. Un mécanisme 24 de réglage de pression est destiné à régler la pression du fluide dans la chambre 16 Le méca- nisme 24 de réglage de pression comporte un prolongement cylindrique l Oa ayant un fond et dépassant de la périphérie interne de la plaque 10 de retenue Un corps 25 de soupape est placé dans l'espace interne du prolongement cylindrique l Oa afin qu'il s'y déplace lorsqu'il est poussé Ce corps est associé à un organe électromagnétique 26 de manoeuvre ou électro-aimant. Comme représenté sur la figure, le corps 25 est mobile afin qu'il assure sélectivement l'établissement et l'arrêt de la communication entre la chambre 3 c et l'espace interne du prolongement cylindrique 10 a, par l'intermé- diaire de plusieurs ouvertures radiales l Ob ayant des positions décalées circonférentiellement dans le prolonge- ment cylindrique l Oa L'espace interne de ce prolongement l Oa communique avec l'espace interne 25 a du corps 25. L'espace 25 a communique aussi avec la sortie conique d'évacuation formée dans la plaque 10 de retenue, par l'ouverture radiale l Od, pendant que le corps 25 est maintenu en position initiale. L'extrémité externe du corps 25 est placée en face d'un plongeur 26 a de l'électro-aimant 26 Ce dernier est commandé par un signal électrique qui est en pratique un signal par tout ou rien Lorsque le signal de commande est à un niveau élevé, l'électro-aimant 26 est alimenté et fait avancer le plongeur 26 a en dehors du boîtier de l'électro- aimant afin qu'il repousse le corps 25 vers la droite sur la figure Lorsque le corps 25 se déplace vers la droite, il ferme les ouvertures radiales l Ob et empêche la communi- cation entre la chambre 3 c et l'espace interne 25 a du corps De cette manière, la chambre 3 c ne communique pas avec l'ouverture conique de la plaque 10 En conséquence, à ce moment, le fluide sous pression provenant de la pompe 19 pénètre dans la chambre 16 et augmente la pression qui y règne D'autre part, lorsque le signal de commande est à un faible niveau, l'électro-aimant 26 reste désexcité Dans ces conditions, le corps 25 reste dans la position initiale dans laquelle il est maintenu par le ressort hélicoïdal 27. En conséquence, les ouvertures radiales l Ob restent ouvertes et permettent la communication du fluide entre la chambre 3 c et l'espace interne du corps 25. Un ensemble 23 à clapet de retenue est monté à la sortie du trajet axial 22 formé dans le boulon 4 de fixa- tion Cet ensemble 23 comporte une bille 23 a formant obturateur, un ressort 23 b de rappel qui exerce une force déterminée sur la bille, et un organe 24 formant un siège annulaire de ressort, fixé rigidement à la périphérie interne du trou formé dans la tête du boulon Le ressort 23 b rappelle normalement la bille 23 a vers la sortie du trajet 22 afin que cette sortie soit fermée avec une force déterminée L'ensemble 23 ayant cette construction est commandé par le courant de fluide allant du trajet axial 22 à la chambre 23, et le clapet s'ouvre en permettant la circulation lorsque la force déterminée est dépassée, et empêche la circulation de la chambre 3 c vers le trajet axial 22. Dans un fonctionnement réel, le signal de réglage de pression est maintenu à un faible niveau lorsque la charge du moteur est faible A ce moment, le signal de réglage de de pression de faible niveau parvient à l'électro-aimant 26 Comme le signal de commande transmis à l'électroaimant 26 reste à un faible niveau, l'électro-aimant 26 reste désexcité En conséquence, le corps 25 garde la position initiale dans laquelle il établit la communication entre la chambre 3 c et l'espace interne 25 a du corps, avec communi- cation assurée par les trajets radiaux 10 d En conséquence, le fluide sous pression provenant de la pompe 19 est transmis par la sortie d'évacuation de la plaque 10 de retenue et la pression du fluide régnant dans la chambre 16 garde un faible niveau En conséquence, l'ensemble 13 à pignon cylindrique reste dans la position appliquée contre la bague 9 Dans cette position, l'amplitude de l'avance de la phase de l'arbre à cames 1 par rapport à la rotation du moteur reste minimale En conséquence, le moment de ferme- ture des soupapes est relativement tardif. Lorsque la charge du moteur passe à des valeurs élevées, le signal de réglage de pression prend un niveau élevé et commande l'électro-aimant 26 De cette manière, le corps 25 se déplace afin qu'il empêche la communication entre le trajet conique et la chambre 3 c En conséquence, le fluide sous pression est transmis à la chambre 16 et augmente la pression dans celle-ci La pression du fluide dans la chambre 16 augmente alors en provoquant un déplace- ment du pignon cylindrique jusqu'à ce que l'élément denté 13 b vienne au contact de la saillie annulaire 8 b Le déphasage de l'arbre à cames et du pignon de synchronisa- tion correspond alors à la position d'avance maximale. Lors du déplacement de l'ensemble 13 à pignon cylindrique de la position d'avance minimale à la position d'avance maximale, l'ensemble 13 à pignon cylindrique subit les fluctuations de couple transmises par l'arbre à cames 1 Comme de déplacement de l'ensemble à pignon cylindrique provoque un déplacement angulaire de l'organe cylindrique par mise en coopération des dents hélicoïdales avec les dents internes et externes des organes rotatifs cylin- driques externe et interne 6 et 3, le couple de rotation, en sens opposé au sens de rotation de l'ensemble à pignon cylindrique pendant le déplacement dans le sens d'avance de la phase, peut être utilisé comme résistance s'opposant au il déplacement Cependant, comme le clapet de retenue 23 empêche le renvoi des surpressions du fluide sous pression vers le trajet axial 22, la pression du fluide dans la chambre 16 peut garder une valeur suffisamment élevée pour que l'ensemble 13 à pignon cylindrique se déplace En conséquence, l'influence des fluctuations de couple prove- nant de l'arbre à cames peut être évitée de manière satis- faisante lors de l'ajustement du déphasage de l'arbre à cames par rapport à la rotation du moteur. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil de réglage de la commande des soupapes d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend: un élément rotatif ( 6) entraîné en rotation en synchronisme avec la rotation du moteur, un arbre à cames ( 1) destiné à entraîner au moins une soupape d'admission ou d'échappement du circuit de circulation du moteur, un élément rotatif ( 3) synchronisé sur l'arbre à cames et tournant en synchronisme avec la rotation du moteur, un dispositif ( 13) d'ajustement de phase, monté entre l'élément rotatif tournant en synchronisme avec la rotation du moteur et l'élément rotatif tournant en syn- chronisme avec l'arbre à cames et destiné à ajuster le déphasage en rotation des éléments rotatifs afin qu'il ajuste la phase de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur, un dispositif de commande ( 26) associé au dispositif d'ajustement de phase et destiné à commander le dispositif d'ajustement de phase afin qu'il déplace celui-ci entre une position d'avance minimale correspondant à une phase prédéterminée d'avance minimale de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur et une position d'avance maximale correspondant à une phase prédéterminée d'avance maximale de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur, le dispositif de commande comportant une chambre sous pression ( 16) placée à proximité du dispositif d'ajustement de phase est destiné à exercer sur celui-ci une force sous l'action d'un fluide, une source ( 19) de fluide sous pression reliée à la chambre sous pression par un circuit de circulation de fluide et une soupape ( 25) placée dans le circuit de fluide, la soupape étant destinée à augmenter et réduire la pression du fluide dans la chambre sous pression, et un dispositif ( 23) destiné à empêcher la transmis- sion des surpressions du fluide sous pression dans le circuit de circulation de fluide. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif ( 23) d'arrêt des surpressions agit lorsque la soupape ( 25) est commandée afin qu'elle augmente la pression du fluide dans la chambre sous pression. 3 Appareil de réglage de la commande des soupapes d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend: un élément rotatif ( 6) entraîné en rotation en synchronisme avec la rotation du moteur, un arbre à cames ( 1) destiné à entraîner au moins une soupape dradmission ou d'échappement du circuit de circulation du moteur, un élément rotatif ( 3) synchronisé sur l'arbre à cames et tournant en synchronisme avec la rotation du moteur, un dispositif ( 13) d'ajustement de phase, monté entre l'élément rotatif tournant en synchronisme avec la rotation du moteur et l'élément rotatif tournant en syn- chronisme avec l'arbre à cames et destiné à ajuster le déphasage en rotation des éléments rotatifs afin qu'il ajuste la phase de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur, le dispositif d'ajustement de phase pouvant être poussé entre une première position d'avance minimale et une seconde position d'avance maximale, un dispositif de commande ( 26) associé au dispositif d'ajustement de phase et destiné à commander le dispositif d'ajustement de phase afin qu'il déplace celui-ci entre une position d'avance minimale correspondant à une phase prédéterminée d'avance minimale de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur et une position d'avance maximale correspondant à une phase prédéterminée d'avance maximale de l'arbre à cames par rapport au cycle de rotation du moteur, le dispositif de commande comportant une chambre sous pression ( 16) placée à proximité du dispositif d'ajustement de phase est destiné à exercer sur celui-ci une force sous l'action d'un fluide, une source ( 19) de fluide sous pression reliée à la chambre sous pression par un circuit de circulation de fluide et une soupape ( 25) placée dans le circuit de fluide, la soupape étant destinée à augmenter et réduire la pression du fluide dans la chambre sous pression, et un clapet ( 23) de retenue destiné à permettre la circulation du fluide vers la chambre sous pression et empêchant la transmission des surpressions du fluide dans le circuit de circulation de fluide. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte un électro-aimant ( 26) associé à la soupape ( 25) et destiné à assurer sélec- tivement la communication entre la chambre sous pression et un trajet de purge, et à arrêter cette communication.