FR2851633A1 - Actionneur electromecanique de soupape equipee d'un systeme amortisseur - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet une soupape électromécanique (20) comprenant un système d'absorption d'énergie (60) pour réduire ou éliminer la force avec laquelle l'armature (30) entre en contact avec une face polaire d'électroaimant. Le système d'absorption d'énergie (60) absorbe l'énergie cinétique provenant de l'ensemble d'armature (30) avant que la plaque d'armature (32) n'entre en contact avec la face polaire électromagnétique (74, 78) pour réduire la vitesse ou la force d'impact de la plaque d'armature (32) contre l'électroaimant (72, 76) en réduisant ainsi des problèmes de bruit, de vibrations et de rudesse associés à de nombreux actionneurs électromécaniques de soupapes. La nature coopérative du système d'absorption d'énergie permet un amortissement même pendant des temps de cycle courts par l'ensemble d'armature.

Description

DESCRIPTION

La présente invention se rapporte à des actionneurs électromécaniques de soupapes et plus particulièrement à des actionneurs électromécaniques de soupapes qui réduisent ou éliminent les forces d'impact entre un électroaimant et une armature mobile.

Les soupapes de moteur commandent le flux des gaz entrant et sortant des 5 cylindres dans des moteurs à combustion interne. A mesure que la technologie des moteurs évolue et que les fabricants s'efforcent d'augmenter la puissance du moteur, d'améliorer l'économie en carburant, de diminuer les émissions et de fournir davantage de maîtrise sur les moteurs, les fabricants développent des actionneurs électromécaniques de soupapes pour remplacer les arbres à cames destinés à ouvrir et à refermer les soupapes 10 de moteur. Les actionneurs électromécaniques de soupapes permettent une ouverture et une fermeture sélectives des soupapes, en permettant ainsi une plus grande maîtrise en réponse à divers états du moteur.

Les actionneurs électromécaniques de soupapes comprennent généralement un électroaimant d'armature et un électroaimant de soupape, chacun formé à partir d'un 1 5 noyau comportant un bobinage de puissance intégré. Une armature chargée par ressort est mobile entre les électroaimants lorsque les bobinages de puissance sont activés sélectivement pour créer une force magnétique destinée à attirer l'armature. La surface de l'électroaimant vers laquelle est attirée l'armature lorsque le bobinage de puissance de cet électroaimant est activé est en général appelée face polaire. L'armature est couplée à la 20 soupape de sorte que lorsque l'armature se déplace entre les faces polaires dans un fonctionnement de face polaire à face polaire, la soupape s'ouvre et se ferme.

Un problème avec les actionneurs électromécaniques de soupapes est le contact violent entre la plaque d'armature et les faces polaires des électroaimants. Le contact violent génère des problèmes de bruit, de vibrations et de rudesse et il diminue la 25 durabilité des actionneurs électromécaniques de soupapes, en provoquant ainsi potentiellement des défaillances fonctionnelles. En service, la plaque d'armature est initialement attirée vers une face polaire depuis une position de repos entre les électroaimants. Lors de conditions de courant de bobinage constant, à mesure que la plaque d'armature s'approche de la face polaire de l'électroaimant, l'intervalle entre 30 l'armature et les électroaimants diminue, résultant en une augmentation exponentielle de la force magnétique agissant sur l'armature. L'augmentation exponentielle de la force d'attraction magnétique entre l'armature et l'électroaimant amène l'armature à augmenter de vitesse lorsqu'elle s'approche de l'électroaimant. Cette augmentation de la vitesse augmente la force de contact entre la face polaire et la plaque d'armature. L'impact de la plaque d'armature sur une face polaire peut également rendre difficile d'obtenir un fonctionnement silencieux des actionneurs électromécaniques de soupapes.

L'un des procédés actuels de réduction de l'impact et de la vitesse de contact de l'armature sur la face polaire comprend la maîtrise de la forme, de l'amplitude et du séquencement du profil de courant envoyé à chaque bobinage de puissance dans les électroaimants. En commandant le courant vers le bobinage de puissance, la force magnétique agissant sur l'armature est commandée. Lorsqu'un contact doux est obtenu, 10 les problèmes de bruit, de vibrations et de rudesse sont minimisés, résultant en un fonctionnement silencieux et durable. Cependant, des forces de perturbation imprévisibles et variant dans le temps, telles que les forces aérodynamiques sur la tête de soupape du moteur, les vibrations et d'autres facteurs, créent des problèmes pour l'obtention d'un contact convenablement doux dans toutes les conditions par la seule commande du 1 5 courant. De même, le cot des détecteurs et des dispositifs de commande pour assurer une commande du courant peut être d'un niveau prohibitif. Certains types de profils de puissance ou de courant mis en forme délivrés à la bobine pour amortir l'impact peuvent augmenter le temps que prend l'armature pour se déplacer d'une face polaire à l'autre.

Toute augmentation du temps de déplacement augmente le temps de transition et peut 20 empêcher le moteur de fonctionner correctement parce que la soupape liée ne peut pas s'ouvrir et se fermer suffisamment vite.

Afin de réduire la force d'impact entre les électroaimants et la plaque d'armature pour obtenir un contact doux de l'armature contre une face polaire, certains fabricants ont tenté de fixer des mécanismes d'amortissement sur la tige de l'armature. Alors que ces 25 systèmes peuvent fournir un contact doux, ils créent d'autres problèmes tels qu'une durée de déplacement accrue, une masse accrue sur l'armature mobile et un temps d'assemblage accru. Un autre problème avec ces systèmes d'amortissement est de garantir que le système d'amortissement est capable d'absorber un impact durant le cycle suivant dans tous les états de fonctionnement du moteur et d'une manière rentable. De manière 30 caractéristique, les mécanismes d'amortissement utilisent une pression de fluide délivrée par le système de lubrification du moteur pour initialiser le mécanisme d'amortissement à une position capable d'absorber l'impact. Un problème lié à l'utilisation du système de lubrification du moteur pour fournir la pression de fluide pour l'initialisation est que la pression peut varier en fonction du régime du moteur rendant difficile d'obtenir des 35 contacts doux dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur. Par exemple, si l'alimentation en fluide est le système de lubrification du moteur, la pression d'huile fournie aux mécanismes d'amortissement lorsque le moteur est au ralenti sera relativement faible, et par conséquent, le temps de récupération de l'amortisseur pour qu'il se déplace d'un état comprimé à un état détendu peut être supérieur au temps que prend 5 l'armature pour se déplacer de l'électroaimant d'armature à l'électroaimant de soupape et en retour vers l'électroaimant d'armature. Une récupération lente de l'amortisseur de l'état compressé à l'état étendu peut être spécialement perceptible lorsqu'un moteur froid est au ralenti et qu'il est souhaitable d'ouvrir et de fermer rapidement la soupape pour limiter la quantité d'air froid entrant dans le moteur. Pour fournir une initialisation à temps dans 10 toutes les conditions du moteur, certains amortisseurs peuvent demander des moyens d'alimentation en fluide supplémentaires onéreux tels qu'une pompe hydraulique à haute pression.

Les actionneurs électromécaniques de soupapes fonctionnent à des températures élevées et doivent être capables d'absorber des impacts dans des temps de cycles 1 5 relativement courts. Dans des conditions normales de fonctionnement du moteur, l'armature réalise habituellement des cycles entre les faces polaires électromagnétiques d'environ 250 à 3 500 fois par minute. Il est difficile de fournir une lubrification aux tiges de l'armature pour réduire le frottement parce que les canaux de lubrification peuvent interférer avec les composants transportant le flux magnétique, en réduisant ainsi la force 20 magnétique potentielle appliquée par un électroaimant à un niveau de courant spécifié. Il est également difficile de refroidir les actionneurs électromécaniques de soupapes en raison de la difficulté à fournir un fluide de refroidissement à la demande. Par conséquent, la plupart des actionneurs électromécaniques de soupapes ne sont pas capables d'offrir un mécanisme d'amortissement avec un système qui communique un fluide de 25 refroidissement et de lubrification à l'actionneur électromécanique de soupape.

Les problèmes mentionnés ci-dessus sont surmontés dans la présente invention o une soupape électromécanique comprend un système d'absorption d'énergie afin de réduire ou d'éliminer la force avec laquelle l'armature entre en contact avec une face polaire d'électroaimant. Le système d'absorption d'énergie peut également agir en tant que 30 système de lubrification afin de réduire le frottement entre la tige d'armature et la chemise de même que refroidir l'actionneur électromécanique de soupape. Plus particulièrement, le système d'absorption d'énergie absorbe l'énergie cinétique provenant de l'ensemble d'armature avant que la plaque d'armature n'entre en contact avec la face polaire électromagnétique afin de réduire la vitesse ou la force d'impact de la plaque d'armature contre l'électroaimant, en réduisant ainsi le bruit, les vibrations, et les problèmes de rudesse associés à de nombreux actionneurs électromécaniques de soupapes.

L'actionneur électromagnétique de soupape à système d'absorption d'énergie comprend généralement un premier amortisseur relié fonctionnellement à un second 5 amortisseur o lorsque l'un des premier et second amortisseurs est comprimé, l'autre des premier et second amortisseurs est détendu. Les amortisseurs sont situés au moins partiellement dans les électroaimants. Plus particulièrement, la compression de l'un des amortisseurs contribue à la détente de l'autre des amortisseurs. La nature de coopération des amortisseurs permet des temps de récupération rapides en utilisant un fluide déplacé 10 pendant la compression d'un amortisseur pour contribuer à la détente de l'autre amortisseur. Les amortisseurs sont de manière caractéristique agencés dans une relation d'opposition et reliés par un conduit de fluide.

Ainsi, la présente invention a pour objet un actionneur électromécanique de soupape caractérisé en ce qu'il comprend: un premier amortisseur relié fonctionnellement à un second amortisseur, lesdits premier et second amortisseurs présentant chacun un état comprimé et un état détendu, actionneur dans lequel lorsque l'un desdits premier et second amortisseurs est déplacé depuis ledit état détendu vers ledit état comprimé, l'autre desdits premier et second amortisseurs est déplacé vers ledit état détendu et dans lequel le mouvement dudit 20 premier desdits premier et second amortisseurs vers ledit état comprimé favorise le mouvement dudit autre desdits premier et second amortisseurs vers ledit état détendu.

Préférentiellement, ledit premier amortisseur s'oppose audit second amortisseur et l'actionneur comprend en outre un conduit de fluide reliant lesdits premier et second amortisseurs et dans lequel un fluide est déplacé à l'intérieur dudit conduit de fluide 25 lorsque l'un desdits premier et second amortisseurs est déplacé vers ledit état comprimé et l'autre desdits premier et second amortisseurs est déplacé vers ledit état détendu.

Selon un mode de réalisation préféré, lesdits premier et second amortisseur comprennent chacun une chambre à fluide et un butoir relié fonctionnellement à ladite chambre à fluide et le volume de fluide dans chacune desdites chambres à fluide change 30 en réponse à la position des premier et second butoirs.

L'invention a également pour objet un procédé d'amortissement des forces d'impact dans des actionneurs électromécaniques de soupapes comportant une plaque d'armature agencée entre une paire d'électroaimants et un premier amortisseur inclus dans l'un desdits électroaimants et un second amortisseur inclus dans le second desdits 35 électroaimants et s'opposant audit premier amortisseur, lesdits amortisseurs présentant un état détendu et comprimé, lesdits amortisseurs étant reliés fonctionnellement avec un conduit de fluide.

Le procédé d'amortissement des forces d'impact dans les actionneurs électromécaniques de soupapes comprend les étapes consistant à comprimer un premier 5 amortisseur depuis la position détendue vers la position comprimée afin de déplacer un fluide, et à détendre un second amortisseur depuis la position comprimée vers la position détendue en utilisant le fluide déplacé à partir de la compression du premier amortisseur.

Le procédé d'amortissement comprend en outre l'étape consistant à fournir le fluide aux premier et second amortisseurs lequel peut agir en tant que fluide de refroidissement et de 10 lubrification en configurant les premier et second amortisseurs pour présenter un débit de fuite positif.

Préférentiellement, lesdits premier et second amortisseurs se déplacent de l'état détendu à l'état comprimé en moins de 0,5 ms.

De manière avantageuse, ladite soupape comprend une position ouverte et une 15 position fermée et ledit procédé comprend en outre l'étape consistant à fournir un niveau de courant suffisant aux électroaimants pour empêcher la détente dudit premier ou second amortisseur alors que ladite plaque d'armature s'engage avec ledit premier ou second amortisseur.

En outre, ledit procédé peut comprendre l'étape consistant à limiter la circulation 20 de fluide depuis le conduit de fluide vers la nourrice d'alimentation lorsque l'un desdits amortisseurs est déplacé vers la position comprimée.

Une portée supplémentaire de l'applicabilité de la présente invention deviendra évidente d'après la description détaillée suivante et des dessins. Cependant, on devra comprendre que la description détaillée et les exemples spécifiques, tout en indiquant des 25 modes de réalisation préférés de l'invention, ne sont donnés qu'à titre d'illustration, du fait que divers changements et modifications dans l'esprit et la portée de l'invention deviendront évidents pour l'homme de l'art.

La présente invention deviendra plus complètement comprise d'après la description détaillée donnée ci-dessous et d'après les dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'un actionneur électromécanique de soupape linéaire représentant le système d'absorption d'énergie, La figure 2 est une vue en coupe d'un actionneur électromécanique de soupape à levier représentant le système d'absorption d'énergie, La figure 3 est une vue simplifiée de l'actionneur électromécanique de soupape, La figure 4 est une vue simplifiée en variante de l'actionneur électromécanique de soupape, et La figure 5 est une représentation graphique de la position du butoir par rapport au temps, montrant le profil du contact de la plaque d'armature.

Un actionneur électromécanique de soupape linéaire 10 monté de manière caractéristique sur un moteur à combustion interne 12 pour ouvrir et fermer les soupapes 20 (par exemple les soupapes d'admission ou d'échappement) est illustré sur la figure 1 et incorpore un système d'absorption d'énergie 60. Un actionneur électromécanique de soupape à levier 8 incorporant le système d'absorption d'énergie 60 est illustré sur la 10 figure 2 et comprend généralement la même structure que l'actionneur linéaire électromécanique de soupape représenté sur la figure 1, à l'exception de ce que l'actionneur électromécanique de soupape à levier est configuré de sorte que l'ensemble d'armature 30 pivote autour d'un axe plutôt que de se déplacer le long d'un axe. Les actionneurs électromécaniques de soupapes 8, 10 comprennent généralement un carter 15 extérieur 18, un ensemble d'électroaimant 70 comportant un électroaimant de soupape 72 et un électroaimant d'armature 76, et un ensemble d'armature 30 situé entre les électroaimants 72, 76. Les actionneurs électromécaniques de soupapes 8 et 10 entraînent une soupape de moteur 20 comportant une tête de soupape et une tige de soupape 24. La tête de soupape 22 ferme une lumière de soupape 14 sur le moteur 12 afin de permettre 20 sélectivement la circulation des gaz entrant et sortant d'un cylindre (non représenté) du moteur 12. Les actionneurs électromécaniques de soupapes 8, 10 comprennent un système d'absorption d'énergie 60 qui réduit les problèmes de bruit, de vibrations et de rudesse en réduisant ou en éliminant en fonctionnement la force d'impact d'ensemble d'armature 30 contre les électroaimants 72, 76. Plus particulièrement, le système 25 d'absorption d'énergie 60 extrait l'énergie cinétique de la plaque d'armature 32, en ralentissant ainsi l'armature à mesure qu'elle approche de la face polaire 74, 78 de l'électroaimant 72, 76.

L'ensemble d'armature 30 comprend une plaque d'armature 32 et une tige d'armature 36 illustrées sur les figures 1 et 2. Pour l'actionneur électromécanique de 30 soupape linéaire 10, la tige d'armature 36 passe au travers de l'électroaimant d'armature 76 et de l'électroaimant de soupape 72 comme illustré sur la figure 1 et dans l'actionneur électromécanique de soupape à levier 8, la tige d'armature 36 passe au travers de l'électroaimant de soupape 72, comme illustré sur la figure 2. La plaque d'armature 32 est en général formée de plaques stratifiées (non représentées) pour améliorer le rendement 35 magnétique de l'actionneur électromécanique de soupape.

L'ensemble d'électroaimant 70 comprend l'électroaimant de soupape 72 comportant une face polaire de soupape 74 et l'électroaimant d'armature 76 comportant la face polaire d'armature 78. Chacun des électroaimants 72, 76 comprend un noyau 80 et un bobinage de puissance 82 situé dans le noyau. Les bobinages de puissance 82 sont reliés à 5 une source de courant électrique (non représentée) et sont activés sélectivement par un contrôleur (non représenté) tel qu'un système de gestion de moteur thermique. Lorsque les bobinages de puissance 82 sont activés sélectivement, le champ magnétique créé attire la plaque d'armature 32 vers l'électroaimant activé 72, 76 et déplace la plaque d'armature 32 entre les faces polaires 74, 78 afin d'entraîner la soupape du moteur fixée 20. Une fois en 10 mouvement, un ensemble de ressort 50, tel que le ressort d'armature 54 et le ressort de soupape 52 illustrés, fournit la force pour déplacer la plaque d'armature 32 depuis une face polaire à l'autre, les électroaimants 72, 76 commandant le mouvement de la plaque d'armature de même qu'immobilisant la plaque d'armature sur l'une des faces polaires pour maintenir la soupape 20 dans une position ouverte ou fermée.

Les électroaimants 72, 76 définissent en outre une première cavité 77 associée à l'électroaimant d'armature 76 et une seconde cavité 73 associée à l'électroaimant de soupape 72. Les cavités 73, 77 peuvent varier de taille et de forme et comprennent généralement une chambre et un passage en communication entre la chambre respective et la face polaire 74, 78. Plus particulièrement, la première cavité 77 comprend une 20 première chambre 84 et la seconde cavité 73 comprend une seconde chambre 86. Un passage 85 communique entre la première chambre 84 et la face polaire d'armature 78 de même qu'entre la seconde chambre 86 et la face polaire de soupape 74. L'homme de l'art devra facilement reconnaître que les cavités 73, 77 peuvent être complètement situées dans les électroaimants 72, 76 (figure 1), situées partiellement dans les électroaimants et 25 dans le carter (figure 2) ou situées partiellement dans les électroaimants, le carter et un élément intermédiaire étant fixés entre le carter et les électroaimants (non représenté). Les électroaimants 72, 76 sont généralement formés d'une série de plaques stratifiées. Les cavités 73, 77 peuvent être formées par une matrice progressive pendant la formation des plaques, qui sont ensuite jointes par un composé de moulage. Une chemise (non 30 représentée) peut être ajoutée aux cavités afin de réduire le frottement de glissement le long des parois des cavités.

La structure du système d'absorption d'énergie 60 sera à présent décrite plus en détail en faisant référence à l'actionneur électromagnétique de soupape linéaire 10 représenté sur la figure 1. Le système d'absorption d'énergie 60 comprend un premier 35 amortisseur 62 associé à l'électroaimant d'armature 76 et un second amortisseur 64 associé à l'électroaimant de soupape 72. Les premier et second amortisseurs 62, 64 sont dans une relation d'opposition de façon à amortir le mouvement de la plaque d'armature 32 avant que la plaque d'armature n'entre en contact avec les électroaimants respectifs 72, 76, comme décrit ci-dessous.

Le premier amortisseur 62 comprend la première chambre à fluide 84 et un premier butoir 66. Le second amortisseur 64 comprend la seconde chambre à fluide 86 et un second butoir 68. Chacun des butoirs 66, 68 comprend un piston 42 disposé fonctionnellement dans la chambre à fluide respective 84, 86 et un arbre 40 disposé dans le passage 85 s'étendant du piston 42 vers la face polaire respective 74, 78. Le piston 42 10 est dimensionné pour fournir un engagement pratiquement étanche avec les parois latérales 88 de la chambre à fluide respective 84, 86. Chaque butoir 66 et 68 est mobile à l'intérieur de la cavité 73 et 77, en particulier à l'intérieur des chambres à fluide 84 et 86 et dans le passage 85 entre une position comprimée, comme représenté par le premier butoir 66 sur la figure 3 et une position détendue, comme représenté par le second butoir 68 sur 15 la figure 3. La figure 4 illustre également le mouvement des butoirs 66, 68 grâce à des lignes en pointillé. Dans le mode de réalisation illustré, les extrémités de butoir 44 se tiennent légèrement en saillie par rapport aux faces polaires respectives 74, 78 en particulier à environ 0,3 mm dans la position comprimée. Dans certains modes de réalisation, il peut être souhaitable que l'extrémité de butoir soit sensiblement affleurante 20 avec la face polaire respective afin de réduire la quantité de courant nécessaire pour maintenir la plaque d'armature 32 à proximité rapprochée de l'électroaimant respectif 72, 76 en minimisant l'entrefer 25 entre la plaque d'armature et l'électroaimant respectif. Dans la position détendue, les butoirs 66, 68 s'étendent dans l'entrefer 26 entre les électroaimants afin d'entrer en contact avec la plaque d'armature 32 avant que la plaque 25 d'armature n'entre en contact avec l'un des électroaimants 72, 76.

Les butoirs 66 et 68 sont formés à partir d'un matériau qui résiste à la dilatation de l'huile et conserve des performances à hautes températures, jusqu'à 200 'C. Dans le mode de réalisation illustré, les butoirs 66 et 68 sont formés au moins en partie d'un polyimide tel que le Vespele de DuPont pour permettre à chaque butoir de se comprimer en 30 fournissant ainsi un amortissement, en plus de l'amortissement procuré par l'intermédiaire de la chambre à fluide, lorsque la plaque d'armature 32 entre en contact avec le butoir.

D'autres matériaux particulièrement appropriés pour les butoirs 66, 68 comprennent l'acier et l'aluminium. Le piston 42 peut également être formé d'un matériau différent de l'arbre 40, comme illustré sur la figure 3, pour offrir de meilleures caractéristiques de longévité et d'absorption d'énergie. Par exemple, le piston 42 peut être formé d'acier alors que l'arbre 40 est formé en Vespel de DuPont.

Le système d'absorption d'énergie 60 comprend également un système de fluide 90 reliant fonctionnellement la première chambre à fluide 84 à la seconde chambre à 5 fluide 86 des butoirs opposés 62 et 64. Le système de fluide 90 est illustré pour comprendre un conduit de fluide 100 (figures 1 et 3) qui relie mutuellement hydrauliquement les chambres à fluide 84, 86. Une nourrice d'alimentation 92 est reliée au conduit de fluide 100 pour fournir une circulation de fluide positive aux conduits de fluide 100 et ainsi aux chambres à fluide 84, 86. La nourrice d'alimentation 92 peut être le 10 système de lubrification du moteur ou un certain autre système qui est capable de fournir un fluide au système de fluide 90. Le conduit de fluide 100 peut être formé en partie ou en intégralité par les électroaimants 72, 76 et le carter 18, comme illustré sur les figures 1 et2.

Le système de fluide 90 peut en outre comprendre une limitation d'alimentation 1 5 94, comme illustré sur la figure 3, afin de réduire la quantité de fluide circulant depuis le conduit de fluide 100 dans la nourrice d'alimentation 92 pendant la compression de l'un des amortisseurs 62, 64. Cette limitation d'alimentation 94 peut également être formée sous forme d'une boule de régulation 102 destinée à empêcher une circulation vers l'extérieur du fluide depuis les conduits de fluide 100 pendant la compression de l'un des 20 amortisseurs 62, 64. En raison de la compression relativement rapide des amortisseurs 62, 64 par la plaque d'armature 32, sans la limitation d'alimentation 94, le fluide peut circuler dans la nourrice d'alimentation 92 le long du trajet de moindre résistance plutôt que de circuler vers l'amortisseur opposé 62, 64 pour détendre cet amortisseur alors que l'autre amortisseur est en cours de compression. La limitation d'alimentation 94 peut également 25 être formée par le diamètre des conduits d'alimentation 95.

Le système de fluide 90 peut comprendre en outre des restrictions de conduit 108 comme illustré sur la figure 4. Les restrictions de conduit 108 sont généralement formées par la taille minimum du conduit de fluide 100 s'étendant entre les chambres à fluide 84, 86 et le conduit d'alimentation 95. Les restrictions de conduit 108 sont dimensionnées 30 pour garantir un débit de compression convenable de chaque amortisseur 66, 68. Par exemple, si les restrictions de conduit 108 sont trop grandes, les amortisseurs 66, 68 peuvent de se comprimer trop rapidement et ne pas éliminer suffisamment d'énergie cinétique de la plaque d'armature 32 de sorte que la plaque d'armature percute l'une des faces polaires. Si les restrictions de conduit sont trop petites, les amortisseurs 66, 68 35 peuvent se comprimer trop lentement, en empêchant potentiellement la soupape de s'ouvrir ou de se fermer en quantité souhaitée de temps, de même qu'en générant potentiellement des difficultés pour la retenue de la plaque d'armature 32 contre l'électroaimant respectif. La taille des restrictions de conduit 108 est déterminée par la quantité d'énergie cinétique à extraire de la plaque d'armature ou par le temps de 5 compression souhaité. Dans le mode de réalisation illustré, les restrictions de conduit 108 sont dimensionnées de sorte que les amortisseurs se compriment en moins de 0,5 ms comme représenté sur la figure 5.

Le fonctionnement du système d'absorption d'énergie 60 sera à présent décrit plus en détail en faisant référence aux figures 3 et 4. Sur la figure 3, le contrôleur a excité le 10 bobinage de puissance 82 de l'électroaimant d'armature 76 pour tirer la plaque d'armature 32 vers l'électroaimant d'armature afin de fermer la soupape 20. A mesure que la plaque d'armature 32 approche de l'électroaimant d'armature 76, elle rentre en contact avec l'extrémité de butoir 46 avant d'entrer en contact avec la face polaire d'armature 78. Après être entré en contact avec l'extrémité de butoir 44, le premier butoir 66 est déplacé depuis 15 sa position détendue, représentée sur la figure 4, vers sa position comprimée représentée en lignes en pointillé sur la figure 4. Du fait que le premier butoir 66 se déplace de la position détendue à la position comprimée, le piston 42 déplace du fluide de la première chambre à fluide 84, par l'intermédiaire des conduits de fluide 100 et dans la seconde chambre à fluide 86 pour favoriser le déplacement du second butoir 68 depuis sa position 20 comprimée, représentée sur la figure 4 vers sa position détendue, représentée en lignes en pointillé sur la figure 4. Plus particulièrement, la pression accrue de fluide dans les conduits de fluide 100 et dans les chambres à fluide 84, 86 amène le second butoir 68 à se déplacer de la position comprimée à la position détendue. De manière similaire, à mesure que la plaque d'armature est déplacée pour entrer encontact avec le second amortisseur 25 sous la force de l'ensemble de ressort 50 et de l'électroaimant de soupape 72, la plaque d'armature entre en contact avec l'extrémité de butoir 44 du second butoir 68 et déplace le second butoir de la position détendue à la position comprimée. Pendant le déplacement du second amortisseur, le piston 42 déplace du fluide de la seconde chambre à fluide 86 par l'intermédiaire du conduit de fluide 100 dans la première chambre à fluide 84 afin 30 d'exercer une pression contre le piston du premier butoir 66 afin de détendre le premier butoir depuis sa position comprimée vers sa position détendue. Bien entendu, la nourrice d'alimentation 92 peut être en train de fournir une alimentation constante en fluide et par conséquent démarrer le mouvement de l'amortisseur de la position comprimée vers la position détendue avant que le fluide déplacé pendant la compression de l'amortisseur 35 opposé favorise la détente. La limitation d'alimentation 94 garantit également que le fluide expulsé d'une première chambre à fluide soit dirigé au moins partiellement dans l'autre chambre à fluide et non dans la nourrice d'alimentation potentiellement à une pression inférieure.

Avec ce qui précède à l'esprit, le système d'absorption d'énergie 60 de la présente 5 invention réduit les problèmes de bruit, de vibrations et de rudesse tout en offrant des durées de récupération rapides. Plus particulièrement, la nature coopérative des amortisseurs 62, 64 permet que la compression d'un premier amortisseur favorise la détente de l'autre amortisseur et permet que le système d'absorption d'énergie récupère avant d'absorber l'impact suivant sur la plaque d'armature 32 contre les amortisseurs. Le 10 système d'absorption d'énergie utilise l'énergie cinétique éliminée de la plaque d'armature 32 lors de la réinitialisation des amortisseurs vers un état détendu, en fournissant ainsi un système d'absorption d'énergie efficace avec un minimum de pièces et à faible cot. Par conséquent, le système d'absorption d'énergie 60 peut fonctionner convenablement avec des nourrices d'alimentation à basse pression, en permettant l'utilisation du système de 15 lubrification du moteur comme nourrice d'alimentation afin de réduire les cots d'assemblage, de fabrication et de composants. Plus particulièrement, la nature coopérative des amortisseurs 62, 64 permet qu'une nourrice d'alimentation à basse pression présentant une pression de fluide inférieure à 10 psi fournisse une récupération suffisante en moins de 5,6 ms.

Alors que les cavités 73, 77 sont illustrées sur la figure 1 comme étant formées entièrement par l'électroaimant, les cavités peuvent être formées partiellement à partir du carter ou d'un autre composant de structure des actionneurs de soupapes, comme illustré sur la figure 2. Par exemple, comme représenté sur la figure 2, les cavités 73, 77 et le conduit de fluide 100 sont formés principalement dans le carter, seul le passage 85 25 s'étendant au travers des électroaimants 72, 76. Les chambres remplies de fluide 84, 86 peuvent également être chemisées pour permettre un mouvement régulier durable des amortisseurs 62, 64, en particulier des pistons 42 à l'intérieur des chambres.

Alors que les modes de réalisation ci-dessus ont été décrits sous forme d'une paire d'amortisseurs opposés, il peut être préférable d'utiliser plus d'une seule paire 30 d'amortisseurs opposés. Par exemple, en ce qui concerne l'actionneur linéaire 10, il peut être souhaitable de placer une paire d'amortisseurs opposés de chaque côté de la tige d'armature 36 en vue d'un fonctionnement équilibré. Plus particulièrement, dans l'actionneur électromécanique de soupape 10, les amortisseurs 62, 64 sont situés des deux côtés de la tige d'armature 36, approximativement alignés avec la tige d'armature, en fournissant ainsi à chaque actionneur électromécanique de soupape un total de quatre amortisseurs.

Dans l'actionneur électromécanique de soupape à levier 8 illustré sur la figure 2, les amortisseurs 62, 64 sont généralement situés à proximité d'un côté des électroaimants 5 72, 76 et réglés légèrement en arrière à l'intérieur de l'enveloppe des électroaimants 72, 76 pour fournir un amortissement maximum. Des retraits 33 peuvent être prévus sur la plaque d'armature 32 pour garantir que l'extrémité de butoir 44 entre en contact avec la plaque d'armature de façon approximativement perpendiculaire à l'axe 63 des butoirs 66, 68 afin de garantir la longévité et d'empêcher la liaison des butoirs avec le passage 85 ou 10 les parois 88 des chambres à fluide 84, 86. L'emplacement des butoirs 62, 64 sur les électroaimants 72, 76 peut varier à la demande.

L'engagement pratiquement étanche entre les parois latérales de la chambre à fluide 88 et le piston 42 peut permettre qu'un débit positif de fuite assure une lubrification et un refroidissement de l'armature. Le débit de fuite pour chaque amortisseur 62, 64 est 15 de 0,077 à 0,17 mL/s à basse pression (15 psi) et pendant des durées de cycle longues telles que le ralenti du moteur, et il est de 0,43 à 0,96 mL/s (85 psi) pendant des durées de cycle courtes et sous haute pression. Ce débit de fuite permet une faible circulation de fluide de sorte que le fluide dans les conduits de fluide 100 ne devienne pas surchauffé.

La fuite du fluide permet également une alimentation constante en fluide de lubrification 20 vers l'actionneur électromécanique de soupape.

La description précédente expose et décrit un mode de réalisation d'exemple de la présente invention. L'homme de l'art reconnaîtra facilement à partir d'une telle description, et à partir des dessins annexés que différents changements, modifications et variations peuvent être réalisés dans celle-ci sans s'écarter de l'esprit vrai et de la portée 25 juste de l'invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Actionneur électromécanique de soupape caractérisé en ce qu'il comprend: un premier amortisseur (62) relié fonctionnellement à un second amortisseur (64), lesdits premier et second amortisseurs présentant chacun un état comprimé et un état détendu, actionneur dans lequel lorsque l'un desdits premier et second amortisseurs est 5 déplacé depuis ledit état détendu vers ledit état comprimé, l'autre desdits premier et second amortisseurs est déplacé vers ledit état détendu et dans lequel le mouvement dudit premier desdits premier et second amortisseurs vers ledit état comprimé favorise le mouvement dudit autre desdits premier et second amortisseurs vers ledit état détendu.

2. Actionneur électromécanique de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier amortisseur (62) s'oppose audit second amortisseur (64).

3. Actionneur électromécanique de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un conduit de fluide (100) reliant lesdits premier et second 15 amortisseurs et dans lequel un fluide est déplacé à l'intérieur dudit conduit de fluide lorsque l'un desdits premier (62) et second (64) amortisseurs est déplacé vers ledit état comprimé et l'autre desdits premier et second amortisseurs est déplacé vers ledit état détendu.

4. Actionneur électromécanique de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second amortisseurs comprennent chacun une chambre à fluide (84, 86) et un butoir (66, 68) relié fonctionnellement à ladite chambre à fluide et en ce que le volume de fluide dans chacune desdites chambres à fluide change en réponse à la position des premier (66) et second (68) butoirs. 25

5. Procédé d'amortissement des forces d'impact dans des actionneurs électromécaniques de soupapes (20) comportant une plaque d'armature (32) agencée entre une paire d'électroaimants (72, 76) et un premier amortisseur (62) inclus dans l'un desdits électroaimants et un second amortisseur (64) inclus dans le second desdits électroaimants 30 et s'opposant audit premier amortisseur, lesdits amortisseurs présentant un état détendu et comprimé, lesdits amortisseurs étant reliés fonctionnellement avec un conduit de fluide (100), caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à: comprimer ledit premier amortisseur (62) depuis l'état détendu vers l'état comprimé afin de déplacer un fluide, détendre ledit second amortisseur (64) depuis l'état comprimé vers l'état détendu en utilisant le fluide déplacé par la compression du premier amortisseur.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à fournir un fluide aux premier (62) et second (64) amortisseurs.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits premier (62) et 10 second (64) amortisseurs se déplacent de l'état détendu à l'état comprimé en moins de 0,5ms.

8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite soupape (20) comprend une position ouverte et une position fermée et en ce que ledit procédé 15 comprend en outre l'étape consistant à fournir un niveau de courant suffisant aux électroaimants (72, 76) pour empêcher la détente dudit premier ou second amortisseur alors que ladite plaque d'armature (32) s'engage avec ledit premier (62) ou second (64) amortisseur.

9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à limiter la circulation de fluide depuis le conduit de fluide (100) vers la nourrice (92) d'alimentation lorsque l'un desdits amortisseurs (62, 64) est déplacé vers la position comprimée.