Brevet FR2982315A1 — publié le 20130510

Centrale hydraulique pour moteur thermique à distribution variable La présente invention est relative à une centrale hydraulique pour moteur à distribution variable dont la dite distribution est réalisée à l'aide de vérins rotatifs hydrauliques. Il existe, d'après le brevet N° FR2958333 appartenant au demandeur, un dispositif pour rendre variable la distribution des moteurs thermiques. On voit que le brevet N° FR2958333 au nom du demandeur décrit des dispositifs pour améliorer le rendement global des moteurs à combustion interne à piston, pouvant être utilisés à charge et régime variable, par adaptation du rapport volumétrique et/ou de la commande variable des soupapes. On sait que le brevet N° FR2958333 au nom du demandeur utilise des vérins rotatifs hydrauliques dont les bras viennent s'interposer entre les soupapes et les cames, permettant de modifier le décalage angulaire de la position du point de fermeture et d'ouverture des dites soupapes par rapport au vilebrequin. On note dans le brevet N° FR2958333 appartenant au demandeur que les vérins rotatifs hydrauliques, simple ou double effet sur les soupapes d'admission et/ou d'échappement, ont un fonctionnement qui nécessite des sondes transmettant divers paramètres de fonctionnement du moteur, un ou plusieurs calculateurs effectuant le traitement des dits paramètres et un mécanisme d'asservissement. On constate que l'asservissement des vérins rotatifs hydrauliques tel que décrit dans le brevet N° FR2958333 au nom du demandeur est difficile à faire du fait du peu de temps disponible pour effectuer cette opération. Quand le moteur est à haut régime, ce temps est de l'ordre de 0.005 secondes. On note aussi que la quantité d'huile admise dans le vérin rotatif dépend du temps d'ouverture de l'électrovanne et qu'une variation de ce temps d'ouverture, même si, elle est très faible, provoque une variation importante du volume d'huile dans le vérin rotatif hydrauliques et donc une imprécision de mouvement du dit vérin rotatif. C'est pour augmenter significativement la précision des mouvements des vérins rotatifs hydrauliques et leur rapidité d'exécutions que la centrale hydraulique pour moteur thermique à distribution variable suivant l'invention se distingue de l'art antérieur en ce que, selon un mode particulier de réalisation : * Chaque vérin rotatif hydraulique qui permet de commander les soupapes, possède une pompe hydraulique qui lui est attribuée. * Toutes les pompes hydrauliques permettent d'alimenter les vérins rotatifs hydrauliques pour commander les soupapes et sont actionnées par un ou des arbre(s) de transmission du mouvement venant du vilebrequin dont la rotation peut être avancée ou retardée par rapport à la rotation du dit vilebrequin. * Toutes les pompes qui actionnent les vérins rotatifs hydrauliques en contact avec les soupapes d'admission ont un dispositif pour permettre d'augmenter ou de diminuer la quantité d'huile dans les dits vérins. * Toutes les pompes qui actionnent les vérins rotatifs hydrauliques en contact avec les soupapes d'échappement ont un dispositif pour permettre d'augmenter ou de diminuer la quantité d'huile dans les dits vérins. La centrale hydraulique pour moteur thermique à distribution 30 variable comprend un arbre (1) relié au vilebrequin du moteur par un dispositif sans vitesse de glissement, par exemple des pignons ou des courroies crantées. Le dit arbre possède des cannelures hélicoïdales (21). La centrale hydraulique suivant la présente invention comprend un 35 arbre (25) qui possède des cannelures hélicoïdales (19). La centrale hydraulique suivant la présente invention, comprend une transmission du mouvement rotatif de l'arbre (1) vers l'arbre (25), par l'intermédiaire d'un manchon hélicoïdal (24) faisant office de piston à un vérin hydraulique double effet alimenté par les canalisations (22) et (23). Les dites canalisations sont reliées à un distributeur dont la commande nécessite des sondes transmettant divers paramètres du moteur ainsi qu'un ou plusieurs calculateurs. La pression d'huile d'un côté ou de l'autre du manchon hélicoïdal (24) provoque son déplacement linéaire, et imprime un décalage angulaire entre l'arbre (1) et l'arbre (25). Selon une variante du dispositif de cette l'invention, la fonction de déplacement linéaire du manchon hélicoïdal (24), remplie par le vérin hydraulique à double effets qui est alimenté par les canalisations (22) et (23), peut être assurée par un dispositif électrique dont le fonctionnement nécessite des sondes transmettant divers paramètres du moteur ainsi qu'un ou plusieurs calculateurs. La centrale hydraulique, suivant la présente invention, comprend des cames (2) fixées sur l'arbre (25). Des galets (3) en appui sur les cames (2) par l'intermédiaire des supports (4) et des ressorts (5) poussent les pistons (6) guidés à l'intérieur des chemises étagées (7), provoquant le déplacement de l'huile (18) et faisant ainsi office de pompe. La dite pompe faisant circuler l'huile entre les vérins rotatifs hydrauliques extérieurs au dispositif et la dite centrale hydraulique. Selon une variante du dispositif de cette l'invention, la fonction remplie par les cames (2), les galets (3), les supports (4) et les ressorts (5) peut être assurée par des systèmes à genouillères comprenant des excentriques (28) fixés sur l'arbre (25) et des bielles (26). Les dits systèmes à genouillère poussent les pistons (6) pour provoquer le déplacement de l'huile (18), faisant ainsi office de pompe. Selon une autre variante du dispositif de cette l'invention, la fonction remplie par les cames (2), les galets (3), les supports (4) et les ressorts (5) peut être assurée par des systèmes à bascules comprenant des excentriques (29) fixés sur l'arbre (25) et des bielles (27). Les dits dispositifs à bascules poussent les pistons (6) pour provoquer le déplacement de l'huile (18) faisant ainsi office de pompe. La centrale hydraulique, suivant la présente invention, comprend des pistons (12) qui sont fixes par rapport au bloc (10) et guidés dans les chemises étagées (7). Les dits pistons (12) sont traversés par des canalisations (11) pour l'entrée ou la sortie de l'huile (18) de la dite centrale hydraulique. La centrale hydraulique, suivant la présente invention, comprend des chemises étagées (7) immobilisées en rotation par un doigt (9). Les dites chemises étagées ont des filetages sur leurs parties extérieures (13) sur lesquelles viennent se visser des écrous (8) dont la partie extérieure possède des dents pour former des pignons que nous appellerons par la suite pignons-écrous (8). La centrale hydraulique, suivant la présente invention, comprend des pignons-écrous (8) immobilisés en translation par le bloc (10). La rotation de ces dits pignons-écrous (8) provoque la montée ou la descente des chemises étagées (7). La centrale hydraulique, suivant la présente invention, comprend une crémaillère (16) reliée au piston (17) d'un vérin hydraulique à double effet alimenté par les canalisations (14) et (15). Les dites canalisations sont reliées à un distributeur dont la commande nécessite des sondes transmettant divers paramètres du moteur ainsi qu'un ou plusieurs calculateurs ou dispositif effectuant le traitement des dits paramètres. Le déplacement du dit piston provoque la translation de la dite crémaillère, faisant ainsi pivoter les pignons-écrous (8) pour déplacer les chemises étagées (7).Selon une variante du dispositif de cette invention, la fonction de déplacement linéaire de la crémaillère (16) remplie par le vérin hydraulique à double effet, alimenté par les canalisations (14) et (15) peut être remplacé par un dispositif entièrement électrique dont le fonctionnement nécessite des sondes transmettant divers paramètres du moteur ainsi qu'un ou plusieurs calculateurs ou dispositif effectuant le traitement des dits paramètres. La description qui va suivre, au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : La figure 1 est une vue en coupe représentant une centrale hydraulique avec 2 chemises étagées. Cela peut être une centrale pour un moteur monocylindre équipé de la distribution variable. Dans ce cas l'avance ou le retard à l'ouverture de la soupape d'admission sera aussi reporter sur la soupape d'échappement, faisant que le chevauchement des soupapes ne peut pas varier. Ceci ne présente pas beaucoup d'intérêt pour la performance du moteur. Mais cette vue en coupe est une vue partielle qui peut être allongée pour obtenir 4 chemises étagées, ce qui pourrait correspondre à la commande des soupapes d'admission ou d'échappement pour un moteur 4 cylindres. La figure 2 est une coupe transversale schématique, selon une variante du dispositif de cette invention, dont les cames (2) ont été 25 remplacées par des systèmes à genouillères comprenant des excentriques (28) et des bielles (26) pour pousser les pistons (6) afin de provoquer le déplacement de l'huile (18), faisant ainsi office de pompe. La figure 3 est une coupe transversale schématique, selon une 30 autre variante du dispositif de cette l'invention, dont les cames (2) ont été remplacées par des systèmes à bascules qui comprennent des excentriques (29) et des bielles (27) pour pousser les pistons (6) afin de provoquer le déplacement de l'huile (18), faisant ainsi office de pompe. La figure 4 est une vue schématique d'une centrale hydraulique 35 (30) pour commander les vérins rotatifs hydrauliques (31), (32) , (33) et (34). Elle peut correspondre aux soupapes d'admission d'un moteur à 4 Cylindres. La figure 5 est une vue schématique d'une autre centrale hydraulique (35) pour commander les vérins rotatifs hydrauliques (36), (37) , (38) et (39). Elle peut correspondre aux soupapes d'échappement du même moteur. La figure 6 est le diagramme caractéristique d'une distribution fixe 10 avec pour ordonnées, la levée des soupapes d'admission (40) et d'échappement (41), pour abscisse, le temps. Le point mort haut correspond au trait vertical au centre. La figure 7 représente par la courbe (43) le diagramme 15 correspondant à une soupape commandée mécaniquement par la came située au dessus du bras à rattrapage de jeu du vérin rotatif hydraulique, décrit dans le brevet FR2958333 au nom du demandeur. Les courbes (42) représentent différents diagrammes possibles correspondants à la même soupape commandée par le vérin rotatif hydraulique. Les courbes (42) 20 permettent une levée plus importante des soupapes que la courbe (43) car le vérin déplaçant la crémaillère (16) est activé, permettant ainsi d'augmenter la quantité d'huile dans le vérin rotatif hydraulique et donc d'augmenter la levée de la soupape. 25 La figure 8 représente la même courbe (43) et donne le diagramme d'une soupape commandée mécaniquement par la came située au dessus du bras à rattrapage de jeu du vérin rotatif hydraulique décrit dans le brevet FR2958333 au nom du demandeur. La courbe (44) représente une position particulière de la courbe (42). Dans ce cas, le vérin rotatif hydraulique 30 permet de retarder la fermeture de l'échappement s'il s'agit d'une soupape d'échappement ou de retarder la fermeture de l'admission s'il s'agit d'une soupape d'admission car le manchon hélicoïdal (24) a été déplacé par une arrivée d'huile en (22) ou (23). La figure 9 représente la même courbe (43) qui donne le 35 diagramme d'une soupape commandée mécaniquement par la came située au dessus du bras à rattrapage de jeu du vérin rotatif hydraulique décrit dans le brevet FR2958333 au nom du demandeur. La courbe (45) représente une position particulière de la courbe (42). Dans ce cas, le vérin rotatif hydraulique permet d'avancer l'ouverture de l'échappement s'il s'agit d'une soupape d'échappement ou d'avancer l'ouverture de l'admission s'il s'agit d'une soupape d'admission car le manchon hélicoïdal (24) a été déplacé par une arrivée d'huile en (22) ou (23). La figure 10 représente la même courbe (43) et donne le diagramme d'une soupape commandée mécaniquement. La courbe (46) représente le diagramme d'une soupape commandée par le vérin rotatif hydraulique. Dans ce cas, le vérin rotatif hydraulique permet de retarder la fermeture de l'échappement s'il s'agit d'une soupape d'échappement ou de retarder la fermeture de l'admission s'il s'agit d'une soupape d'admission. Dans ce cas la levée de la soupape n'est pas plus importante que pour la courbe (43) car le vérin déplaçant la crémaillère (16) n'est pas activé ce qui n'augmente pas la quantité d'huile dans le vérin rotatif hydraulique et donc n'augmente pas la levée de la soupape. Toujours dans ce cas, le vérin rotatif hydraulique permet de retarder la fermeture de l'échappement s'il s'agit d'une soupape d'échappement ou de retarder la fermeture de l'admission s'il s'agit d'une soupape d'admission car le manchon hélicoïdal (24) a été déplacé par une arrivée d'huile en (22) ou (23). On remarque que les courbes (43) et (46) se coupent, ce qui peut provoquer des contraintes entre le vérin rotatif hydraulique et la came qui se trouve au dessus du bras à rattrapage de jeu. Ce problème peut être résolu en ajoutant un réservoir hydraulique sous pression (fig. 11) comme décrit dans le brevet N° FR2958333 au nom du demandeur. La figure 11 représente le réservoir hydraulique sous pression décrit dans le brevet N° FR2958333 au nom du demandeur. La figure 12 représente la courbe (47) et donne le diagramme d'une soupape commandée mécaniquement, située au dessus du bras à rattrapage de jeu du vérin rotatif hydraulique. La courbe (48) représente le diagramme d'une soupape commandée par le vérin rotatif hydraulique dont la centrale hydraulique a été équipée par des excentriques (28) ou (29) et des bielles (26) ou (27). La figure 13 représente la courbe (47) et donne le diagramme d'une soupape commandée mécaniquement, située au dessus du bras à rattrapage de jeu du vérin rotatif hydraulique. La courbe (49) est similaire à la courbe (48) mais elle possède une levée plus importante car le vérin déplaçant la crémaillère (16) est activé, ce qui permet donc d'augmenter la quantité d'huile dans le vérin rotatif hydraulique et ainsi d'augmenter la levée de la soupape. La figure 14 représente la courbe (47) et donne le diagramme d'une soupape commandée mécaniquement, située au dessus du bras à rattrapage de jeu du vérin rotatif hydraulique et la courbe (50) est similaire à la courbe (49) mais elle possède une avance à l'ouverture de l'échappement s'il s'agit d'une soupape d'échappement ou de l'ouverture de l'admission s'il s'agit d'une soupape d'admission car le manchon hélicoïdal (24) a été déplacé par une arrivée d'huile en (22) ou (23). La figure 15 représente la courbe (47) et donne le diagramme d'une soupape commandée mécaniquement, située au dessus du bras à rattrapage de jeu du vérin rotatif hydraulique. La courbe (51) est similaire à la courbe (50) mais avec un retard à la fermeture de l'échappement s'il s'agit d'une soupape d'échappement ou de la fermeture de l'admission s'il s'agit d'une soupape d'admission car le manchon hélicoïdal (24) a été déplacé par une arrivée d'huile en (22) ou (23). REVENDICATIONS1) Centrale hydraulique pour moteur thermique à distribution variable caractérisée en ce qu'elle comporte des pompes dont les pistons (6) étant commandés par un arbre (25) et des cames (2) ou par un arbre (25) et des bielles (26) ou (27), font circuler l'huile entre les vérins rotatifs hydrauliques extérieurs au dispositif et la dite centrale hydraulique. 2) Centrale hydraulique pour moteur thermique à distribution variable selon la revendication 1) caractérisée en ce que les pistons (6) se déplacent dans des chemises étagées (7). 3) Centrale hydraulique pour moteur thermique à distribution variable selon la revendication 2) caractérisée en ce que les chemises étagées (7) immobilisées en rotation par les doigts (9), se déplacent verticalement grâce à la crémaillère (16) et aux pignons-écrous (8). 4) Centrale hydraulique pour moteurs thermique à distribution variable selon la revendication 3) caractérisée en ce que le déplacement de la crémaillère (16) est commandé par un vérin hydraulique ou un dispositif électrique dont le fonctionnement nécessite des sondes transmettant divers paramètres du moteur, un ou plusieurs calculateurs ou dispositif effectuant le traitement des dits paramètres. 5) Centrale hydraulique pour moteur thermique à distribution variable selon la revendication(1) caractérisée en ce que le manchon hélicoïdal (24) puisse provoquer une avance ou un retard à l'angle de rotation entre l'arbre d'entré (1) et l'arbre (25) supportant les cames (2). 6) Centrale hydraulique pour moteurs thermique à distribution variable selon la revendication 5) caractérisée en ce que le déplacement du manchon hélicoïdal (24) est réalisé par un vérin hydraulique ou un dispositif électrique dont le fonctionnement nécessite des sondes transmettant divers paramètres du moteur, un ou plusieurs calculateurs ou dispositif effectuant le traitement des dits paramètres.