FR2526858A1

FR2526858A1 - Dispositif permettant de varier automatiquement le calage d'un arbre a cames

Info

Publication number: FR2526858A1
Application number: FR8308054A
Authority: FR
Inventors: Ambrogio Banfi
Original assignee: Alfa Romeo Auto SpA
Current assignee: Alfa Romeo Auto SpA
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1983-05-16
Publication date: 1983-11-18
Also published as: DE3316162A1; DE3316162C2; GB2120320A; GB8313459D0; US4535731A; GB2120320B; FR2526858B1; IT8221313A0; IT1152959B

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF PERMETTANT DE VARIER AUTOMATIQUEMENT LE CALAGE D'UN ARBRE A CAMES PAR RAPPORT AU VILEBREQUIN D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, COMPRENANT UN MANCHON RAINURE 26, COULISSANT AXIALEMENT, QUI RELIE L'ARBRE A CAMES A SA POULIE D'ENTRAINEMENT 23 ET QUI EST ACTIONNE PAR L'HUILE DE GRAISSAGE DU MOTEUR POUR MODIFIER LA POSITION ANGULAIRE DE CE MEME ARBRE A CAMES, A TRAVERS DES MOYENS DE VALVE COMMANDES PAR UN OPERATEUR ELECTROMAGNETIQUE 60 EN FONCTION D'AU MOINS UN PARAMETRE DE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR.

Description

Ainsi qu'il est connu, dans les moteurs à combus-

tion interne les soupapes d'admission et d'échappement s'ouvrent ayant le début de la course d'aspiration ou d'échappement des pistons et se ferment après la fin de cette même course d'aspiration et d'échappement De cette

manière, les soupapes sont complètement ouvertes au com-

mencement et à la fin de la course des pistons respectifs, en permettant un bon remplissage des cylindres avec du mélange

frais et une expulsion efficace des gaz de la combustion.

Par conséquent, à cheval du P M H, entre la fin

de la course d'échappement et de début de la course d'aspi-

ration il se produit ce que l'on appelle le croisement des soupapes, c'est à dire la condition pendant laquelle les soupapes d'échappement et les soupapes d'admission sont toutes ouvertes en même temps Or, dans cette condition, il

peut se produire un refoulement vers la tubulure d'aspira-

tion d'une partie des gaz d'échappement provenant de la chambre d'explosion ou de la tubulure d'échappement à cause de la dépression qui règne dans cette même tubulure d'aspiration, lorsque le volet des gaz est plutôt fermé,

et/ou à cause de la contrepression qui règne dans la tubu-

lure d'échappement, avec pour conséquence un remplissage

insufisant des cylindres et de ce fait un mauvais rendement.

du moteur.

Cependant, dans la condition de croisement des soupapes, il peut également se produire, lorsque le volet des gaz est très ouvert, une différence de pression positive entre la tubulure d'aspiration et celle d'échappement, de sorte que, à laoes phénomènes d'inertie dans la colonne de fluide présente dans la tubulure d'aspiration et dans celle

d'échappement, l'air ou le mélange frais parviennent à ef-

fectuer un lavage de la chambre d'explosion, en augmentant le remplissage des cylindres et en améliorant par conséquent

le rendement du moteur.

Par conséquent, pour optimiser le rendement du mo-

teur, il suffirait d'obtenir des croisements modestes des soupapes avec des petites ouvertures du volet des gaz et des croisements importants avec des grandes ouvertures de ce même volet des gaz, tandis qu'avec un calage invariable des soupapes d'admission et d'échappement il n'est possible d'optimiser le rendement du moteur que pour des régimes de

rotation déterminés du moteur.

Toutefois, dans la pratique, la solution idéale pour varier d'une manière continue le calage des soupapes suivant les différentes conditions de fonctionnement du moteur s'avère plutôt compliquée, alors que se sont avérées plus

facilement réalisables et même assez avantageuses les solu-

tions qui permettent un fonctionnement avec des valeurs de calage préfixées, chacune d'entre elles étant optimisée pour une zone particulière de la plage de fonctionnement du moteur. Il existe déjà des dispositifs de ce type, convenant tout particulièrement aux moteurs avec arbres à cames en tête, qui permettent une variation automatique du calage des arbres à cames par rapport a vilebrequin Parmi les nombreux dispositifs qui ont été/realisés, il en est un qui s'est avéré particulièrement efficace Ce dispositif a été réalisé en interposant un manchon de raccordement, mobile dans le sens axial, entre la poulie d'entraînement de

l'arbre à cames et l'arbre à cames lui-même, en assujettis-

sant ce manchon à l'une et à l'autre au moyen d'accouplement à dentures droites et à dentures hélicoïdales Ce manchon est d'autre part solidaire d'un piston annulaire actionné par l'huile sous pression utilisée pour le graissage du

moteur, de sorte qu'aux différentes positions axiales adop-

tées par le manchon correspondent des calages différents de

l'arbre à cames par rapport au vilebrequin.

Dans ces dispositifs, l'entrée et la sortie de l'huile d'actionnement du piston annulaire sont commandées par des valves actionnées mécaniquement en fonction d'un paramètre préfixé de fonctionnement du moteur, tel que par exemple le nombre de tours du moteur relevé par un capteur centrifuge, ou bien la position angulaire du volet des gaz

d'alimentation.

Ces dispositifs connus, dans lesquels les valves sont actionnées mécaniquement, ne permettent de réaliser que des lois de variation du calage plutôt simples et linéaires, et par conséquent se révèlent insuffisamment "souples" Par ailleurs, ils se révèlent inaptes à fournir une ample plage de variation du calage angulaire, et cela non seulement à cause de leur encombrement, mais surtout en raison des contraintes imposées par la disposition des

différents éléments.

Le but de la présente invention est celui d'appor-

ter un perfectionnement aux dispositifs de variation du calage du type décrit plus haut permettant d'éliminer les

limitations des dispositifs connus.

Selon l'invention, les moyens de valve qui règlent l'entrée et la sortie de l'huile d'actionnement du piston annulaire, sont reliés à un opérateur électromagnétique auquel parvient une commande pour la fermeture desdits moyens de valve sous forme d'un signal électrique émis par une centrale électronique capable de traiter les signaux qui lui sont envoyés par des capteurs de certains

paramètres préfixés de fonctionnement du moteur.

Le dispositif ainsi réalisé s'avère très précis

et fiable, tout en permettant de réaliser des lois de va-

riation du calage même très complexes, en fonction d'un ou plusieurs paramètres de fonctionnement du moteur, comme cela apparaîtra clairement en examinant les figures 1 et 2 des dessins annexés sur lesquelles sont représentées, à

titre d'exemple nullement limitatif, deux formes de réali-

sation préférées de l'invention.

La figure 1 est une vue en coupe axiale partielle

d'une forme de réalisation du dispositif selon l'invention.

La figure 2 est une vue en coupe axiale partielle d'une seconde forme de réalisation du dipositif selon l'invention.

Sur la figure 1, la référence 10 désigne la culas-

se, montrée en partie, d'un moteur à combustion interne, tandis que l?ï référence Il désigne le couvercle de cette

même culasse A même la culasse 10 on a réalisé un demi-

coussinet 12 qui supporte le tourillon 13 de l'arbre à cames 14, lui aussi représenté partiellement, l'autre demi-coussinet 15 destiné à supporter le tourillon 13

étant réalisé sur le chapeau 16.

A ce même arbre 14 est rendu solidaire, à travers un accouplement fileté 19, un tourillon creux 20 doté à son extrémité d'une bride 21 sur laquelle est emmanché un corps tubulaire 22 A ce même corps tubulaire 22 est rendue solidaire, d'une manière connue, une poulie dentée 23 qui, par l'intermédiaire d'une chaîne non représentée,

est entraînée en rotation par le vilebrequin du moteur.

Le corps tubulaire 22 est doté d'un crabot 24 à denture intérieure, du type à dents droites, avec laquelle vient s'engrener la denture correspondante 25 d-'un manchon 26

solidaire d'un manchon 27 et doté d'une denture hélicol-

dale 28, cette dernière étant destinée à engrener avec un crabot correspondant 29, à denture extérieure, prévu sur

le tourillon creux 20.

La référence 30 désigne un plateau circulaire doté d'une couronne à encoches 31, permettant la prise, et d'un tourillon 32 qui est rendu solidaire du tourillon

creux 20 au moyen d'un accouplement fileté 33.

Par ailleurs, la référence 34 indique un ressort pré-

chargé, interposé entre la bride 21 et une bague 18 dispo-

sée à l'intérieur du manchon 26.

Sur la culasse 10 on a réalisé un conduit 35 pour l'a-

limentation de l'huile de graissage aux demi-coussinets 12 et 15 à travers la cavité annulaire 36 Sur le chapeau 16 on a d'autre part pratiqué un trou taraudé 37 dans

lequel vient se visser un goujon 38 doté d'un trou débou-

chant 39 qui permet de convoyer l'huile vers l'échappement.

Dans ce même trou 39 est en outre inséré un gicleur taré , prévu pour maintenir sous pression l'huile destinée

à lubrifier les demi-coussinets 12 et 15.

Sur le chapeau 16 ont été également pratiqués des trous 41 et 42 qui mettent en communication le trou 39

avec une cavité semi-annulaire 43 réalisée sur le touril-

lon 13 Cette cavité 43 communique à son tour, à travers un trou radial 44, avec un trou longitudinal 45 réalisé sur l'arbre 14 L'huile présente dans le trou 39 peut ainsi passer dans la cavité 46, dans les trous 47 et 48,-et, à travers les jeux existant entre les dents des crabots 28 et 29, parvenir dans la chambre annulaire 17 et sur la

face du piston annulaire 27.

Sur la figurel, on peut voir clairement le petit conduit 49 qui permet d'alimenter l'huile sous pression vers la zone gauche des demi-coussinets, o la pression viendrait

à manquer en raison de la cavité semi-annulaire 43, laquel-

le, étant reliée avec l'orifice d'échappement 39, contient de l'huile à la pression atmosphérique, sauf dans le cas

o ce même orifice d'échappement viendrait à être fermé.

Sur le goujon 38 est d'autre part vissé un raccord 50 supporté par le couvercle Il de la culasse Ce raccord 50 est doté de deux orifices 51 et 52 de mise à l'atmosphère de l'huile, qui sont en communication vers l'extérieur à travers des trous 53 et 54, réalisés sur le plateau 55, et

à travers l'orifice 56, réalisé sur le couvre-culasse 11.

Dans le trou 53 est monté coulissant un obturateur à tiroir 57 apte à fermer l'orifice 54 de mise à l'atmosphère L'obturateur 57 ne laisse ouvert l'orifice

54 que lorsqu'il est maintenu en arrière par le ressort 58.

Il faut noter que l'orifice 41 pour l'entrée de l'huile

dans le circuit d'alimentation de la chambre 17 et du pis-

ton annulaire 27 se débranche en aval du gicleur taré 40, car il est souhaitable que la pression régnant dans ce même circuit soit égale à la pression atmosphérique tant que l'orifice 54 reste ouvert, pour ensuite augmenter jusqu'à atteindre la même valeur que la pression qui règne dans le circuit 35 uniquement lorsque ce même orifice 54

est fermé.

L'obturateur 57 est attaqué et commandé par l'armature mobile 59 d'un opérateur électromagnétique 60 supporté par une bride 61 solidarisée au plateau 55, au moyen d'une bague

en caoutchouc 62, des boulons 63 et du corps cylindrique 64.

La bobine de l'électro-aimant 60 est reliée par l'in-

termédiaire du conducteur 65, à une centrale électronique, représentée par le bloc 66 et constituée par exemple par une unité à comparateurs capable de traiter les signaux qui lui sont envoyés par des capteurs de certains paramètres préfixés de fonctionnement du moteur, tels que la position angulaire du volet des gaz, la dépression dans le conduit d'aspiration du moteur, le nombre de tours de ce dernier,

ou la quantité d'air aspiré.

Dans le cas présent, le paramètre de fonctionnement au moteur utilisé par la centrale 66 pour former le signal de commanie de l'électrc-aimant, est -pssitué par la position

angulaire du volet -es gaz représentee par la flèche 67.

La centrale 66 n'envoie aucun signal de commande l'électro-aimant 60 tant que les indicaticns concernant la position angulaire du volet des gaz, représentée par la

flèche 67, sont inférieures à une valeur de seuil préfixée.

Dans ce cas, l'électro-aimant est désactivé et l'armature 59 reste en position reculée, comme représenté sur la figure 1, de sorte que l'obturateur 57 est lui aussi maintenu en position reculée par le ressort 58 Dans cette position reculée l'obturateur 57 découvre l'orifice 54, en mettant en communication avec l'atmosphère le circuit ( 41, 42, 43,

44, 45, 46, 47, 48) d'alimentation de l'huile vers la cham-

bre 17 et le piston annulaire 27.

Dans ces conditions, le manchon 26 est poussé par le ressort 34 dans la position de fin de course montrée sur la figure 1, de sorte qu'en étant entraîné en rotation par la poulie dentée 23, à travers l'accouplement à dentures droites 24 et 25, il entraîne à son tour en rotation l'arbre à cames 14 à travers l'accouplement à dentures hélicoîdales 28 et 29, en réalisant ainsi un calage angulaire initial

donné entre l'arbre à cames et la poulie dentée 23.

En revanche, lorsque les indications concernant la

position angulaire du volet des gaz (flèche 67) sont supé-

rieures à une valeur de seuil préfixée, la centrale 66

envoie un signal pour commander l'excitation de l'électro-

aimant 60, lequel, une fois activé, pousse vers l'extérieur sur l'armature mobile 59 qui agit/l'obturateur 57 en le poussant

dans le sens de fermer l'orifice de mise à l'atmosphère 54.

De ce fait, lorsque l'orifice de mise à l'atmosphère

54 est complètement fermé,la pression dans le circuit d'ali-

mentation ( 41 à 48) de l'huile au piston annulaire 27 augmente et atteint la même valeur que la pression qui règne dans le conduit 35 L'huile sous pression agit alors sur le piston annulaire 27 avec une force suffisante pour vaince la précharge du ressort 34, en parvenant ainsi a pousser le manchon 26 vers la droite (comme montré sur

la figure 1).

Le déplacement axial du manchon 26, rendu possible par l'accouplement à dentures droites 24 et 25, provoque une rotation correspondante du tourillon creux 20, grâce à la présence de l'accouplement à dentures hélicoïdales 28 et 29, ce qui détermine une variation angulaire de l'arbre à cames -14 par rapport à la poulie dentée 23 et, par consé- quent, une modification du calage de-l'arbre à cames par

rapport au vilebrequin.

Si l'arbre à cames 14 est, par exemple, celui qui commande les soupapes d'échappement d'un moteur avec arbre à cames en tête, lorsque l'ouverture du volet des gaz est supérieure à une valeur préfixée on parvient de ce fait à obtenir une variation du croisement, par exemple en augmentation, entre les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement.

Naturellement, le signal de commande de l'électro-

aimant 60 pourra être fourni par la centrale 66 même en fonction de la combinaison de plusieurs paramètres de

fonctionnement du moteur, convenablement choisis.

D'autre part, si cela est nécessaire, l'armature 59 de l'électro-aimant et l'obturateur 57 pourront être reliés l'un à l'autre à travers une chaîne cinématique, par exemple par l'intermédiaire d'un balancier, de manière

à obtenir une amplification des efforts.

Sur la figure 2 est représentée une variante du dispositif de la figure 1, les éléments communs étant

désignés par les mêmes numéros de référence.

Dans ce cas, le goujon 38 est plein et le raccord est dépourvu de trous de mise à l'atmosphère, tandis que le plateau 30 a la forme d'un disque et le tourillon 32 qui lui est solidaire est creux A l'intérieur de ce dernier, dans l'alésage 68, est disposé un obturateur à tiroir, désigné par 69, doté d'un trou borgne longitudinal

et de deux orifices radiaux 71 et 72 de mise à l'atmos-

phère Sur ledit obturateur à tiroir 69 vient agir un ressort préchargé 73 qui, en s'appuyant contre un bouchon 77, pousse l'obturateur contre une pastille 74 solidaire d'une tige 75 qui coulisse d'une manière étanche dans la

paroi du couvre-culasse 11.

Ladite tige 75 est d'autre part accouplée à l'armature 59 de l'opérateur électromagnétique 60, qui lui

aussi est supporté par le couvre-culasse 11 par l'intermé-

diaire de la bride 76.

Le dispositif montré sur la figure 2 fonctionne de la même manière que celui qui est représenté sur la figure 1 Tant que l'obturateur à tiroir 69 est poussé par le ressort 73 hors de l'alésage 68, l'huile alimentée par le conduit 35 est déchargée vers l'extérieur à travers les orifices 70 et 72 Dans cette condition, l'arbre à cames acquiert une valeur donnée de calage initial par rapport à

la ooulie dentée 23.

Lorsque l'armature 59 de l'électro-aimant 60 est poussée vers l'extérieur, l'obturateur à tiroir 69 est à son tour poussé vers l'intérieur de l'alésage 68 pour fermer l'orifice de mise à l'atmosphère 72 L'huile sous pression agit alors sur le piston annulaire 27 pour varier le calage angulaire de l'arbre à cames 14 par rapport

à la poulie dentée 23.

Claims

REVENDICATIONS

1 Dispositif permettant de varier automatiquement le calage d'un arbre à cames par rapport au vilebrequin d'un moteur à combustion interne, ledit arbre à cames étant supporté par des coussinets lubrifiés par l'huile sous pression circulant dans le circuit de graissage du moteur et étant entraîné par ledit vilebrequin du moteur à travers une poulie dentée solidaire d'un corps tubulaire, ledit dispositif comprenant un manchon mobile dans le sens axial pour l'accouplement de la poulie dentée avec l'arbre à cames, ledit manchon étant assujetti audit corps tubulaire au moyen d'un accouplement rainuré à dentures droites et audit arbre à cames au moyen d'un accouplement à dentures hélicoïdales, ledit dispositif comprenant d'autre part un piston annulaire solidaire dudit manchon et un plateau circulaire qui est solidaire dudit arbre à cames et qui

forme avec ledit corps tubulaire et avec ledit piston an-

nulaire une chambre reliée à des orifices de mise à l'atmos-

phère de l'huile de graissage d'un coussinet, le dispositif comprenant enfin des moyens de valve permettant de régler l'entrée et là sortie de l'huile à travers lesdits orifices de mise à l'atmosphère, ce dispositif étant caractérisé par

le fait que lesdits moyens de valve sont reliés à un opéra-

teur électromagnétique/qui reçoit une commande pour la fermeture de ces mêmes moyens de valve sous forme d'un signal électrique émis par une centrale électronique ( 66) apte à traiter les signaux qui lui sont envoyés par des capteurs de certains paramètres préfixés de fonctionnement

du moteur.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de valve sont constitués par un obturateur à tiroir ( 57) retenu par des moyens élastiques en position d'ouverture desdits orifices ( 54) de mise à l'atmosphère.

3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de valve sont constitués par un obturateur à tiroir ( 57), lui aussi doté d'orifices ( 54)

de mise à l'atmosphère de l'huile.

4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé

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par le fait que lesdits orifices$ 4 e Xmise à l'atmosphère sont réalisés sur un palier de l'arbre à cames, en aval d'un gicleur taré ( 40) disposé dans le conduit de graissage

dudit coussinet.

5 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits orifices de mise à l'atmosphère sont réalisés sur ledit plateau circulaire ( 55), en aval d'un gicleur taré ( 40) disposé dans le conduit de graissage

dudit coussinet.

6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit opérateur électromagnétique ( 60) est doté d'une armature mobile ( 59) qui se déplace vers

l'extérieur lorsque ce même opérateur est excité.