FR2792451A1 - Internal combustion (IC) engine inlet/outlet valve electromagnetic drive having flexible return with tongue section pivoting about axis and movement valve rod plane transformed. - Google Patents
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Abstract
Description
- 1 - Dispositif d'actionnement électromagnétique La présente invention se- 1 - Electromagnetic actuation device The present invention is
rapporte au domaine technique des actuateurs de soupapes d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne. Plus précisément, elle concerne un dispositif d'actionnement électromagnétique pour soupape à tige d'un moteur à combustion interne, comportant des moyens électromagnétiques et des moyens élastiques de rappel pour déplacer ladite soupape entre une position extrême d'ouverture relates to the technical field of intake and exhaust valve actuators of an internal combustion engine. More specifically, it relates to an electromagnetic actuation device for a stem valve of an internal combustion engine, comprising electromagnetic means and elastic return means for moving said valve between an extreme open position
o et une position extrême de fermeture. o and an extreme closed position.
Des soupapes de type champignon équipent habituellement les moteurs à combustion interne. Elles sont maintenues, au repos, dans une position fermée, au moyen de ressorts. Une came, ou tout moyen équivalent, agit contre l'action du ressort pour ouvrir la soupape, le ressort tendant à maintenir la soupape en position fermée. L'arbre à cames est relié et tourne en synchronisation avec le vilebrequin du moteur. Puisque les soupapes sont reliées au vilebrequin, la vitesse d'ouverture et de fermeture des soupapes Mushroom type valves are usually found in internal combustion engines. They are maintained, at rest, in a closed position, by means of springs. A cam, or any equivalent means, acts against the action of the spring to open the valve, the spring tending to keep the valve in the closed position. The camshaft is connected and rotates in synchronization with the engine crankshaft. Since the valves are connected to the crankshaft, the speed of opening and closing of the valves
est liée à la vitesse de rotation du vilebrequin. is related to the speed of rotation of the crankshaft.
L'utilisation d'actuateurs électromagnétiques, pour chaque soupape, permet d'obtenir des vitesses d'ouverture et de fermeture de soupapes qui The use of electromagnetic actuators, for each valve, makes it possible to obtain valve opening and closing speeds which
peuvent être contrôlées indépendamment du régime moteur. can be controlled independently of the engine speed.
Les actuateurs électromagnétiques fonctionnent habituellement selon le principe suivant. Un plateau, constitué d'une substance ferromagnétique, est solidaire de la tige de la soupape. Ce plateau subit les forces d'attraction ou de répulsion de générateurs de champ magnétique variable qui sont montés fixes sur l'actuateur. Ces forces sont d'intensité suffisante pour provoquer le déplacement de la soupape, par l'intermédiaire du plateau qui peut venir en butée dans deux positions extrêmes, une d'ouverture et une de Electromagnetic actuators usually operate on the following principle. A plate, made of a ferromagnetic substance, is integral with the valve stem. This plate undergoes the forces of attraction or repulsion of variable magnetic field generators which are fixedly mounted on the actuator. These forces are of sufficient intensity to cause the displacement of the valve, via the plate which can come into abutment in two extreme positions, one of opening and one of
fermeture de la soupape, chacune proche d'un générateur. valve closed, each close to a generator.
-2- Pour optimiser les phases d'admission et d'échappement des gaz de la chambre de combustion du moteur, il est souhaitable d'obtenir des valeurs de vitesses d'ouverture et de fermeture de soupape élevées, permettant d'avoir un changement quasi instantané entre la position d'ouverture et la position de fermeture de la soupape. Or, pour obtenir des vitesses d'ouverture et de fermeture élevées, il est nécessaire d'exercer sur le plateau lié à la tige de la soupape des forces d'intensité importante, et par conséquent de pouvoir obtenir des champs magnétiques d'intensité importante. Or ces forces décroissent rapidement i0 avec la distance séparant le plateau du générateur. Obtenir des champs magnétiques d'intensité suffisante représente des contraintes rédhibitoires -2- To optimize the intake and exhaust phases of the gases from the engine combustion chamber, it is desirable to obtain high valve opening and closing speed values, allowing a change almost instantaneous between the open position and the closed position of the valve. However, to obtain high opening and closing speeds, it is necessary to exert on the plate linked to the valve stem forces of high intensity, and therefore to be able to obtain magnetic fields of high intensity. . However these forces decrease rapidly i0 with the distance separating the plate from the generator. Obtaining magnetic fields of sufficient intensity represents unacceptable constraints
pour le dimensionnement des générateurs. for sizing generators.
C'est pourquoi, les actuateurs électromagnétiques sont généralement équipés de ressorts de rappel. Le plateau est fixé à des ressorts hélicoïdaux qui le maintiennent, au repos, dans une position d'équilibre, le plus souvent This is why electromagnetic actuators are generally equipped with return springs. The plate is fixed to helical springs which keep it, at rest, in a balanced position, most often
équidistante des positions d'ouverture ou de fermeture de la soupape. equidistant from the valve opening or closing positions.
Lorsque le plateau quitte cette position d'équilibre, les ressorts de rappel exercent une force résultante qui tend à ramener le plateau à cette position d'équilibre. Ainsi, lorsque le plateau est en butée dans une position d'ouverture ou de fermeture, l'action des ressorts de rappel s'oppose aux forces magnétiques s'exerçant sur le plateau, mais comme le plateau est proche d'un générateur magnétique, les forces exercées par ce dernier sont importantes. Lorsque l'on veut que le plateau quitte une position extrême donnée pour se déplacer vers l'autre position extrême, on supprime le champ magnétique du générateur contre lequel le plateau est en butée, et on active le second générateur. En conséquence, le champ magnétique est brutalement modifié de façon à ce que les forces magnétiques et les forces de rappel des ressorts se superposent, on obtient ainsi des accélérations initiales très -3 - importantes, sans toutefois nécessiter des champs magnétiques d'intensité When the plate leaves this position of equilibrium, the return springs exert a resulting force which tends to bring the plate back to this position of equilibrium. Thus, when the plate is in abutment in an open or closed position, the action of the return springs opposes the magnetic forces exerted on the plate, but since the plate is close to a magnetic generator, the forces exerted by the latter are significant. When we want the plate to leave a given extreme position to move to the other extreme position, we remove the magnetic field of the generator against which the plate is in abutment, and we activate the second generator. Consequently, the magnetic field is suddenly modified so that the magnetic forces and the restoring forces of the springs are superimposed, thus obtaining very significant initial accelerations, without however requiring magnetic fields of intensity.
trop importante.too important.
La publication EP0471614 décrit un dispositif selon le principe The publication EP0471614 describes a device according to the principle
énoncé auparavant.previously stated.
Les ressorts de rappel habituellement utilisés sont des ressorts hélicoïdaux qui sont coaxiaux avec la tige de la soupape. Cependant, de tels ressorts sont volumineux et représentent une contrainte très importante sur le volume global de l'actuateur, qui est un critère essentiel lors du dimensionnement général du moteur. De plus, ces ressorts ont une inertie importante qui pénalise les temps de réponse de l'actuateur électromagnétique. La présente invention vise à réduire de façon conséquente les dimensions d'un actionneur de soupapes électromagnétique tout en ayant The return springs usually used are coil springs which are coaxial with the valve stem. However, such springs are bulky and represent a very significant constraint on the overall volume of the actuator, which is an essential criterion during the general dimensioning of the engine. In addition, these springs have a high inertia which penalizes the response times of the electromagnetic actuator. The present invention aims to significantly reduce the dimensions of an electromagnetic valve actuator while having
des temps de réponses très faibles. very short response times.
Dans ce but, elle propose un dispositif d'actionnement électromagnétique dans lequel les moyens élastiques de rappel agissent sur la soupape par l'intermédiaire d'au moins un linguet pouvant pivoter autour d'un axe, et coopérant avec des moyens reliés à la tige de soupape, pour transformer un mouvement de rotation dudit linguet en un déplacement de la soupape, en exerçant un couple de rappel, sur le linguet, autour dudit axe, qui, lorsque la soupape est au moins dans l'une des positions extrêmes, tend To this end, it provides an electromagnetic actuation device in which the elastic return means act on the valve by means of at least one latch that can pivot around an axis, and cooperating with means connected to the rod. valve, to transform a rotational movement of said latch into a displacement of the valve, by exerting a restoring torque, on the latch, around said axis, which, when the valve is at least in one of the extreme positions, tends
à faire s'éloigner la soupape de ladite position extrême. to cause the valve to move away from said extreme position.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens élastiques de rappel de la soupape comportent au moins une barre de torsion coaxiale According to another characteristic of the invention, the elastic return means of the valve comprise at least one coaxial torsion bar
avec le linguet.with the latch.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la barre de torsion est According to another characteristic of the invention, the torsion bar is
montée à une extrémité solidaire du linguet. mounted at one end integral with the latch.
-4 - Selon une autre caractéristique de l'invention, la barre de torsion comporte à une extrémité un bras de levier sur lequel vient s'appuyer According to another characteristic of the invention, the torsion bar comprises at one end a lever arm on which comes to bear.
l'extrémité d'au moins une vis.the end of at least one screw.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on
lecture de la description qui va suivre de trois modes de réalisation de reading the following description of three embodiments of
l'invention, donnés à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe du premier mode de réalisation, selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 représente des vues similaires à la figure 1, du dispositif selon le premier mode de réalisation lorsque la soupape est respectivement en position d'ouverture et de fermeture, - la figure 4 représente une vue en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 5 représente une vue en coupe du deuxième mode de réalisation, selon la ligne V-V de la figure 4, - la figure 6 représente une vue d'ensemble du dispositif de la figure 4 dont certains éléments ont été retirés, - la figure 7 représente une vue d'ensemble d'un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 8 représente une vue en coupe longitudinale du troisième the invention, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which: - Figure 1 represents a view in longitudinal section of a first embodiment of the device according to the invention, - Figure 2 represents a sectional view of the first embodiment, along line II-II of Figure 1, - Figure 3 shows views similar to Figure 1, of the device according to the first embodiment when the valve is respectively in position d 'opening and closing, - Figure 4 shows a longitudinal sectional view of a second embodiment of the device according to the invention, - Figure 5 shows a sectional view of the second embodiment, along the line VV of Figure 4, - Figure 6 shows an overview of the device of Figure 4 from which some elements have been removed, - Figure 7 shows an overview of a third embodiment of the device according to the in vention, - Figure 8 shows a longitudinal sectional view of the third
mode de réalisation du dispositif selon l'invention. embodiment of the device according to the invention.
Les numérotations sont conservées pour les éléments communs aux The numberings are kept for the elements common to
différentes figures pour les trois modes de réalisation. different figures for the three embodiments.
Pour les trois modes de réalisation de l'invention, les éléments présentant une fonction identique ou fondamentalement identique, ont un 5- numéro de référence o le premier chiffre correspond au mode de réalisation suivi du numéro de l'élément, qui est le même pour tous les modes de réalisation. La figure 1 représente une soupape 2 à tige commandant l'entrée des gaz d'admission, ou la sortie des gaz d'échappement, dans un cylindre d'un moteur à combustion interne. Cette soupape 2 est montée coulissante par sa For the three embodiments of the invention, the elements having an identical or fundamentally identical function, have a 5- reference number o the first digit corresponds to the embodiment followed by the number of the element, which is the same for all embodiments. FIG. 1 represents a valve 2 with a rod controlling the inlet of the intake gases, or the outlet of the exhaust gases, into a cylinder of an internal combustion engine. This valve 2 is slidably mounted by its
tige 3, d'axe D, dans un guide 4 monté en partie dans la culasse 5 du moteur. rod 3, of axis D, in a guide 4 partially mounted in the cylinder head 5 of the engine.
L'actuateur 100 est composé de deux demi boîtiers. Chaque demi boîtier est composé d'un noyau magnétique 106,107, de forme sensiblement parallèlépipèdique. Chaque noyau magnétique 106,107 comporte, au centre d'une face, un élément en saillie par rapport au reste du noyau. Cet élément, The actuator 100 is composed of two half housings. Each half housing is composed of a magnetic core 106, 107, of substantially parallelepiped shape. Each magnetic core 106, 107 has, at the center of one face, an element projecting from the rest of the core. This element,
ainsi que la partie du noyau magnétique située derrière, et prolongeant celui- as well as the part of the magnetic core located behind, and extending this
ci, se nomme communément noyau central. Aux extrémités de la même face, se projettent deux autres éléments en saillie. Dû à sa forme générale, ci, is commonly called the central nucleus. At the ends of the same face, two other projecting elements project. Due to its general shape,
un tel noyau magnétique 106,107 est habituellement appelé noyau en << E ">. such a magnetic core 106, 107 is usually called an "E"> core.
Le noyau central est entouré par un évidemment dans lequel est placé une bobine 108,109. Sur les bords de la face du noyau magnétique 106,107, comportant l'extrémité en saillie du noyau central, s'étend une jonction The central core is surrounded by a recess in which is placed a coil 108,109. On the edges of the face of the magnetic core 106,107, comprising the projecting end of the central core, extends a junction
118,119, composée d'un matériau non magnétique. 118,119, composed of a non-magnetic material.
Les deux demi boîtiers sont montés de façon à ce que les jonctions 118, 119 soient en vis à vis. Les deux demi boîtiers sont assemblés et fixés sur la culasse 5 au moyen de quatre vis 120. Un alésage traverse les deux The two half housings are mounted so that the junctions 118, 119 are opposite. The two half housings are assembled and fixed to the cylinder head 5 by means of four screws 120. A bore passes through the two
demi boîtiers pour permettre le passage de la tige 3 de la soupape 2. half housings to allow the passage of the rod 3 of the valve 2.
Les bobines 108,109 peuvent être traversées par des courants électriques (au moyen de connections non représentées) et ainsi provoquer des inductions dans les noyaux magnétiques 106,107 dont le sens de circulation général est indiqué à titre d'exemple par des flèches sur la figure 1. -6Les deux jonctions 118,119, placées en vis à vis, libèrent un espace, entre les deux noyaux magnétiques 106,107, dans lequel sont placés deux linguets 112,113, constitués d'une matière ferromagnétique. Chaque jonction 118,119 comporte huit demi paliers, qui forment quatre paliers lorsque les jonctions 118,119 sont montées en vis à vis. Ces quatre paliers sont deux à deux coaxiaux, et d'axes respectivement E et F,. L'extrémité opposée à la soupape 2 de chaque linguet 112,113 possède deux parties cylindriques 1 1OA, 1OB,1 1 A,1 1 lB, s'engageant chacune dans un palier, et permettant le pivotement du linguet 112,113 autour de l'axe E,F des deux The coils 108,109 can be crossed by electric currents (by means of connections not shown) and thus cause inductions in the magnetic cores 106,107 whose general direction of circulation is indicated by way of example by arrows in Figure 1. - 6The two junctions 118,119, placed opposite, release a space, between the two magnetic cores 106,107, in which are placed two latches 112,113, made of a ferromagnetic material. Each junction 118,119 has eight half bearings, which form four bearings when the junctions 118,119 are mounted opposite. These four bearings are two to two coaxial, and of axes E and F respectively. The opposite end to the valve 2 of each latch 112,113 has two cylindrical parts 1 1OA, 1OB, 1 1 A, 1 1 lB, each engaging in a bearing, and allowing the pivoting of the latch 112,113 about the axis E , F of both
paliers correspondants.corresponding bearings.
Cette extrémité comporte, en outre, un alésage 114,115 dans lequel est placée, coaxialement avec les deux paliers, une barre de torsion 116,117 (figure 2). Chaque barre de torsion 116,117 a une extrémité montée serrée avec le linguet 112,113 et l'autre extrémité présentant une partie en saillie servant de bras de levier 130,131. Chaque barre de torsion 116,117 est bloquée en rotation, dans un sens, par la coopération du bras de levier ,131 avec une vis de réglage 121,122. La barre de torsion 117 est bloquée en rotation, par la vis 122, dans le sens trigonométrique. La barre This end further comprises a bore 114,115 in which is placed, coaxially with the two bearings, a torsion bar 116,117 (Figure 2). Each torsion bar 116,117 has one end mounted tight with the latch 112,113 and the other end having a projecting part serving as a lever arm 130,131. Each torsion bar 116, 117 is locked in rotation, in one direction, by the cooperation of the lever arm, 131 with an adjustment screw 121, 122. The torsion bar 117 is locked in rotation, by the screw 122, in the trigonometric direction. Bar
116 est bloquée en rotation, par la vis 121, dans le sens opposé. 116 is locked in rotation, by the screw 121, in the opposite direction.
Lorsque chaque linguet 112,113 pivote autour de son axe E,F, dans un sens de rotation pour lequel la barre de torsion 116,117 est en appui contre la vis de réglage 121,122, un couple de rappel est exercé par la barre de torsion 116,117 sur le linguet 112,113. Par conséquent, un couple de rappel sera exercé sur le linguet 112 lors de son pivotement en direction du noyau magnétique 106, et, inversement, un couple de rappel sera exercé sur When each latch 112,113 pivots about its axis E, F, in a direction of rotation for which the torsion bar 116,117 is in abutment against the adjusting screw 121,122, a return torque is exerted by the torsion bar 116,117 on the latch 112,113. Consequently, a return torque will be exerted on the latch 112 when it is pivoted towards the magnetic core 106, and, conversely, a return torque will be exerted on
le linguet 113 lors de son pivotement en direction du noyau magnétique 107. the latch 113 during its pivoting towards the magnetic core 107.
Chaque linguet 112,113 est muni à une extrémité d'une fourchette 123,124 qui coopère avec une gorge 125 d'une collerette 126 vissée sur l'extrémité de la tige 3 de la soupape 2. La collerette 126 est maintenue en position par un contre-écrou 127 vissé, lui aussi, sur l'extrémité de la tige 3 7- de la soupape. La liaison entre les fourchettes 123,124 et la collerette 126 est telle que la soupape 2 est libre en rotation autour de l'axe D. Lorsque les linguets 112,113 pivotent autour de leur axe E,F, les fourchettes 123,124 s'appuient sur les parois de la gorge 125 et entraînent le déplacement de la tige 3 et de la soupape 2. A un mouvement de rotation des linguets 112,113 correspond un déplacement de la soupape 2 selon l'axe D Each latch 112,113 is provided at one end with a fork 123,124 which cooperates with a groove 125 with a flange 126 screwed onto the end of the rod 3 of the valve 2. The flange 126 is held in position by a lock nut 127 also screwed onto the end of the rod 3 7- of the valve. The connection between the forks 123,124 and the flange 126 is such that the valve 2 is free to rotate about the axis D. When the lugs 112,113 pivot about their axis E, F, the forks 123,124 rest on the walls of the groove 125 and cause the displacement of the rod 3 and of the valve 2. A movement of rotation of the lugs 112, 113 corresponds to a displacement of the valve 2 along the axis D
de sa tige 3.of its stem 3.
Les linguets 112,113 viennent en butée, lors de leur pivotement, avec les noyaux magnétiques 106,107. Lorsque les deux linguets 112,113 sont en butée avec le noyau 106, la soupape 2 se trouve en position de fermeture (figure 3). Lorsque la butée est réalisée avec le noyau 107, la soupape 2 est en position d'ouverture. Les deux linguets 112,113 comportent des faces planes 128A,129A et 128B,129B qui viennent en appui avec les parois des noyaux 106,107 lorsque les linguets 112,113 sont respectivement en position haute ou basse, de façon à ce que les surfaces de contact entre les linguets 112,113 et les noyaux magnétiques 106,107 soient les plus The latches 112, 113 come into abutment, during their pivoting, with the magnetic cores 106, 107. When the two latches 112, 113 are in abutment with the core 106, the valve 2 is in the closed position (FIG. 3). When the stop is made with the core 107, the valve 2 is in the open position. The two tabs 112,113 have flat faces 128A, 129A and 128B, 129B which come into abutment with the walls of the cores 106,107 when the tabs 112,113 are respectively in the high or low position, so that the contact surfaces between the tabs 112,113 and the magnetic nuclei 106,107 are the most
importantes possibles.important possible.
L'actuateur 100 peut comporter une arrivée d'huile 132 afin de lubrifier l'ensemble. Il est aussi possible d'envisager une lubrification The actuator 100 may include an oil inlet 132 in order to lubricate the assembly. It is also possible to consider lubrication
autonome du système.autonomous of the system.
L'actuateur 100, selon ce premier mode de réalisation, fonctionne de la façon suivante: en l'absence d'excitation magnétique, les barres de torsion 116,117 sont réglées au moyen des vis de réglage 121,122 de façon ce que la soupape 2 se trouve à mi-course entre la position d'ouverture et la position de fermeture, ce qui correspond à des linguets 112,113 sensiblement équidistants des deux noyaux 106,107. Le réglage à réaliser dépend en partie du coefficient de torsion propre à chaque barre de torsion The actuator 100, according to this first embodiment, operates as follows: in the absence of magnetic excitation, the torsion bars 116, 117 are adjusted by means of the adjustment screws 121, 122 so that the valve 2 is located halfway between the open position and the closed position, which corresponds to latches 112,113 substantially equidistant from the two cores 106,107. The adjustment to be made partly depends on the torsion coefficient specific to each torsion bar
116,117, qui peut être différent pour chacune d'elle. 116.117, which may be different for each of them.
-8- En fonctionnement normal, la soupape est soit en position -8- In normal operation, the valve is either in position
d'ouverture, soit en position de fermeture. opening, or in the closed position.
Envisageons le cas ou la soupape 2 est en position de fermeture, ce qui correspond à des linguets 112,113 plaqués contre le noyau magnétique 106. Un courant électrique passe alors dans la bobine 108, le sens de ce courant étant tel qu'une force magnétique s'exerce sur les linguets 112, 113, tendant à les maintenir plaqués contre la paroi du noyau magnétique 106 Let us consider the case where the valve 2 is in the closed position, which corresponds to latches 112, 113 pressed against the magnetic core 106. An electric current then passes through the coil 108, the direction of this current being such that a magnetic force s '' exercises on the latches 112, 113, tending to keep them pressed against the wall of the magnetic core 106
dans lequel s'est développée une induction magnétique. in which a magnetic induction has developed.
Les faces planes 128A,129A étant quasiment en contact parfait avec la paroi du noyau magnétique 106 correspondante, les forces magnétiques exercées sur les linguets 112,113 sont très importantes. Les linguets 112,113 peuvent donc être maintenus plaqués contre le noyau électrique 106 sans The planar faces 128A, 129A being almost in perfect contact with the wall of the corresponding magnetic core 106, the magnetic forces exerted on the latches 112, 113 are very large. The latches 112, 113 can therefore be kept pressed against the electric core 106 without
nécessiter l'utilisation d'une puissance électrique excessive. require the use of excessive electrical power.
Pour déplacer la soupape 2 en position d'ouverture, on permute le passage du courant électrique de la bobine 108 à la bobine 109. D'une part les linguets 112,113 sont soumis aux couples de rappel des barres de torsion 116,117 qui tendent à les éloigner de la position haute, d'autre part ils sont soumis à une force exercée par l'induction magnétique développée par le noyau magnétique 107. L'accélération subie par les linguets 112,113 fait donc qu'ils viennent se plaquer presque instantanément contre la paroi du noyau magnétique 107. La soupape 2 est alors en position d'ouverture. Là encore, une faible puissance électrique suffit à maintenir les linguets 112,113 plaqués contre le noyau électrique 107 vu le contact quasi parfait entre les faces planes 128B,129B des linguets 112,113 et la paroi du noyau To move the valve 2 in the open position, the passage of the electric current from the coil 108 to the coil 109 is changed. On the one hand, the latches 112, 113 are subjected to the return torques of the torsion bars 116, 117 which tend to move them away from the high position, on the other hand, they are subjected to a force exerted by the magnetic induction developed by the magnetic core 107. The acceleration undergone by the latches 112, 113 therefore causes them to come to be pressed almost instantaneously against the wall of the magnetic core 107. The valve 2 is then in the open position. Again, a low electrical power is sufficient to keep the lugs 112,113 pressed against the electric core 107 given the almost perfect contact between the flat faces 128B, 129B of the lugs 112,113 and the wall of the core
magnétique 107.magnetic 107.
Les figures 4,5 et 6 représentent un second mode de réalisation d'un Figures 4,5 and 6 show a second embodiment of a
actuateur électromagnétique selon l'invention. electromagnetic actuator according to the invention.
De manière analogue au premier mode de réalisation, la soupape 2 est guidée coulissante par sa tige 3, d'axe D, dans un guide 4 monté en -9partie dans la culasse 5 d'un moteur à combustion interne, et en partie dans Analogously to the first embodiment, the valve 2 is guided slidingly by its rod 3, of axis D, in a guide 4 mounted in -9part in the cylinder head 5 of an internal combustion engine, and partly in
l'actuateur 200.actuator 200.
Ce actuateur 200 se compose de deux demi boîtiers. Chaque demi boitier comporte un noyau magnétique 206,207, analogue à celui utilisé pour le premier mode de réalisation, c'est à dire du type en " E >>, comportant un noyau central. Chaque noyau magnétique 206,207 est équipé de deux bobines 208A,208B et 209A,209B, agencées de part et d'autre du noyau central. Lorsque le courant traverse ces bobines 208A,208B, 209A,209B, la circulation de l'induction magnétique développée dans chaque noyau magnétique 206,207 est symbolisée par des flèches sur la This actuator 200 consists of two half housings. Each half case has a magnetic core 206.207, similar to that used for the first embodiment, that is to say of the "E" type, comprising a central core. Each magnetic core 206.207 is equipped with two coils 208A, 208B and 209A, 209B, arranged on either side of the central core. When the current crosses these coils 208A, 208B, 209A, 209B, the circulation of the magnetic induction developed in each magnetic core 206,207 is symbolized by arrows on the
figure 4.figure 4.
Chaque noyau 206,207 et les deux bobines associées 208A,208B, 209A,209B sont contenus dans une demi carcasse 233,234, composé d'un matériau non magnétique. Quatre vis 220 maintiennent les deux demi carcasses 233,234, montées en vis à vis, et fixent l'ensemble sur la culasse 5 du moteur. Un alésage est réalisé dans les noyaux magnétiques Each core 206,207 and the two associated coils 208A, 208B, 209A, 209B are contained in a half carcass 233,234, composed of a non-magnetic material. Four screws 220 hold the two half-carcases 233,234, mounted opposite, and fix the assembly on the cylinder head 5 of the engine. A bore is made in the magnetic cores
206,207 permettant le passage de la tige de soupape 3. 206.207 allowing the passage of the valve stem 3.
Une fois montées en vis à vis, les deux demi carcasses 233,234 définissent un espace, entre les deux noyaux magnétiques 206,207, dans lequel peut se déplacer une plaque 235 liée à la soupape 2. La liaison est assurée par un filetage réalisé à l'extrémité de la tige 3 de soupape. Deux rondelles 236,237 viennent enserrer la plaque 235 avec un jeu non nul pour ne pas empêcher la soupape 2 de tourner sur elle-même. Les rondelles Once mounted opposite, the two half carcases 233,234 define a space, between the two magnetic cores 206,207, in which can move a plate 235 linked to the valve 2. The connection is ensured by a thread made at the end valve stem 3. Two washers 236, 237 enclose the plate 235 with a non-zero clearance so as not to prevent the valve 2 from turning on itself. Washers
236,237 sont maintenues en position par un contre écrou 227. 236.237 are held in position by a lock nut 227.
Cette plaque 235 est susceptible de venir se plaquer contre les parois This plate 235 is likely to be pressed against the walls
des noyaux magnétiques 206,207.magnetic cores 206,207.
Deux barres de torsion 216,217 (figure 5) assurent le rappel de la plaque 235. La liaison entre les barres de torsion 216,217 et la plaque 235 est réalisée à l'aide de deux linguets à deux branches 212,213. Chaque demi 10- carcasse 233,234 contient deux demi paliers, pouvant former deux paliers, Two torsion bars 216,217 (FIG. 5) recall the plate 235. The connection between the torsion bars 216,217 and the plate 235 is carried out using two lugs with two branches 212,213. Each half 10- carcass 233,234 contains two half bearings, which can form two bearings,
d'axe E et F, une fois les deux demi carcasses montées en vis à vis. of axis E and F, once the two half carcases are mounted opposite.
L'extrémité de chaque linguet 212,213, opposée à la plaque 235, comporte une partie cylindrique 210,211 (figure 6), et permet le pivotement du linguet 212,213 autour de l'axe E,F du palier correspondant. Les barres de torsion 216,217 sont encastrées à une extrémité dans les linguets 212,213 et bloquées dans leur mouvement à leur autre extrémité par la coopération de bras de levier 230,231 et de 4 vis de réglage The end of each latch 212,213, opposite the plate 235, has a cylindrical part 210,211 (FIG. 6), and allows the latch 212,213 to pivot about the axis E, F of the corresponding bearing. The torsion bars 216,217 are embedded at one end in the latches 212,213 and locked in their movement at their other end by the cooperation of lever arms 230,231 and 4 adjusting screws
221A,221B,222A,222B (figure 6), vissées sur les demi carcasses 233,234. 221A, 221B, 222A, 222B (Figure 6), screwed onto the half carcases 233,234.
La présence de deux vis de réglage 221A,221B,222A,222B (au lieu d'une vis 121,122 pour le premier mode de réalisation) par linguet 212,213 fait que la barre de torsion 216,217 exerce un couple de rappel, sur le linguet 212,213 associé, dès que celui-ci s'écarte de sa position d'équilibre, et ce dans les deux sens. La liaison entre chaque linguet 212,213 et la plaque 235 est assurée par un axe 238,239 traversant la plaque 235 à travers une The presence of two adjustment screws 221A, 221B, 222A, 222B (instead of a screw 121,122 for the first embodiment) by latch 212,213 means that the torsion bar 216,217 exerts a restoring torque, on the associated latch 212,213 , as soon as it departs from its equilibrium position, and this in both directions. The connection between each latch 212,213 and the plate 235 is ensured by an axis 238,239 passing through the plate 235 through a
boutonnière 240,241.buttonhole 240,241.
La demi carcasse 233 comporte un accès 232 au contre écrou 227, qui peut aussi servir à l'arrivée d'huile pour assurer la lubrification de l'ensemble. Il est encore possible, dans ce mode de réalisation, d'envisager The half carcass 233 has an access 232 to the lock nut 227, which can also be used for the arrival of oil to ensure the lubrication of the assembly. It is still possible, in this embodiment, to envisage
une lubrification autonome du système. autonomous lubrication of the system.
Le fonctionnement de l'actuateur 200, selon ce second mode de réalisation, est sensiblement identique à celui du premier mode: en l'absence d'excitation magnétique, les barres de torsion 216,217 sont réglées au moyen des vis de réglage 221A,221B,222A,222B de façon à ce que la plaque 235 soit en équilibre dans une position sensiblement équidistante des The operation of the actuator 200, according to this second embodiment, is substantially identical to that of the first mode: in the absence of magnetic excitation, the torsion bars 216, 217 are adjusted by means of the adjustment screws 221A, 221B, 222A, 222B so that the plate 235 is in equilibrium in a position substantially equidistant from the
positions en butée contre les noyaux magnétiques 206,207. positions in abutment against the magnetic cores 206,207.
Lors du fonctionnement normal de l'alternateur, chaque noyau magnétique 206,207 est alternativement excité par le passage d'un courant dans les deux bobines l'entourant 208A,208B et 209A,209B. La plaque 235 vient se plaquer contre le noyau 206 ou 207 excité. La soupape 2 se trouve During normal operation of the alternator, each magnetic core 206,207 is alternately excited by the passage of a current in the two coils surrounding it 208A, 208B and 209A, 209B. The plate 235 is pressed against the excited core 206 or 207. Valve 2 is located
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alors en position ouverte ou fermée. Lorsque l'on souhaite passer d'une position à une autre, on permute l'excitation d'un noyau électrique 206, 207 à l'autre. Les forces magnétiques et de rappel s'ajoutent, provoquant ainsi le déplacement de la plaque 235, et par conséquent, celui de la soupape 2, avec une accélération importante. Les boutonnières 240,241 permettent une translation des axes 238,239 des linguets 212,213 lors des déplacements de then in the open or closed position. When it is desired to pass from one position to another, the excitation of an electrical core 206, 207 is switched to the other. Magnetic and restoring forces are added, thus causing the displacement of the plate 235, and consequently, that of the valve 2, with a significant acceleration. The buttonholes 240, 241 allow a translation of the axes 238, 239 of the latches 212, 213 during the displacements of
la plaque 235.plate 235.
Les figures 7 et 8 représentent un troisième mode de réalisation d'un Figures 7 and 8 show a third embodiment of a
actuateur 300 selon l'invention.actuator 300 according to the invention.
L'actionneur 300 assure l'ouverture et la fermeture de la soupape 2, guidée coulissante par sa tige 3, d'axe D, dans un guide 4 monté en partie The actuator 300 ensures the opening and closing of the valve 2, guided slidingly by its rod 3, of axis D, in a guide 4 mounted in part
dans la culasse 5 d'un moteur à combustion interne. in the cylinder head 5 of an internal combustion engine.
Cet actuateur 300 (figure 7) est constitué de deux noyaux magnétiques 306,307 sensiblement parallèlépipédiques. Aux deux extrémités d'une face de chaque noyau se projettent deux éléments en saillie. Un tel noyau est dit du type en " C ". Chaque noyau 306,307 est composé, de préférence, de tôles feuilletées. Deux projections 318A,318B,319A, 319B, rattachées aux extrémités du noyau magnétique 306,307 et constituées d'un matériau non magnétique, sont adaptées pour positionner en vis-à-vis les deux noyaux magnétiques 306,307. L'ensemble This actuator 300 (Figure 7) consists of two magnetic cores 306,307 substantially parallelepiped. At the two ends of a face of each core are projected two projecting elements. Such a nucleus is said to be of the "C" type. Each core 306,307 is preferably composed of laminated sheets. Two projections 318A, 318B, 319A, 319B, attached to the ends of the magnetic core 306,307 and made of a non-magnetic material, are adapted to position vis-à-vis the two magnetic cores 306,307. All
est ainsi maintenu au moyen de deux vis 320. is thus held in place by two screws 320.
Deux bobines 308,309 sont placées respectivement autour des noyaux magnétiques 306,307 et sont susceptibles d'induire dans ces noyaux Two coils 308,309 are placed respectively around the magnetic cores 306,307 and are capable of inducing in these cores
306,307 une induction magnétique.306,307 magnetic induction.
Un linguet 312 est monté entre les deux noyaux magnétiques 306,307. Ce linguet 312 comporte, à son extrémité opposée à la soupape 2, une partie cylindrique (non représentée) pouvant pivoter dans un palier, d'axe E, formé à partir de deux demi paliers situés respectivement sur les A latch 312 is mounted between the two magnetic cores 306,307. This latch 312 comprises, at its end opposite to the valve 2, a cylindrical part (not shown) which can pivot in a bearing, of axis E, formed from two half bearings situated respectively on the
projections 318A,319A.projections 318A, 319A.
- 12- Une barre de torsion 316, est montée, comme dans les deux premiers modes de réalisation, serrée à une extrémité dans le linguet 312, l'autre extrémité comportant une partie en saillie servant d'arbre de levier 330 et venant en appui contre les extrémités de deux vis de réglage 321A,321B, vissées sur les projections 318A,319A. A sa seconde extrémité, le linguet 312 est lié à l'extrémité de la tige 3 de soupape 2 (figure 8). Cette liaison est assurée par la coopération de l'extrémité du linguet 323 avec une collerette 326, comportant une gorge 325, vissée sur la tige 3 de la soupape 2. Cette collerette 326 est bloquée par un contre écrou 327, lui-même vissé sur l'extrémité de la tige 3 de la - 12- A torsion bar 316, is mounted, as in the first two embodiments, clamped at one end in the pawl 312, the other end comprising a projecting part serving as a lever shaft 330 and coming to bear against the ends of two adjustment screws 321A, 321B, screwed onto the projections 318A, 319A. At its second end, the latch 312 is linked to the end of the valve stem 3 2 (Figure 8). This connection is ensured by the cooperation of the end of the latch 323 with a flange 326, comprising a groove 325, screwed onto the rod 3 of the valve 2. This flange 326 is blocked by a lock nut 327, itself screwed onto the end of the rod 3 of the
soupape 2.valve 2.
L'extrémité du linguet 323 est munie de deux ergots (non The end of the latch 323 is provided with two pins (not
représentés) qui viennent se loger dans la gorge 325 de la collerette 326. shown) which are housed in the groove 325 of the collar 326.
Cette liaison est libre de façon à pouvoir permettre d'une part une articulation entre l'ergot et la collerette 326, d'autre part pour ne pas bloquer This connection is free so as to be able to allow on the one hand an articulation between the lug and the flange 326, on the other hand so as not to block
la soupape 2 en rotation.valve 2 in rotation.
Une troisième bobine 342 est placée entre les deux noyaux magnétiques 306,307, de façon à entourer le linguet 312. Un isolant électrique 343 empêche tout contact électrique entre la bobine 342 et les A third coil 342 is placed between the two magnetic cores 306,307, so as to surround the latch 312. An electrical insulator 343 prevents any electrical contact between the coil 342 and the
bobines 308 et 309.coils 308 and 309.
Le fonctionnement de l'actuateur 300, selon le troisième mode de réalisation, est le suivant: en l'absence d'excitation magnétique,le réglage des vis 321A,321B est tel que le linguet 312 est dans une position The operation of the actuator 300, according to the third embodiment, is as follows: in the absence of magnetic excitation, the adjustment of the screws 321A, 321B is such that the latch 312 is in a position
d'équilibre équidistante des deux noyaux magnétiques 306,307. equidistant equilibrium of the two magnetic nuclei 306,307.
En mode de fonctionnement normal, les bobines 308,309 sont traversées par un courant de façon à créer un champ d'induction global dans les deux noyaux magnétiques 306,307 qui se referme sur lui même. Ces courants peuvent être permanents. Un exemple de champ d'induction à -13 - In normal operating mode, the coils 308,309 are crossed by a current so as to create an overall induction field in the two magnetic cores 306,307 which closes on itself. These currents can be permanent. An example of an induction field at -13 -
l'intérieur des noyaux 306,307 est symbolisé sur la figure 8 par des flèches. the interior of the cores 306, 307 is symbolized in FIG. 8 by arrows.
Celles-ci tournent, toutes les deux, dans le sens trigonométrique. These both rotate counterclockwise.
La bobine 342 est elle-même traversée par un courant, créant ainsi une induction à travers le linguet 312. Si le sens de cette induction est tel que le champ magnétique résultant se referme sur le champ généré par le noyau magnétique 306 (comme il est représenté schématiquement sur la figure 8), les forces s'exerçant sur le linguet 312 tendent à le maintenir plaqué contre celui-ci. Il s'agit à la fois de forces d'attraction du noyau magnétique 306 et des forces de répulsion du noyau magnétique 307. La soupape 2 est alors en position fermée. Une fois le linguet 312 ainsi plaqué contre le noyau 306, si on inverse le sens du courant traversant la bobine 342, il y a inversion du sens de l'induction à travers le linguet 312, celui-ci subit alors des forces de répulsion du noyau magnétique 306 et des forces d'attraction du noyau magnétique 307. Il subit, en outre, le couple de rappel de la barre de torsion 316 qui tend à le ramener en position médiane. Toutes ces forces tendent donc à éloigner le linguet du noyau magnétique 306 avec une forte accélération et à le plaquer contre le noyau métallique 307. La The coil 342 is itself crossed by a current, thus creating an induction through the pawl 312. If the direction of this induction is such that the resulting magnetic field closes on the field generated by the magnetic core 306 (as it is shown schematically in Figure 8), the forces exerted on the latch 312 tend to keep it pressed against it. They are both forces of attraction of the magnetic core 306 and repulsion forces of the magnetic core 307. The valve 2 is then in the closed position. Once the latch 312 is thus pressed against the core 306, if the direction of the current flowing through the coil 342 is reversed, the direction of induction is reversed through the latch 312, the latter then undergoes repulsion forces from the magnetic core 306 and forces of attraction of the magnetic core 307. It also undergoes the restoring torque of the torsion bar 316 which tends to bring it back to the middle position. All these forces therefore tend to move the latch away from the magnetic core 306 with strong acceleration and to press it against the metal core 307. The
soupape 2 est alors en position ouverte. valve 2 is then in the open position.
On voit ainsi que l'inversion du sens du courant dans la bobine 342 assure alternativement l'ouverture et la fermeture de la soupape. Dans ce troisième mode de réalisation, il est possible de remplacer les générateurs magnétiques, constitués respectivement des noyaux 306,307 et des bobines 308,309, par des aimants permanents. En effet, il suffit que seul le courant It can thus be seen that the reversal of the direction of the current in the coil 342 alternately ensures the opening and closing of the valve. In this third embodiment, it is possible to replace the magnetic generators, consisting respectively of the cores 306,307 and the coils 308,309, by permanent magnets. Indeed, it is enough that only the current
traversant la bobine 342 varie pour permettre le pivotement du linguet 312. passing through the coil 342 varies to allow pivoting of the latch 312.
Pour les trois modes de réalisation décrits, l'utilisation de barres de torsion au lieu des habituels ressorts hélicoïdaux permet d'obtenir des encombrements fortement réduits pour les actuateurs, par rapport aux For the three embodiments described, the use of torsion bars instead of the usual helical springs makes it possible to obtain greatly reduced dimensions for the actuators, compared to the
actuateurs habituels.usual actuators.
Les deux linguets pour le premier et le deuxième mode de réalisation, et le linguet unique pour le troisième, effectuent chacun des -14- mouvements de rotation. Les inerties influant sur les temps de réponse de l'actuateur sont donc beaucoup plus faible que celles d'un plateau effectuant un mouvement de translation, et de ressorts hélicoïdaux équipant les The two catches for the first and the second embodiment, and the single catcher for the third, perform each of the rotational movements. The inertias influencing the response times of the actuator are therefore much lower than those of a plate carrying out a translational movement, and of helical springs equipping the
actuateurs électromagnétiques classiques. conventional electromagnetic actuators.
De plus, le ou les linguets étant en rotation, l'entrefer moyen le séparant du générateur magnétique est réduit par rapport à celui d'un plateau subissant une translation, ce qui permet d'utiliser des forces magnétiques d'intensité plus faible et par suite de parvenir à une consommation réduite In addition, the latch (s) being in rotation, the mean air gap separating it from the magnetic generator is reduced compared to that of a plate undergoing translation, which makes it possible to use magnetic forces of lower intensity and by following to achieve reduced consumption
d'énergie électrique.of electrical energy.
Finalement, dans les trois modes de réalisation, des vis accessibles permettent un réglage facile et précis de la position d'équilibre du ou des linguets. En particulier, un tel réglage peut être réalisé une fois l'actuateur Finally, in the three embodiments, accessible screws allow easy and precise adjustment of the equilibrium position of the latch (s). In particular, such an adjustment can be made once the actuator
monté, sans nécessiter de démontage de celui-ci. mounted, without requiring disassembly thereof.
La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits The present invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described
ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. as well as their combinations if these are carried out according to his spirit.
Il est possible de remplacer les barres de torsion par tout autre moyen pouvant exercer un couple de rappel au niveau de l'axe de pivotement du linguet. Ainsi, on peut utiliser un ressort à spirale, dont une extrémité est fixée au linguet et l'autre à un élément fixe, la carcasse ou les projections de It is possible to replace the torsion bars by any other means capable of exerting a restoring torque at the level of the pivot axis of the latch. Thus, a spiral spring can be used, one end of which is fixed to the latch and the other to a fixed element, the carcass or the projections of
raccord des noyaux magnétiques par exemple. connection of magnetic cores for example.
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Legal Events
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TP | Transmission of property | ||
ST | Notification of lapse |