Brevet FR2989427A1 — publié le 20131018

CFR0422 TEXTE Système d'actionnement de soupape L'invention concerne un système d'actionnement de soupape. En particulier, il s'agit d'un système d'actionnement de soupape pour un moteur à combustion. Le système d'actionnement est notamment destiné à être utilisé pour l'actionnement de soupape(s) à l'aide de came(s) par l'intermédiaire d'un linguet. Typiquement, un moteur comprend un bloc moteur délimitant des chambres ou cylindres de combustion ayant une extrémité fermée par une culasse et une extrémité opposée fermée par un piston reçu à coulissement dans le cylindre. Chaque cylindre de combustion est associé à des moyens d'admission d'air et de carburant et à des moyens d'échappement des gaz brûlés comprenant respectivement des soupapes d'admission et d'échappement. Le couple total produit par un moteur à combustion est la somme des couples individuels produits par chacun des cylindres. Le rendement des moteurs à combustion dépend notamment du rendement des cylindres, en particulier de leurs quantités de mélange air/carburant. En effet, le rendement global d'un cylindre, c'est-à-dire sa capacité à produire un couple en consommant une certaine quantité de carburant, augmente avec la quantité du mélange air/carburant dans le cylindre. Ainsi, afin d'améliorer le rendement des moteurs à combustion, il est préférable de maintenir le moteur dans les zones de fonctionnement dans lesquelles le taux de remplissage des cylindres est maximum. Or, dans le cas d'une faible charge du moteur, un système de régulation du moteur à combustion ne laisse passer que la quantité d'air nécessaire pour assurer la charge du moteur. Pour étendre la zone de fonctionnement optimal, notamment lorsque le moteur fonctionne à mi-charge, il est connu de déconnecter (ou désactiver) la moitié des cylindres de combustion de manière à augmenter le taux de remplissage des cylindres de combustion restant activés. La déconnexion des cylindres de combustion est obtenue entre autres par la neutralisation des soupapes d'admission et d'échappement desdits cylindres, c'est-à-dire une immobilisation en position fermée des soupapes. La stratégie de déconnexion de cylindre vise donc à réduire le nombre de cylindres actifs d'un moteur à combustion de sorte que ces cylindres se placent sur CFR0422 TEXTE un meilleur point de rendement pour produire le même couple demandé au moteur. Par ailleurs, dans le cadre d'un actionnement de soupape par linguet, il est connu d'utiliser une butée de rattrapage de jeu et de disposer celle-ci en regard d'un côté du linguet tandis que la soupape est disposée en regard de l'autre côté du linguet, ces deux côtés du linguet étant séparés par la zone de contact d'une came avec le linguet. La demande de brevet US2010/0186691 décrit un actionnement par linguet dans lequel la butée de rattrapage de jeu est équipée d'un dispositif qui verrouille la butée c'est-à-dire empêche un mouvement de translation de celle-ci, ou déverrouille la butée c'est-à-dire la rend mobile en translation. Lorsque le dispositif de verrouillage empêche une translation de la butée, la butée constitue un appui pour le linguet. Le mouvement de la came est alors transmis à la soupape. Lorsque la butée est libre en translation, elle peut se déplacer sous l'action de la came. Le mouvement de la came n'est alors plus transmis à la soupape qui reste immobile sur son socle. Le dispositif comprend une tige ayant une gorge périphérique de guidage qui convertit la rotation de la tige en un mouvement de rotation d'un anneau qui empêche ou libère un mouvement de translation de la butée. Un tel dispositif utilise donc plusieurs pièces dans la chaîne de verrouillage de la butée, ce qui multiplie les risques de défaillance. Il est donc recherché un système d'actionnement de soupape comprenant une butée qui peut être verrouillée en translation avec un nombre limité de pièces dans la chaîne de verrouillage de la butée. A cet effet, il est un proposé un système d'actionnement de soupape comprenant au moins une butée destinée à participer à une chaîne d'actionnement d'une soupape respective, une tige ayant au moins un évidement à sa périphérie correspondant à la butée, ladite tige étant mobile en rotation autour de son axe caractérisé en ce que dans une position angulaire de la tige, la tige verrouille la butée en la recevant directement sur une partie pleine de la tige, et dans une autre position angulaire de la tige, la tige déverrouille la butée en la recevant dans ledit évidement. CFR0422 TEXTE Ainsi, la tige verrouille ou déverrouille la butée sans utiliser de pièces intermédiaires entre elle et la butée. La neutralisation de la soupape correspondant à la butée en est simplifiée. La déconnexion d'un cylindre n'est plus soumise à l'usure de pièces intermédiaires, ce qui améliore la robustesse de la déconnexion. Par le terme « verrouille », on signifie que la tige empêche un mouvement de translation de la butée. Par le terme « déverrouille », on signifie que la tige laisse la butée libre en translation. Par exemple, la chaîne d'actionnement comprend un arbre comprenant des cames, qui transmet un mouvement à la soupape. En particulier, la butée constitue 10 un appui permettant la transmission du mouvement de la came à la soupape. Notamment, le système d'actionnement est un système d'actionnement à linguet dans lequel l'arbre à came transmet un mouvement à la soupape par l'intermédiaire d'un linguet. La butée participe à la chaîne d'actionnement de la soupape en formant un appui pour le linguet. 15 Par exemple, la soupape est une soupape d'admission et/ou d'échappement d'un cylindre de moteur à combustion. Selon un mode de réalisation, le système comprend une pluralité de butées alignées le long de la tige, la tige ayant un profil d'évidements verrouillant sélectivement une ou plusieurs butées en fonction de la position angulaire de la tige 20 autour de son axe. Notamment, le système peut comprendre deux butées aptes à être verrouillées par la tige. Par exemple, la tige peut uniquement être déplacée en rotation pour modifier les verrouillages des butées. Selon une variante, la tige comprend au moins deux premiers évidements 25 sensiblement alignés suivant une position angulaire, chacun des premiers évidements correspondant à une butée, et un deuxième évidement diamétralement opposé à l'un des premiers évidements, une partie pleine étant diamétralement opposée à l'autre premier évidement. Selon une variante, la tige a une section transversale circulaire et l'évidement 30 est une découpe dans ladite section. Par exemple, la découpe a un fond plan. En particulier, ledit fond plan est parallèle à la direction de translation de la butée lorsque la tige est dans une position angulaire de déverrouillage de la butée. Selon une variante, la butée comprend un évidement périphérique apte à CFR0422 TEXTE recevoir ladite tige. Selon une variante, la butée comprend une extrémité en liaison avec la chaîne d'actionnement et un élément élastique de rappel à une extrémité opposée à ladite extrémité en liaison avec la chaîne d'actionnement. Selon une variante, le système comprend en outre un moteur entraînant en rotation ladite tige autour de son axe. L'invention concerne en outre un procédé d'actionnement de soupape comprenant la fourniture d'un système selon l'invention et des étapes dans lesquelles : - dans une position angulaire de la tige, la tige verrouille la butée en la recevant directement sur une partie pleine de la tige, et - dans une autre position angulaire de la tige, la tige déverrouille la butée en la recevant dans ledit évidement. Selon une variante du procédé, le système d'actionnement a deux butées, et dans une première position de la tige, les deux butées sont déverrouillées ; dans une deuxième position de la tige, les deux butées sont verrouillées ; et dans une troisième position de la tige, la première butée est verrouillée et la seconde butée est déverrouillée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple, et en référence aux figures annexées qui montrent : - figure 1, un exemple de système d'actionnement de soupape selon l'invention ; - figure 2, une vue agrandie du système représenté en figure 1 ; - figures 3 à 5, des schémas explicatifs du fonctionnement lorsque des butées du système sont déverrouillées ; - figures 6 et 7, des schémas explicatifs du fonctionnement lorsque des butées du système sont verrouillées ; - figures 8 et 9, des schémas explicatifs du fonctionnement lorsqu'une première butée est verrouillée et une seconde butée est déverrouillée ; - -figure 10, un schéma explicatif d'un profil de came d'un système d'actionnement de soupape. CFR0422 TEXTE Des exemples de système d'actionnement selon l'invention comprenant une pluralité de butées 16, 160, 161 sont présentés en figures 1 à 4. Le système d'actionnement 30 est par exemple utilisé dans un moteur à combustion à quatre cylindres, chaque cylindre ayant une soupape d'admission ou d'échappement 10. Chaque butée 16, 160, 161 est destinée à participer à une chaîne d'actionnement d'une soupape 10 respective. La chaîne d'actionnement comprend une came 14 portée par un arbre 15 qui transmet un mouvement à la soupape 10. En particulier, la butée 16, 160, 161 n'est pas entre la came 14 et la soupape 10. La butée 16, 160, 161 constitue un appui permettant la transmission du mouvement de la came 14 à la soupape 10. Notamment, le système d'actionnement 30 est un système d'actionnement à linguet dans lequel la came 14 transmet un mouvement à la soupape 10 par l'intermédiaire d'un linguet 12. La butée 16, 160, 161 est disposée à un côté du linguet 12 tandis que la soupape 10 est disposée de l'autre côté du linguet 12 en regard de la butée 16, 160, 161, ces deux côtés du linguet 12 étant séparés par la zone de contact de la came 14 avec le linguet 12. La zone de contact comprend un axe de basculement 13. La butée 16, 160, 161 participe à la chaîne d'actionnement de la soupape 10 en formant un appui pour le linguet 12 de sorte que sous l'effet de la came 14, le linguet 12 bascule autour de son axe 13 et la soupape 10 est déplacée suivant une direction A prédéterminée. Un ressort de rappel 11 permet de maintenir la soupape 10 contre le linguet 12 La butée 16, 160, 161 s'étend suivant la direction A prédéterminée. De préférence, la butée 160, 161 est mobile en translation longitudinale. Le système d'actionnement 30 de soupape comprend également une tige 20 qui s'étend de préférence suivant une direction transversale, voire perpendiculaire, à l'axe A des butées 16, 160, 161 et qui est mobile en rotation autour de son axe sous l'action d'un moteur 24. Le moteur 24 est par exemple un moteur électrique. Les butées 16, 160, 161 peuvent comprendre un évidement périphérique 17 configuré pour recevoir la tige 20. Notamment, les butées 16, 160, 161 comprennent un corps de butée 162 en forme de chemise dans laquelle est formée l'évidement périphérique 17. Le corps de butée 162 permet d'utiliser une butée de l'art antérieur sans qu'il soit nécessaire de l'usiner. Une butée de l'art antérieur, telle qu'une butée hydraulique, peut être utilisée dans le système selon l'invention en l'introduisant dans CFR0422 TEXTE le corps de butée 162. La tige 20 a un profil d'évidements 21, 22 qui permet de verrouiller sélectivement une ou deux butées 160, 161 en fonction de la position angulaire de la tige 20 autour de son axe. La tige 20 a au moins une portion transversale à son axe comprenant un ou plusieurs évidements 21, 22 et des parties pleines 23. Chaque portion correspond à une butée 160, 161 respective. Par partie pleine, on entend une partie sans évidement ou un renflement de la tige 20. En particulier, la tige 20 comprend deux premiers évidements 21 sensiblement alignés suivant une position angulaire. Chaque évidement 21 correspond à une butée 160, 161 respective mobile en translation. Pour une première butée 160, une partie pleine 23 est diamétralement opposée au premier évidement 21. Pour une seconde butée 161, un second évidement 22 est diamétralement opposé au premier évidement 21, comme illustré en figure 2 En outre, Les première 160 et seconde 161 butées comprennent une extrémité 160a, 161a en liaison avec la chaîne d'actionnement et un ressort de rappel 180, 181 à une extrémité 160b, 161b opposée à l'extrémité 160a, 161a en liaison avec la chaîne d'actionnement. Le ressort de rappel 180, 181 permet de conserver un contact entre l'extrémité 160a, 161a en liaison avec la chaîne d'actionnement et le linguet 12. Comme illustré en figures 4 et 5, dans une première position angulaire, la tige 20 déverrouille la première 160 et la seconde 161 butées. Les butées 160, 161 sont alors mobiles en translation. Pour chaque butée 160, 161 déverrouillée, lorsque la came 14 appuie sur le linguet 12, la butée 160, 161 se déplace en translation sous l'effet de la came 14 suivant une direction A. La butée 160, 161 est alors reçue dans le premier évidement 21 de la tige 20. Le mouvement de la came 14 est transmis à la butée 160, 161, tandis que la soupape 10 reste immobile sur son socle. Les cylindres de combustion correspondants aux soupapes 10 actionnées par les première 160 et seconde 161 butées sont alors déconnectés. Le ressort de rappel 180, 181 permet de conserver un contact entre l'extrémité 160a, 161a en liaison avec la chaîne d'actionnement et le linguet 12 de sorte que la butée 160, 161 revient en position haute où elle peut être à nouveau verrouillée. Les autres butées 16, dont l'une est représentée en figure 5, restent fixes et permettent la transmission du mouvement de leur came 14 vers leur soupape 10 respective. CFR0422 TEXTE Comme illustré en figures 6 et 7, dans une seconde position angulaire, obtenue par exemple par une rotation horaire de 90° par rapport à la première position, la tige 20 verrouille la première 160 et la seconde 161 butées en les recevant directement sur une partie pleine 23. Les butées 160, 161 sont alors bloquées en translation. Pour chaque butée 160, 161, lorsque la came 14 appuie sur le linguet 12, l'extrémité 160a, 161a en liaison avec la chaîne d'actionnement forme un appui pour le linguet 12. Le mouvement de la came 14 est alors transmis à la soupape 10. Les cylindres de combustion correspondants aux soupapes 10 actionnées par les première 160 et seconde 161 butées sont alors activés. Dans une troisième position angulaire, obtenue par exemple par une rotation anti-horaire de 90° par rapport à la première position, la tige 20 verrouille la première butée 160 et déverrouille la seconde butée 161, comme illustré en figures 8 et 9. Seule la seconde butée 161 est mobile en translation. Sur la figure 8, on comprend que lorsque la came 14 appuie sur le linguet 12, la première butée 160 vient en appui sur la partie pleine 23. Tandis que, en figure 9, lorsque la came 14 appuie sur le linguet 12, la seconde butée 161 est reçue dans le second évidement 22. Le cylindre de combustion correspondant à la soupape 10 actionnée par la première butée 160 est activé, alors que le cylindre de combustion correspondant à la soupape 10 actionnée par la seconde butée 161 est déconnecté. Ainsi, le système d'actionnement de soupape 30 permet une neutralisation de soupape 10 sans utiliser de pièces intermédiaires entre la tige 20 et les butées 160, 161. Ceci simplifie la conception et améliore la robustesse de la déconnexion de cylindre. La tige 20 peut en outre être mise en rotation de façon simple en utilisant un moteur 24 à trois états. Dans le système d'actionnement 30, les autres butées 16 ne participent pas à une déconnexion de cylindre. Ces butées 16 peuvent comprendre un évidement 17 si elles sont positionnées entre le moteur 24 situé à une extrémité de la tige 20 et l'autre extrémité de la tige 20. L'évidement 17 peut alors être suffisamment grand pour éviter un frottement entre la tige 20 et la butée 16. La butée 16 repose sur un fond de la culasse 26. La tige 20 peut également comprendre une gorge périphérique en vis-à-vis de la butée 16 de façon à ce que la tige 20 n'entre pas en contact avec la butée 16 lorsqu'elle est en rotation. En figures 3 à 5, on observe que la came 14 a un profil ellipsoïdal sur une de CFR0422 TEXTE ses portions. De façon connue en soi, ces profils ellipsoïdaux définissent un cycle d'ouverture et de fermeture de la soupape 10. Par exemple, le profil ellipsoïdal est défini par un angle a de 120° par rapport à l'axe de l'arbre à came 15, comme illustré en figure 10 décrite plus loin. Typiquement, dans une application dans un moteur à combustion, les profils de came 14 ont entre eux des angles définissant un déphasage dans l'actionnement de leurs soupapes 10. De préférence, les profils d'ouverture et de fermeture des cames 14 de la première 160 et de la seconde 161 butées sont opposés par rapport à l'axe de l'arbre à came 15. La figure 10 présente une vue de face d'un tel arbre à came 15. Les cylindres correspondant aux soupapes 10 actionnées par la première 160 et la seconde 161 butées sont en opposition de phase. Le profil ellipsoïdal 140 correspondant à la première butée 160 est opposé au profil ellipsoïdal 141 correspondant à la seconde butée 161. Le verrouillage ou le déverrouillage des butées 160, 161 est réalisé sur les portions 142 autres que les profils ellipsoïdaux 140, 141. Sur ces portions 142, la première 160 et la seconde 161 butées sont dans une position haute définie par leur ressort de rappel 180, 181 et ne sont pas sollicitées par leurs cames 14. Cette position relative des cames 14 assure un temps identique entre deux cycles d'ouverture-fermeture. Ainsi, dans un tour complet de l'arbre à came 15, il y a deux occurrences de durées égales pour le verrouillage ou le déverrouillage des butées 160, 161. Ceci simplifie le contrôle de la déconnexion des cylindres. Par exemple, pour un moteur fonctionnant à 4500 tours/min, le temps disponible pour le verrouillage ou le déverrouillage d'une butée 160, 161 est estimé à 0,004s. Une déconnexion de cylindre peut être facilement obtenue en choisissant un moteur 24 pouvant changer la position angulaire de la tige 20 dans une durée inférieure à 0,004s. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits. En particulier, le système selon l'invention peut comprendre une seule butée 160. D'autre part, lorsque le système comprend une pluralité de butées 160, 161, les évidements 21, 22, en particulier leur nombre et leurs positions relatives le long de la tige 20, sont configurés pour verrouiller ou déverrouiller une quantité correspondante de butées 160, 161. En outre, le système d'actionnement 30 selon l'invention peut CFR0422 TEXTE s'appliquer dans un moteur à combustion d'un nombre quelconque de cylindre, par exemple à 6 ou 8 cylindres. REVENDICATIONS1. Système (30) d'actionnement de soupape comprenant au moins une butée (160, 161) destinée à participer à une chaîne d'actionnement d'une soupape (10) respective, une tige (20) ayant au moins un évidement (21, 22) à sa périphérie correspondant à la butée (160, 161), ladite tige (20) étant mobile en rotation autour de son axe caractérisé en ce que dans une position angulaire de la tige (20), la tige (20) verrouille la butée (160, 161) en la recevant directement sur une partie pleine (23) de la tige, et dans une autre position angulaire de la tige (20), la tige (20) déverrouille la butée (160, 161) en la recevant dans ledit évidement (21). 2. Système (30) selon la revendication 1 comprenant une pluralité de butées (160, 161) alignées le long de la tige (20), la tige (20) ayant un profil d'évidements (21, 22) verrouillant sélectivement une ou plusieurs butées (160, 161) en fonction de la position angulaire de la tige (20) autour de son axe. 3. Système (30) selon la revendication 2, dans lequel la tige (20) comprend au moins deux premiers évidements (21) sensiblement alignés suivant une position angulaire, chacun des premiers évidements (21) correspondant à une butée (160, 161), et un deuxième évidement (22) diamétralement opposé à l'un des premiers évidements (21), une partie pleine (23) étant diamétralement opposée à l'autre premier évidement (21). 4. Système (30) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la tige (20) a une section transversale circulaire et l'évidement (21, 22) est une découpe dans ladite section. 5. Système (30) selon la revendication 4, dans lequel la découpe a un fond plan. 6. Système (30) selon la revendication 5, dans lequel ledit fond plan est parallèle à une direction (A) de translation de la butée (160, 161) lorsque la tigeCFR0422 TEXTE (20) est dans une position angulaire de déverrouillage de la butée (160, 161). 7. Système (30) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la butée (160, 161) comprend un évidement périphérique (17) apte à recevoir ladite tige (20). 8. Système (30) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la butée (160, 161) comprend une extrémité (160a, 161a) en liaison avec la chaîne d'actionnement et un élément élastique de rappel (180, 181) à une extrémité (160b, 161b) opposée à ladite extrémité (160a, 161a) en liaison avec la chaîne d'actionnement. 9. Système (30) selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant en outre un moteur (24) entraînant en rotation ladite tige (20) autour de son axe. 10. Procédé d'actionnement de soupape comprenant la fourniture d'un système (30) selon l'une des revendications 1 à 9 et des étapes dans lesquelles : - dans une position angulaire de la tige (20), la tige (20) verrouille la butée (160, 161) en la recevant directement sur une partie pleine (23) de la tige, et - dans une autre position angulaire de la tige (20), la tige (20) déverrouille la butée (160, 161) en la recevant dans ledit évidement (21, 22). 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le système d'actionnement (30) a deux butées (160, 161) et dans lequel : -dans une première position de la tige (20), les deux butées (160, 161) sont déverrouillées, -dans une deuxième position de la tige (20), les deux butées (160, 161) sont verrouillées , et -dans une troisième position de la tige (20), la première butée (160) est verrouillée et la seconde butée (161) est déverrouillée.