Brevet FR2806443A1 — publié le 20010921

La présente invention concerne un actionneur pour man#uvrer un dispositif de commande variable des soupapes dl' un moteur à combustion interne notamment pour la commande de la charge du moteur à combustion interne par la fonction de la course d'admission des soupapes. Etat la technique : Un dispositif de commande variable des soupapes d'un moteur à combustion interne selon l'état de la technique peut s'envisager sous différentes réalisations. Une réalisa tion possible d'un tel dispositif comprend par exemple deux arbres à cames tournant autour de leur axe longitudinal agissant sur les soupapes. Le premier arbre à cames définit la fonction d'ouverture et le second la fonction de fermeture des soupapes. En faisant tourner de manière relative les ar bres cames l'un par rapport à l'autre, on peut modifier la course et la durée d'ouverture des soupapes. De tels disposi tifs sont par exemple connus selon l'article Kurbeltrieb für variable Verdichtung , paru dans la publication MTZ Mo- tortechnische Zeitschrift, 58 (1977) 11, pages 706-711. La rotation des deux arbres à cames l'un par rap port à lautre, par exemple à l'aide d'une transmission de couplage à plusieurs pignons, est connue selon le document DE 42 44 550 Al. Ce document décrit un entraînement variable des soupapes selon lequel la rotation des deux arbres à cames l'un par rapport à l'autre est assurée par une transmission de couplage à quatre pignons. Les pignons de la transmission de couplage sont en prise deux à deux. Le premier pignon de cette transmission en forme de roue d'entraînement est relié solidairement en rotation au premier arbre à cames. LI longitudinal du premier arbre à cames correspond à l'axe de rotation de la roue d'entraînement. Le quatrième pignon en forme de pignon de sortie est solidaire du second arbre à ca mes. L'axe longitudinal du second arbre à cames correspond à l'axe de rotation du pignon de sortie. Le pignon d'entrée et le pignon de sortie de la transmission de couplage ne sont pas directement en prise ; ils sont reliés au contraire par deux roues de la transmission de couplage en forme de roues intermédiaires. on obtient de cette manière avec la roue mo- trice et grâce deux pignons intermédiaires jusqu'au pignon de sortie, une chaîne de pignons en prise. Les quatre pignons de la transmission de couplage sont reliés par une tringlerie de couplage formée de trois tiges de couplage articulées l'une à l'autre. Une extrémite de la première tige de couplage est articulée à l'axe de ro tation du pignon moteur ; une extrémité de la'troisième tige de couplage est reliée à l'axe de rotation du pignon de sor tie. Entre la première et la troisième tiges de couplage, a la seconde tige de couplage installée de manière que les points d'articulation entre les tiges de couplage se situent sur les axes de rotation des pignons intermédiaires. Le pignon moteur et le pignon de sortie ou pignon mené sont en prise par les deux pignons intermédiaires, si bien qu'un mouvement de rotation du pignon moteur se transmet par les pignons intermédiaires et donne un mouvement de rota tion de sens opposés pour le pignon de sortie. Les axes de rotation des deux arbres à cames sont en position fixe. La première tige couplage reliant le pignon d'entraînement au premier pignon intermédiaire est prolongée en forme de levier d'actionnement au-delà de l'axe de rotation du premier pignon intermédiaire. Un actionneur est articulé sur le levier de man#uvre pour pivoter le levier de man#uvre autour de l'axe de rotation du pignon moteur. Ainsi, on bascule la tige de couplage dans son plan de basculement pour que les points d'intersection des axes de rotation des pignons intermédiai res définissent avec le plan de pivotement, des trajectoires précises. En cas de basculement de la tige de liaison, la roue entraînée et ainsi le second arbre de rotation sont mis en rotation par rapport au premier arbre à cames. Ce mouve ment de rotation résulte de la combinaison du mouvement de basculement de la tige de couplage et du mouvement de roule ment des roues les unes sur les autres. Un actionneur est soumis à une série de condi tions. Pour réaliser une commande de charge sans étranglement dans toute la plage de fonctionnement des moteurs à combus tion interne actuels, il faut que la fonction de la course d'admission des soupapes puisse se régler dans une plage étendue. Pour couvrir une telle plage de réglage importante, il faut que l'actionneur exécute une course de réglage en translation relativement importante. Cette course de réglage doit en outre pouvoir être parcourue en un temps extrêmement court inférieur à quelques dixièmes de seconde à cause des exigences d'un fonctionnement dynamique du moteur à combus tion interne. Enfin, l'actionneur doit également pouvoir maintenir chaque point de réglage vis-à-vis des forces de réaction pulsées provenant du fonctionnement des soupapes et cela avec une très grande précision. Il est connu selon l'état de la technique de réa liser l'actionneur sous la forme d'un actionneur hydraulique comprenant un cylindre et un piston. De tels actionneurs sont utilisés pour actionner un dispositif de commande variable des soupapes d'un moteur combustion interne comme cela est connu selon le document DE 42 44 550 Al. De tels actionneurs hydrauliques sont toutefois très compliqués et leur fabrication, leur mise en #uvre et leur entretien demandent beaucoup de travail. Cela se traduit par un coût élevé pour de tels actionneurs. La présente invention a pour but de développer un actionneur correspondant au type défini ci-dessus, dont la construction soit simple et qui néanmoins permet de remplir des conditions posées à tels actionneurs. A cet effet, l'invention concerne un actionneur du type défini ci-dessus caractérisé par - une transmission avec une vis cylindrique munie à sa péri phérie d'un filetage et d'un élément coulissant mobile sur la vis qui comporte une zone profilée venant prendre dans le filetage de la vis, lélément coulissant étant relié à un élément d'actionnement du dispositif et, - un moteur qui fait tourner la vis autour de son axe longi tudinal. En activant le moteur, on fait tourner la vis. Le mouvement de rotation de la vis est converti en un mouvement de translation de l'élément coulissant. L'élément coulissant coopère avec le dispositif de commande variable des soupapes d'un moteur à combustion interne, de sorte que le mouvement de translation de l'élément coulissant donne un mouvement de commande du dispositif. L'actionneur selon l'invention présente pour une réalisation appropriée de la vis et/ou de l'élément coulis sant, une course de réglage en translation, importante qui permet de régler la fonction de la course d'admission des soupapes dans une plage étendue. L'ensemble de la course des soupapes peut être parcouru en un temps très court et l'actionneur permet de tenir chaque point de réglage bloqué vis-à-vis des forces réaction pulsées résultant du fonc tionnement des soupapes, ce maintien étant assuré avec une grande précision. Selon un developpement avantageux de l'invention, le moteur est un moteur électrique. Le moteur électrique constitue une solution particulièrement simple, puissante et robuste pour assurer entraînement. Les moteurs électriques sont d'une fabrication coûteuse ; leur fonctionnement est simple et ils ne nécessitent pratiquement pas d'entretien. Un actionneur équipé d'un moteur électrique peut de plus être miniaturisé et plus léger qu'un actionneur hydraulique ou au tre. L'élément coulissant peut par exemple se présen ter sous la forme d'une broche filetée qui est munie d'un fi letage intérieur en prise avec le filetage de la vis. Pour un tel actionneur, on définit la longueur de sa course par la longueur de la vis. Selon un autre développement particulièrement avantageux de l'invention, l'élément coulissant est en forme de crémaillère. Du côté tourné vers la vis, la crémaillère présente un profil venant en prise dans le filetage de la vis. Un élément coulissant en forme de crémaillère présente l'avantage que la course réglage n'est pas définie par la longueur de la vis mais par celle de la crémaillère. Cela permet ainsi même avec vis courte, c'est-à-dire miniatu risée et légère d'assurer une course de réglage longue. Une vis courte présente grace à son faible poids, un moment d'inertie faible et permet une dynamique de démarrage et de freinage particulièrement élevée, c'est-à-dire un déplacement rapide de la fonction d'admission des soupapes. L'actionneur selon l'invention correspondant à ce développement présente une course translation dont la lon gueur dépend de la longueur de la crémaillère. Pour une cré maillère de longueur correspondante, on peut couvrir également des plages de réglage suffisamment grandes pour que la fonction de la course d'admission des soupapes puisse se régler dans une plage étendue. Cette course de réglage peut de plus se faire en un temps extremement court de moins de quelques dixièmes de seconde. Cela permet un fonctionnement particulièrement dynamique du moteur à combustion interne. Enfin, l'actionneur selon l'invention peut, grâce à la trans mission par vis et crémaillère, maintenir chaque point de ré glage vis-à-vis des forces de réaction pulsées provenant du fonctionnement de la soupape et cela ' avec une grande préci sion. La transmission avec vis et crémaillère constitue ainsi un moyen d'autoblocage de l'actionneur. Pour réaliser l'actionneur selon linvention de la manière la moins encombrante possible, selon un mode de réalisation préférentiel, le moteur est monté par rapport à la crémaillère pour que celle-ci puisse déborder du moteur. La crémaillère peut se déplacer toute sa longueur sur la vis sans que la course de la crémaillère ne soit limitée d'un côté par le moteur. Cela présente l'avantage qu'avec un ac- tionneur particulièrement petit, réalise une grande course de réglage. Pour tenir vis-à-vis forces de réaction pul sées, importantes provenant du fonctionnement des soupapes, on réalise le filetage de la vis sous la forme d'un filetage droit. Cela permet d'une part améliorer l'autoblocage de l'actionneur et d'autre part de reduire à un minimum le jeu entre la vis et l'élément coulissant. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'élément coulissant est relié au dispositif par un élément articulé. L'élément coulissant présente de manière avanta geuse un premier élément de réception avec lequel un second élément de réception de l'élément articulation est en prise par une liaison de frottement. De manière préferentielle, le premier élément de réception est en forme d'ouverture circu laire et second élément de réception en forme de téton avec une surface de section circulaire, le diametre extérieur du téton étant supérieur au diamètre intérieur de l'ouverture. Cela permet d'accentuer l'effet autobloquant de l'actionneur. Selon un autre développement avantageux de l'invention, la transmission comprend un châssis de support recevant ' rotation la vis et en coulissement élément cou lissant, les surfaces frontales de la vis s'appuyant sur le châssis de support. Ce développement de linvention permet d'induire les forces de réaction pulsées provenant du fonc tionnement des soupapes par les faces frontales de la vis, directement dans le châssis et de ne pas les transmettre au moteur. On réalise ainsi un fonctionnement particulièrement protégé moteur. Deux exemples de réalisation préférentiels de l'invention seront décrits ci-après de manière plus détaillée à laide dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un ac- tionneur selon l'invention, - la figure 2 montre un second mode de réalisation d'un ac- tionneur selon l'invention, - la figure 3 montre la vis des actionneurs figures 1 et 2 selon invention. La figure 1 montre l'ensemble d'un actionneur se lon l'invention portant la référence 1. L'actionneur 1 permet de man#uvrer un dispositif de commande variable des soupapes d'un moteur à combustion interne notamment pour la commande de la charge du moteur par l'intermédiaire de la fonction de la course admission des soupapes. L'actionneur 1 selon l'invention comprend une transmission 2 et un moteur 3. La transmission 2 se compose d'une vis cylindrique 4 recevant de manière coulissante un élément coulissant 5. Un filetage hélicoïdal 6 est prévu à la périphérie de la vis 4. L'élément coulissant 5 est en forme de crémaillère dont le côté supérieur est en forme de profil 7 en prise avec le filetage 6 de la vis 4. Une extrémité de l'élément coulissant 5 comporte une ouverture 8, circulaire, par laquelle l'élément coulissant 5 est relie à un élément d'actionnement 11 (voir figure 2) du dispositif pour la com mande variable des soupapes du moteur à combustion interne. moteur 3 est en forme de moteur électrique mettant en rotation la vis 4 autour de son longitudinal 9. Le mouvement de rotation de la vis 4 est converti en un mouvement translation de l'élément coulissant 5. Le mouve ment de translation de l'élément coulissant 5 se traduit par un mouvement de commande du dispositif de commande variable de soupapes. Dans le mode de réalisation de l'actionneur 1 de l'invention selon la figure 2, le moteur 3 est installé par rapport à elément coulissant 5 pour que ce dernier puisse passer au-delà du moteur 3. De manière plus précise, le mo teur 3 en forme de moteur électrique a un diamètre plus petit que la vis si bien que l'élément coulissant 5 en forme de crémaillère déplace au-dessus du moteur 3. L'élément cou lissant 5 relié par l'intermédiaire d'un élément articulé 10 à l'élément d'actionnement 11 du dispositif pour commander de manière variable les soupapes. L'élément articulé 10 com porte un 12 à section circulaire dont le diamètre exté rieur est plus grand que le diamètre intérieur de l'ouverture 8. Le téton 12 est en prise par une liaison de frottement avec l'ouverture 8. La transmission 2 comporte un châssis de support 13 dans lequel la vis 4 est montée à rotation et lélément coulissant 5 en coulissement. La surface frontale de la vis 4 s'appuie au niveau des parties de châssis l3a, horizontales sur le châssis de support 13. Le châssis 13 de l'actionneur 1 de la figure 2 dépasse de la transmission 2 et comporte une zone 13b recevant le moteur 3. La figure 3 montre à échelle agrandie un détail de la vis 4. Il apparaît clairement que le filetage 6 de la vis 4 est un filetage droit. R E V E N D I C A T 1 0 N S 10) Actionneur (1) pour man#uvrer un dispositif commande variable des soupapes d'un moteur à combustion interne notam ment pour la commande de la charge du moteur à combustion in terne par la fonction de la course d'admission soupapes, caractérise par - une transmission (2) avec une vis cylindrique munie à sa périphérie d'un filetage (6) et d'un élément coulissant (5) mobile sur la vis (4) qui comporte une zone profilée (7) venant prendre dans le filetage (6) de vis (4), l'élément coulissant (5) étant relié à un élément d'actionnement (11) du dispositif et, - un moteur (3) qui fait tourner la vis (4) autour de son axe longitudinal (9). 2') Actionneur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur 3) est un moteur électrique. 30) Actionneur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément coulissant (5) est une crémaillère. 4') Actionneur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moteur (3) est monté par rapport à la crémaillère pour que cette dernière puisse se déplacer au-delà du moteur (3). 5') Actionneur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le filetage (6) de la vis (4) est un filetage droit. 6') Actionneur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément coulissant (5) est relié au dispositif par un élé- ment articulé (10). 70) Actionneur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément coulissant (5) comporte un premier élément de ré ception dans lequel un second élément de réception de l'élément articulé (10) en prise par une liaison par frottement. 80) Actionneur (1) selon revendication 7, caractérisé en ce que le premier élément de réception comporte une ouverture circu laire (8) et le second élement de réception est en forme de téton (12) à section circulaire, le diamètre extérieur du té ton (12) étant supérieur au diamètre intérieur de l'ouverture (8). 90) Actionneur (1) selon 11 quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la transmission (2) comporte châssis de support (13) dans lequel la vis (4) est montée à rotation et l'élément coulis sant (5), monté coulissant, les surfaces frontales de la vis (4) étant appuyées contre le châssis de support (13).