EP0471614A1 - Dispositif d'actionnement pour soupape notamment dans un moteur à combustion interne - Google Patents

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EP0471614A1
EP0471614A1 EP91402218A EP91402218A EP0471614A1 EP 0471614 A1 EP0471614 A1 EP 0471614A1 EP 91402218 A EP91402218 A EP 91402218A EP 91402218 A EP91402218 A EP 91402218A EP 0471614 A1 EP0471614 A1 EP 0471614A1
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EP
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valve
actuating device
plate
stop
stop member
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EP91402218A
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Inventor
François Roth
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
Original Assignee
Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

Definitions

  • the present invention relates to a valve actuation device, an internal combustion engine which is mounted in particular on motor vehicles.
  • variable distribution involves adapting the actuation of the intake and exhaust valves to the operation of the engine.
  • valve actuation devices To adapt the distribution to the operation of the engine, to achieve the best power-consumption-pollution compromise at all times, the valve actuation devices must be able to act freely on each of the three parameters mentioned above without any constraint of dependence between its three quantities .
  • the present invention aims to solve this problem by proposing an actuating device allowing total freedom of choice: instants of opening, closing and lifting of the valve, without any constraint of dependence between these quantities.
  • the actuation device comprises a plate secured to the valve stem, two thrust springs bearing on the opposite sides of the plate and means for blocking the plate in two limit positions located on either side another from a position of equilibrium.
  • the actuating device is characterized in that one of the locking means cooperates with a member for adjusting the limit position in correspondence with this locking means and in that one of the springs is also resting on this adjustment member.
  • the operating movement of the plate and consequently of the valve is triggered by the springs, constrained differently in the limit positions by the locking means.
  • the limit position, corresponding to the open valve, can be moved, by means of an adjustment member, so as to vary the stroke of the valve.
  • the modification of the valve stroke takes place without modifying the system for controlling the instants of opening or closing the valve because the blocking means associated with said limit position as well as one of the thrust springs are integral of the adjustment member.
  • the locking means are constituted by magnetization means mounted, on either side of the plate, in a first fixed stop member and in a second adjustable stop member.
  • the second adjustable stop member carries at its periphery a toothing intended to mesh with a control pinion and comprises a cylindrical sliding bearing mounted in a bore of the first fixed stop member.
  • the actuating device a system for adjusting the stroke of the valve which is particularly simple to implement. It suffices to control the rotation of the pinion from one or more engine operating parameters to adapt the valve lift.
  • the valve (1) in accordance with the figure, is guided slidingly by its rod (2) in a guide (3) mounted in the cylinder head (4) of an internal combustion engine up to a seat (5) for the valve head (6) (1).
  • the end of the rod (2) opposite the head (6) moves in a cavity (7) formed in the cylinder head (4) and closed by a screwed cover (10).
  • the cavity (7) consists of two housings (8) and (9) forming between them a shoulder (11).
  • the end of the rod (2) carries an operating plate (12) fixed by a nut (13).
  • the plate (12) can be moved between two stops: corresponding to two limit positions of the valve: a fixed upper stop (15) where the valve (1) is in the closed position bearing on its seat (5) and a lower stop adjustable (14) where the valve (1) is in the open position.
  • the distance between the two stops (14) and (15) determines the stroke of the valve (1).
  • the adjustable stop (14) is a member of revolution, coaxial with the valve (1) disposed in the housing (8).
  • the stop (14) has a central bore (18) allowing the passage of the rod (2) of the valve (1), of its guide (3).
  • the lower end of the bore (18) carries a shoulder (19) against which the thrust spring (16) bears.
  • the stop (14) has a cylindrical sliding surface (20) mounted in a bore (21) of the fixed stop (15).
  • the adjustable stop carries at its periphery a toothing (22) intended to mesh with a pinion (23) of which the conventional electrical or mechanical control device is not shown.
  • the teeth (22) are straight or preferably helical.
  • the stop (15) which is also a member of revolution coaxial with the valve (1) is immobilized in the housing (9), on the shoulder (11) of the cylinder head (4) by the screwed cover (10) in support on its upper side.
  • the stop (15) has a bore (24) for the passage of the valve stem (2) and the spring (17). This bore (24) is extended by the bore (21) in which the bearing (20) of the stop (14) is slidably mounted.
  • Each stopper is provided with plate locking means constituted by electromagnetic magnet coils (26) and (25) which develop, when supplied, electromagnetic attraction forces greater than the thrust forces of the springs ( 16) and (17). These coils are embedded in the stop faces (27) and (28) of the stops (14) and (15), against which comes to stop the plate.
  • the stop face (27) is constituted by the upper face of the cylindrical sliding surface (20) and the stop face (28) by the shoulder defined by the bores (24) and (21).
  • the power supply and the device for controlling the coils (14) and (15) have not been shown.
  • the electromagnetic coils (26, 25) are coupled with permanent magnets, the blocking of the plate is carried out by the permanent magnets, the unlocking being effected by the electromagnetic coils which generate a magnetic field opposite to that permanent magnets.
  • the valve (1) is initially in the closed limit position, its plate (12) bears against the stop (15) subjected to the attraction of magnetization means (26). At a determined instant, the attraction of the magnetization means (26) is stopped, the plate (12) released is then accelerated towards the limit open position by the relaxation of the compressed spring (17). The arrival against the stop (14) takes place at a substantially zero speed due to the braking effected by the compression of the spring (16). The plate (12) is then again blocked by the magnetization means (25). The valve closes quite symmetrically.
  • the adjustable member (14) makes it possible to modify the stroke of the valve (1) without interfering with the operation of the valve.
  • valve (1) if it were only under the action of the springs (16, 17) would always occupy a position of central balance with respect to the two limit positions, the fulcrum of the spring (16) moving with the stop (14). Therefore, whatever the valve lift, opening and closing are identical.
  • the present device makes it possible to actuate a valve while freely controlling the opening time, the closing time and the stroke or lift and this in a particularly simple manner.

Abstract

Dispositif d'actionnement de soupape, d'un moteur à combustion interne, comportant un plateau de manoeuvre (12) solidarisé à la tige (2) de la soupape (1), deux ressorts de poussée (16, 17) en appui sur les côtés opposés du plateau (12) et des moyens de blocage du plateau dans deux positions limites situées de part et d'autre d'une position d'équilibre, caractérisé en ce que l'un des moyens de blocage coopère avec un organe d'ajustement de la position limite en correspondance avec ce moyen de blocage et en ce que l'un des ressorts est en appui sur cet organe d'ajustement. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'actionnement de soupape, d'un moteur à combustion interne qui se monte notamment sur les véhicules automobiles.
  • Le principe de la distribution variable est bien connu : il s'agit d'adapter l'actionnement des soupapes d'admission et d'échappement au fonctionnement du moteur.
  • Trois paramètres caractérisent l'actionnement d'une soupape : l'instant de début d'ouverture, l'instant de fermeture et par conséquent la durée d'ouverture de la soupape et également sa course appelée également levée.
  • Pour adapter la distribution au fonctionnement du moteur, pour réaliser à chaque instant le meilleur compromis puissance-consommation-pollution, les dispositifs d'actionnement de soupape doivent pouvoir agir librement sur chacun des trois paramètres sus mentionnés sans aucune contrainte de dépendance entre ses trois grandeurs.
  • Quelques dispositifs d'actionnement connus, décrits en particulier par les brevets US-3.882.833 et EP-A-328.195, réalisent librement l'ouverture et la fermeture d'une soupape. Mais la levée de la soupape demeure constante.
  • La présente invention vise à résoudre ce problème en proposant un dispositif d'actionnement permettant une liberté totale du choix : des instants d'ouverture, de fermeture et de levée de la soupape, sans aucune contrainte de dépendance entre ces grandeurs.
  • Le dispositif d'actionnement selon l'invention, comporte un plateau solidarisé à la tige de la soupape, deux ressorts de poussée en appui sur les côtés opposés du plateau et des moyens de blocage du plateau dans deux positions limites situées de part et d'autre d'une position d'équilibre.
  • Selon l'invention, le dispositif d'actionnement est caractérisé en ce que l'un des moyens de blocage coopère avec un organe d'ajustement de la position limite en correspondance avec ce moyen de blocage et en ce que l'un des ressorts est également en appui sur cet organe d'ajustement.
  • Dans le dispositif d'actionnement agencé conformément à l'invention, le mouvement de manoeuvre du plateau et par conséquent de la soupape est déclenché par les ressorts, contraints différemment dans les positions limites par les moyens de blocage. La position limite, correspondant à la soupape ouverte, peut être déplacée, grâce à un organe d'ajustement, de manière à faire varier la course de la soupape.
  • La modification de la course de la soupape a lieu sans modifier le système de commande des instants d'ouverture ou de fermeture de la soupape du fait que le moyen de blocage associé à ladite position limite ainsi que l'un des ressorts de poussée sont solidaires de l'organe d'ajustement.
  • Suivant un mode de réalisation de l'invention, les moyens de blocage sont constitués par des moyens d'aimantation montés, de part et d'autre du plateau, dans un premier organe de butée fixe et dans un second organe de butée ajustable.
  • Suivant d'autres caractéristiques de ce mode de réalisation, le second organe de butée ajustable porte à sa periphérie une denture destinée à engrener avec un pignon de commande et comporte une portée cylindrique de coulissement montée dans un alésage du premier organe de butée fixe.
  • On obtient ainsi pour le dispositif d'actionnement un système de commande d'ajustement de la course de la soupape particulièrement simple à mettre en oeuvre. Il suffit d'asservir la rotation du pignon à partir d'un ou plusieurs paramètres de marche du moteur pour adapter la levée de la soupape.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaitront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple, illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel :
    • la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif d'actionnement d'une soupape.
  • La soupape (1), conformément à la figure, est guidée coulissante par sa tige (2) dans un guide (3) monté dans la culasse (4) d'un moteur à combustion interne jusqu'à un siège (5) pour la tête (6) de la soupape (1).
  • L'extrémité de la tige (2) opposée à la tête (6) se déplace dans une cavité (7) formée dans la culasse (4) et fermée par un couvercle vissé (10). La cavité (7) est constituée par deux logements (8) et (9) formant entre eux un épaulement (11).
  • L'extrémité de la tige (2) porte un plateau de manoeuvre (12) fixe par un écrou (13). Le plateau (12) peut être déplacé entre deux butées : correspondant à deux positions limites de la soupape : une butée supérieure fixe (15) où la soupape (1) est en position fermée en appui sur son siège (5) et une butée inférieure ajustable (14) où la soupape (1) est en position ouverte. L'écart entre les deux butées (14) et (15) détermine la course de la soupape (1).
  • Entre le couvercle (10) et le plateau (12) d'une part et entre le plateau (12) et la butée inférieure (14) on a interposé deux ressorts hélicoïdaux identiques de pression précontraints, respectivement (17) et (16), qui maintiennent le plateau (12) dans une position d'équilibre centrale entre les deux positions limites définies par les butées (14) et (15).
  • La butée ajustable (14) est un organe de révolution, coaxial à la soupape (1) disposé dans le logement (8). La butée (14) comporte un alésage central (18) permettant le passage de la tige (2) de la soupape (1), de son guide (3). L'extrémité inférieure de l'alésage (18) porte un épaulement (19) contre lequel s'appuit le ressort de poussée (16). La butée (14) comporte une portée cylindrique de coulissement (20) montée dans un alésage (21) de la butée fixe (15).
  • La butée ajustable porte à sa périphérie une denture (22) destinée à engrener avec un pignon (23) dont le dispositif de commande classique électrique ou mécanique n'est pas figuré. La denture (22) est droite ou de préférence hélicoïdale.
  • La butée (15) qui est également un organe de révolution coaxial à la soupape (1) est immobilisée dans le logement (9), sur l'épaulement (11) de la culasse (4) par le couvercle vissé (10) en appui sur sa face supérieure. La butée (15) comporte un alésage (24) pour le passage de la tige (2) de la soupape et du ressort (17). Cet alésage (24) est prolongé par l'alésage (21) dans laquelle est montée coulissante la portée (20) de la butée (14).
  • Chaque butée est munie de moyens de blocage du plateau constitués par des bobines d'aimantation electro-magnétiques (26) et (25) qui développent lorsqu'elles sont alimentées des forces d'attraction électro-magnétiques supérieures aux forces de poussée des ressorts (16) et (17). Ces bobines sont encastrées dans les faces d'arrêt (27) et (28) des butées (14) et (15), contre lesquelles vient s'immobiliser le plateau. La face d'arrêt (27) est constituée par la face supérieure de la portée cylindrique de coulissement (20) et la face d'arrêt (28) par l'épaulement défini par les alésages (24) et (21).
  • L'alimentation et le dispositif de commande des bobines (14) et (15) n'ont pas été figurées.
  • Selon une variante de réalisation non figurée, les bobines électromagnétiques (26, 25) sont couplées avec des aimants permanents, le blocage du plateau est réalisé par les aimants permanents, le déblocage étant opéré par les bobines électromagnétiques qui génèrent un champs magnétique opposé à celui des aimants permanents.
  • Le fonctionnement du dispositif d'actionnement va être à présent expliqué. La manoeuvre de la soupape est la suivante :
  • La soupape (1) est initialement dans la position limite fermée, son plateau (12) est en appui contre la butée (15) soumis à l'attraction de moyens d'aimantation (26). A un instant déterminé, l'attraction des moyens d'aimantation (26) est stoppée, le plateau (12) libéré est alors accéleré vers la position limite ouverte par la détente du ressort comprimé (17). L'arrivée contre la butée (14) s'effectue à une vitesse sensiblement nulle du fait du freinage effectué par la compression du ressort (16). Le plateau (12) est alors à nouveau bloqué par les moyens d'aimantation (25). La fermeture de la soupape s'opère tout à fait symétriquement.
  • L'organe ajustable (14) permet de modifier la course de la soupape (1) sans interférer avec la manoeuvre de la soupape.
  • Quelque soit la position de la butée (14) et donc quelque soit la valeur donnée à sa course, la soupape (1) si elle n'était que sous l'action des seuls ressorts (16, 17) occuperait toujours une position d'équilibre centrale par rapport aux deux positions limites, le point d'appui du ressort (16) se déplaçant avec la butée (14). De ce fait , quelque soit la levée de la soupape , l'ouverture et la fermeture s'opèrent identiquement.
  • Ainsi, le présent dispositif permet d'actionner une soupape en maîtrisant librement l'instant d'ouverture, l'instant de fermeture et la course ou levée et cela d'une façon particulièrement simple.

Claims (7)

1°) Dispositif d'actionnement de soupape, d'un moteur à combustion interne, comportant un plateau de manoeuvre (12) solidarisé à la tige (2) de la soupape (1), deux ressorts de poussée (16, 17) en appui sur les côtés opposés du plateau (12) et des moyens de blocage du plateau dans deux positions limites situées de part et d'autre d'une position d'équilibre, caractérisé en ce que l'un des moyens de blocage coopère avec un organe d'ajustement de la position limite en correspondance avec ce moyen de blocage et en ce que l'un des ressorts est en appui sur cet organe d'ajustement.
2°) Dispositif d'actionnement de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de blocage sont constitués par des moyens d'aimantation (26, 25) montés, de part et d'autre du plateau, dans un premier organe de butée fixe (15) et dans un second organe de butée ajustable (14).
3°) Dispositif d'actionnement de soupape selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second organe de butée (14) porte à sa périphérie une denture (22) destinée à engrener avec un pignon de commande (23).
4°) Dispositif d'actionnement de soupape selon la revendication 3 caractérisé en ce que le second organe de butée (14) comporte une portée cylindrique de coulissement (20) montée dans un alésage (21) dudit premier organe de butée (15).
5°) Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le second organe de butée (14) porte à sa périphérie une denture hélicoïdale.
6°) Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'aimantation (26, 25) sont constitués par des bobines électromagnétiques.
7°) Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'aimantation (26, 25) sont constitués par des aimants permanents associés à des bobines électromagnétiques.
EP91402218A 1990-08-17 1991-08-09 Dispositif d'actionnement pour soupape notamment dans un moteur à combustion interne Withdrawn EP0471614A1 (fr)

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