Brevet FR2770580A1 — publié le 19990507

TITRE DE L'INVENTION Dispositif de réglage des soupapes DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de réglage des soupapes et, en particulier, un dispositif de réglage des soupapes permettant de contrôler la différence angulaire de phase entre un vilebrequin d'un moteur à combustion interne et un arbre à cames de ce moteur. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION En général, le réglage des soupapes d'un moteur à combustion interne est assuré par des mécanismes de valves commandées par des arbres à cames conformément soit à une caractéristique, soit à une spécification du moteur à combustion interne. Comme les conditions de combustion sont changées en réponse à la vitesse de rotation du moteur à combustion, il est toutefois difficile d'obtenir un réglage optimum des soupapes dans toute la plage des vitesses de rotation. Pour cette raison, on a proposé au cours des dernières années un dispositif de réglage des soupapes qui est capable de changer le réglage des soupapes en fonction des conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne, sous la forme d'un mécanisme auxiliaire du mécanisme des valves. Un dispositif conventionnel de ce type est décrit, par exemple, dans la publication de brevet japonais non examinée (Kokai) N Hei 9-264110. Ce dispositif comprend un arbre à cames assemblé en rotation avec une culasse de cylindre d'un moteur, un élément de transmission rotationnel qui est entraîné par le couple de rotation d'un vilebrequin et qui est monté en rotation sur l'arbre à cames de manière à entourer le rotor, une pluralité de chambres qui sont délimitées entre l'élément de transmission rotationnel et l'arbre à cames, chacune ayant deux parois circonférentielles opposées, une pluralité de vannes qui sont prévues avec l'arbre à cames et qui s'étendent radialement vers l'extérieur depuis celui-ci dans les chambres, 2 2770580 de manière à diviser chaque chambre en chambre d'avancement et en chambre de retardement et un ressort hélicoïdal qui est connecté entre l'arbre à cames et l'élément de transmission rotationnel, de manière à provoquer l'expansion de la chambre d'avancement. Le ressort hélicoïdal est placé dans un creux de l'élément de transmission rotationnel. Plus précisément, une extrémité du ressort hélicoïdal est fixée à l'élément de transmission rotationnel et l'autre extrémité du ressort hélicoïdal est fixée à l'arbre à cames. Le ressort hélicoïdal comprend une portion hélicoïdale qui est disposée dans le creux de l'élément de transmission rotationnel. Une raison pour laquelle ce ressort hélicoïdal est utilisé pour provoquer l'expansion de la chambre d'avancement tient au fait qu'un force opposée s'exerce dans la direction de retardement de l'arbre à cames, quand le moteur tourne. Cette force s'exercant dans la direction de retardement provient de ce que les chambres pour le fluide et les vannes sont disposées dans un passage de transmission d'une puissance rotationnelle, de l'élément de transmission rotationnel vers l'arbre à cames. Par conséquent, quand l'arbre à cames tourne relativement par rapport à l'élément de transmission rotationnel vers la position d'avancement ou vers la position de retardement, la rotation vers la position de retardement est plus rapide que la rotation vers la position d'avancement. Dans le dispositif de l'art antérieur, la force du ressort hélicoïdal compense la force dans la direction de retardement, si bien que la réponse en rotation vers le côté avancement est rapide. Toutefois, la portion hélicoïdale n'est pas fixée pour limiter le mouvement radial et le mouvement axial: au contraire, les deux extrémités du ressort hélicoïdal ne sont fixées respectivement qu'à l'élément de transmission rotationnel et à l'arbre à cames. Comme représenté sur la figure 4, une portion d'extrémité (la première spire) 200a d'une portion hélicoïdale 200 vient en appui contre une surface interne d'une dépression 201 de l'élément de transmission rotationnel, quand l'arbre à cames tourne relativement par rapport à l'élément de transmission rotationnel vers le côté avancement ou vers le côté retardement. Ainsi, la friction entre la portion d'extrémité 200a et la surface interne du 3 2770580 creux 201 est telle que la friction en rotation entre l'élément de transmission rotationnel et l'arbre à cames est augmentée. En outre, lorsqu'il y a un élément dans l'espace interne de la portion hélicoïdale 200 (non illustré sur la figure 4) qui est fixé à l'arbre à cames, une portion d'extrémité (première spire) 200b de la portion hélicoïdale 200 vient également en appui contre la surface externe de l'élément, de sorte que la friction en rotation est encore augmentée. Dans ces conditions, la rotation relative entre l'élément de transmission rotationnel et l'arbre à cames ne se fait pas en douceur. RESUME DE L'INVENTION Dans ces conditions, un objectif de la présente invention est de fournir un dispositif amélioré de réglage des soupapes sans les inconvénients susmentionnés. Un dispositif de réglage des soupapes selon la présente invention comprend un arbre à cames assemblé en rotation avec une tête de culasse d'un moteur, un élément de transmission rotationnel monté autour de la surface périphérique de l'arbre à cames de manière à tourner par rapport à celui-ci dans une plage prédéterminée, pour transmettre une puissance de rotation depuis une poulie de vilebrequin, une pluralité de vannes prévues sur l'arbre à cames ou sur l'élément de transmission rotationnel, des chambres pour un fluide formées entre l'arbre à cames et l'élément de transmission rotationnel et séparées chacune en une chambre d'avancement et en une chambre de retardement par une vanne, un moyen d'alimentation en fluide pour fournir un fluide sous pression au moins à une chambre choisie entre les chambres d'avancement et de retardement, un ressort hélicoïdal disposé entre l'arbre à cames et l'élément de transmission rotationnel, de manière à provoquer l'expansion de la chambre d'avancement ou de la chambre de retardement et un moyen de retenue pour restreindre le mouvement radial du ressort hélicoïdal D'autres objets et avantages de l'invention deviendront clairs à la lecture de la description qui suit et à l'examen des dessins annexés. 4 2770580 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES ET DES DESSINS Les traits caractéristiques décrits et d'autres traits caractéristiques de la présente invention deviendront plus clairs à la lecture de la description détaillée qui suit de formes d'exécution préférées de l'invention, faite en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'une forme d'exécution préférée d'un dispositif de réglage des soupapes, réalisé selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne II - II de la figure 1, selon la présente invention; la figure 3 est une vue en coupe partielle d'un creux d'une plaque avant, selon la présente invention; la figure 4 est une vue en coupe partielle d'un creux de l'art antérieur. DESCRIPTION DETAILLEE DES FORMES D'EXECUTIONS PREFEREES Une forme d'exécution préférée du dispositif de réglage des soupapes selon la présente invention sera décrite en se reportant aux dessins annexés. Comme représenté sur les figures 1 et 2, un dispositif de réglage des soupapes selon la présente invention est réalisé de manière à comprendre un arbre d'ouverture/fermeture des soupapes comprenant un arbre à cames 10 supporté en rotation par une tête de culasse 110 d'un moteur à combustion interne et un arbre rotatif qui a un rotor interne 20 réalisé d'une pièce avec la portion d'extrémité avant de l'arbre à cames 10; un élément de transmission rotationnel monté autour de l'arbre rotatif de manière à tourner par rapport à cet arbre à l'intérieur d'une plage prédéterminée et comprenant un rotor externe 30, une plaque avant 40, une plaque arrière 50 et un pignon denté de synchronisation 31 formé d'une pièce autour du rotor externe 30; un ressort de torsion 60 qui est placé entre le rotor interne 20 et la plaque avant 40; quatre vannes 70 assemblées avec le rotor interne 20; et une goupille de verrouillage 80 qui est assemblée avec le rotor externe 30. Ici, la roue dentée de synchronisation 31 est réalisée d'une manière connue dans l'art, pour transmettre la puissance de rotation dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une 2770580 montre sur la figure 2, depuis une poulie 61 du vilebrequin, par une courroie de synchronisation 62 en résine ou en caoutchouc, comme représenté sur la figure 1. L'arbre à cames 10 est équipé de cames bien connues (non représentées) pour ouvrir/fermer une soupape d'échappement (non représentée) et il est pourvu d'un passage de retardement 11 et d'un passage d'avancement 12 qui s'étendent suivant la direction axiale de l'arbre à cames 10. Le passage de retardement 11 communique avec un orifice de communication 101 d'une valve de commutation 100, via un passage annulaire 14 et un passage de communication 16. Par ailleurs, le passage d'avancement 12 est en communication avec un orifice de communication 102 de la valve de commutation 100, via un passage annulaire 13 et un passage de communication 15. La valve de commutation 100 est réalisée de manière à ce qu'une bobine 104 soit déplacée vers la gauche sur la figure 1, contre la force du ressort hélicoïdal 105, lorsque le solénoïde 103 est alimenté en courant. La valve de commutation 100 est réalisée de manière à établir, quand elle n'est pas alimentée, une communication entre un orifice d'alimentation 106 (en communication avec une pompe à huile P entraînée par le moteur à combustion interne) et l'orifice de communication 101, et une communication entre l'orifice de communication 102 et l'orifice de sortie 107 et de manière à établir, quand elle est alimentée, une communication entre l'orifice d'alimentation 106 et l'orifice de communication 102, et une communication entre l'orifice de communication 101 et un orifice de sortie 107. Dans ces conditions, l'huile de travail est fournie au passage de retardement 11 quand le solénoïde 103 n'est pas alimenté en courant et au passage d'avancement 12 quand le solénoïde est alimenté en courant. Le rotor interne 20 est fixé rigidement à l'arbre à cames via un élément d'espacement 90 au moyen d'un boulon 91 et il est pourvu de quatre rainures axiales 21, pour loger quatre vannes individuelles 70 orientées radialement. En outre, le rotor interne 20 comporte un alésage de réception 22 dans lequel est insérée par une longueur prédéterminée une portion de tête d'une goupille de verrouillage 80, lorsque la phase relative entre le rotor interne 20 et le rotor externe 30 est 6 2770580 une phase prédéterminée (état d'avancement maximum), comme représenté sur la figure 2; un passage 23 qui est en communication avec le passage de retardement 11, pour amener/évacuer l'huile de travail vers/hors de l'alésage de réception 22; des passages 24 qui sont en communication avec le passage de retardement 11 pour amener/évacuer l'huile de travail vers/hors des chambres de retardement Ri; et des passages 25 qui sont en communication avec le passage d'avancement 12 pour amener/évacuer l'huile de travail vers/hors des chambres d'avancements R2. Ici chaque vanne 70 est sollicitée radialement vers l'extérieur par un ressort 71 (comme représenté sur la figure 1) installé dans la portion de fond de la rainure 21 pour vanne. Une chambre de retardement Rla est alimentée en fluide de travail via un passage 27 qui se trouve sur la circonférence externe du rotor interne 20. En outre, une rainure axiale 28 est formée sur la surface circonférentielle externe du rotor interne 20 de manière à s'étendre depuis l'extrémité ouverte de l'alésage de réception 22 vers la plaque arrière 50. Une rainure axiale 26 est formée sur la surface circonférentielle externe du rotor interne 20 de manière à s'étendre depuis l'extrémité ouverte du passage 23 vers la plaque arrière 50. Dans la position de retardement maximum illustrée sur la figure 2, ces rainures axiales 26 et 28 communiquent ensemble via une rainure 32 qui est formée sur la surface arrière du rotor externe 30. Par conséquent, l'alésage de réception 22 communique avec le passage de retardement 11 via la rainure axiale 28, la rainure 32, la rainure axiale 26 et le passage de retardement 23, uniquement quand la phase relative entre le rotor interne 20 et le rotor externe 30 est dans la position de retardement maximum. Le rotor externe 30 est monté sur la circonférence externe du rotor interne 20, de manière à pouvoir tourner par rapport au rotor interne 20, dans une certaine plage. Comme représenté sur la figure 1, la plaque avant 40 et la plaque arrière 50 sont réunies de manière étanche aux fluides aux deux côtés respectifs du rotor externe 30. La plaque avant 40, la plaque arrière 50 et le rotor externe sont tenus ensemble par l'intermédiaire de boulons 92. Le pignon denté de synchronisation 31 est formé d'une pièce avec la circonférence 7 2770580 externe de l'extrémité arrière de ce rotor externe 30. En outre, quatre portions saillantes 33 orientées vers l'extérieur sont formées sur la portion circonférentielle interne du rotor externe 30. La surface circonférentielle interne de chaque portion saillante 33 est montée d'une manière coulissante sur le rotor interne 20. Un alésage de retrait 34 dans lequel sont disposés la goupille de verrouillage 80 et un ressort 81 est formée dans une des portions saillantes 33 et des portions creuses 36, 37 sont formées dans cette portion saillante 33. La plaque avant 40 est une plaque circulaire ayant une portion tubulaire 41 et des alésages de communication (non représentés) formés de manière à correspondre aux portions creuses 36, 37. La plaque avant 40 est pourvue d'une portion d'encoche 46 dans laquelle est engagée une extrémité du ressort de torsion 60. La plaque arrière 50 est une plaque circulaire et elle est pourvue d'alésages de communication (non représentés) qui correspondent aux portions creuses 36 et 37. La première extrémité du ressort de torsion 60 est engagée avec la plaque avant 40 et l'autre extrémité du ressort de torsion 60 est engagée avec le rotor interne 20. Le ressort de torsion 60 pousse le rotor interne 20, par rapport au rotor externe 30, à la plaque avant 40 et à la plaque arrière 50, dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre sur la figure 2. Le ressort de torsion 60 est prévu pour tenir compte de la force qui agit contre la rotation du moteur interne 20 et des vannes dans la direction d'avancement. Le ressort de torsion 60 pousse le rotor interne 20 par rapport au rotor externe 30, à la plaque avant 40 et à la plaque arrière 50, vers le côté avancement et, par conséquent, la rotation du rotor interne 20 vers le côté avancement est améliorée. Dans cette forme d'exécution, comme représenté sur la figure 3, il y a une saillie circulaire 47 sur l'extrémité interne de la portion tubulaire 41. La saillie circulaire 47 s'étend vers l'espace interne d'une portion hélicoïdale du ressort de torsion 60 et elle peut s'engager avec une portion d'extrémité (la première spire) de la portion hélicoïdale. En outre, il existe une rainure en spirale 48 sur la surface externe de la saillie circulaire 47 et la surface interne de la portion tubulaire 41. La rainure en spirale 48 peut recevoir la 8 2770580 portion d'extrémité (la première spire) de la portion hélicoïdale du ressort de torsion 60. Chaque vanne 70 est disposée dans chaque chambre de pression R0 formée entre les portions saillantes adjacentes 33 et divise la chambre de pression R0 en chambre d'avancement R2 et en chambre de retardement R1, Rla. La goupille de verrouillage 80 est installée dans l'alésage de retrait 34 de manière à pouvoir se déplacer dans la direction radiale du rotor externe 30 et elle est sollicitée vers le rotor interne 20 par le ressort 81 qui est disposé entre la goupille de verrouillage 80 et l'élément de retenue 82 en forme de plaque. Dans cette forme d'exécution, une rainure , qui est formée dans l'alésage de retrait 34 à l'extrémité externe de l'alésage de retrait 34 et dont une extrémité s'ouvre sur la surface avant du rotor externe 30, est formée sur le rotor externe 30. L'élément de retenue 82 en forme de plaque est installé dans la rainure 35 depuis la surface avant du rotor externe 30 et la première extrémité du ressort 81 est engagée avec l'élément de retenue 82. L'élément de retenue 82 comporte quatre saillies. Chaque saillie est située dans une portion de coin de l'élément de retenue 82, de manière à s'engager dans la rainure 35 de l'alésage de retrait 34. Dans ces conditions, la tête de la goupille de verrouillage 80 est insérée dans l'alésage de réception 22 de manière à assurer le verrouillage mutuel du rotor interne 20 et du rotor externe 30 dans l'état d'avancement maximum, comme représenté sur la figure 2. Dans la forme d'exécution décrite ci-dessus, le ressort de torsion 60 permet au rotor interne 20 de tourner par rapport au rotor externe 30, à la plaque avant 40 et à la plaque arrière , vers le côté avancement. Dans ces conditions, quand la pression du fluide des chambres de retardement Rl, Rla et des chambres d'avancement R2 est diminuée parce que le moteur est au ralenti et cesse d'entraîner la pompe à huile P, le rotor interne 20 est tourné vers le côté avancement par le ressort de torsion 60, de manière à assurer le verrouillage entre le rotor interne 20 et le rotor externe 30 dans l'état d'avancement maximum, comme représenté sur la figure 2. Dans ces conditions, quand le moteur est redémarré, on évite les rotations relatives 9 2770580 o non indispensables entre l'arbre de rotation comprenant l'arbre à cames 10, le rotor interne 20, les vannes 70 etc., et l'élément de transmission rotationnel comprenant le rotor externe 30, le pignon denté de synchronisation 31, la plaque avant 40, la plaque arrière 50 etc. On évite ainsi, par exemple, le bruit d'impact des vannes 70. En outre, quand la pompe à huile P est entraînée par le moteur et que la valve de commutation 100 est commutée, l'huile est fournie depuis la pompe à huile P à la chambre de retardement Ri, via le passage de retardement 11 et les passages 24, et l'huile est évacuée des chambres d'avancement R2 via les passages 25 et le passage d'avancement 12. En même temps, l'huile est fournie depuis la pompe à huile P à la chambre de retardement Rla via le passage de retardement 11, le passage 23 et le passage 27 et à l'alésage de réception 22 via le passage de retardement 11, le passage 23, la rainure axiale 26, la rainure 32 et la rainure axiale 28. Dans ces conditions, la portion de tête de la goupille de verrouillage 80 se déplace dans l'alésage de retrait 34 depuis l'alésage de réception 22, contre l'action du ressort 81, ce qui a pour effet de supprimer le verrouillage entre le rotor interne 20 et le rotor externe , de sorte que l'arbre de rotation comprenant l'arbre à cames , le rotor interne 20, les vannes 70 etc., tourne dans la direction de retardement (direction des aiguilles d'une montre sur la figure 2). Ici, après la rotation de l'arbre de rotation par une distance prédéterminée, la communication entre le passage 23 et l'alésage de réception 22 est coupée, de sorte que les vibrations de la goupille de verrouillage 80 provoquées par les pulsations de l'huile sont arrêtées. Quand la portion de tête de la goupille de verrouillage 80 n'est pas insérée dans l'alésage de réception 22 et que la valve de changement 100 n'est pas commutée, l'huile est amenée depuis la pompe à huile P aux chambres d'avancement R2 via le passage d'avancement 12 et le passage 23, et l'huile est évacuée des chambres de retardement R2 via les passages 24 et le passage de retardement 11. De cette manière, l'arbre de rotation comprenant l'arbre à cames 10, du rotor interne 20, des vannes 70, etc., tourne dans la direction de retardement (direction des aiguilles d'une montre sur la figure 2). Dans la forme d'exécution décrite ci-dessus, il y a une saillie circulaire 47 et une rainure en spirale 48, ce qui a pour effet de limiter le déplacement radial et le déplacement axial de la portion d'extrémité (la première spire) de la portion hélicoïdale du ressort de torsion 60. Par conséquent, quand le rotor interne 20 tourne par rapport au rotor externe , la plaque avant 40 et la plaque arrière 50, la portion d'extrémité de la portion hélicoïdale du ressort de torsion 60 n'est pas déplacée dans la direction radiale ou dans la direction axiale, par la force de torsion du ressort de torsion , de sorte qu'aucune friction provoquée par la portion d'extrémité ne se produit. Ceci empêche une friction de rotation de se produire entre le rotor interne 20 et le rotor externe 30 etc., et permet que la rotation relative se fasse en douceur. Par ailleurs, la forme d'exécution décrite a été réalisée de manière à ce que la portion de tête de la goupille de verrouillage 80, assemblée avec le rotor externe 30 dans l'état d'avancement maximum o les chambres de retardement Ri, Rla ont leur volume minimum, soit installée dans l'alésage de réception 22 du rotor interne 20. Toutefois, la construction peut être modifiée pour que la portion de tête de la goupille de verrouillage 80, assemblée avec le rotor externe 30, soit installée dans l'alésage de réception 22 du rotor interne 20 dans l'état de retardement maximum, o les chambres d'avancement R2 ont leur volume minimum. Par ailleurs, dans la forme d'exécution de l'invention décrite ci-dessus, le dispositif de commande de la synchronisation est assemblé avec l'arbre à cames 10 des soupapes d'échappement. Toutefois, l'invention peut également prendre la forme d'un dispositif de réglage des soupapes assemblé avec l'arbre à cames 10 des soupapes d'admission. Alors que l'invention a été décrite d'une manière détaillée en se reportant à des formes d'exécution spécifiques de celle-ci, il est clair pour ceux versés dans l'art que différents changements et modifications peuvent être réalisés sans se départir de l'esprit de l'invention et sans sortir de son domaine d'application. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage des soupapes comprenant: un arbre à cames assemblé en rotation avec une tête de culasse d'un moteur; un élément de transmission rotationnel monté autour de la surface périphérique de l'arbre à cames, de manière à tourner par rapport à celui-ci dans une plage prédéterminée, pour transmettre une puissance de rotation depuis une poulie de vilebrequin; une pluralité de vannes prévues sur l'arbre à cames ou sur l'élément de transmission rotationnel; des chambres pour un fluide formées entre l'arbre à cames et l'élément de transmission rotationnel et séparées chacune en une chambre d'avancement et en une chambre de retardement par une vanne; un moyen d'alimentation en fluide pour fournir un fluide sous pression au moins à une chambre choisie entre les chambres d'avancement et de retardement; et un ressort hélicoïdal disposé entre l'arbre à cames et l'élément de transmission rotationnel, de manière à provoquer l'expansion de la chambre d'avancement ou de la chambre de retardement; et un moyen de retenue pour restreindre le mouvement radial du ressort hélicoïdal. 2. Dispositif de réglage des soupapes selon la revendication 1, dans lequel le ressort hélicoïdal comprend une portion hélicoïdale dont le mouvement radial est restreint par le moyen de retenue. 3. Dispositif de réglage des soupapes selon la revendication 2, dans lequel le moyen de retenue comprend une saillie qui s'engage avec une surface interne de la portion hélicoïdale du ressort hélicoïdal 4. Dispositif de réglage des soupapes selon la revendication 3, dans lequel le moyen de retenue comprend, en outre, une rainure en spirale qui reçoit une extrémité de la portion hélicoïdale du ressort hélicoïdal.