Brevet FR2665483A1 — publié le 19920207

La présente invention concerne un appareil de réglage de la commande des soupapes d'un moteur à combus- tion interne, destiné à donner la commande voulue des soupapes d'après les conditions de fonctionnement du moteur. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 231 330 décrit un appareil de réglage de la commande des soupapes d'admission ou d'échappement d'après les conditions de fonctionnement du moteur L'appareil de réglage de la commande des soupapes comporte un pignon cylindrique ayant des parties filetée et taraudée dont l'une a une forme hélicoïdale La partie filetée coopère avec la partie taraudée d'un tambour rotatif qui a, à sa surface périphérique externe, des dents de pignon destinées à coopérer avec une chaîne de synchronisation coopérant elle-même avec un pignon monté sur le vilebrequin du moteur La partie taraudée du pignon cylindrique coopère avec la partie filetée formée sur l'arbre à cames du moteur L'arbre à cames est entraîné en rotation d'un certain angle par rapport au tambour rotatif par applica- tion d'une pression destinée à déplacer le pignon cylin- drique dans la direction axiale de l'arbre à cames. Cependant, l'appareil classique de réglage de commande des soupapes met en oeuvre un pignon hélicoïdal qui est coûteux Le pignon hélicoïdal doit être usiné avec une grande précision qui doit être suffisante pour qu'elle permette un réglage régulier de la commande des soupapes. En outre, l'appareil classique de réglage de la commande des soupapes est destiné à faire tourner l'arbre à cames d'un grand angle par rapport au pignon de déplacement du pignon cylindrique, disposé suivant l'axe de l'arbre à cames, sur une grande distance Cette disposition nécessite beaucoup d'espace pour l'ensemble de réglage de la commande des soupapes si bien que le moteur a une grande dimension. En outre, l'appareil classique de réglage de commande des soupapes met en oeuvre une pression hydraulique pour le réglage de la position du pignon cylindrique Cependant, il est très difficile de maintenir une pression hydraulique à une valeur constante puisque la viscosité du fluide hydrau- lique varie avec les variations de la température du fluide et la vitesse du moteur. L'invention concerne donc la réalisation d'un appareil peu coûteux et peu encombrant de réglage de la commande des soupapes qui permet un réglage précis de la commande des soupapes. L'invention concerne plus précisément un appareil de réglage de la commande des soupapes d'un moteur à combus- tion interne ayant un vilebrequin entraîné par le moteur et un arbre à cames destiné à commander au moins une soupape. L'appareil de réglage de la commande des soupapes comporte un organe rotatif raccordé au vilebrequin afin qu'il tourne lorsque ce dernier tourne, et un mécanisme d'accouplement de l'organe rotatif à l'arbre à cames afin qu'il transmette la rotation de l'organe rotatif à l'arbre à cames L'organe rotatif a au moins un disque rotatif supporté afin qu'il puisse tourner sur lui, le disque rotatif ayant une surface périphérique Deux organes de friction sont placés de part et d'autre de l'organe rotatif L'appareil de réglage de la commande des soupapes comprend aussi un dispositif de commande destiné à déplacer les organes de friction dans un premier sens dans lequel l'un de ces organes vient au contact de la surface périphérique du disque rotatif afin qu'il entraîne le disque rotatif vers l'avant et dans un second sens afin qu'il mette l'autre organe de friction au contact de la surface périphérique du disque rotatif et provoque la rotation de ce dernier dans l'autre sens, et un dispositif destiné à transmettre la rotation du disque rotatif à l'arbre à cames par l'intermédiaire du mécanisme d'accouplement. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'un mode de réalisation d'appareil de réglage de la commande des soupapes selon l'invention; la figure 2 est une coupe transversale de l'appareil de réglage de la commande des soupapes, dans le sens de la flèche A de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne X-X de la figure 2; et la figure 4 est une coupe suivant la ligne Y-Y de la figure 2. On se réfère aux dessins et en particulier aux figures 1 et 2 qui représentent un appareil de réglage de la commande des soupapes selon l'invention Dans le cas représenté, l'appareillage de réglage de la commande des soupapes est appliqué à un moteur à combustion interne du type à double arbre à cames en tête, comprenant un arbre à cames 10 L'arbre à cames 10 est porté par un palier 12 afin qu'il tourne en déplaçant des cames non représentées de manière que les soupapes respectives d'admission du moteur soient ouvertes et fermées Le palier 12 fait partie de la culasse du moteur. L'appareillage de réglage de la commande des sou- papes comporte un tambour rotatif 14 ayant une paroi périphérique cylindrique 15 et une paroi circulaire 17 d'extrémité avant solidaire de la paroi cylindrique 15 Le tambour rotatif 14 a une ouverture d'extrémité arrière qui est fermée par un couvercle circulaire 19 La paroi 15 a, à sa surface périphérique externe, des dents 16 de pignon disposées en deux lignes parallèles et destinées à coopérer avec une chaîne de synchronisation (non représentée) Cette chaîne de synchronisation passe sur un pignon menant monté sur le vilebrequin (non représenté) afin qu'elle transmette la rotation du vilebrequin au tambour rotatif 14 avec une vitesse égale à la moitié de celle du vilebrequin La paroi 17 d'extrémité avant a une saillie centrale 18 ayant une ouverture centrale dans laquelle est placée la première extrémité 11 de l'arbre à cames 10 afin qu'elle puisse y tourner en glissant. Le tambour rotatif 14 a une roue dentée 20 fixée à l'extrémité de l'arbre à cames 10 par un boulon 21 qui est aligné sur l'axe de l'arbre d cames 10 Le tambour 14 contient aussi deux vis 22 et 28 qui sont distantes et parallèles de part et d'autre du pignon 20 et qui sont maintenues en prise avec ce pignon 20 La première vis 22 d'engrenage est supportée afin qu'elle puisse tourner, à ses extrémités opposées 23 et 24, dans des paliers respec- tifs 25 et 26 fixés à la surface interne de la paroi 17 d'extrémité avant De même, la seconde vis 28 est supportée afin qu'elle puisse tourner, à ses extrémités opposées 29 et 30, par des paliers respectifs 31 et 32 fixés à la surface interne de la paroi 17 d'extrémité avant Les vis 22 et 28 tournent lors de la rotation du tambour rotatif 14 qui fait tourner le pignon 20 et ainsi l'arbre à cames 10. La première vis 22 a un pignon 34 fixé à une pre- mière extrémité 24 et destiné à tourner avec elle Le pignon 34 est maintenu en prise avec un autre pignon droit ayant un arbre 36 supporté afin qu'il puisse tourner dans un palier 37 fixé à la surface interne de la paroi 17. Les pignons 34 et 35 dépassent à l'extérieur par une fenêtre 38 formée dans la paroi 17, et une autre fenêtre 39 formée dans le couvercle 19 de l'extrémité arrière comme mieux représenté sur les figures 3 et 4 Les fenêtres 38 et 39 assurent une rotation libre des pignons 34 et 35. L'arbre 36 a un disque rotatif 40 qui lui est fixé afin qu'il tourne avec lui Le disque rotatif 40 passe par une fenêtre 41 formée dans la paroi 17 d'extrémité avant et une autre fenêtre 42 formée dans le couvercle 19 Les fenêtres 41 et 42 assurent une rotation libre du disque rotatif 40. De même, la seconde vis 28 a un pignon droit 44 fixé à sa première extrémité 29 et destiné à tourner avec elle. Le pignon 44 est parallèle au pignon 34 et symétrique en diagonale de celui-ci Le pignon 44 est maintenu en prise avec un autre pignon droit 45 ayant un arbre 46 supporté par un palier 47 fixé à la surface interne de la paroi 17, de manière qu'il puisse tourner Le pignon 45 est parallèle au pignon 35 et est aligné sur celui-ci Les pignons 44 et dépassent à l'extérieur par une fenêtre 48 formée dans la paroi 17 et par une autre fenêtre 49 formée dans le couvercle 19 comme mieux représenté sur les figures 3 et 4. Les fenêtres 48 et 49 assurent une rotation libre des pignons 44 et 45 L'arbre 46 a un disque rotatif 50 qui est fixé sur lui afin qu'il tourne avec lui Le disque 50 a la même dimension que le disque rotatif 40 Le disque rotatif est parallèle au disque 40 est aligné sur celui-ci Le disque 50 est perpendiculaire à une droite P passant par le centre du tambour rotatif 14 Le disque rotatif 50 passe dans une fenêtre 51 formée dans la paroi 17 et dans une autre fenêtre 52 formée dans le couvercle 19 Les fenêtres 51 et 52 assurent une rotation libre du disque 50. L'appareil de réglage de commande des soupapes comporte aussi deux disques 62 et 64 de friction placés de part et d'autre du tambour rotatif 14 Les disques 62 et 64 sont recouverts d'un matériau tel que le caoutchouc, ayant un coefficient élevé de frottement Un organe 66 de raccor- dement relie les disques 62 et 64 de frottement afin qu'ils soient parallèles et distants La distance comprise entre les disques 62 et 64 de frottement est un peu supérieure au diamètre des disques rotatifs 40 et 50 Le premier disque 62 de friction a une ouverture centrale 63 par laquelle passe la saillie 18 de la paroi 17 du tambour 14 L'ouver- ture centrale 63 a un diamètre bien supérieur à celui de la saillie 18 afin que le tambour 14 puisse tourner librement. Le second disque 64 de friction a une saillie centrale 65. La référence 70 désigne un organe de manoeuvre destiné à faire avancer les disques de friction 62 et 64 vers la droite sur la figure 1 et à les faire reculer vers la gauche sur la figure 1 L'organe 70 de manoeuvre com- porte un cylindre 71 délimité dans un boîtier cylindrique 72 dont l'extrémité avant est fixée au couvercle 68 des culbuteurs, ayant une saillie 69 Un piston 73 et monté afin qu'il puisse coulisser alternativement dans le cylindre 71 Le piston 73 divise le cylindre 71 en une première chambre 74 et une seconde chambre 75 Une tige 76 de manoeuvre est raccordée au centre au piston 73 et à la saillie 65 et passe dans un trou débouchant formé dans le couvercle 68 La tige 76 a une fente 78 avec laquelle coopère la saillie 69 de manière que la tige 76 ne puisse pas tourner et les disques 62 et 64 non plus La tige 76 de manoeuvre est utilisée pour le déplacement alternatif des disques de friction 62 et 64 lors du déplacement alternatif du piston 73 dans le cylindre 71 Des ressorts hélicoïdaux 80 et 84 de compression sont placés dans la première et la seconde chambre 74 et 75 respectivement afin qu'ils main- tiennent le piston 73 en position neutre Le ressort 80 est placé entre le piston 73 et un siège 81 de ressort Une vis 82 de réglage est destinée à faire varier la position du siège 81 afin que la force d'élasticité du ressort 80 soit ajustée. La référence 90 désigne une pompe à huile qui peut être entraînée par le moteur L'huile provenant de la pompe est évacuée par un conduit 91 et parvient à l'entrée d'une électrovanne 92 ayant deux orifices de sortie et un orifice d'évacuation Le premier orifice de sortie est connecté à un conduit 93 qui est lui-même raccordé par un premier orifice 86 à la première chambre 74 Le second orifice de sortie est raccordé à un conduit 94 qui est lui- même raccordé, par un second orifice 88, à la seconde chambre 75 L'orifice d'évacuation est connecté à un conduit 95 d'évacuation L'électrovanne 92 change entre deux positions Dans la première position, elle relie la première chambre 74 à la pompe à huile 90 et la seconde chambre 75 au conduit d'évacuation 95 Dans la seconde position, l'électrovanne 92 relie la première chambre 74 au conduit 95 d'évacuation et la seconde chambre 75 à la pompe à huile 90 L'électrovanne 92 est reliée à une unité 98 de commande qui reçoit des signaux de capteurs qui sont représentatifs des conditions de fonctionnement du moteur, notamment la charge du moteur, la vitesse du moteur, d'un capteur de position du vilebrequin, etc, et un signal d'un capteur 99 de position afin que l'électrovanne 92 soit commandée Le capteur 99 de position est sensible à la position angulaire de l'arbre à cames 10 par rapport au tambour rotatif 14 et il crée un signal représentatif de la position angulaire détectée L'unité 98 de commande calcule une position angulaire voulue de l'arbre à cames 10 par rapport au tambour rotatif 14 d'après les conditions de fonctionnement du moteur et commande l'électrovanne 92 afin que le vilebrequin 10 tourne à la position angulaire voulue par rapport au tambour rotatif 14 Lorsque le capteur 99 de position détecte l'arrivée de l'arbre à cames 10 à la position angulaire voulue, l'unité 98 de commande arrête le fonctionnement de l'électrovanne 91 afin que l'arbre à cames 10 garde la position angulaire voulue. Le fonctionnement est le suivant Lorsque l'électro- vanne 92 n'est pas excité, le piston 73 reste en position neutre sous l'action des ressorts hélicoïdaux 80 et 84 de compression A la position neutre, les disques rotatifs 40 et 50 ne sont pas en prise avec le disque 62 de friction ni avec le disque 64 de friction comme représenté sur la figure 1. Pour de faibles charges du moteur, l'unité 98 de commande met l'électrovanne 92 dans sa première position dans laquelle la pression de la pompe 90 est transmise à la première chambre 74 alors que la seconde chambre 75 est reliée au conduit 95 d'évacuation En conséquence, le piston 73 se déplace vers la droite sur la figure 1 afin que le disque 64 de friction coopère par frottement avec les disques rotatifs 40 et 50 Lors de la rotation du tambour 14, le disque 40 tourne dans un sens indiqué par la flèche en trait interrompu de la figure 1, étant donné le frottement entre les disques de friction et rotatif 64 et et le disque rotatif 50 tourne dans le sens, indiqué par la flèche en trait interrompu de la figure 1, qui est opposé au sens de rotation du disque 40 étant donné le frottement entre les disques de friction et rotatif 64 et La rotation du disque 40 est transmise par les pignons 34 et 35 à la vis 22 alors que la rotation du disque 50 est transmise par les pignons 44 et 45 à la vis 28 En consé- quence, les vis 22 et 28 tournent en sens opposés en faisant tourner le pignon 20 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre comme représenté sur la figure 2, si bien que l'arbre à cames 10 tourne par rapport au tambour rotatif 14 dans un sens qui retarde la commande des sou- papes d'admission Lorsque l'arbre à cames 10 atteint une position angulaire voulue, l'unité 98 de commande désexcite l'électrovanne 92 afin que le piston 73 revienne en posi- tion neutre si bien que l'arbre à cames 10 est maintenu en position angulaire voulue par rapport au tambour rotatif 14 Un organe d'arrêt est disposé afin qu'il limite la rotation supplémentaire de l'arbre à cames 10 au-delà de la position prédéterminée de commande la plus retardée. Lorsque le moteur est sous forte charge, l'unité 98 de commande met l'électrovanne 92 dans sa seconde position dans laquelle une pression est transmise de la pompe 90 à la seconde chambre 75 alors que la première chambre 74 est reliée au conduit d'évacuation 95 En conséquence, le piston 73 se déplace vers la gauche sur la figure 1 de manière que le disque 62 de friction coopère par frottement avec les disques rotatifs 40 et 50 Lors de la rotation du tambour 14, le disque 40 tourne dans un sens indiqué par la flèche en trait plein de la figure 1 étant donné le frotte- ment entre les disques de friction et rotatif 62 et 40 et le disque rotatif 50 tourne dans un sens, indiqué par la flèche en trait plein de la figure 1, qui est opposé au sens du rotation du disque 40 étant donné le frottement entre les disques de friction et rotatif 62 et 50 La rotation du disque 40 est transmise par les pignons 34 et à la vis 22, alors que la rotation du disque 50 est transmise par les pignons 44 et 45 à la vis 28 En consé- quence, les vis 22 et 28 tournent en sens opposé en faisant tourner le pignon 20 dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 2 afin que l'arbre à cames 10 tourne par rapport au tambour 14 dans le sens qui provoque une avance de la commande des soupapes d'admission Lorsque l'arbre à cames 10 atteint une position angulaire voulue, l'unité 98 de commande arrête le fonctionnement de l'élec- trovanne 92 et ramène le piston 73 en position neutre de manière que l'arbre à cames 10 soit maintenu à la position angulaire voulue par rapport au tambour rotatif 14 Un organe d'arrêt est disposé afin qu'il limite une rotation supplémentaire de l'arbre à cames 10 au-delà de la position de commande la plus en avance. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence au réglage de la commande des soupapes d'admission, elle s'applique également à la commande des soupapes d'échappe- ment De même, les pignons comprenant chacun une vis et des pignons droits pour la transmission de la rotation d'un disque correspondant 41, 50 au pignon 20 peuvent être remplacés par un pignon unique. 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 ayant un vilebrequin entraîné par le moteur et un arbre à cames destiné à entraîner au moins une soupape, caractérisé en ce qu'il comprend un organe rotatif ( 14) raccordé au vilebrequin afin qu'il tourne lors de la rotation du vilebrequin, l'organe rotatif ayant au moins un disque rotatif ( 40, 50) supporté sur lui, le disque rotatif ayant une surface périphérique, un mécanisme d'accouplement de l'organe rotatif ( 14) à l'arbre à cames ( 10) de manière qu'il transmette la rotation de l'organe rotatif à l'arbre à cames, deux organes de friction ( 62, 64) placés de part et d'autre de l'organe rotatif, un dispositif de commande destiné à déplacer les organes de friction ( 62, 64) dans un premier sens dans lequel l'un de ces organes est mis au contact de la surface périphérique du disque rotatif avec frottement si bien que le disque rotatif tourne vers l'avant, et un second sens dans lequel l'autre organe de friction est mis au contact de la surface périphérique du disque rotatif avec frotte- ment, si bien que le disque rotatif tourne en sens inverse, et un dispositif destiné à transmettre la rotation du disque rotatif par le mécanisme d'accouplement à l'arbre à cames. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte un dispositif sensible aux conditions de fonctionnement du moteur et destiné à calculer une position angulaire voulue de l'arbre à cames par rapport à l'organe rotatif ( 14), un dispositif de détection de la position angulaire de l'arbre à cames par rapport à l'organe rotatif, et un dispositif destiné à déplacer les organes de friction ( 62, 64) afin qu'ils ne soient plus en contact par frottement avec la surface périphérique du disque rotatif ( 40, 50) lorsque l'arbre à il cames atteint la position angulaire voulue par rapport à l'organe rotatif. 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque rotatif ( 40, 50) est disposé transversa- lement à l'organe rotatif ( 14).