FR2860912A1 - Actionneur de soupape electromecanique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un actionneur de soupape électromécanique compact qui permet que les soupapes électromécaniques soient généralement situées à proximité immédiate les unes des autres, en réduisant ainsi les exigences globales en espace de conditionnement.L'actionneur de soupape électromécanique comprend un électroaimant de soupape (72) présentant un périmètre d'électroaimant de soupape extérieur et une soupape (20), ledit périmètre d'électroaimant de soupape extérieur étant étendu vers ladite soupape (20), et ladite soupape (20) est en grande partie à l'intérieur dudit périmètre d'électroaimant de soupape extérieur étendu.

Description

1 DESCRIPTION

La présente invention se rapporte à des actionneurs de soupapes électromécaniques et plus particulièrement à des actionneurs de soupapes électromécaniques compacts.

A mesure que la technologie des moteurs progresse et que les fabricants s'efforcent d'augmenter la puissance des moteurs, d'améliorer l'économie de carburant, de diminuer les émissions, et de permettre davantage de maîtrise sur les moteurs, les fabricants développent des actionneurs de soupapes électromécaniques (également connus sous le nom d'actionneurs de soupapes électromagnétiques ou EMVA) pour remplacer les arbres à cames pour ouvrir et fermer les soupapes du moteur. Les actionneurs de soupapes électromécaniques permettent une ouverture et une fermeture sélectives des soupapes en réponse à divers états du moteur.

Les actionneurs de soupapes électromécaniques comprennent généralement deux électroaimants formés à partir d'une pile stratifiée et d'un bobinage de puissance incorporé. Une armature à levier chargée par un ressort située entre les électroaimants est mobile entre les électroaimants lorsque les bobines de puissance sont excitées sélectivement pour créer une force magnétique afin d'attirer l'armature vers l'électroaimant excité. La surface des électroaimants vers laquelle l'armature est attirée lorsque la bobine de puissance d'un électroaimant est activée, est généralement appelée face polaire. L'armature est reliée de façon fonctionnelle à la soupape de manière à ce que lorsque l'armature se déplace entre les faces polaires suivant un fonctionnement d'une face polaire à l'autre, la soupape soit ouverte et fermée.

Un premier problème avec les soupapes électromécaniques linéaires traditionnelles est que chaque soupape comprend un ensemble relativement important d'électroaimants pour ouvrir et refermer les soupapes, ce qui rend difficile de positionner tous les actionneurs de soupapes électromécaniques sur les moteurs, en particulier sur des moteurs qui comportent quatre soupapes ou plus par cylindre. Les actionneurs de soupapes électromécaniques linéaires consomment également généralement une quantité substantielle de puissance à partir de l'alternateur et avec certains moteurs comportant quatre soupapes ou plus par cylindre, le prélèvement de puissance sur l'alternateur pour les quatre actionneurs de soupapes électromécaniques ou plus est substantielle. Il est souhaitable de minimiser la consommation de puissance des actionneurs de soupapes électromécaniques dans des véhicules modernes qui comportent de nombreuses demandes de puissance simultanées. Au vu des inconvénients associés aux actionneurs de soupapes électromécaniques linéaires, de nombreux fabricants se sont tournés récemment vers les actionneurs de soupapes électromécaniques à levier, qui en raison de leurs propriétés mécaniques permettent des économies de puissance substantielles. Un premier problème avec les actionneurs de soupapes électromécaniques à levier reste encore la taille du conditionnement nécessaire sur la tête du cylindre. La taille du conditionnement est augmentée car la soupape sur les actionneurs de soupapes électromécaniques à levier est située bien à l'extérieur de l'enveloppe des électroaimants, en augmentant ainsi l'espace de conditionnement nécessaire pour chaque actionneur de soupape électromécanique. Un exemple d'un agencement de la technique antérieure des actionneurs de soupapes électromécaniques à levier 10' par rapport au cylindre 16 et d'emplacement de la plaque d'armature associée 32' et de la soupape 20, peut être vu sur la figure 10. Comme indiqué sur la figure 10, les actionneurs de soupapes électromécaniques sur un moteur comportant quatre soupapes 20 par cylindre 16 requièrent significativement plus d'espace que les arbres à cames, en présentant ainsi des problèmes d'intégration dans les compartiments moteur où l'espace est limité. De ce fait, il existe un besoin pour un actionneur de soupape électromécanique à levier compact ayant une faible consommation de puissance.

La présente invention se rapporte à des actionneurs de soupapes électromécaniques et plus particulièrement à des actionneurs de soupapes électromécaniques à levier compacts.

Conformément à l'invention, l'actionneur de soupape électromécanique comprend un électroaimant de soupape présentant un périmètre d'électroaimant de soupape extérieur et une soupape, ledit périmètre d'électroaimant de soupape extérieur s'étendant vers ladite soupape, et dans lequel ladite soupape est en grande partie à l'intérieur dudit périmètre d'électroaimant de soupape extérieur étendu.

Sous un autre aspect, l'actionneur de soupape électromécanique comprend en outre une plaque d'armature définissant une enveloppe d'armature et une tige de liaison reliée avec possibilité de pivotement à ladite plaque d'armature.

De préférence, l'actionneur de soupape électromécanique est tel que ladite tige de liaison comporte un axe de pivot situé à l'intérieur de l'enveloppe d'armature.

De préférence, l'actionneur de soupape électromécanique est tel qu'un électroaimant de soupape comprend un évidement d'électroaimant de soupape destiné à recevoir au moins une partie de ladite tige de liaison.

De préférence, ladite plaque d'armature comprend en outre une broche de renfort et ladite tige de liaison est reliée avec possibilité de pivotement à ladite broche de renfort.

De préférence, ladite tige de liaison est formée à partir d'un matériau non magnétique.

Sous un autre aspect, l'actionneur de soupape électromécanique est tel que ledit électroaimant de soupape comprend un noyau et une bobine de puissance, ladite bobine de puissance étant enroulée et définissant une partie centrale intercalée, et ledit électroaimant de soupape définit un évidement d'électroaimant de soupape dans ladite partie centrale afin de recevoir ladite tige de liaison.

De préférence, l'actionneur de soupape électromécanique comprend en outre un électroaimant d'armature comportant un évidement de pivot.

Sous un autre aspect, l'actionneur de soupape électromécanique comprend en outre une plaque d'armature comportant une surface d'armature face audit électroaimant d'armature et une surface de soupape face audit électroaimant de soupape, et ladite surface de soupape et ladite surface d'armature ne sont pas parallèles.

Sous un autre aspect, l'actionneur de soupape électromécanique comprend en outre une plaque d'armature comportant une extrémité de pivot et une extrémité de levier et ladite plaque d'armature se réduit depuis ladite extrémité de pivot vers ladite extrémité de levier.

Les actionneurs de soupapes électromécaniques compacts permettent que des actionneurs de soupapes électromécaniques individuels ou des paires d'actionneurs de soupapes électromécaniques soient situés à proximité immédiate. L'actionneur de soupape électromécanique compact comprend une plaque d'armature comportant une enveloppe d'armature et une tige de liaison reliée avec possibilité de pivotement à la plaque d'armature à l'intérieur de l'enveloppe de l'armature. L'actionneur de soupape électromécanique comprend en outre un ensemble de ressorts auquel la plaque d'armature applique une force bidirectionnelle par l'intermédiaire de la tige de liaison pour ouvrir et fermer la soupape. La tige de liaison est située au moins partiellement à l'intérieur de l'enveloppe des électroaimants et l'enveloppe de la plaque d'armature afin de réduire la quantité d'espace requise sur le moteur. L'emplacement de la tige de liaison permet que les actionneurs de soupapes électromécaniques à levier soient positionnés au moins partiellement sur la soupape.

Une autre étendue d'applicabilité de la présente invention sera mise en évidence d'après la description détaillée suivante et les dessins. Cependant, on doit comprendre que la description détaillée et les exemples spécifiques, tout en indiquant des modes de réalisation préférés de l'invention, ne sont donnés qu'à titre d'illustration, du fait que divers changements et modifications restant dans l'esprit et la portée de l'invention seront évidents pour l'homme de l'art.

La présente invention sera plus complètement comprise d'après la description détaillée donnée ici ci-dessous et les dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe de l'actionneur de soupape électromécanique, La figure 2 est une vue en coupe agrandie de la plaque d'armature, La figure 3 est une vue en coupe de dessus, La figure 4 est une vue en perspective de la plaque d'armature et de la tige de liaison, les électroaimants étant représentés en transparence, La figure 5 est une vue en perspective d'une plaque d'armature et de la tige de liaison en variante, les électroaimants étant représentés en transparence, La figure 6 est une vue en plan de dessus d'une seconde plaque d'armature en variante représentant les broches de renfort avec des lignes cachées, La figure 7 est une vue en plan de dessus des électroaimants de soupape à utiliser en liaison avec la seconde plaque d'armature en variante représentée sur la figure 6, La figure 8 est une vue en coupe agrandie de la tige de liaison reliée à l'ensemble de ressorts d'armature avec un dispositif de fixation par matage, La figure 9 est une vue en coupe agrandie d'un mode de réalisation en variante, la tige de liaison étant reliée à l'ensemble de ressorts d'armature avec une liaison à pivot, La figure 10 est une vue en plan de dessus de la technique antérieure du positionnement des actionneurs de soupapes électromécaniques à levier sur une tête de cylindre, La figure 11 est une vue de dessus de la plaque d'armature d'un second mode de réalisation en variante, La figure 12 est une vue de dessus des électroaimants de soupape du second mode de réalisation en variante, La figure 13 est une vue en perspective de l'actionneur de soupape électromécanique du second mode de réalisation en variante, les électroaimants étant représentés en transparence, La figure 14 est une vue en coupe latérale d'un troisième mode de réalisation en variante, et La figure 15 est une vue en coupe de dessus du troisième mode de réalisation en variante.

Un actionneur de soupape électromécanique à levier 10, habituellement monté sur un moteur à combustion interne 12 pour ouvrir et fermer une soupape 20 (par exemple les soupapes d'admission ou d'échappement), est illustré sur la figure 1. Comme décrit davantage en détail ci-dessous, l'actionneur de soupape électromécanique à levier 10 de la présente invention donne une meilleure liberté de positionnement sur le moteur 12 d'un agencement plus compact, et permet que l'actionneur de soupape électromécanique à levier 10 soit situé au moins partiellement sur la soupape 20. L'actionneur de soupape électromécanique 10 comprend généralement un ensemble d'armature 30 comportant une plaque d'armature 32, un ensemble d'électroaimants 70 comportant des électroaimants 72, 74, une tige de liaison 90 et un ensemble de ressorts 60. La plaque d'armature 32 est attirée alternativement vers les électroaimants 72, 74, en appliquant ainsi une force bidirectionnelle à l'ensemble de ressorts 60 par l'intermédiaire de la tige de liaison 90 pour ouvrir et fermer la soupape 20.

La soupape 20 est similaire aux soupapes traditionnelles et comprend généralement une tête de soupape 22, une tige de soupape 24 s'étendant depuis celle-ci. La soupape 20 présente une position ouverte et une position fermée où, à la position fermée, la tête de soupape 22 bouche un orifice de soupape 14 sur le cylindre correspondant 16. L'ensemble de ressorts 60 comprend des ressorts 62 et 64 dimensionnés pour solliciter la plaque d'armature 32 jusqu'à une position intermédiaire, représentée sur la figure 2, alors que les électroaimants 72, 74 ne sont pas excités.

L'ensemble d'électroaimants 70 commande le mouvement de l'ensemble d'armature 30 et de ce fait le mouvement de la soupape 20. Les électroaimants 72, 74 comprennent des noyaux 76 qui peuvent être formés à partir de plaques stratifiées (non représentées) pour améliorer l'efficacité magnétique des électroaimants 72, 74. Une bobine 78 est située à l'intérieur de chaque noyau 76 et elle est excitée sélectivement pour attirer la plaque d'armature 32 vers les électroaimants 72, 74. Les blocs en c 8, 9 fixent généralement les électroaimants 72, 74 en position et sont séparés par un bloc d'espacement 6 pour former l'intervalle 15 entre les électroaimants 72, 74 dans lequel la plaque d'armature 32 est positionnée. Les blocs en c 8, 9 peuvent être formés sans avoir besoin d'un élément d'espacement, comme représenté sur les figures 14 et 15. De même, le bloc en c de soupape 8, illustré sur la figure 15, peut supporter une douille 43 pour contribuer à réduire le frottement et augmenter la longévité de l'actionneur de soupape électromécanique 10. Le bloc d'armature en c 9 est habituellement une image symétrique du bloc de soupape en c 8, bien que d'autres tailles, formes et configurations puissent être utilisées. Bien entendu, le bloc d'espacement 6 ou bien un bloc d'espacement en deux parties (non représenté) peut supporter une douille de guidage pour réduire le frottement.

Les blocs en c 8, 9 peuvent être allongés et configurés pour retenir une paire d'actionneurs de soupapes électromécaniques 10 alignés l'un avec l'autre (non représentés). Les blocs en c 8, 9 peuvent également être formés en double bloc en c, présentant une "configuration en E" (non représentée) pour retenir une paire d'actionneurs de soupapes électromécaniques adjacents 10. Bien entendu, les blocs en c 8, 9 peuvent également être configurés pour retenir un nombre quelconque d'actionneurs de soupapes électromécaniques 10, par exemple maintenir autant d'actionneurs de soupapes électromécaniques qu'il y a de soupapes 20 par cylindre 16. Les blocs en c 8, 9 et le bloc d'espacement 6 peuvent être reliés directement au moteur 12 comme illustré sur la figure 1, ou bien un boîtier (non représenté) peut les fixer. Dans le mode de réalisation illustré, le boîtier s'adapte d'une façon générale sur les actionneurs de soupapes électromécaniques 10 d'une manière similaire à un couvre soupapes pour protéger les actionneurs de soupapes électromécaniques 10 de la saleté et des débris, tout en retenant la lubrification. Le boîtier peut recouvrir des actionneurs de soupapes électromécaniques individuels 10, des actionneurs de soupapes électromécaniques multiples 10, tels qu'une paire ou la totalité des actionneurs de soupapes électromécaniques sur un cylindre particulier 16 ou bien tous les actionneurs de soupapes électromécaniques sur un groupe de cylindres. Une plaque de base 17 peut être installée sur le moteur 12 comme représenté sur les figures 1 et 2.

L'ensemble d'armature 30 comprend la plaque d'armature 32 et la tige de liaison 90. La plaque d'armature 32 pivote autour d'un axe de pivot d'armature 44, près d'une extrémité de pivot 49 de la plaque d'armature 32, pour ouvrir et fermer la soupape 20. La tige de liaison 90 est reliée à la plaque d'armature 32 près d'une extrémité de levier 48, à l'opposé de l'axe de pivot d'armature 44, et d'une manière qui transmet des forces provenant de la plaque d'armature 32 à la tige de liaison 90 à la fois dans les sens d'ouverture et de fermeture. La plaque d'armature 32 comprend en outre une broche de charnière 42 et au moins une broche de renfort 38. Bien que la plaque d'armature 32 puisse pivoter par rapport à la broche de charnière 42, il est généralement souhaitable que la broche de charnière 42 soit fixée à la plaque d'armature 32 de manière à ce que la broche de charnière 42 pivote avec la plaque 32 autour de l'axe de pivot d'armature 44 défini par le centre de la broche de charnière 42 comme illustré sur les figures 4, 5 et 15. Le pivotement de la broche de charnière 42 par rapport aux blocs en c 8, 9 et avec la plaque d'armature 32, lorsque la plaque d'armature 32 déplace la soupape 20 entre les positions ouverte et fermée, présente des effets bénéfiques. Tout d'abord, la broche de charnière 42 procure un pivot économique et facile à monter, sans soudage ou usinage précis de la plaque d'armature sur la broche de charnière 42 ou bien sur un support pour la broche de charnière 42. Deuxièmement, la tige de charnière aligne et fixe les plaques stratifiées 34 sans usinage précis de la plaque d'armature et sans avoir à souder les plaques individuelles 34 ensemble. Troisièmement, la broche de charnière 42 peut s'étendre au delà de l'enveloppe de la plaque d'armature 32 pour permettre une fixation d'un capteur de position en rotation 56, comme illustré sur la figure 3, pour une détection précise et cependant économique de l'emplacement en rotation de la plaque d'armature 32. Quatrièmement, en limitant la longueur de la broche de charnière 42 sur laquelle une rotation relative a lieu, les pertes par frottement provenant de la rotation peuvent être minimisées. Cinquièmement, la broche de charnière 42 agit également comme élément de raidissement pour la plaque d'armature 32. Dans le mode de réalisation illustré, la broche de charnière 42 est fixée à la plaque d'armature 32 avec un ajustage serré, mais d'autres techniques, telles que le matage des extrémités de la broche de charnière 42 ou le soudage de la broche de charnière 42 sur la plaque d'armature 32 peuvent être utilisées.

La plaque d'armature 32 comprend également une broche de renfort 38 disposée latéralement par rapport à la broche de charnière 42. Comme illustré sur les figures 1 à 5, la broche de renfort 38 peut agir comme broche de pivot 40. Plus spécifiquement, la tige de liaison 90 peut être reliée avec possibilité de pivotement à la broche de renfort 38 ce qui fait de cette broche de renfort 38 la broche de pivot 40. La broche de pivot 40 raidit la plaque d'armature 32 pour empêcher une flexion de la plaque d'armature 32 de même qu'elle répartit les forces provenant de la tige de liaison 90 longitudinalement sur les plaques stratifiées 34. Plus spécifiquement, la broche de renfort 38 empêche le cisaillement des plaques stratifiées 34 lorsque la plaque d'armature 32 applique une force à la tige de liaison 90. L'utilisation d'une broche de pivot 40 qui agit également comme broche de renfort 38 aide à améliorer l'efficacité magnétique de la plaque d'armature 32 en minimisant les éléments d'interruption potentiels du flux magnétique au travers de la plaque d'armature 32 près de l'extrémité de levier 48. L'extrémité de levier 48 présente l'attraction magnétique la plus élevée et se trouve saturée avec un flux magnétique, dans certaines conditions. Dans le mode de réalisation illustré, la broche de renfort 38 est fixée à la plaque d'armature 32 avec un ajustement serré en étant insérée de façon forcée dans des trous alignés dans les plaques stratifiées 34, mais peut être fixée à la plaque d'armature 32 par tout procédé connu, y compris le matage des extrémités de la broche de renfort 38 ou le soudage de la broche de renfort 38 en place. Une plaque d'armature plus rigide 32 minimise la flexion lorsque la plaque d'armature pivote et permet de ce fait un fonctionnement plus efficace. Le raidissement supplémentaire de la plaque d'armature 32 permet également le positionnement de la tige de liaison 90 à un endroit quelconque le long de l'extrémité de levier 48 de la plaque d'armature 32, comme illustré sur les figures 4 et 5.

Pour améliorer davantage l'efficacité magnétique et la taille du conditionnement, l'extension longitudinale 52 de la plaque d'armature 32 peut être de 1,2 fois supérieure à l'extension latérale 50 de la plaque d'armature 32, comme illustré sur la figure 11. La plaque d'armature 32 peut également inclure une partie protubérante 54 (figure 6) conçue pour améliorer les avantages mécaniques de l'actionneur de soupape électromécanique à levier 10. Les électroaimants 72, 74 peuvent également inclure une partie protubérante 55, comme illustré sur l'électroaimant de soupape 74 de la figure 7. Pour améliorer davantage l'efficacité magnétique, le conditionnement et la durabilité, de même que pour minimiser la masse mobile de la plaque d'armature 32, la plaque d'armature 32 peut être formée avec des surfaces qui ne sont pas parallèles, comme illustré sur la figure 14. Sur la figure 14, la plaque d'armature 32 se réduit depuis l'extrémité de pivot 49 jusqu'à l'extrémité de levier 48.

Pour procurer un actionneur de soupape électromécanique 10 plus compact, la plaque d'armature 32 comprend un évidement 36. L'évidement 36 reçoit la tige de liaison 90 de sorte qu'au moins une partie de la tige de liaison 90 soit située à l'intérieur de l'enveloppe de la plaque d'armature 32. Telle qu'elle est utilisée dans toute la description et dans les revendications, l'expression "enveloppe de la plaque d'armature" ou "enveloppe de plaque d'armature" se réfère d'une façon générale au périmètre extérieur de la plaque d'armature 32 sans aucun évidement, tel que l'évidement illustré 36. De ce fait, un point quelconque à l'intérieur du périmètre extérieur de la plaque d'armature 32 indépendamment de l'évidement 36 est situé à l'intérieur de l'enveloppe de la plaque d'armature 32. L'enveloppe de la plaque d'armature 32 ne comprend généralement aucune protubérance soudée qui n'agit pas pour attirer magnétiquement la plaque d'armature 32 vers les électroaimants 72, 74. L'évidement 36 est conçu pour procurer l'espace nécessaire pour que la tige de liaison 90 pivote librement autour de la broche de pivot 40. Un actionneur de soupape électromécanique compact 10 facilite la souplesse du conditionnement, par exemple en permettant que les actionneurs de soupapes électromécaniques 10 soient placés à proximité immédiate l'un de l'autre sur le moteur 12. Comme indiqué sur les figures 11 à 14, l'évidement 36 peut être situé à un endroit quelconque à l'intérieur de l'enveloppe de l'armature tant que la tige de liaison 90 peut entraîner la soupape 20 sans interférer avec les bobines de puissance 78. En localisant la tige de liaison 90 au moins partiellement à l'intérieur de l'enveloppe de la plaque d'armature, l'actionneur de soupape électromécanique 10 peut être situé au moins partiellement sur la soupape 20, comme illustré sur la figure 3. Même lorsque la tige de liaison 90 est reliée avec possibilité de pivotement à la plaque d'armature 32 plus près du centre latéral, comme illustré sur la figure 13, l'évidement 36 peut encore s'étendre depuis l'extrémité de levier 48 jusqu'au delà de la broche de pivot 40. L'évidement 36 s'étendant vers l'extrémité de levier 48 facilite la fabrication et la livraison de l'ensemble d'armature 30 en permettant que la tige de liaison 90, en particulier l'axe 96, soit tourné et soit généralement aligné avec la plaque d'armature 32 pour la livraison. L'alignement de la tige de liaison 90 avec la plaque d'armature 32 pendant la livraison réduit la taille requise de chaque ensemble d'armature 30, et minimise un endommagement potentiel de l'ensemble d'armature pendant la livraison.

La tige de liaison 90 peut être faite dans pratiquement toutes taille et forme quelconques tant qu'elle transfère une force bidirectionnelle de l'ensemble d'armature 30 à l'ensemble de ressorts 60. La tige de liaison 90 est illustrée sur les figures 1 et 8 comme comportant un passage de broche de pivot sur une extrémité d'armature 92 et un coin 100 fixé à l'extrémité de soupape 94 avec un axe 96 intercalé. Le coin 100 est similaire aux coins utilisés dans les dispositifs de retenue de ressort de soupape pour des arbres à cames en vue de leur facilité de fabrication et leur faible coût. La tige de liaison 90 pivote autour de la broche de pivot 40 et la conception de l'ensemble de ressorts 60 comprenant le coin 100 permet un certain pivotement par rapport à la tige de soupape 24 pendant le mouvement incurvé de l'extrémité de levier 48 de la plaque d'armature 32. Sur la figure 8, la tige de liaison 90 s'étend vers la soupape 20 et pendant l'ouverture de la soupape 20, la tige de liaison 90 est déplacée axialement pour entrer en contact avec la tige de soupape 24. Le coin 100 est mécaniquement piégé entre la tige de liaison 90 et le dispositif de retenue de ressort d'armature 68 par la force appliquée par le ressort d'armature 64. Plus particulièrement, le coin 100 comprend deux cliquets qui sont montés dans une gorge (non représentée) sur la tige de liaison 90 et la force appliquée par le ressort d'armature 64 au dispositif de retenue de ressort d'armature 68 maintient le coin 100 fixé à l'intérieur de la gorge sur la tige de liaison 90, de sorte que la tige de liaison 90 peut appliquer une force bidirectionnelle à l'ensemble de ressorts 60. En variante, le coin 100 peut être monté en force, soudé, ou fixé d'une autre manière quelconque sur la tige de liaison 90. Les extrémités légèrement arrondies de la tige de soupape 24 et de la tige de liaison 90 permettent une plage limitée de mouvement de pivotement l'une par rapport à l'autre lorsque la plaque d'armature 32 pivote. Le ressort de soupape 62 est également retenu par un dispositif de retenue de ressort de soupape 66.

La tige de liaison 90 peut inclure d'autres variantes où la tige de liaison s'étend vers la tige de soupape 24 et appuie directement sur le dispositif de retenue de ressort d'armature 68, le dispositif de retenue de ressort de soupape 66, ou la tige de soupape 24 pour appliquer une force bidirectionnelle à l'ensemble de ressorts 60 sans utiliser le coin.

Dans un mode de réalisation en variante, représenté sur la figure 9, la tige de liaison 90 peut être reliée au dispositif de retenue de ressort d'armature 68 avec une broche de retenue 69 à la place du coin 100 en permettant que la tige de liaison 90 pivote librement aux deux extrémités 92 et 94.

L'ensemble de ressorts 60 est situé entre l'ensemble d'électroaimants 70 et le cylindre 16, comme illustré sur la figure 1. L'ensemble de ressorts 60 comprend le ressort de soupape 62 et le ressort d'armature 64, dont chacun est, comme cela est illustré, de préférence situé en dessous de la plaque d'armature 32 pour obtenir un actionneur de soupape 10 plus compact. Le ressort de soupape 62 applique la force de fermeture à la soupape 20 et il est retenu sur la tige de soupape 24 par un dispositif de retenue de ressort de soupape 66. Le ressort d'armature 64 aide l'ensemble d'armature 30 à ouvrir la soupape 20 en procurant une force d'ouverture. Le ressort d'armature 64 est retenu sur la tige de liaison 90 par un dispositif de retenue de ressort d'armature 68. Le positionnement des ressorts 62 et 64 en dessous de la plaque d'armature 32 procure des forces élastiques opposées pour faciliter le mouvement désiré de la plaque d'armature 32 tout en améliorant la compacité globale de l'actionneur par rapport aux conceptions de la technique antérieure. La combinaison des ressorts opposés 62, 64 situés en dessous de la plaque d'armature 32 empêche également les forces élastiques opposées d'être supportées par la tige de liaison 90, une douille quelconque liée à la tige de liaison pour faciliter le pivotement, et la plaque d'armature 32.

L'électroaimant de soupape 72 peut inclure un évidement d'électroaimant de soupape 82 comme illustré sur les figures 1 à 5, 7, 11, 13 et 14, et l'électroaimant d'armature 74 peut inclure un évidement de pivot 84 comme illustré sur la figure 1. L'évidement d'électroaimant de soupape 82 et l'évidement de pivot 84 sont en alignement avec l'évidement 36 dans la plaque d'armature 32 pour recevoir la tige de liaison 90 au moins partiellement à l'intérieur de l'enveloppe des électroaimants 72, 74.Telle qu'elle est utilisée dans toute la description et dans les revendications, l'expression "enveloppe de l'aimant d'armature", "enveloppe de l'électroaimant de soupape", ou "enveloppe des électroaimants" se réfère d'une façon générale au périmètre extérieur de l'électroaimant 72, 74 sans les évidements 82 et 84. La tige de liaison 90 étant mobile au moins partiellement à l'intérieur de l'enveloppe des électroaimants 72, 74, les actionneurs de soupapes électromécaniques 10 peuvent être positionnés à proximité immédiate l'un de l'autre et disposés sur le moteur 12 d'une manière plus compacte. Comme illustré sur la figure 1, la soupape 20 peut être située au moins partiellement sous les électroaimants 72, 74.

Comme cela est illustré sur les figures 14 et 15, la broche de charnière 42 peut être sensiblement plus grande que les broches de renfort 38, pour supporter la charge appliquée lorsque la soupape 20 va et vient entre les positions ouverte et fermée. La broche de charnière 42 peut tourner dans les douilles 43 pour réduire le frottement. Bien que ceci ne soit pas illustré, la tige de liaison 90 peut être reliée avec possibilité de pivotement à la broche de pivot 40 avec des douilles pour réduire le frottement. Comme cela est mieux illustré sur la figure 15, l'emplacement des broches de renfort 38 peut varier si des broches de renfort quelconques 38 sont incluses, lesquelles ne sont pas des broches de pivot 40.

Les actionneurs de soupapes électromécaniques compacts 10 décrits cidessus permettent des économies d'espace et facilitent l'utilisation de profils de positionnement d'actionneurs plus compacts par rapport à chaque cylindre. La tige de liaison 90 qui est reliée aux deux extrémités 92, 94 permet également l'élimination des douilles de guidage habituellement utilisées pour guider traditionnellement une tige d'armature. L'élimination de la douille de guidage réduit le frottement et le coût de l'ensemble. La réduction du frottement est souhaitable car elle permet le fonctionnement de l'actionneur de soupape électromécanique 10 avec moins de consommation de puissance.

La présente invention procure un actionneur de soupape électromécanique à levier 10 présentant un conditionnement compact sur le moteur. Le conditionnement compact est obtenu en utilisant une tige de liaison 90 qui est au moins partiellement située à l'intérieur de l'enveloppe des électroaimants 72, 74 et de la plaque d'armature 32. Le conditionnement compact est en outre facilité en localisant l'ensemble de ressorts 60 entre l'actionneur de soupape électromécanique 10 et le cylindre 16. La plaque d'armature 32 procure une force bidirectionnelle par l'intermédiaire de la tige de liaison 90 pour déplacer la soupape entre une position ouverte et une position fermée. La conception compacte de l'actionneur permet que la soupape 20 soit pratiquement située sous la plaque d'armature 32 ou l'électroaimant de soupape 72, comme représenté sur la figure 3.

L'explication qui précède révèle et décrit un mode de réalisation d'exemple de la présente invention. L'homme de l'art se rendra compte facilement d'après une telle présentation, et d'après les dessins annexés que divers changements, modifications et variantes peuvent lui être apportés sans sortir de l'esprit réel et de la portée véritable de l'invention.

Claims (1)

13 REVENDICATIONS

1. Actionneur de soupape électromécanique, caractérisé en ce qu'il comprend un électroaimant de soupape (72) présentant un périmètre d'électroaimant de soupape extérieur et une soupape (20), ledit périmètre d'électroaimant de soupape extérieur étant étendu vers ladite soupape (20) , et en ce que ladite soupape (20) est en grande partie à l'intérieur dudit périmètre d'électroaimant de soupape extérieur étendu.

2. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaque d'armature (32) définissant une enveloppe d'armature et une tige de liaison (90) reliée avec possibilité de pivotement à ladite plaque d'armature (32).

3. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite tige de liaison (90) comporte un axe de pivot (44) situé à l'intérieur de l'enveloppe d'armature.

4. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un électroaimant de soupape (72) comprend un évidement d'électroaimant de soupape (82) destiné à recevoir au moins une partie de ladite tige de liaison (90).

5. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite plaque d'armature (32) comprend en outre une broche de renfort et en ce que ladite tige de liaison (90) est reliée avec possibilité de pivotement à ladite broche de renfort.

6. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite tige de liaison (90) est formée à partir d'un matériau non magnétique.

7. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit électroaimant de soupape (72) comprend un noyau et une bobine de puissance, ladite bobine de puissance étant enroulée et définissant une partie centrale intercalée, et en ce que ledit électroaimant de soupape (72) définit un évidement d'électroaimant de soupape (82) dans ladite partie centrale afin de recevoir ladite tige de liaison (90).

8. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un électroaimant d'armature (74) comportant un évidement de pivot (84).

9. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaque d'armature (32) comportant une surface d'armature face audit électroaimant d'armature (74) et une surface de soupape face audit électroaimant de soupape (72), et en ce que ladite surface de soupape et ladite surface d'armature ne sont pas parallèles.

10. Actionneur de soupape électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaque d'armature (32) comportant une extrémité de pivot (49) et une extrémité de levier (48) et dans lequel ladite plaque d'armature (32) se réduit depuis ladite extrémité de pivot vers ladite extrémité de levier.