Brevet FR2840724A1 — publié le 20031212

eux par une table a billes a mouvements croises (45). 1 2840724 L' invention concerne un perfectionnement aux ac- tionneurs electromagnetiques comportant un organe d'actionnement mobile sous l'effet d'un organe electroma- gnetique et de deux ressorts montes en opposition definis- sent un point d'equilibre de l'organe d'actionnement. L'organe d'actionnement comprend en general un poussoir associe a une palette qui se deplace entre deux bobines formant l'organe d'actionnement, la palette etant attiree alternativement par l'une ou l'autre des bobines a l'encontre de l'un ou l'autre des ressorts. Les deux ressorts vent en general produits selon un meme cahier des charges et ont done des caracteristi- ques elastiques, dimensionnelles ou metallurgiques simi- laires, ce qui conduit a un comportement similaire des deux ressorts. Les ressorts etant montes en opposition, une even- tuelle variation de longueur de l'un des ressorts sous l'effet par exemple de la temperature ou du vieillissement est contrariee par une variation de longueur similaire de l'autre ressort, de sorte que la variation de longueur des ressorts ne provoque pas de deplacement du point d'equilibre de l'organe d'actionnement lors du fonctionne- ment de l'actionneur. Par contre, d' autres composants de l' actionneur influant sur la position du point d'equilibre peuvent pre senter des variations dimensionnelles qui ne se compensent pas, de sorte que le point d'equilibre finis par se depla cer, ce qui modifie de facon non desiree la dynamique de ltorgane d'actionnement. Pour remedier a ce deplacement, on connalt des dispositifs de compensation actifs consistent a intercaler entre l'un des ressorts et son siege une rondelle a dila tation commandee permettant de compenser le deplacement du point d'equilibre. Ces dispositifs vent complexes, et l' invention a 2 2840724 pour but de prevoir un moyen simplifie de compensation au moins partielle du deplacement du point d'equilibre de l'organe d'actionnement. Dans un actionneur selon l' invention, les ressorts ont des caracteristiques de fonctionnement dissymetriques de facon a compenser au moins partiellement un deplacement du point d'equilibre de ltorgane d'actionnement du a des variations dimensionnelles d' au moins un composant de l'actionneur. Ainsi, les caracteristiques de fonctionnement dis symetriques des ressorts induisent des variations dimen sionnelles dissymetriques des deux ressorts, de sorte que ces variations dimensionnelles ne se neutralisent plus mu tuellement mais induisent un deplacement du point d'equilibre. Ce deplacement du aux ressorts permet de com- penser de facon previsionnelle le deplacement du aux au- tres composants de l'actionneur. La compensation selon l' invention se fait de facon purement passive, et ne necessite aucune modification de la structure de l'actionneur existent. Selon un aspect de l' invention, les caracteristi- ques de fonctionnement des ressorts vent des caracteristi- ques variables avec la temperature de l'actionneur. Ainsi, au cours d'un cycle de fonctionnement la dissymetrie des caracteristiques de fonctionnement des ressorts permet de compenser lteffet des dilatations ther- miques que subissent les composants de l'actionneur et qui tendent a deplacer le point d'equilibre. Selon un autre aspect de l' invention, les caracte ristiques de fonctionnement des ressorts vent des caracte- ristiques variables avec le vieillissement des ressorts. Ainsi, au cours du vieillissement de l'actionneur, la dissymetrie des caracteristiques de fonctionnement des ressorts permet de compenser l'effet des usures, fluages et autre ecrouissages que subissent les composants de 3 2840724 l'actionneur et qui tendent a deplacer le point d'equilibre. Selon un premier mode de realisation de l' invention, la dissymetrie des caracteristiques de fonc tionnement des ressorts resulte de contraintes internee des ressorts differentes lorsque ltorgane d'actionnement est au point d'equilibre, par exemple obtenue par l'utilisation de ressorts ayant des caracteristiques di- mensionnelles differentes. Selon un deuxieme mode de realisation de l' invention, la dissymetrie des caracteristiques de fonc tionnement des ressorts resulte de l'utilisation de mate riaux differents pour la fabrication des deux ressorts, ou encore d'une difference de traitement thermique des deux ressorts. D'autres caracteristiques et avantages de l' invention apparaitront plus clairement a la lumiere de la description qui suit de modes de realisation particu- liers non limitatifs de l' invention, en reference a la fi gure unique annexce representant une vue en coupe par- tielle d'un actionneur selon ['invention. L' invention s'applique ici a un actionneur elec- tromagnetique de soupape 1 comprenant un boitier 10 monte sur une culasse 4 d'un moteur dans laquelle coulisse la soupape 1. De facon connue en soi, l'actionneur comporte un organe d'actionnement ou poussoir 12 qui coulisse coaxialement a la queue 3 de la soupape 1. L'extremite de la queue 3 de la soupape 1 et l'extremite du poussoir 12 vent rappelees l'une vers l'autre par deux ressorts 7 et 15 antagonistes agissant respectivement sur le poussoir 12 et sur la queue 3 de la soupape. Les ressorts 7 et 15 de finissent un point d'equilibre du poussoir 12, correspon dant a la position du poussoir 12 illustree. Le poussoir 12 est solidaire d'une palette 13 mon tee pour se deplacer entre deux bobines 14.1 et 14.2. La 4 2840724 course du poussoir 12 est ainsi limitee entre une position extreme superieure definie par la butee de la palette 13 contre le noyau de la bobine 14.1 et une position extreme inferieure definie par la butee de la palette 13 contre le noyau de la bobine 14.2, les deux positions extremes cor- respondant respectivement aux positions ouverte et fermee de la soupape. En fonctionnement, ['ensemble mobile constitue de la palette 13, du poussoir 12 et de la soupape 1 est de place d'une position extreme a l'autre par l' action combi- nee des ressorts 7 et 15 et des bobines 14.1, 14.2 atti- rant alternativement la palette 13. Lors d'un cycle de fonctionnement du moteur, les differents composants de l'actionneur et du moteur (boi tier de l'actionneur, siege des ressorts, ressorts, pous- soir, soupape, culasse...) moment progressivement en tempe- rature et subissent des dilatations qui influencent la po- sition du point d'equilibre du poussoir 12. Si, comme dans l'art anterieur, les deux ressorts 7,15 vent identiques, le montage en opposition des res sorts 7,15 contrarie les dilatations d'un des ressorts par les dilatations similaires de l'autre ressort, de sorte que les ressorts 7,15 n'induisent pas par eux-memes de de placement du point d'equilibre du poussoir 12. Les dilatations des autres composants peuvent par contre ne pas se compenser et conduire a un deplacement du point d'equilibre du poussoir 12. Selon l' invention, les ressorts 7,15 presentent des caracteristiques de dilatation dissymetriques, afin que les dilatations de l'un des ressorts ne soient plus entierement contrariees par les dilatations de l'autre ressort. Les ressorts 7,15 ne vent done plus neutres du point de vue du deplacement du point d'equilibre, mais permettent de compenser les dilatations des autres compo 2840724 sants de l'actionneur de faon assurer un maintien du point d'6quilibre dans sa position nominale. On disposera le ressort se dilatant le plus du c6 tA vers lequel le point d'Aquilibre est susceptible de se dAplacer sous l'eftet de la dilatation des autres compo- sants. La dissymAtrie des caractAristiques de dilatation est par exemple obtenue en prAvoyant des resorts 7,15 rdalisAs dans le mAme matAriau mais ayant des longueurs vice diffArentes. Ainsi, le ressort le plus long se dila tera plus que le ressort le plus court. Cette dissymAtrie peut Agalement Atre obtenue en utilisant pour la fabrication des ressorts 7,15 deux matA riaux ayant des coefficients de dilatation diffArents. Ainsi, au tur et mesure de la monte en tempAra ture lors d'un cycle de fonctionnement du moteur, le point d'dquilibre est maintenu dans sa position nominale par un moyen trAs simple, ne nAcessitant aucune mesure ou asser vissement. De la mAme faon, dans le cadre d'un vieillisse ment progressif de l'actionneur, les diffArents composants de l'actionneur et du moteur qui influencent la position du point d'Aquilibre vont subir des usures, fluages et au tres altArations qui vont faire varier leurs caractAristi ques dimensionnelles. En particulier, les ressorts vont se raccourcir lgArement sous l'effet du fluage dO aux con traintes internee permanentes rAgnant dans les ressorts. On choisira selon l' invention des ressorts 7,15 prAsentant des caractAristiques de fluage dissymAtriques, le ressort se raccourcissant le plus Atant disposA du ctA opposA au catA vers lequel le point d'Aquilibre est sus- ceptible de se dAplacer sous l'effet des variations dimen- sionnelles des autres composants. La dissymAtrie des caractAristiques de fluage est par exemple obtenue en prAvoyant des ressorts 7,15 ayant 6 2840724 des longueurs a vice differentes, de sorte que quand le poussoir 12 est au point d'equilibre, l'un des ressorts subira des contraintes internee plus elevees que l'autre ressort. Le ressort le plus contraint va se raccourcir plus rapidement sous l'effet du fluage que l'autre res- sort, ce raccourcissement n'etant pas integralement com- pense par le raccourcissement de l'autre ressort. Les res- sorts 7,15 vont ainsi permettre une compensation du depla- cement du point d'equilibre du aux autres composants. On peut egalement realiser la dissymetrie des ca racteristiques de fluage en utilisant pour la fabrication des ressorts 7,15 deux materiaux ayant des caracteristi ques de fluage differentes. On peut encore real i ser cette dissymetrie en fa bricant ressorts 7,15 identiques quant a leurs dimensions et leur materiau, mais en soumettant l'un d'eux a un trai tement thermique different du traitement thermique de l'autre ressort, afin de differencier leur tenue au fluage. L' invention ntest pas limitee au mode particulier de realisation qui vient d'etre decrit, mais bien au con traire entend couvrir toute variante qui entre dans le ca dre de l' invention tel que defini par les revendications. Bien que dans les modes de realisation illustres, les caracteristiques de fonctionnement des ressorts envi sagees soient des caracteristiques de dilatation ou de fluage, l' invention s'etend a toute autre caracteristique de fonctionnement, comme des caracteristiques de vieillis sement telles que l'usure ou ltecrouissage, ou des carac teristiques elastiques telles que la raideur des ressorts. Bien que dans le mode de real i sation il lustre, l'actionneur soit separe en deux ensembles dont l'un, com- prenant l'organe electromagnetique, l'organe d'actionnement et l'un des ressorts, est contenu dans un boitier separable de la culasse, et l'autre, compose de l'autre ressort, est monte a demeure sur la culasse, l' invention s' applique egalement a d' autres modes de rea- lisation de l'actionneur, comme par exemple un actionneur entierement contenu dans un boitier rapporte sur le moteur et portant les deux ressorts, ou encore un actionneur to- talement integre dans la culasse du moteur. Bien que dans le mode de realisation illustre, l'actionneur comporte un organe electromagnetique compose de deux bobines, l'invention s'applique egalement a un ac 1G tionneur dont ltorgane electromagnetique ne comporte qu'une seule bobine agencee pour attirer la palette suc- cessivement dans l'une et l'autre des positions extremes. 8 2840724 REVEND I CAT I ONS 1. Actionneur AlecLromagnAtique ayant un organe d'actionneent (12) mobile sous l'effet d'un organe Alec tromagnAtique (14.1,14.2) et de deux ressorts (7,15) mon tAs en opposition dAfinissant un point d'Aquilibre de l'organe d'actionnement (12), caractArisA en ce que les ressorts (7,15) ont des caractAristiques de fonctionnement dissymAtriques de faon compenser au moins partiellement un dAplacement du point d'dquilibre de l'organe d'actionnement (12) dO des variations dimensionnelles d' au moins un composant de l'actionneur. 2. Actionneur selon la revendication 1, caractAri- sA en ce que les caractAristiques de fonctionnement des ressorts (7,15) vent des caractAristiques de dilatation. 3. Actionneur selon la revendication 1, caractAri sA en ce que les caractristiques de fonctionnement des ressorts (7,15) vent des caractAristiques de vieillisse ment. 4. Actionneur selon la revendication 1, caractAri sA en ce que la dissymAtrie des caractAristiques de fonc tionnement des ressorts (7,15) rAsulte d'une diffArence de contraintes internee rAgnant dans chacun des ressorts (7,15) lorsque l'organe d'actionnement (12) est au point d'Aquilibre. 5. Actionneur selon la revendication 1, caractAri sA en ce que la dissymAtrie des caractAristiques de fonc tionnement des ressorts (7,15) rAsulte d'une diffArence de longueur vice des ressorts (7,15). 6. Actionneur selon la revendication 1, caractAri sA en ce que la dissymAtrie des caractAristiques de fonc tionnement des ressorts (7,15) rAsulte de l'utilisation de matAriaux diffArents pour la fabrication des deux ressorts (7,15). 7. Actionneur selon la revendication 1, caractAri 9 2840724 se en ce que la dissymetrie des caracteristiques de fonc- tionnement des ressorts (7,15) resulte d'une difference de