Brevet FR3082617A1 — publié le 20191220

Domaine de l'Invention L'invention concerne une roue dentée d'arbre à cames formant une cible pour un capteur de position angulaire d'arbres à cames, pour des moteurs à trois ou quatre 5 cylindres. L'invention s'applique en particulier à des moteurs à distribution variable. Etat de la technique Durant le cycle de fonctionnement d'un moteur à combustion interne, il est nécessaire de connaître avec précision la position du vilebrequin pour pouvoir synchroniser différentes actions telles que l'injection de carburant, le pilotage des bougies 10 d'allumage, la gestion des organes de distribution, etc. Ceci permet d'optimiser l'efficacité de la combustion et de réduire la consommation de carburant et les émissions nocives. Pour ce faire, un vilebrequin comporte classiquement une roue dentée dont les dents sont détectées par un capteur. La roue dentée comprend typiquement un ensemble de dents réparties régulièrement le long de sa circonférence, à l'exception d'une portion 15 de référence dépourvue de dents, également appelée gap. En détectant le passage des dents devant le capteur et en comptant le nombre de dents écoulé depuis le gap, il est possible de connaître la position du vilebrequin sur un tour de 360°. Or un cycle moteur correspond à deux rotations complètes du vilebrequin, et il est par conséquent insuffisant de déterminer la position du moteur uniquement à partir de la 20 roue du vilebrequin. Cette information est donc combinée à une information de position angulaire de l'arbre à cames, qui est entrainé en rotation par le vilebrequin et comporte également une roue dentée dont les dents sont détectées par un capteur correspondant. Alors qu'un cycle moteur correspond à deux rotations de 360° du vilebrequin, il ne 25 correspond qu'à une rotation de 360'de l'arbre à cames. Par conséquent, la roue dentée de l'arbre à cames doit présenter une asymétrie de rotation qui, croisée avec l'information sur la position du vilebrequin, permet de déduire avec précision l'état du cycle moteur. Ainsi lors de chaque démarrage du moteur, le moteur est synchronisé lorsque le gap du vilebrequin est détecté, combiné à la détection de l'état de la roue de l'arbre à 30 cames. En référence à la figure 1, dans le cas d'un moteur à distribution variable (également dénommée Variable Valve timing ou VVT), on peut prévoir de décaler la position angulaire de l'arbre à cames d'admission et/ou de l'arbre à cames 2 d'échappement relativement au vilebrequin pour provoquer dans les cylindres une recirculation des gaz d'échappement, afin de réduire la consommation de carburant ainsi que les émissions. Sur la figure 1, on a représenté en abscisses la position angulaire du vilebrequin en degrés (un angle de rotation du vilebrequin correspondant au double de la rotation correspondante de l'arbre à cames), et en ordonnée le déplacement des valves d'admission ou d'échappement en millimètres. On a représenté en traits pleins les déplacements des valves d'admission (courbe A) et d'échappement (courbe B) contrôlées respectivement par les arbres à cames d'admission et d'échappement par défaut, et en traits pointillés le décalage de la position angulaire des arbres à cames (courbe A' pour les valves d'admission et B' pour les valves d'échappement) pour permettre l'existence d'une plage de recouvrement entre les phases d'ouvertures des valves d'admission et d'échappement. Pour améliorer les performances du contrôle de la distribution variable, il est connu de positionner sur la roue dentée de l'arbre à cames des dents formant des repères propres à chaque cylindre. Par exemple, une roue dentée d'arbre à cames d'un moteur à quatre cylindres peut comporter quatre fronts espacés chacun de 90°, le franchissement du capteur par chaque front correspondant à la même position du piston dans chaque cylindre respectif. Or, le nombre de cylindres dans un moteur étant variable en fonction de la 20 configuration du moteur, il en résulte une grande diversité des roues dentées d'arbres à cames, y compris pour un même constructeur automobile, ce qui augmente le coût de production de ces roues. On connaît du document US2014/360254 une roue dentée d'arbre à cames qui comprend au moins une dent à chacune des positions suivantes de sa circonférence : 0°, 25 90°, 120°, 180°, 240° et 270 °. Ceci permet d'obtenir une roue unique qui est compatible à la fois avec des moteurs quatre cylindres (puisque les informations correspondant à chaque cylindres sont fournies par les dents 0°, 90°, 180° et 270°) et avec des moteurs trois cylindres (informations fournies par les dents 0°, 120°, et 240°). 30 Cependant une roue dentée d'arbre à cames comportant uniquement ces dents n'est pas fonctionnelle puisqu'elle ne présente pas d'asymétrie de rotation, et ne permet donc pas, en combinant sa position avec celle du vilebrequin, d'en déduire la position dans le cycle moteur. Pour remédier à cet inconvénient, et également pour diminuer le temps de 35 synchronisation, ce document prévoit d'ajouter un certain nombre de dents supplémentaires dans d'autres configurations de roues. 3 Or, l'ajout d'un nombre de dents trop important dégrade les performances de la synchronisation en augmentant la quantité de données à traiter en provenance du capteur de position de la roue dentée. De plus, si la roue dentée de l'arbre à cames présente un nombre de dents trop 5 important, il existe un risque de non-synchronisation lors d'un déphasage d'un arbre à cames, puisque le signal détecté par le capteur de position de l'arbre à cames lors de la détection du gap du vilebrequin peut être différent du signal détecté en l'absence de déphasage. Exposé de l'invention 10 Compte-tenu de ce qui précède, un but de l'invention est de proposer une roue dentée d'arbres à cames qui soit compatible avec des moteurs à distribution variable comprenant trois ou quatre cylindres. Un autre but de l'invention est de proposer des performances de synchronisation améliorée. 15 Un autre but de l'invention est de réduire la quantité de traitement nécessaire sur les signaux émis par un capteur de position de la roue dentée pour la réalisation de la synchronisation. A cet égard, l'invention a pour objet une roue dentée d'arbre à cames, formant 20 une cible pour un capteur de rotation d'arbre à cames, comprenant une pluralité de dents réparties sur sa circonférence, la roue dentée comprenant quatre groupes de dents tels que : - un premier groupe comporte une dent, - un deuxième groupe comporte deux dents, 25 - un troisième groupe comporte trois dents, et - un quatrième groupe comporte quatre dents, la roue dentée étant caractérisée en ce que les groupes de dents sont agencés de sorte que : les dents consécutives de chaque groupe comprenant au moins deux dents sont 30 toutes espacées d'un même écart angulaire, la roue dentée comprenne, entre deux groupes de dents consécutifs, une portion dépourvue de dents s'étendant sur au moins 35 °, et il y ait quatre dents espacées de 90° sur la circonférence de la roue dentée, et trois dents espacées de 120° sur la circonférence de la roue dentée. 35 4 De préférence, l'écart angulaire entre deux dents consécutives d'un groupe comprenant au moins deux dents est compris entre 10 et 17,5°. Avantageusement, chaque portion dépourvue de dents s'étend sur au moins 37,5°. 5 Dans un mode de réalisation, dans laquelle les groupes de dents sont ordonnés comme suit : - premier groupe, suivi de - deuxième groupe, suivi de 10 - troisième groupe, suivi de - quatrième groupe. Dans un autre mode de réalisation, les groupes de dents sont ordonnés comme suit : - premier groupe, suivi de 15 - troisième groupe, suivi de - deuxième groupe, suivi de - quatrième groupe. Dans un autre mode de réalisation, les groupes de dents sont ordonnés comme suit : - premier groupe, suivi de - quatrième groupe, suivi de - deuxième groupe, suivi de - troisième groupe. Dans un autre mode de réalisation, les groupes de dents sont ordonnés comme suit : - premier groupe, suivi de - quatrième groupe, suivi de - troisième groupe, suivi de - deuxième groupe. L'invention a également pour objet un arbre à cames comprenant une roue dentée selon la description qui précède. L'invention a également pour objet un moteur à combustion interne à trois ou quatre 35 cylindres, comprenant un arbre à cames comprenant une roue dentée selon la description qui précède. 5 Avantageusement, le moteur à combustion interne est à distribution variable et comprend en outre : - un vilebrequin, comprenant une roue dentée comprenant un ensemble de dents régulièrement réparties sur la circonférence de la roue et un espace de référence 5 dépourvu de dents, - un capteur de position angulaire du vilebrequin, adapté pour détecter la présence d'une dent de la roue dentée du vilebrequin, - un capteur de position angulaire de l'arbre à cames, adapté pour détecter la présence d'une dent de la roue dentée de l'arbre à cames, et 10 - une unité de traitement, adaptée pour recevoir les signaux de position du capteur de position angulaire de l'arbre à cames et du capteur de position angulaire du vilebrequin, et pour en déduire un état du cycle moteur, dans lequel la roue dentée de l'arbre à cames est positionnée de sorte que la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle l'espace de référence dépourvu de dents 15 de la roue dentée du vilebrequin est en regard du capteur de position angulaire du vilebrequin est incluse dans la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle une portion d'au moins 35° dépourvue de dents de la roue dentée d'arbres à cames est en regard du capteur de position angulaire de l'arbre à cames. 20 La roue dentée d'arbre à cames selon l'invention comprend un premier ensemble de dents espacées de 90° qui la rend compatible avec des moteurs à quatre cylindres. Le deuxième ensemble de dents espacées de 120° la rend également compatible avec des moteurs à trois cylindres. La présence de portions dépourvues de dents et d'au moins 35° de plage angulaire permet d'assurer que même en cas de déphasage de l'arbre à cames 25 pour un moteur à distribution variable, le front utilisé pour le contrôle de la VVT ne se situe pas dans une zone de gap. En effet, la roue dentée selon l'invention est avantageusement utilisée dans un moteur à distribution variable en positionnant la portion dépourvue de dents relativement au gap de la roue du vilebrequin pour que, même en cas de décalage de l'arbre à cames, le gap de la roue du vilebrequin coïncide toujours avec la 30 portion dépourvue de dents. La position moteur étant basée sur l'analyse des fronts de la roue dentée du vilebrequin ; la zone de gap génère une imprécision plus importante. De plus, la disposition des groupes d'une, deux, trois et quatre dents permet de conserver à la roue dentée une asymétrie de rotation (asymétrie de rotation à 180°CAM et 90°CAM), qui permet la détermination de l'état du cycle moteur en combinant 35 l'information de position angulaire de cette roue avec celle du vilebrequin. 6 Brève description des dessins D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : 5 - La figure 1, déjà décrite, représente le déplacement des valves d'admission et d'échappement en fonction de la position angulaire de l'arbre à cames auquel elles sont liées, - La figure 2 représente une roue dentée d'arbre à cames selon un mode de réalisation de l'invention. 10 - Les figures 3a à 3d représentent respectivement quatre exemples de réalisation d'une roue dentée selon l'invention, - Les figures 4a à 4d représentent schématiquement la disposition des roues dentées selon respectivement les figures 3a à 3d relativement à une roue dentée de vilebrequin. 15 - La figure 5 représente schématiquement un exemple de moteur à combustion interne selon un mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention Dans toute la suite, on notera des angles mesurés en degrés sur, ou concernant 20 une position angulaire d'une roue dentée d'arbre à cames en REVENDICATIONS1. Roue dentée (1) d'arbre à cames, formant une cible pour un capteur de rotation (2) d'arbre à cames, comprenant une pluralité de dents (10) réparties sur sa circonférence, la roue dentée comprenant quatre groupes de dents tels que : - un premier groupe (13) comporte une dent, - un deuxième groupe (14) comporte deux dents, - un troisième groupe (15) comporte trois dents, et - un quatrième groupe (16) comporte quatre dents, la roue dentée étant caractérisée en ce que les groupes de dents sont agencés de 10 sorte que : les dents consécutives de chaque groupe (14, 15, 16) comprenant au moins deux dents sont toutes espacées d'un même écart angulaire, la roue dentée (1) comprenne, entre deux groupes de dents consécutifs, une portion dépourvue de dents (17) s'étendant sur au moins 35 °, et 15 il y ait quatre dents espacées de 90° sur la circonférence de la roue dentée, et trois dents espacées de 120° sur la circonférence de la roue dentée. 2. Roue dentée (1) selon la revendication 1, dans laquelle l'écart angulaire entre deux dents consécutives d'un groupe comprenant au moins deux dents est compris entre 20 10 et 17,5°. 3. Roue dentée (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque portion dépourvue de dents (17) s'étend sur au moins 37,5°. 25 4. Roue dentée (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les groupes de dents sont ordonnés comme suit : - premier groupe (13), suivi de - deuxième groupe (14), suivi de - troisième groupe (15), suivi de 30 - quatrième groupe (16). 5. Roue dentée (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les groupes de dents sont ordonnés comme suit : - premier groupe (13), suivi de 35 - troisième groupe (15), suivi de - deuxième groupe (14), suivi de 13 - quatrième groupe (16). 6. Roue dentée (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les groupes de dents sont ordonnés comme suit : 5 - premier groupe (13), suivi de - quatrième groupe (16), suivi de - deuxième groupe (14), suivi de - troisième groupe (15). 7. Roue dentée (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les groupes de dents sont ordonnés comme suit : - premier groupe (13), suivi de - quatrième groupe (16), suivi de - troisième groupe (15), suivi de - deuxième groupe (14). 8. Arbre à cames (91), comprenant une roue dentée (1) selon l'une des revendications qui précèdent. 9. Moteur (M) à combustion interne à trois ou quatre cylindres, comprenant un arbre à cames selon la revendication 8. 10. Moteur à combustion interne (M) selon la revendication précédente, le moteur étant à distribution variable et comprenant en outre : - un vilebrequin (9), comprenant une roue dentée (93) comprenant un ensemble de dents régulièrement réparties sur la circonférence de la roue et un espace de référence (G) dépourvu de dents, - un capteur de position angulaire (94) du vilebrequin, adapté pour détecter la présence d'une dent de la roue dentée (93) du vilebrequin, - un capteur de position angulaire (2) de l'arbre à cames, adapté pour détecter la présence d'une dent (10) de la roue dentée (1) de l'arbre à cames (91), et - une unité de traitement (95), adaptée pour recevoir les signaux de position du capteur de position angulaire (2) de l'arbre à cames et du capteur de position angulaire (94) du vilebrequin, et pour en déduire un état du cycle moteur, dans lequel la roue dentée (1) de l'arbre à cames (91) est positionnée de sorte que la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle l'espace de référence dépourvu de dents (G) de la roue dentée du vilebrequin est en regard du capteur de 14 position angulaire du vilebrequin (94) est incluse dans la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle une portion (16) d'au moins 35° dépourvue de dents de la roue dentée (1) d'arbres à cames est en regard du capteur de position angulaire (94) de l'arbre à cames. 5