Brevet FR2747732A1 — publié le 19971024

i Dispositif pour l'actionnement électronique d'une soupape de distribution pour moteur à combustion interne La présente invention concerne un dispositif pour l'actionnement électromagnétique d'une soupape de distribution pour moteur à combustion interne de véhicule, comprenant une armature qui coopère avec la soupape de distribution, deux électro-aimants de commande disposés de part et d'autre de l'armature et qui maintiennent la soupape de distribution dans une position ouverte et dans une position fermée, et des ressorts de compression. On connaît déjà, par le document DE 43 36 287, un dispositif pour l'actionnement électromagnétique d'une soupape de distribution pour moteur à combustion interne de véhicule. Ce dispositif est réalisé avec une armature fixée à la soupape de distribution et deux électro-aimants de commande disposés de part et d'autre de l'armature et qui maintiennent la soupape de distribution dans une position ouverte et dans une position fermée. Ici, il est prévu, pour réaliser la compensation de la longueur qui permettra l'actionnement sans jeu du train de commande de soupape, un ou plusieurs éléments de blocage qui attaquent l'électro- aimant de commande de la position de fermeture et ceci de manière que l'électro-aimant de commande puisse être réglé alors que la soupape est fermée et que le blocage est déverrouillé. Ce dispositif connu garantit que l'armature est en permanence appliquée sur la surface d'appui ou la surface polaire du corps de l'électro-aimant de commande. Malheureusement, la solution connue par le document DE 43 36 287 a l'inconvénient d'exiger un dispositif hydraulique qui possède une commande compliquée pour faire en sorte que le déverrouillage du blocage de l'électro-aimant de commande se produise toujours à l'instant voulu du cycle de combustion. Par ailleurs, cette solution connue est desavantageuse par le fait que la position de fermeture de la soupape n'est pas garantie au ralenti, en raison des pressions de combustion qui sont quelquefois insuffisantes. Il faut provoquer continuellement de petites accélerations au ralenti, la commande du moteur devant pour cela être modifiée en conséquence. La présente invention a pour but de créer un dispositif du genre cité au début dans lequel les inconvénients précités de l'état de la technique soient évités et dans lequel des variations de la longueur du train de commande de la soupape qui se produisent pendant la marche puissent être compensées avec des dispositions de constructions simples. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que, pour assurer une compensation de longueur permettant d'obtenir un actionnement sans jeu du train de commande de la soupape, les ressorts de compression sont disposés coaxialement à la soupape de distribution, en dehors des electro-aimants de commande et d'un même côte de ces derniers. Le dispositif selon l'invention apporte l'avantage de garantir fiablement et d'une façon très simple la position de fermeture de la soupape de distribution sans qu'il soit nécessaire de prendre pour cela des dispositions de commande additionnelles. La disposition simple et peu couteuse des ressorts de compression a l'extérieur des electro- aimants de commande et d'un même côté de ces électro-aimants est par ailleurs avantageuse en raison du fait que les masses des pièces mobiles peuvent être limitées à une faible valeur, de sorte que le temps de vol de l'armature, cui depend de la raideur des deux ressorts de compression et de la masse du train de commande de la soupape, est tres court, ce qui signifie avantageusement un long temps d'ouverture de la soupape. D'autres avantages, caractéreistiques et configurations avantageuses de l'invention ressortent de l'exemple de réalisation décrit ci-après et représenté sur le dessin par un schema de principe. Le dessin montre une coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention à échelle agrandie. Sur le dessin, on a représenté un dispositif d'actionnement électromagnétique d'une soupape de distribution pour moteur à combustion interne, qui est essentiellement d'un mode de construction connu, de sorte que, ci-après, seuls les éléments essentiels sont décrits en détail. Une culasse 1 présente une bague de siège de soupape 2 et un guide de soupape 3 destiné à guider une soupape 4. Dans un perçage 5 de la culasse 1 sont disposés un électro-aimant de commande inférieur 6 et, au- dessus de cet électro-aimant, un electro-aimant de cobmmande supérieur 7, les électro- aimants de commande 6 et 7 étant séparés l'un de l'autre par une bague de guidage S qui sert a guider une armature constituée par un plateau d'armature 9. L'électro-aimant de commande inférieur 6 est prévu pour une position d'ouverture de la soupape 4 et l'electro-aimant de commande supérieur 7 pour une position de fermeture de cette soupape 4. D'une façon connue, chacun des électro- aimants de commande 6, 7 comprend une bobine intérieure 10 logée dans un corps d'electro-aimant ex.terur 11, et un paquet de tôles 12. Les deux: electro-aimants de commande 6, 7 sont fixés dans le perçage 5 ménage dans la culasse 1. Pour assurer la liberté de translation verticale du plateau d'armature 9, une tige d'attaque 14 reliée solidairement à cette plaque est montee mobile en translation dans l'électro-aimant inférieur 6, à l'intérieur du perçage de guidage 13. La tige d'attaque 14 presence un perçage d'allègement 23 et, A son e::remite dirigee vers la soupape 4, elle présente une coupelle de ressort demontable 15, tandis qu'une coupelle de ressort de soupape 16 est fixée à la soupape 4 au moyen de clavettes de soupape coniques - non representees. Pour assurer la comoensation de la longueur qui permettra d'obtenir un actionnement sans jeu du train de commande de la soupape, un système de ressorts comprenant des ressorts de compression 17, 18 est disposé coaxialement à la soupape de distribution 4, à l'extérieur des électro-aimants de commande 6, 7, sur le côté dirigé vers la soupape 4. Les ressorts de compression 17, 18 sont ici disposés de manière que le ressort de compression 17, qui représente un ressort d'ouverture, soit monté avec précontrainte entre un appui de ressort supérieur 19 disposé contre l'électro-aimant de commande inférieur 6, et la coupelle de ressort 15 qui peut être reliée au plateau d'armature 9 par l'intermédiaire de la tige d'attaque 14. Au contraire, le ressort de compression 18 constituant un ressort de fermeture est interposé entre un appui de ressort inférieur 20, qui est adjacent au corps 1 de la culasse, et la coupelle de ressort de soupape 16 assemblée rigidement à la soupape 4. Le ressort d'ouverture 17 et le ressort de fermeture 18 sont tous deux constitués par des ressorts hélicoidaux dans l'exemple de réalisation représenté. Le ressort de fermeture 18 exerce sur la soupape 4 une force dirigée dans le sens de la fermeture tandis que le ressort d'ouverture 17 est disposé de manière à exercer une force sur la soupape 4 dans le sens de l'ouverture. Le ressort d'ouverture 17 et le ressort de fermeture 18 présentent des caractéristiques élastiques qui possèdent des courbes à peu près identiques, c'est-à-dire des propriétés analogues de force, course et module d'élasticité, et ils sont différents en ce qui concerne leurs dimensions sous l'aspect du diamètre du fil et du diamètre de l'enroulement, de manière à pouvoir être agencés l'un à l'intérieur de l'autre. A cet effet, la coupelle de ressort 15 prévue pour le ressort d'ouverture 17, qui représente celui des ressorts de compression 17, 18 qui est le ressort extérieur, présente un évidement 21 dans lequel la coupelle de ressort de soupape 16 peut être partiellement emboîtée avec le ressort de fermeture 18. Du fait que les ressorts de compression 17, 18 sont disposés au moins partiellement l'un a l'intérieur de l'autre, la hauteur d'encombrement du dispositif est limitée à une faible valeur et les guides des pièces mobiles peuvent être d'une configuration d'autant plus courte, ce qui a avantageusement pour conséquence un faible frottement lors de l'oscillation de la combinaison ressort-masse. Par ailleurs, grâce à cette disposition de construction, les électroaimants de commande 6, 7 sont avantageusement éloignés de la chambre de combustion, de sorte que leur échauffement par le moteur est réduit à un minimum. Naturellement, dans une autre variante - non représentée - les ressorts de compression 17, 18 peuvent aussi être disposés coaxialement l'un à la suite de l'autre lorsque, par exemple, il est nécessaire d'obtenir une raideur des ressorts tellement grande que le fait d'emboîter les ressorts de compression l'un dans l'autre pour des raisons d'encombrement apparaitrait désavantageux. Etant donné que les électro-aimants de commande 6, 7 sont disposés à proximité de la soupape 4, il suffit d'une tige d'attaque 14 de faible longueur qui est reliée rigidement au plateau d'armature 9 par un assemblage par ajustement à serrage, ce qui réduit à un minimum la dilatation longitudinale différentielle et, avec elle, le jeu de la soupape. La position de montage des électro-aimants de commande 6, 7 est définie de manière qu'à l'état non excité des électro-aimants de commande, c'està-dire dans la position centrée du plateau d'armature 9 entre les électro-aimants de commande 6, 7, le ressort d'ouverture 17 et le ressort de fermeture 18 soient précontraints au moment du montage. La précontrainte des ressorts 17, 18 est choisie de manière que la tige d'attaque 14, avec le plateau d'armature 9, soit constamment en liaison avec la queue de la soupape 4 pendant une course entre les électro-aimants de commande 6, 7. Par ailleurs, pour le réglage de la position centrale de la plaque d'armature 9, une rondelle d'épaisseur est encastrée dans le perçage 5 qui reçoit les électro-aimants de commande 6, 7, entre la face inférieure de l'électro-aimant de commande inférieur 6 et le corps 1 de la culasse, de sorte que l'agrandissement du jeu de la soupape issu de la température est avantageusement réduit. Les électro-aimants de commande 6, 7 représentés sur le dessin sont de configuration rectangulaire, ce qui est particulièrement avantageux lorsqu'on exige une grande force magnétique puisque, dans ce cas, la complexité de fabrication et, avec elle, également les coûts de fabrication, sont plus réduits que, par exemple, dans le cas d'électro-aimants de commande en forme de cuvette. Les électro-aimants de commande rectangulaires sont particulièrement bien appropriés lorsque la soupape 4 à actionner est une soupape d'échappement parce qu'ici, il faut ouvrir la soupape en surmontant la pression régnant dans la chambre de combustion. Pour exposer de façon plus précise le mode de fonctionnement du dispositif représenté sur le dessin, on suppose maintenant que l'électro- aimant de commande supérieur 7 est parcouru par un courant. Dans ce cas, le plateau d'armature 9, avec la tige d'attaque 14, est attiré vers le haut et il est rendu solidaire de l'électro-aimant de commande supérieur 7 par action de force, de sorte qu'on atteint une position de fermeture de la soupape, puisque la soupape 4 accompagne la tige d'attaque 14 sous l'effet de la force du ressort de fermeture 18 jusqu'à ce que la soupape 4 s'applique dans la bague de siège de soupape 2. Pendant ce processus de translation verticale, la tige d'attaque 14 reste reliée à la soupape 4 par action de force. Dans l'état fermé de la soupape 4, le ressort d'ouverture 17 est maintenant comprimé tandis que le ressort de fermeture 18 est détendu, le ressort de fermeture 18 présentant cependant encore une précontrainte mais cette dernière étant plusieurs fois inférieure à celle du ressort d'ouverture 17. Si, maintenant, l'électro-aimant de commande supérieur 7 est mis hors circuit, l'ensemble du système, y compris la soupape 4, descend sous l'effet de la force du ressort d'ouverture 17 de sorte que la soupape 4 se soulève de la bague de siège de soupape 2 et dégage une ouverture. Egalement pendant ce mouvement, comme dans chaque position du plateau d'armature 9, il existe une liaison sans jeu et opérant par action de force entre l'extrémité de la tige d'attaque 14 qui est dirigée vers la soupape 4 et l'extrémité de la soupape 4 qui est dirigée vers la tige d'attaque 14. Dans la position d'ouverture de la soupape 4, le plateau d'armature 9 est appuyé contre la face supérieure de l'électro-aimant de commande inférieur 6, lequel retient le plateau d'armature 9 dans cette position. Maintenant, dans la position d'ouverture, de façon analogue à la position de fermeture de la soupape 4, le ressort de fermeture 8 est comprimé tandis que le ressort d'ouverture 17 est détendu en conservant une précontrainte résiduelle. Le rapport de force entre les ressorts 17, 18 existant dans la position d'ouverture de la soupape 4 est l'inverse du rapport des forces observé dans la position de fermeture, puisque les caractéristiques des deux ressorts 17, 18 sont analogues. Après la mise hors circuit de l'électro-aimant de commande inférieur 6, l'ensemble du système remonte de nouveau jusqu'à ce que la soupape prenne appui dans la bague de soupape 2 et soit ainsi fermée. La tige d'attaque 14 reste alors encore reliée à la soupape 4 par action de force. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour l'actionnement électromagnétique d'une soupape de distribution pour moteur à combustion interne de véhicule, comprenant une armature qui coopère avec la soupape de distribution, deux électro-aimants de commande disposés de part et d'autre de l'armature et qui maintiennent la soupape de distribution dans une position ouverte et dans une position fermée, et des ressorts de compression, caractérisé en ce que, pour assurer une compensation de longueur permettant d'obtenir un actionnement sans jeu du train de commande de la soupape, les ressorts de compression (17, 18) sont disposés coaxialement à la soupape de distribution (4), en dehors des électro-aimants de commande (6, 7) et d'un même côté de ces derniers. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts de compression (17, 18) sont disposés au moins partiellement l'un à l'intérieur de l'autre. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts de compression (17, 18) sont disposés l'un à la suite de l'autre. 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ressorts de compression (17, 18) sont disposés sur le côté de l'armature, constituée par un plateau d'armature (9), qui est dirigé vers la soupape (4), un des ressorts de compression (17, 18) formant un ressort de fermeture (18) et un de ces ressorts formant un ressort d'ouverture (17). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort de fermeture (18) est monté entre un appui de ressort inférieur (20) qui est adjacent à un corps de culasse (1) et une coupelle de ressort de soupape (16) qui peut être assemblée solidement à la soupape (4), et le ressort d'ouverture (17) est placé entre un appui de ressort supérieur (19) disposé contre l'électro-aimant de commande adjacent (6), et une coupelle de ressort (15) qui peut être reliée au plateau d'armature (9) par un tige d'attaque (14). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la coupelle de ressort (15) est munie d'un évidement (21) sur le côté dirigé vers la soupape (4) de telle manière que la coupelle de ressort de soupape (16) puisse être emboîtée au moins partiellement dans l'évidement (21) avec le ressort de fermeture (18). 7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on peut établir, au moyen des ressorts de compression (17, 18) une liaison sans jeu et opérant par action de force entre l'extrémité de la tige d'attaque (14) qui est dirigée vers la soupape (4) et l'extrémité de la soupape (4) qui est dirigée vers la tige d'attaque (14) dans chaque position de le plateau d'armature (9). 8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les ressorts de compression (17, 18) présentent des caractéristiques élastiques possédant des courbes au moins approximativement identiques. 9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les électro-aimants de commande (6, 7) sont de configuration rectangulaire.