Brevet FR2738610A1 — publié le 19970314

La présente invention concerne une soupape de commutation comportant quatre lumières qu'on utilise pour commander la pression d'huile fournie à un système de synchronisation de soupapes qui procède à la synchronisation variable de l'ouverture et de la fermeture des soupapes d'admission ou d'échappement. On décrit une soupape classique de commutation à quatre lumières, par exemple, dans les publications mises à la disposition du public des demandes de brevet japonais ayant pour n 6(1994)-330712 et 7(1995)-151257. Cette soupape comprend un corps cylindrique présentant un alésage, une lumière d'entrée, une première lumière d'entrée-sortie, une seconde lumière-d'entrée-sortie qui sont formées dans le corps cylindrique et débouchent dans l'alésage et une soupape à bobine disposée de manière à coulisser dans l'alésage qui peut ouvrir et fermer la section située entre la lumière d'entrée et la première lumière d'entrée-sortie et la section entre la lumière d'entrée et la seconde lumière d'entrée-sortie. Cette soupape comporte aussi une première rainure annulaire qui est formée autour de la soupape à bobine et qui débouche toujours dans la lumière d'entrée et peut communiquer avec les première et seconde lumières d'entrée-sortie. Deux lumières de purge sont formées dans le corps cylindrique de manière à déboucher dans l'alésage. Une seconde rainure annulaire est formée autour de la soupape à bobine et débouche toujours dans l'une des lumières de purge et peut communiquer avec la première lumière d'entrée-sortie. Une troisième rainure annulaire est formée autour de la soupape à bobine et débouche dans l'autre lumière de purge et peut communiquer avec la seconde lumière d'entrée-sortie. Ce type de soupape de commutation comporte deux lumières de purge dans le corps cylindrique, ce qui nécessite de nombreuses étapes de fabrication et implique une structure compliquée. De plus, étant donné que deux lumières de purge sont formées dans le corps cylindrique en débouchant dans l'alésage, le fluide pressurisé présent dans les lumières d'entrée-sortie peut fuir facilement par l'intermédiaire du corps jusqu'aux lumières de purge lorsque le fluide circule entre la lumière d'entrée et les lumières d'entrée-sortie. Un objet de la présente invention est de réduire le nombre des étapes de fabrication et de simplifier la structure de la soupape de commutation. De manière à atteindre cet objet, on fournit une soupape de commutation qui comprend un corps cylindrique ayant un alésage; une lumière d'entrée, une première lumière d'entrée-sortie et une seconde lumière d'entrée-sortie ménagées dans le corps et qui débouchent dans l'alésage; un élément de soupape comportant une rainure qui débouche dans la lumière d'entrée, cet élément de soupape pouvant coulisser axialement dans l'alésage, o le déplacement axial de l'élément de soupape peut ouvrir et bloquer une partie située entre la rainure et la première lumière d'entrée- sortie et une partie se trouvant entre la rainure et la seconde lumière d'entrée-sortie, une lumière de purge formée dans l'élément de soupape et pouvant être reliée aux première et seconde lumières d'entrée- sortie; un premier passage formé dans l'élément de soupape pour déboucher dans la lumière de purge et pouvant être relié à la première lumière d'entrée-sortie en réponse au déplacement axial de l'élément de soupape dans une direction; et un second passage ménagé dans l'élément de soupape pour ouvrir la lumière de purge et pouvant être relié à la seconde lumière d'entrée-sortie en réponse au déplacement axial de l'élément de soupape dans l'autre direction. La présente invention sera mieux comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif de commande de synchronisation de soupape comprenant une soupape de commutation construite selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 1; et La figure 3 est une vue en coupe de la soupape de commutation à quatre lumières de la figure 1. On décrira ci-après une soupape de commutation selon un mode de réalisation de la présente invention en liaison avec les figures 1 à 3. En figure 1, un dispositif 1 de commande de la synchronisation des soupapes d'un moteur à combustion interne -comprend un changeur de phase 2 modifiant la synchronisation de l'ouverture et de la fermeture des soupapes d'admission, qui ouvrent et ferment des lumières débouchant dans les chambres de combustion du moteur, un carter 3 rempli d'huile, une pompe à-huile 4 qui fait passer par pompage l'huile du carter 3 au changeur de phase 2, une soupape de commutation 5 à quatre lumières construite selon la présente invention qui est disposée entre la pompe à huile 4 et le changeur de phase 2, et une unité de commande électronique 6. L'unité 6 commande la soupape de commutation à quatre lumières en fonction d'une information concernant les conditions de marche du moteur telles que la vitesse, la charge et la température de l'eau du moteur. Le changeur de phase 2 est fixé autour de l'arbre à cames 11 des soupapes d'échappement, une came de soupape d'échappement (non représentée dans les figures) ouvrant et fermant les soupapes d'échappement (non représentées dans les figures). La changeur de phase 2 modifie la phase rotationnelle de l'arbre à cames des soupapes d'admission (arbre à cames non représenté dans les figures) en fonction de la rotation d'une poulie de synchronisation 12. L'arbre à cames des soupapes d'admission comporte une came qui ouvre et ferme les soupapes d'admission (non représentées dans les figures). La poulie de synchronisation 12 est fixée à l'extrémité gauche de l'arbre à cames 11 et est connectée au vilebrequin (non représenté dans les figures) au moyen d'une courroie de synchronisation (non représentée dans les figures). Le changeur de phase 2 est disposé dans un logement 13 qui supporte l'arbre à cames 11 des soupapes d'échappement et comporte un premier rotor 21, un second rotor 22, un pignon 23, et six ailettes 24. Le premier rotor 21 est fixé autour de l'arbre à cames 11 avec une vis 25 et un goujon 26, et tourne avec l'arbre à cames 11. Le second rotor 22 est disposé autour du premier rotor 21 de sorte qu'il peut tourner contre ce premier rotor. Il y a plusieurs compartiments à huile 27 à des intervalles égaux entre le premier rotor 21 et le second rotor 22. Le pignon 23 est fixé au second rotor 22 et tourne avec lui, et transmet le mouvement à l'arbre à cames des soupapes d'admission. Comme représenté en figure 2, une extrémité des ailettes 24 est fixée au rotor 21, et les ailettes 24 s'étendent radialement de sorte que chaque extrémité de chaque ailette est en contact avec le second rotor 22. Chacune des ailettes 24 divise chacun des compartiments 27 en un compartiment à huile 271 dans le sens du retard et un compartiment à huile 272 dans le sens de l'avance. Le nombre des compartiments à huile n'est pas limité à 6, et n'importe quel nombre supérieur à 1 est acceptable. Une lumière d'huile annulaire 131 est formée sur la circonférence interne du logement 13. La lumière 131 communique avec les compartiments à huile 271 du côté retard au moyen d'un passage 111 pratiqué à l'intérieur de l'arbre à cames 11 des soupapes d'échappement et d'un passage 211 formé dans le premier rotor 21. Une lumière d'huile annulaire 112 est formée sur la périphérie de l'arbre à cames 11 des soupapes d'échappement. La lumière d'huile 112 communique avec les compartiments à huile 272 du côté avance au moyen d'un passage 113 formé dans l'arbre à cames 11 et d'un passage 212 pratiqué dans le premier rotor 21. Dans le cas présent, le passage 211 formé dans le premier rotor 21 est divisé en six parties et le passage 212 et six parties également. On décrira maintenant le fonctionnement du changeur de phase 2. Après le démarrage du moteur, le changeur de phase 2 prend la position de retard maximum représentée en figure 2. Le vilebrequin tourne et son mouvement fait tourner la poulie de synchronisation 12 au moyen de la courroie de synchronisation, et celui-ci est transmis à l'arbre à cames des soupapes d'admission au moyen de l'arbre à cames 11 des soupapes d'échappement, du premier rotor 21, des ailettes 24, du second rotor 22 et du pignon 23. Lorsque la vitesse du moteur se trouve dans une certaine plage (ralenti ou élevée, par exemple,), l'unité de commande électronique 6 commande la soupape de commutation 5 à quatre lumières de sorte que la pression d'huile est fournie à la lumière -d'huile 131 suivant la ligne en tirets de la figure 1. Comme la pression d'huile est transmise au compartiment à huile 271 de la section à retard, les ailettes 24 sont maintenues dans la position o la capacité du côté retard du compartiment 271 devient maximum, et l'angle le plus grand du retard est maintenu. A ce moment là, la puissance de rotation de la poulie de synchronisation 12 est transmise à l'arbre à cames des soupapes d'admission au moyen de l'arbre à cames 11 des soupapes d'échappement, du premier rotor 21, des ailettes 24, du second rotor 22 et du pignon 23. Alors que la vitesse du moteur passe dans une autre plage (basse ou médiane, par exemple), l'unité de commande électronique 6 commande la soupape de commutation 5. Comme le montre la ligne en trait plein de la figure 1, la pression d'huile de la lumière d'entrée-sortie 112 est transmise au compartiment à huile 272 du côté avance au moyen des passages 113, 212. L'huile présente dans le compartiment 271 est entraînée vers le carter d'huile 3 au moyen des passages 211, 111 et de la lumière 131. Avec le mouvement des ailettes 24, le second rotor 22 tourne contre le premier rotor 21 vers le côté de l'avance (sens des aiguilles d'une montre en figure 2) et s'arrête lorsque l'angle d'avance maximum est atteint. Par conséquent, l'arbre à cames des soupapes d'admission tourne contre la poulie de synchronisation de sorte qu'il atteint l'angle d'avance maximum. Il en résulte qu'il y a avance du cadencement des soupapes. Lorsque la pression d'huile est fournie aux compartiments à huile 271, 272 du côté retard ainsi que du côté avance, les ailettes 24 se maintiennent au milieu entre le côté retard et le côté avance, et l'arbre à cames des soupapes d'admission reste au milieu. On décrira maintenant la construction de la soupape de commutation 5 à quatre lumières en liaison avec la figure 3. Une bobine 51 est enroulée autour d'une carcasse 50 constituée d'un corps -amagnétique cylindrique (résine, par exemple), et un noyau fixe 52 est fixé dans le trou central 50a de la carcasse 50. Un logement 53 en matière amagnétique (résine, par exemple) qui recouvre la bobine 51 est fixé dans la carcasse 50 en formant un même ensemble. Deux électrodes 54 (seule une électrode est représentée en figure 3) reliées à la bobine 51 sont fixées dans le logement 53. Les électrodes 54 sont connectées électriquement à l'unité de commande électronique 6 représentée 1. Une culasse 55 est disposée autour du logement 53. Une extrémité de la culasse 55 est fixée au rebord d'un logement 59 par matage et l'autre extrémité au noyau fixe 52 par matage. Un noyau mobile 56 est disposé en coulissement dans le trou central de la carcasse 50a. Un entrefer magnétique 57 est formé entre le noyau mobile 56 et la partie d'attraction 521 du noyau fixe 52. Lorsqu'un courant électrique traverse la bobine 51 par l'intermédiaire des électrodes 54, un circuit magnétique est formé par la bobine 51, le logement 59, le noyau mobile 56, le noyau fixe 52 et la culasse 55, et une attraction est produite entre le noyau mobile 56 et le noyau fixe 52. Un ressort 58 est disposé entre le noyau mobile 56 et le noyau fixe 52, et pousse le noyau mobile 56 à l'encontre de l'attraction magnétique. La force du ressort 58 est choisie de façon à être plus faible que l'attraction magnétique. Un élément de joint 61 est disposé entre la carcasse 50 et le logement 59, et un élément de joint 62 entre la carcasse 50 et le noyau fixe 52. Le logement 59 a la forme d'un cylindre et comporte un alésage 59a et un rebord à l'une de ses extrémités. Le logement 59 est inséré dans une tête cylindrique (non représentée dans les figures) avec un jeu (non représenté dans les figures). Il est également possible d'enfoncer le logement 59 dans la tête cylindrique. Quatre lumières d'entrée 591 formées suivant un cercle concentrique, quatre premières lumières d'entrée- sortie 592 formées suivant un cercle concentrique, et quatre secondes lumières d'entrée-sortie 593 formées suivant un cercle concentrique sont disposées à certains intervalles de la longueur du logement 50. Toutes les lumières 591, 592 et 593 débouchent dans l'alésage 59a. La lumière d'entrée 591 communique toujours avec la pompe à huile 4 (représentée en figure 1), et fonctionne comme entrée pour la pression d'huile. La première lumière d'entrée-sortie 592 communique toujours avec le compartiment à huile 271 du côté retard au moyen de la lumière 131. La seconde lumière d'entrée-sortie 593 communique toujours avec le compartiment à huile 272 côté avance au moyen de la lumière 111. La première lumière d'entrée-sortie 592 comporte un passage 592a sur la périphérie et une tranchée annulaire 592b formée suivant la circonférence interne dans le voisinage du passage 592a. Un élément de soupape à bobine 63 est disposé en coulissement dans l'alésage 59a du logement 59, et le noyau mobile 56 est comprimé dans l'extrémité droite. Le mouvement vers la gauche (en figure 3) de l'élément 63 est limité par une butée 64 fixée dans le logement 59. A l'intérieur de l'élément 63, une lumière de purge 63a est formée axialement. La lumière 63a communique toujours avec le carter d'huile 3 (figure 1). La lumière 63a peut communiquer avec les première et seconde lumières d'entrée- sortie 592, 593, et évacue l'huile des première et seconde lumières 592, 593. La lumière de purge 63a communique également avec le passage 56a du noyau mobile 56. L'élément de soupape 63 comporte une rainure annulaire périphérique 631, des premier et second passages 632, 633, une première périphérie 634 entre le premier passage 632 et la rainure 631, une seconde périphérie 635 entre la rainure 631 et le second passage 633. La rainure périphérique 631 communique toujours avec la lumière d'entrée 591, et peut communiquer avec les première et seconde lumières 592, 593. La rainure 631 communique avec la première lumière d'entrée-sortie 592 lorsque la bobine 51 n'est pas traversée par un courant électrique. La rainure 631 communique avec la seconde lumière d'entrée-sortie 593 lorsque la bobine 51 est parcourue par un courant électrique. Les premier et second passages 632, 633 communiquent toujours avec la lumière de purge 63a. Le premier passage 632 communique avec la première lumière d'entrée-sortie 592 lorsque la bobine 51 est parcourue par un courant électrique. Le second passage 633 communique avec la seconde lumière d'entrée-sortie 593 lorsque la bobine 51 n'est pas parcourue par un courant électrique. Une rainure annulaire est formée dans la base du rebord du logement 59 et un élément de joint 65 est disposé dans la rainure pour rendre étanche la partie située entre le logement 59 et la tête cylindrique. Dans le présent mode de réalisation, un passage 594 est formé de façon qu'une extrémité du passage communique toujours avec le second passage 633, et l'autre extrémité communique avec la partie située entre la rainure annulaire et le passage extérieur 593a. Grâce à cela l'élément de joint 56 n'est pas soumis à une pression d'huile excessive au moyen du joint séparant le logement 59 et la tête cylindrique. La première périphérie 634 relie la rainure 631 à la première lumière d'entrée-sortie 592 et déconnecte le premier passage 632 de la première lumière d'entrée- sortie 592 lorsque la bobine 51 n'est pas parcourue par un courant électrique. Lorsque la bobine 51 est parcourue par un courant électrique, la première périphérie 634 déconnecte la rainure 631 de la première lumière d'entrée-sortie 592 et relie le premier passage 632 à cette première lumière. La seconde périphérie 635 déconnecte la rainure 631 de la seconde lumière d'entrée-sortie 593, et relie le second passage 633 à la seconde lumière 593 lorsque la bobine 51 n'est pas parcourue par un courant électrique. Lorsque la bobine 51 est parcourue par un courant électrique, la seconde périphérie 635 relie la tranchée 631 à la seconde lumière d'entrée-sortie 593, et déconnecte le second passage 633 de la seconde lumière 593. On décrira maintenant le fonctionnement de la soupape de commutation 5 à quatre lumières. Lorsque la bobine 51 n'est pas parcourue par un courant électrique, le noyau mobile 56 et l'élément de soupape 63 sont poussés vers la gauche de la figure 3 par le ressort 58, et l'élément 63 touche la butée 64. A ce moment là, étant donné que la rainure périphérique 631 communique avec la première lumière d'entrée-sortie 592, l'huile fournie à la lumière d'entrée 591 par la pompe à huile 4 est envoyée au compartiment à huile 271, côté retard, du changeur de phase 2 au moyen de la rainure 631 et de la première lumière 592. A ce moment là, la seconde lumière d'entrée-sortie 593 est reliée à la lumière de purge 63a au moyen du second passage 633, et l'huile se trouvant dans le compartiment à huile 272, côté avance, du changeur de phase 2 est évacuée vers le carter d'huile 3 au moyen de la seconde lumière d'entrée-sortie 593, du second passage 633 et de la lumière de purge 63a. Lorsque la bobine 51 est parcourue par un courant électrique, une force d'attraction est produite dans l'entrefer séparant le noyau mobile 56 et le noyau fixe 52, et le noyau mobile 56 et l'élément de soupape 63 se déplacent à l'encontre du ressort 58 vers la droite de la figure 3. La rainure périphérique 631 communique avec la seconde lumière d'entréesortie 593 et l'huile fournie à la lumière d'entrée 591 par la pompe 4 est envoyée au compartiment à huile 272, côté avance, au moyen de la rainure périphérique 631 et de la seconde lumière d'entrée- sortie 593. A ce moment là, la première lumière d'entrée- sortie 592 communique avec la lumière de purge 63a au moyen du premier passage 632, et l'huile se trouvant dans le compartiment à huile 271, côté retard, est évacuée vers le carter d'huile 3 au moyen de la première lumière d'entrée- sortie 592, du premier passage 632 et de la lumière de purge 63a. L'huile provenant des première et seconde lumières d'entrée- sortie 591, 592 est évacuée par la lumière de purge 63a. Dans ce mode de réalisation, étant donné que la lumière de purge 63a qui peut communiquer avec les première et seconde lumières d'entrée-sortie 592, 593 est formée à l'intérieur de l'élément de soupape 63, l'huile se trouvant dans les première et seconde lumières 592, 593 peut être évacuée par l'intermédiaire d'une seule lumière de purge. Étant donné que seule une lumière de purge est nécessaire, les étapes de fabrication de cette lumière sont réduites, et la structure est simplifiée. Étant donné que le nombre des lumières de purge du côté tête cylindrique est réduit, le nombre des étapes de fabrication des lumières de purge du côté tête cylindrique est également réduit. Étant donné que la seule lumière de purge 63a est formée à l'intérieur de l'élément de soupape 63, la quantité de l'huile fuyant vers la lumière 63a est réduite au minimum lorsque l'huile sous pression circule entre la lumière d'entrée 591 et la première lumière d'entrée-sortie 592, ou vers la seconde lumière d'entrée-sortie 593. Étant donné que le second passage 633 non seulement relie la seconde lumière d'entrée-sortie 593 à la lumière de purge 63a, mais également relie l'entrée d'huile 594 et la lumière de purge 63a, l'un des passages 633 peut être omis, et cela réduit le nombre des étapes de fabrication de l'élément de soupape 63. il La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Soupape de commutation (5), caractérisée en ce qu'elle comprend: un logement cylindrique (59) ayant un alésage de coulissement (59a); une lumière d'entrée (591), une première lumière d'entrée-sortie (592) et une seconde lumière d'entrée-sortie (593) formées dans le logement et qui débouchent dans l'alésage; un élément de soupape (63) ayant une rainure (631) qui débouche dans la lumière d'entrée, cet élément étant disposé de manière à coulisser axialement dans l'alésage, o le déplacement axial de l'élément de soupape peut ouvrir et bloquer une partie située entre la rainure et la première lumière d'entrée- sortie et une partie se trouvant entre la rainure et la seconde lumière d'entrée- sortie; une lumière de purge (63a) ménagée dans l'élément de soupape et pouvant être reliée aux première et seconde lumières d'entrée-sortie; un premier passage (632) formé dans l'élément de soupape pour déboucher dans la lumière de purge et pouvant être relié à la première lumière d'entrée-sortie en réponse au déplacement axial de l'élément de soupape dans une direction; et un second passage (633) formé dans l'élément de soupape pour déboucher dans la lumière de purge et pouvant être relié à la seconde lumière d'entrée-sortie en réponse au déplacement axial de l'élément de soupape dans l'autre direction. 2 - Soupape de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un solénoïde (51) positionné de manière à faire en sorte que l'élément de soupape (63) coulisse axialement en réponse au passage d'un courant électrique. 3 - Soupape de commutation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un troisième passage (594) formé dans le logement pour déboucher dans le second passage de l'élément de soupape.