Brevet FR2823531A1 — publié le 20021018

de la fermeture d'une soupape de moteur à combustion interne. L'invention concerne d'une manière généraie un dispositif d'immobilisation en stationnement d' un véhicule automobile équi pé d' un moteur thermique muni de soupapes à commande électrique, et plus particulièrement un dispositif d'immobilisation en stationnement d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique muni de soupapes à commande électromagnétique. Actueliement pour des véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique muni d'un arbre à cames de commande de soupapes, il existe deux dispositifs d'immobilisation en stationnement. Le premier dispositif, connu sous le nom de " frein à main ", consiste à bloquer par des moyens macaniques classiques au moins une roue du véhicule. Le second dispositif d'immobilisation met en _uvre le moteur thermique d'entranement des roues motrices du véhicule. Ce moteur thermique comporte de façon classique plusieurs chambres de combustion formées par un cylindre, une culasse et un piston et associées à des soupapes d'admission et d'échappement. De façon classique également, le déplacement des soupapes est commandé par des cames d'un arbre à cames du moteur, de sorte que quelle que soit la position de cet arbre, il existe toujours une chambre de combustion hermétiquement fermée par des soupapes que le moteur soit en marche ou au repos. Par conséquent, au repos, le gaz contenu dans une chambre de combustion hermétiquement fermée par des soupapes exerce une force de rappel sur le piston correspondant à la manière d'un ressort, de telle sorte que celui-ci est pratiquement immobilisé à l'intérieur du cylindre. Il est donc relativement difficile de faire tourner l'arbre de sortie d'un tel moteur thermique classique lorsque celui-ci est au repos puisque au moins l'un de ses pistons est pratiquement immobilisé en position dans le- cylindre correspondant. Le second dispositif d'immobilisation en stationnement d'un véhicule, équipé d'un moteur thermique classique, consiste donc à enclencher un rapport de vitesse iorsque le véhicule est stationné pour mettre en prise l'arbre de sortie du moteur avec les roues motrices du véhicule par itintermédiaire de moyens de transmission de puissance. On conçoit dès lors qu'il est difficile de déplacer un véhicule dans ces conditions et que cette caractéristique peut êtré exploitée comme frein additionnel au frein à main. Toutefois, de nouveaux systèmes de commande des soupapes d'un moteur à combustion interne ont été développés permettant de s'affranchir de l'ardre à cames de commande des soupapes. Par exemple, il existe des systèmes de commande des soupapes comportant des actionneurs électromagnétiques. Un tel actionneur électromagnétique de soupape comporte généralement deux électro-aimants entre lesquels est ménagé un entrefer. Dans l'entrefer est montée une palette magnétique reliée à la soupape à actionner, dépla,cable par les électro-aimants à l'encontre de l'action de ressorts de stockage d'énergie. Au repos, les ressorts de stockage d'énergie ramènent la palette au milieu de i'entrefer de sorte que toutes les chambres du moteur sont à la pression atmosphérique lorsque le moteur est à l'arrêt. On conçoit donc que pour des véhicules équipés d'actionneurs de soupapes électriques tels que des actionneurs électromagnétiques de soupapes il n'est plus possible d'utiliser le moteur comme source de frein additionnel. La présente invention vise donc à remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif d'immobilisation en stationnement d'un véhicule automobile équipé de soupapes à commande électrique. Elle a donc pour objet un dispositif d'immobilisation d'un véhicule automobile en stationnement ledit véhicule étant équipé d'un moteur thermique comportant au moins un arbre rotatif de sortie adapté pour être mis en prise avec des roues motrices du véhicule par l'intermédiaire de moyens de transmission de puissance, led it moteur comportant également des cylindres équipés de soupapes déplacées par des actionneurs de soupapes électriques, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de blocage des soupapes d'au moins un cylindre du moteur en position fermoe, déplaçables entre une première position escamotée de déblocage des soupapes et une seconde position active de blocage des soupapes en position fermée afin de bloquer en rotation l'arbre de sortie du moteur et permettre ainsi un blocage des roues motrices du véhicule par l'intermédiaire des moyens de transmission de puissance, sous le contrôle de moyens de commande. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - les cylindres sont équipés d'actionneurs de soupapes électromagnétiques; - les moyens de blocage comportent au moins une tige associée à des moyens de déptacement de celle-ci entre une première position escamotée de déblocage d'au moins une soupape et une seconde position active dans laquelle ladite au moins une tige coopère avec ladite au moins une soupape pour la bloquer en position fermée; - les moyens de déplacement des moyens de blocage comportent des moyens élastiques exerçant sur ladite au moins une tige une force de rappel pour solliciter celle-ci en position active, et des moyens éiectromagnétiques adaptés pour exercer sur ladite au moins une tige une force apte à déplacer celle-ci jusqu'à sa position escamotée; - les moyens électromagnétiques des moyens de blocage comportent une palette magnétique solidaire de la tige et un électro-aimant relié au véhicule; - les actionneurs électriques de soupapes comportent une tige d'actionnement d'une soupape montée déplaçable entre une première position dans laquelle la soupape est ouverte et une seconde position dans laquelle la soupape est fermoe, ladite tige d'actionnement étant adaptée pour coopérer avec les moyens de blocage; - les actionneurs électromagnétiques de soupapes comportent un entrefer dans lequel une palette magnétique reliée à une tige d'actionnement d'une soupape, est montée déplaçable entre une première position dans laquelle la soupape est en position ouverte et une seconde position dans laquelle la soupape est en position fermée, ladite palette étant adaptée pour coopérer avec les moyens de blocage; et - les moyens de commande comportent un calculateur de contrôle des actionneurs de soupapes électriques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnce uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un véhicule équipé de soupapes à commande électromagnétique et d'un dispositif d'immobilisation en stationnement de celỉ-ci conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue schématiquement d'un actionneur de soupape électromagnétique associé à la partie correspondante d'un dispositif d'immobilisation conforme à l'invention. La figure 1 représente un véhicule automobile 2 comportant un en semble moteur 4 équipé d'un dispositif 6 d'immobilisation en stationnement conforme à l'invention, et des moyens de commande 8 de cet ensemble mo teur. L'ensemble moteur 4 comprend un moteur thermique 10 équipé d'actionneurs 12 de soupapes électromagnétiques commandés de façon classique par un calculateur 14 de contrôle. Le moteur 10 comprend un arbre de sortie rotatif 16, ou vilebrequin, adapté pour être mis en prise avec des roues motrices 18 du véhicule 2 par l'intermédiaire de moyens de transmission de puissance comportant en outre un mécanisme d'embrayage 20 équipé d'un capteur 22 de régime de rotation du moteur 10, et d'une bo^te de vitesses 24. Le calculateur 14 est raccordé en entrée du dispositif d'immobilisation 6 et des actionneurs 12 de soupapes. Il est également raccordé en sortie du capteur 22 de régime de rotation du moteur. Ainsi, ce calculateur est apte à contrôler et à commander le dispositif d'immobilisation 6 en fonction des informations transmises par le capteur 22 de régime de rotation du moteur 10. Le calculateur 14 est réalisé de façon classique à l'aide par exemple d'un microcontrôleur associé à des mémoires dans lesquelles est enregistré un algorithme de commande du dispositif d'immobilisation 6. Il comporte égaiement, par exemple, un calculateur de contrôle des actionneurs 12 de soupapes. Le dispositif d'immobilisation 6 comporte au moins un ensemble 30 de blocage de toutes les soupapes d'un cylindre du,moteur 10. De préférence, il comporte deux ensembles de blocages destinés chacun à bloquer les soupapes de leur cylindre respectif. Chaque ensemble 30 de blocage des soupapes d'un cylindre comporte des moyens de blocage aptes à bloquer chacun une soupape du cylindre concerné. Par conséquent, un ensemble de blocage 30 comporte autant de moyens de blocage que de soupapes à bloquer. En variante l'ensemble de blocage 30 peut être équipé d'un seul moyen de blocage apte à bloquer toutès les soupapes d'un cylindre. Les moyens de commande 8 sont raccordés de façon classique au calculateur 14 pour pouvoir transmettre à ce dernier des signaux de commande de mise en route ou d'arrêt du moteur 10. Ces moyens de commande 8 sont également raccordés en sortie d'un capteur 34 de position de clé de contact apte à engendrer des commandes de mise sous tension des différents organes électriques du véhicule 2 et des commandes de mise en route ou d'arrêt du moteur 10. La figure 2 représente un actionneur électromagnétique 40 d'une soupape 42 d'admission ou d'échappement de gaz dans un cylindre 44. Cet actionneur électromagnétique 40 est associé à des moyens de blocage 46 de l'ensemble 30 de blocage des soupapes du cylindre 44. Le cylindre 44 forme une chambre de combustion 50 dans laquelle est monté un piston 52 relié à l'arbre de sortie 16 du moteur 10. Ce cylindre 44 est également associé à une culasse dans iaquelle est montée la soupape 42 d'admission ou d'échappement des gaz de combustion. Cette soupape 42 est dépla,cable entre une première position ouverte dans laquelle les gaz de combustion sont admis ou s'échappent du cylindre 44, et une seconde position fermée dans laquelle l'admission ou l'échappement de gaz dans la chambre de combustion 50 est bloqué. Le déplacement de cette soupape se fait sous la commande de l'actionneur électromagnétique 40. L?actionneur électromagnétique 40 de la soupape 42 comporte un électroaimant supérieur 60 et un électroaimant inférieur 62 comprenant chacun un corps 64 et 66 en tôle magnétique feuilletée portant une bobine d'alimentation respective 68, 70 raccordée au calculateur 14 de contrôle. Les faces des électro-aimants 60 et 62, tournées l'une vers l'autre, définissent entre elles un entrefer 72. A l'intérieur de cet entrefer 72 est montée une palette magnétique 74 fixée à une extrémité d'une tige 76 d'actionnement de la soupape 42. Cette paiette 74 est montée dépla,cable dans l'entrefer 72 entre une première position dans laquelle la soupape 42 est en position fermée et une seconde position escamotée dans laquelle la soupape 42 est en position ouverte. Un jeu J sépare la palette 74 des faces de l'électroaimant supérieur 60, lorsque la soupape 42 est en position fermée comme illustré sur la figure 2. Ce jeu J est d'environ 0. 2mm. La palette 74 comporte également une surface plane 78 tournée vers les face de l'électroaimant inférieur 62, cette surface étant apte à coopérer avec les moyens de blocage 46. Une distance H sépare cette surface 78 des faces de l'électroaimant inférieur 62 lorsque la soupape est en position fermée. La tige 76 traverse le corps 66 de l'électro-aimant 62 et un logement ménagé dans la paroi de la culasse. Entre le corps 66 et le logement 80 sont disposés deux ressorts antagonistes 82, 84 de stockage d'énergie entourant la tige d'entranement 76 de ia soupape à actionner. Le premier ressort 82 prend appui d'une part sur le corps 66 de I'électroaimant 62 et d'autre part sur une butée 86 de la tige 76. Le second ressort 84 prend appui entre ladite butée 86 et le fond du logement 80 ménagé dans la paroi de la culasse. Les moyens de blocage 46 comportent un actionneur électromagnétique 88 apte à déplacer une tige 90 entre une première position active de blocage en translation de la palette 74 illustrse sur la figure 2, et une position escamotée de déblocage de cette palette. Cette tige comporte deux extrémités 92, 94 reliées par l'intermédiaire d'une partie centrale 96. L'extrémité 92, de largeur sensiblement égale à la distance H. est apte à coopérer avec la surface plane 78 de la palette 74 de l'actionneur électromagnétique 40 de soupape afin de bloquer en translation la tige 76 d'actionnement de la soupape 42. L'extrémité 94 est destinée à coopérer avec un détecteur 100 de position escamotée des moyens de blocage 46, lorsque la tige 90 est en position escamotée. La partie centrale 96 de la tige 90 se compose d'une première partie associée à l'actionneur électromagnétique 88 et d'une seconde partie située à l'extérieur de l'actionneur 88 et relice à l'extrémité 92 de la tige 90. La première partie de la tige 90 est par exemple solidaire d'une palette magnétique 102 axialement déplaçable sous l'action d'un électroaimant de l'actionneur électromagnétique 88 entre une première position dans laquelle l'extrémité 94 de la tige 90 est pratiquement en contact avec le détecteur de position escamotée, et une seconde position dans laquelle l'extrémité 92 de la tige est engagée sous la surFace plane 78 de la palette 74 de l'actionneur électromagnétique 40 de soupape. La seconde partie de la tige 90 comporte une butée 104. Un ressort 106, monté en appui d'une part sur cette butée 104 et d'autre part sur une surface d'appui correspondante des moyens de blocage 46, sollicite la tige 90 dans la direction de la flèche F2, c'est-à-dire en direction de sa position active. La force de rappel du ressort 106 est inférieure à la force de traction exercée par l'actionneur électromagnétique 88 lorsque celul-ci est activé, de sorte que l'on peut déplacer la tige 90 à l'encontre de l'action du ressort 106. L'actionneur électromagnétique 88 et le détecteur 100 de position escamotée sont raccordés au calculateur 14 de contrôle. On remarquera que l'actionneur électromagnétique de la figure 2 peut être remplacé par tout autre dispositif apte à bloquer en position fermée la soupape 42 sous le contrôle de moyens de commande. Le fonctionnement du dispositif d'immobilisation en stationnement d'un véhicule équipé d'actionneurs de soupapes électromagnétiques va maintenant être décrit à l'aide des figures 1 à 2. Lorsque le moteur est en route, les moyens de blocage 46 sont tous maintenus en position escamotée de façon à ne pas gêner le mouvement des soupapes. Après une man_uvre de stationnement un signal de commande d'arrêt du moteur 10 est transmis aux moyens de commande par le capteur 34 de positions de clé de contact. Les moyens de commande 8 commandent alors l'arrêt de moteur 10 et engendrent un signal de commande d'arrêt du moteur qui est transmis au calculateur 14. Le régime de rotation du moteur décroît alors progressivement vers une valeur nulle. Dès que le capteur 22 de régime de rotation du moteur indique que celuici est nul au calculateur 14, ce dernier commande de façon classique les actionneurs électromagnétiques 12 de soupapes pour déplacer l'ensemble des palettes des soupapes d'au moins un cylindre dans une position o celles-ci sont en appui sur les fàces correspondantes des électroaimants supérieurs. Dans cet état le jeu J est pratiquement nul. Dans la suite de la description on ne décrira ie fonctionnement que d'un des moyens de blocage 46 d'un ensemble 30 de blocage du dispositif d'immobilisation 6, le fonctionnement des autres moyens de blocage étant similaire à celui décrit. Lorsque la soupape 42 du cylindre 44 est en position fermoe les moyens de blocage 46 sont activés par le calculateur 14. L'actionneur électromagnétique 88 des moyens de blocage 46 est alors désactivé, c'est à dire par exemple qu'il n'est plus alimenté. Par conséquent, la tige 90, sous l'action du ressort 106, se déplace dans la direction de la flèche F2. L'extrémité 92 de cette tige s'engage alors facilement sous la surface plane 78 de ia palette 74 de l'actionneur électromagnétique 40. Ensuite l'ensemble des organes du véhicule 2 est mis hors tension. La surface plane 78 de la palette 74 vient alors en appui sur l'extrémité 92 comme représenté sur la figure 2. La soupape est ainsi maintenue en position fermée sans nécessiter aucune alimentation électrique. La chambre de combustion 50, dont l'ensemble des soupapes est maintenu en position fermée, est donc hermétiquement close et le piston 52 de cette chambre est pratiquement immobilisé. ll est donc difficile dans ces conditions de faire tourner l'arbre de sortie 16 du moteur 10. Si un rapport de vitesse est enclenché, les roues motrices du véhicule 2 sont alors en prise avec l'arbre de sortie 16 du moteur 10 par I'intermédiaire des moyens de transmission de puissance et elles ne peuvent donc pas tourner puisque l'arbre 16 est bloqué en rotation. Ainsi le dispositif 6,1Orsqu'il est en position active de blocage entraîne l'immobilisation du véhicule en stationnement. Après une période de stationnement et lors de la mise en route du véhicule 2, un signal de commande d'activation du moteur 10 est transmis par le capteur 34 de position de clé de contact aux moyens de commande 8. A la réception de ce signal les moyens de commande 8 engendrent un signal de commande de mise en route du moteur lO qui est transmis au calculateur 14. Ce calculateur 14 désactive alors les ensembles de blocage du dispositif d'immobilisation 6. Pour cela, le calculateur 14 commande de façon classique l'actionneur électromagnétique 40 de soupapes de manière à déplacer la palette 74 de la soupape 42 dans une position o celle-ci est en appui sur les faces correspondantes de l'électroaimant supérieur 60. Dans cet état le jeu J est pratiquement nul. Ensuite, I'actionneur électromagnétique 88 des moyens de blocage 46 est activé. Il exerce une force de traction dans la direction opposée à la flèche F2 sur la tige 90. Cette force étant supérieure à ia force de rappel du ressort 106, ia tige 90 est dépiscée jusqu'à ce que l'extrémité 94 de la tige soit pratiquement en contact avec le détecteur 100 de position escamotée. L'activation de l'actionneur électromagnétique 88 est ensuite maintenue tant que i'arrêt du moteur 10 n'est pas à nouveau commandé. Fréquemment, en utilisation urbaine, une seule soupape d'admission par cylindre est utilisée, I'autre restant fermée. Ainsi, dans une variante, le dispositif d'immobilisation 6 est utilisé pour réaliser des économies d'énergie. En effet lors du fonctionnement du moteur, un actionneur électromagnétique de soupape classique consomme de l'énergie pour maintenir une soupape en position fermoe puisqu'il faut vaincre ia force de rappel des ressorts antagonistes 82, 84. Dans cette variante, on modifie l'algorithme de commande du dispositif d'immobilisation 6, par exemple, de la façon suivante: - le calculateur 14 commande, par exemple de façon similaire à ce qui a été décrit précédemment, le blocage d'une soupape en position fermée dès que celle-ci est déplacée en position fermée par un actionneur électromagnétique. - le caloulateur 14 commande, par exemple de façon similaire à ce qui a été décrit précédemment, le déplacement en position escamotée des moyens de blocage d'une soupape dès que la sou pape d oit être déplacce en position ouverte par l' acti on neur de soupape. Ainsi dans cette variante la soupape est maintenue en position fermée par les moyens de blocage du dispositif d'immobilisation et non plus par l'actionneur de soupape. Par conséquent il n'est plus nécessaire d'alimenter l'actionneur de soupape pour maintenir la soupape en position fermoe et on réalise donc une économie d'énergie. Dans une autre variante, la surface piane 78 de la palette 74 de l'actionneur électromagnétique 40 de soupape est remplacée par une partie en creux ou en sail lie sur la tige d'action nement 76 de la soupape. Cette partie en creux ou en saillie peut être à l'intérieur ou à l'extérieur de l'entrefer de l'actionneur électromagnétique 40. Les moyens de blocage 46 sont alors adaptés pour coopérer avec cette partie en creux ou en saillie de la tige d'actionnement 76. Dans une autre variante, cette partie en creux ou en saillie est placée à une extrémité de la palette 74. En variante, les moyens de blocage comportent un actionneur électromagnétique équipé d'une tige apte à bloquer en position fermée deux soupapes d'un même cylindre. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'immobilisation (6) d'un véhicule automobile (2) en stationnement ledit véhicule étant équipé d'un moteur thermique (10) comportant au moins un arbre rotatif de sortie (16) adapté pour étre mis en prise avec des roues motrices (18) du véhicule par l'intermédiaire de moyens de transmission de puissance, ledit moteur comportant également des cylindres (44) équipés de soupapes (42) déplacces par des actionneurs (40) de soupapes électriques, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de blocage (46) des soupapes d'au moins un cylindre du moteur en position fermée, déplaçables entre une première position escamotée de déblocage des soupapes et une seconde position active de blocage des soupapes en position fermée afin de bloquer en rotation l'arbre de sortie du moteur et permettre ainsi un blocage des roues motrices du véhicule par l'interrnédiaire des moyens de transmission de puissance, sous le contrôle de moyens de commande (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cylindres (44) sont équipés d'actionneurs (40) de soupapes électromagnétiques. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de blocage (46) comportent au moins une tige (90) associée à des moyens (88, 106) de déplacement de celle-ci entre une première position escamotée de déblocage d'au moins une soupape (42) et une seconde position active dans laquelle ladite au moins une tige coopère avec ladite au moins une soupape (42) pour la bloquer en position fermée. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (88, 106) de déplacement des moyens de blocage (46) comportent des moyens élastiques (106) exerc,ant sur ladite au moins une tige (90) une force de rappel pour solliciter ceile-ci en position active, et des moyens électromagnétiques (88) adaptés pour exercer sur ladite au moins une tige une force apte à déplacer celle-ci jusqu'à sa position escamotée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens électromagnétiques (88) des moyens de blocage (46) comportent une palette magnétique (102) solidaire de la tige (90) et un électro-aimant relié au véhicule. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les actionneurs électriques (40) de soupapes comportent une tige (76) d'actionnement d'une soupape (42) montée déplaçable entre une première position dans laquelle la soupape est ouverte et une seconde position dans laquelle la soupape est fermée, ladite tige d'actionnement (76) étant adaptée pour coopérer avec les moyens de blocage (46). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce q u e les action neu rs él ectrom ag nétiq u es (40) de sou pa pes comportent un entrefer (72) dans lequel une paiette magnétique (74) reliée à une tige (76) d'actionnement d'une soupape (42), est montée dépla,cable entre une première pasition dans laquelle la soupape est en position ouverte 1o et une seconde postiion dans taquelle la soupape est en position fermee, ladite palette étant adaptée pour coopérer avec les moyens de blocage (46) . 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de commande (8) co m portent u n calou lateur de contrôle des actionneurs de sou papes électriques.