Brevet FR2973510A1 — publié le 20121005

SYSTEME DE MESURE D'UN JEU ENTRE UNE CAME D'UN ARBRE A CAMES ET UNE SURFACE DE CONTACT PORTEE PAR UNE SOUPAPE [0001] L'invention concerne un procédé permettant de déterminer la valeur d'un jeu existant entre une came d'un arbre à cames et une surface de contact portée par une soupape quand le dos de la came est face à la surface de contact. [0002] Dans un moteur à combustion interne, les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement sont déplacées par une pression exercée par une came entraînée en rotation, la came n'étant en contact que dans les secteurs angulaires correspondant à l'admission de l'air ou à l'échappement des gaz de combustion. Hors ces secteurs, il existe un jeu entre la came et la surface de contact qui doit répondre à des exigences dimensionnelles. Par exemple, pour certains moteurs, le jeu doit être compris dans une plage s'étendant de 0,253 mm et 0,308 mm. Un jeu trop important ou trop faible pouvant engendrer différents problèmes, tels qu'un échappement insuffisant ou trop important des gaz de combustion, ou une admission insuffisante ou trop importante de l'air (éventuellement associés à des gaz de combustion en recirculation). [0003] L'invention vise à réaliser un nouveau système permettant de s'assurer de la valeur du jeu entre la came et la surface de contact de la soupape. [0004] L'invention porte ainsi sur un système permettant de mesurer un jeu entre une came d'un arbre à cames et une surface de contact portée par une soupape d'un moteur à combustion, caractérisé en ce qu'il comprend un premier capteur adapté à mesurer une position angulaire de la came, un second capteur adapté à mesurer la distance le séparant de la surface de contact, un troisième capteur adapté à mesurer, selon une direction de visée, la distance le séparant d'une portion angulaire de la came, un système de mémorisation adapté à enregistrer les différentes positions angulaires prises par la came et les distances mesurées par les second et troisième capteurs associées aux positions angulaires, et un système de détermination de la valeur du jeu à partir du profil de la came et de la position relative de celle-ci avec la surface de contact. [0005] Il est ainsi possible de déterminer aisément, sans contact, la valeur du jeu avec une très grande précision. [0006] Selon un mode de réalisation particulier, le premier capteur comprend un codeur angulaire solidaire de l'arbre à cames et un organe de référence solidaire de la culasse portant l'arbre à cames. Selon une variante de ce mode, le codeur angulaire est porté par une tige vissée coaxialement à l'arbre à cames. [0007] Selon un autre mode de réalisation, le second capteur et/ou le troisième capteur est un capteur laser. [0008] Selon encore un autre mode de réalisation, le second capteur et/ou le troisième capteur est immobile. [0009] Selon encore un autre mode de réalisation, le système de détermination de la valeur du jeu comprend des moyens permettant de déterminer la position angulaire de mise en contact de la came avec la surface de contact, et des moyens permettant de déterminer le jeu entre la surface de contact et la came. [0010] Selon un second aspect, l'invention porte sur un procédé permettant de mesurer un jeu entre une came d'un arbre à cames et une surface de contact portée par une soupape d'un moteur à combustion, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de fixation d'un premier capteur adapté à mesurer une position angulaire de la came, une étape de positionnement d'un second capteur adapté à mesurer la distance le séparant de la surface ce contact, une étape de positionnement d'un troisième capteur adapté à mesurer, selon une direction de visée, la distance le séparant d'une portion angulaire de la came, une étape de collecte des mesures pendant laquelle, l'arbre à cames étant entraîné en rotation, le premier capteur mesure la position angulaire de la came et les second et troisième capteurs mesurent les distances associées aux positions angulaires, une étape de détermination de la valeur du jeu à partir du profil de la came et de la position relative de celle-ci avec la surface de contact. [0011] Selon un mode de réalisation particulier, dans un premier temps, un décalage angulaire de mesure des distances est déterminé par la différence entre, d'une part, la position angulaire mesurée par le premier capteur associée à la valeur de la plus grande distance mesurée par le second capteur et, d'autre part, la position angulaire mesurée par le premier capteur associée à la valeur de la plus courte distance mesurée par le troisième capteur, et dans un second temps, le jeu est déterminé par la différence entre la valeur de la plus longue distance mesurée par le troisième capteur et la valeur mesurée par le troisième capteur associée à la valeur corrigée par le décalage angulaire de mesure de la position angulaire mesurée par le premier capteur associée au premier accroissement de distance mesurée par le second capteur. [0012] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre la mesure des distances par les second et troisième capteurs, et - la figure 2 est une vue en perspective d'une culasse d'un moteur à deux arbres à cames, et de huit capteurs utilisés pour mesurer simultanément le jeu existant entre les quatre cames et les surfaces de contact portées par les quatre soupapes d'un cylindre du moteur. [0013] L'invention propose un système permettant de détecter un jeu entre une came 1 d'un arbre à cames 2 et une surface de contact 3 portée par une soupape 4. [0014] De façon classique une came 1 comprend une partie active 5 qui est adaptée à venir en contact avec la surface de contact 3 et à entraîner cette dernière (et en conséquence, la soupape 4) dans une position enfoncée dans laquelle elle permet soit l'admission d'air dans le cylindre, soit l'échappement des gaz de combustion hors du cylindre, selon la nature de la soupape. Une came comprend également un dos 6 qui diamétralement à l'opposé de la partie active 5 et qui ne peut entrer en contact avec la surface de contact 3. [0015] La surface de contact 3 portée par la soupape 4 peut être soit une surface solidaire de la soupape, soit une surface solidaire d'un pièce (telle qu'un poussoir 7) reliée à la soupape 4. [0016] L'invention concerne un procédé permettant de déterminer la valeur du jeu entre le dos 6 de la came 1 et la surface de contact 3 portée par la soupape 4 quand le dos 6 est face à la surface de contact 3. [0017] Le système comprend un bâti de mesure qui est adapté à être fixé au moteur, et plus précisément, à la culasse 8 du moteur. Dans le présent mode de réalisation, le procédé de détection comprend une étape lors de laquelle le bâti de mesure est fixé et immobilisé à la culasse 8 selon une position de référence. Dans le présent mode de réalisation, le bâti comprend des rails de guidage, le bâti étant fixé de sorte que ces rails s'étendent le long de la culasse 8, parallèlement à l'alignement des cylindres du moteur. [0018] Conformément à la présente invention, le système comprend un premier capteur qui est adapté à mesurer une position angulaire de l'arbre à cames 2. En l'occurrence, le premier capteur est un codeur angulaire qui est solidaire de l'arbre à cames 2. Ce codeur angulaire est porté par une broche d'entraînement 9 qui est fixée (ici, vissée) coaxialement à une extrémité axiale de l'arbre à cames 2. La broche d'entraînement permet d'entraîner l'arbre à cames 2 en rotation avec une référence angulaire précise. Dans le présent mode de réalisation, le procédé de détection comprend une étape lors de laquelle une broche d'entraînement 9 portant un codeur angulaire est fixée coaxialement à un arbre à cames 2. Comme illustré à la figure 2, dans le présent exemple, la culasse 8 portant deux arbres à cames 2 parallèles, le système comprend deux broches d'entraînement 9, une par arbre. [0019] Le système comprend également un second capteur 10 qui est adapté à mesurer, selon une première direction de visée, la distance le séparant de la surface de contact 3. En l'occurrence, ce second capteur 10 est un capteur laser qui pointe une partie de la surface de contact 3 constamment dégagée de la came 1. Dans le présent mode de réalisation, le système comprend quatre seconds capteurs 10 afin de mesurer simultanément les distances des surfaces de contact des quatre soupapes d'un même cylindre. [0020] Le système comprend également un troisième capteur 11 qui est adapté à mesurer, selon une seconde direction de visée, la distance le séparant d'une portion angulaire de la came 1. En l'occurrence, ce troisième capteur 11 est un capteur laser qui pointe un secteur angulaire 12 fixe, ce secteur angulaire 12 étant espacé d'un angle de décalage connu de la direction de déplacement 13 de la surface de contact 3 (et donc de la soupape 4). Dans le présent mode de réalisation, le système comprend quatre troisièmes capteurs 11 afin de mesurer simultanément les distances des quatre cames 1 d'un même cylindre. [0021] Dans le présent mode de réalisation, le procédé de détection comprend une étape lors de laquelle un second 10 et un troisième 11 capteurs sont positionnés par rapport à la culasse 8. En l'occurrence, dans le présent mode de réalisation, les second 10 et troisième 11 capteurs sont portés par le bâti. De façon plus précise, ces capteurs 10, 11 sont montés coulissant le long des rails du bâti afin de pouvoir être successivement positionnés au droit de chaque cylindre du moteur. Ainsi, dans le présent mode de réalisation, le procédé de détection comprend une étape lors de laquelle le second 10 et le troisième 11 capteurs sont déplacés le long des rails du bâti et positionnés par rapport au cylindre dont les jeux entre les soupapes et les cames sont à contrôler. [0022] Le système comprend un système de mémorisation adapté à enregistrer des triplets de données, chaque triplet comportant la position angulaire de l'arbre à cames 2 mesurée par le premier capteur, la distance séparant le second capteur 10 de la surface de contact 3, et la distance séparant le troisième capteur 11 de la portion angulaire de la came 1 se trouvant dans la seconde direction de visée. [0023] Le procédé comprend ainsi une étape de prise de mesure lors de laquelle, pendant la rotation de l'arbre à cames 2 (sur un tour complet), les trois capteurs mesurent simultanément les paramètres qui leur sont associés, le système de mémorisation mémorisant les triplets de paramètres ainsi mesurés. [0024] Le système comprend un système de détermination de la valeur du jeu entre le dos 6 de came et la surface de contact 3 à partir du profil de la came 1 et de la position relative de cette dernière par rapport à la surface de contact 3. [0025] A partir de la série de mesure, le système de détermination de la valeur du jeu connaît la distance séparant le troisième capteur 11 de la partie la plus proéminente de la partie active 5 de la camel, cette valeur étant la plus petite de la série mesurée par le troisième capteur 11, et elle correspond à une première valeur mesurée par le premier capteur. [0026] Le système de détermination connaît également la distance séparant le second capteur 10 de la surface de contact 3 quand celle-ci est poussée par la partie la plus proéminente de la partie active 5 de la came 1, cette valeur étant la plus grande de la série mesurée par le second capteur 10, et elle correspond à une seconde valeur mesurée par le premier capteur. [0027] La différence entre la première valeur mesurée par le premier capteur et la seconde valeur mesurée par le premier capteur correspond au décalage angulaire entre l'instant où le second capteur 10 mesure la distance de la surface de contact 3 imposée par un point précis de la came 1 et l'instant où le troisième capteur 11 mesure la distance le séparant de ce point précis. Ce décalage est constant. [0028] Le système de détermination connaît la distance séparant le troisième capteur 11 du dos 6 de la camel , cette valeur étant la plus grande de la série mesurée par le troisième capteur 11, et elle est constante pour environ trois quarts de tour de l'arbre à cames 2. [0029] A partir de la série de mesure, le système de détermination connaît l'instant où un premier point de la came 1 vient en contact avec la surface de contact 3, ce moment correspond au premier accroissement de la distance mesurée par el second capteur 10, la surface de contact 3 étant jusqu'alors immobile. [0030] Compte tenu du décalage angulaire connu entre l'instant où le second capteur 10 mesure le premier accroissement de la distance de la surface de contact 3 et l'instant où le troisième capteur 11 mesure la distance le séparant de ce point précis de mise en contact, le système détermine le jeu par différence entre la valeur de la distance séparant le troisième capteur 11 du dos 6 de la camel et la valeur de la distance séparant le troisième capteur 11 du point précis de mise en contact de la came 1. [0031] La précision de la valeur du jeu dépend du nombre de distances mesurées. Par exemple, il est possible d'effectuer une série de mesurer en entraînant la rotation complète de l'arbre à cames 2 en 10 secondes, avec environ 5 millions de triplets mesurés par seconde (et donc environ 50 millions de triplets mesurés). [0032] Il est possible de mesurer un jeu avec une précision d'environ 10 microns, et ceci sans contact ni avec la came 1, ni avec la surface de contact 3. REVENDICATIONS1. Système permettant de mesurer un jeu entre une came (1) d'un arbre à cames (2) et une surface de contact (3) portée par une soupape (4) d'un moteur à combustion, caractérisé en ce qu'il comprend un premier capteur adapté à mesurer une position angulaire de la came (1), un second capteur (10) adapté à mesurer la distance le séparant de la surface de contact (3), un troisième capteur (11) adapté à mesurer, selon une direction de visée, la distance le séparant d'une portion angulaire (12) de la came (1), un système de mémorisation adapté à enregistrer les différentes positions angulaires prises par la came (1) et les distances mesurées par les second (10) et troisième (11) capteurs associées aux positions angulaires, et un système de détermination de la valeur du jeu à partir du profil de la came (1) et de la position relative de celle-ci avec la surface de contact (3). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier capteur comprend un codeur angulaire solidaire de l'arbre à cames (2) et un organe de référence solidaire de la culasse (8) portant l'arbre à cames (2). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le codeur angulaire est porté par une tige (9) vissée coaxialement à l'arbre à cames (2). 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins l'un parmi les second et troisième capteurs (10, 11) est un capteur laser. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins l'un parmi les second et troisième capteurs (10, 11) est immobile. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système de détermination de la valeur du jeu comprend des moyens permettant de déterminer la position angulaire de mise en contact de la came (1) avec la surface de contact (3), et des moyens permettant de déterminer le jeu entre la surface de contact (3) et la came (1). 7. Procédé permettant de mesurer un jeu entre une came (1) d'un arbre à cames (2) et une surface de contact (3) portée par une soupape (4) d'un moteur à combustion, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de fixation d'un premier capteur adapté à mesurer une position angulaire de la came (1), une étape de positionnement d'un second capteur (10) adapté à mesurer la distance le séparant de la surface ce contact (3), une étape de positionnement d'un troisième capteur (11) adapté à mesurer, selon une direction de visée, la distance le séparant d'une portion angulaire (12) de la came (1), une étape de collecte des mesures pendant laquelle, l'arbre à cames (2) étant entraîné en rotation, le premier capteur mesure la position angulaire de la came (1) et les second (10) et troisième (11) capteurs mesurent les distances associées aux positions angulaires, une étape de détermination de la valeur du jeu à partir du profil de la came (1) et de la position relative de celle-ci avec la surface de contact (3). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans un premier temps, un décalage angulaire de mesure des distances est déterminé par la différence entre, d'une part, la position angulaire mesurée par le premier capteur associée à la valeur de la plus grande distance mesurée par le second capteur (10) et, d'autre part, la position angulaire mesurée par le premier capteur associée à la valeur de la plus courte distance mesurée par le troisième capteur (11), et dans un second temps, le jeu est déterminé par la différence entre la valeur de la plus longue distance mesurée par le troisième capteur (11) et la valeur mesurée par le troisième capteur (11) associée à la valeur, corrigée par le décalage angulaire, de la position angulaire mesurée par le premier capteur associée au premier accroissement de distance mesurée par le second capteur (2).