FR2987647A1

FR2987647A1 - Dispositif de filtre d'une soupape de commande d'un element de reglage d'arbre a came

Info

Publication number: FR2987647A1
Application number: FR1351891A
Authority: FR
Inventors: Markus Kinscher; Jens Hoppe
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2013-09-06
Anticipated expiration: 2033-03-04
Also published as: FR2987647B1; US8931449B2; CN103301667A; CN103301667B; DE102012203383B3; LU92162B1; US20130228143A1

Abstract

Le dispositif (2) comporte un filtre (3) et un cadre (4) à deux branches (5, 6) articulées. Les deux branches ont une variation de section dans la direction périphérique (10) pour que le moment de flexion résistant des branches (5, 6) soit constant sur toute la longueur de la branche (5, 6).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de filtre pour une soupape de commande d'un système de réglage d'arbre à came dans lequel la soupape de commande commande le débit de li- guide hydraulique vers l'actionneur d'arbre à came et le dispositif de filtre est installé par rapport à la soupape de commande pour que le débit de liquide hydraulique traverse le dispositif de filtre le dispositif de filtre comporte un filtre et un cadre de forme annulaire, le filtre est tenu par le cadre de forme annulaire sur la soupape de commande, le cadre annulaire comporte des passages pour le liquide hydraulique et le cadre annulaire est divisé en deux branches mobiles autour d'une articulation du cadre pour que les extrémités des deux branches puissent être re- liées. Etat de la technique Les actionneurs d'arbre à came sont utilisés dans les mo- teurs à combustion interne pour modifier les durées de commande des soupapes gérant les chambres de combustion pour modifier la relation de phase entre le vilebrequin et un arbre à came dans une plage angulaire définie entre une position d'avance maximale et une position de retard maximale. L'adaptation des temps de commande à la charge et la vitesse de rotation actuelle réduisent la consommation et les émissions polluantes. Pour cela, des actionneurs d'arbre à came sont intégrés dans la ligne d'entraînement. Ces actionneurs transmettent un couple du vilebrequin à l'arbre à came. Cette ligne de transmission peut être, par exemple, réalisée sous la forme d'une transmission par courroie par chaîne ou par pignon denté. Dans un actionneur hydraulique d'arbre à came, l'élément entraîné et l'élément moteur constituent une ou plusieurs paires de chambre de pression agissant de façon opposée et qui reçoi- vent du liquide hydraulique. L'élément entraîné et l'élément moteur sont installés co-axialement. Le remplissage et le vidage des différentes chambres de pression génèrent un mouvement relatif entre l'élément moteur et l'élément entraîné. Le ressort qui agit en rotation entre l'élément moteur et l'élément entraîné repousse l'élément moteur par rapport à l'élément entrainé dans le sens de l'avance. Cette direction ou sens de l'avance peut être dans le même sens ou dans le sens opposé du sens de rotation. Un type d'actionneur hydraulique d'arbre à came est un actionneur à cellule à palette. L'actionneur à cellule déportée comporte un stator, un retors et un pignon d'entraînement ayant une denture ex- térieure. Le retors comme élément entraîné est généralement solidaire en rotation de l'arbre à came. L'élément moteur comporte le stator et le pignon moteur. Le stator et le pignon moteur ou pignon d'entraînement sont reliés solidairement en rotation ou en variante sont réalisés en une seule pièce. Le retors est co-axial au stator en étant logé dans celui-ci. Le retors et le stator définissent par leur palette s'étendant radialement des chambres à liquide hydraulique qui agissent en sens opposé et reçoivent la pression hydraulique et permettent le mouvement relatif entre le stator et le retors. Les palettes sont soit en une seule pièce avec le retors ou le stator ou encore sous la forme de « palettes enfichées » dans des rainures prévues à cet effet dans le retors ou le stator. En outre, les actionneurs de cellules à palette ont différents chapeaux d'étanchéité. Le stator et le chapeau d'étanchéité sont fixés l'un à l'autre par plusieurs liaisons vissées.

L'actionneur à piston axial est un autre type d'actionneur hydraulique d'arbre à came. Dans ce cas, la pression du liquide hydraulique déplace axialement un élément coulissant qui, par une denture en biais, génère un mouvement relatif entre un élément moteur et un élément entraîné.

Les soupapes de commande des actionneurs hydrau- liques d'arbre à came commandent le débit de liquide hydraulique entre l'actionneur d'arbre à came et la pompe à huile ou le réservoir d'huile. La soupape de commande comporte un boîtier et un piston de commande. Le piston de commande est logé dans le boitier de la soupape de commande. Le piston de commande est mobile dans la di- rection axiale en étant guidé par le boîtier. Ainsi le piston de commande peut être positionné par rapport au boîtier dans n'importe qu'elle position axiale. Le positionnement est fait par un électro-aimant dont la broche d'actionnement vient en contact avec une extrémité du piston de commande et permet de coulisser le piston de commande. Un ressort réalise le contact entre le piston de commande et la branche d'actionnement. Le positionnement axial du piston de commande relie hydrauliquement entre les différents branchements de la soupape de commande ou sépare ces liaisons de sorte que les éléments peuvent ou non communiquer. Pour faire passer le liquide hydraulique entre les branchements, il y a des pistons de commande et des boîtiers munis d'ouverture par exemple des rainures et/ou des perçages. Le piston de commande comporte des arrêtes de commande qui, en coopération avec les arrêtes des ouvertures du boîtier, commande le débit. Les arrêtes de commande elles-mêmes sont les arrêtes de chaque ouverture, par exemple les arrêtes du piston de commande. Pour commander le débit, on positionne les arrêtes des ouvertures du boîtier et les arrêtes de commande les unes par rapport aux autres pour qu'une ouverture du boitier corresponde dans une très large mesure avec une ouverture du piston de commande et forme une surface de passage variable pour le liquide hydraulique par le positionnement axial du piston de commande. Une soupape centrale en forme de soupape de commande est installée co-axialement à l'axe de rotation ou axe de symétrie de l'actionneur d'arbre à came ou de l'arbre à came. En plus, la soupape centrale est installée dans l'actionneur de l'arbre à came, c'est-à-dire que la soupape centrale et l'actionneur d'arbre à came sont montés l'un par rapport à l'autre dans la direction radiale. En option, entre l'actionneur d'arbre à came et la soupape centrale, on a l'arbre à came.

Le boîtier de la soupape centrale peut être réalisé sous la forme de vice centrale et ainsi l'actionneur d'arbre à came est serré solidairement en rotation à l'arbre à came. L'électro-aimant comme aimant central est très largement aligné sur la soupape centrale et est installé habituellement de manière solidaire notamment de la culasse.

En variante, une soupape de commande avec des électro- aimants solidaires peut être installée dans n'importe quelle position du circuit hydraulique en dehors de l'actionneur d'arbre à came et de l'arbre à came pour commander le débit de liquide hydraulique. Le document DE 10 2008 049 052 Al décrit une soupape équipée d'un filtre pour retenir les corps étrangers véhiculés par le li- guide hydraulique qui est ici de l'huile. Le filtre évite ainsi la pénétration de corps étrangers dans la soupape. Il est en outre prévu un ruban filtrant ayant un élément de cadre en forme de bande. La surface de l'élément de cadre comporte plusieurs rainures écartées les unes des autres. Le document WO 2011/032539 présente un filtre pour des gaz ou des liquides. Le filtre a un cadre qui, à l'état fermé, se présente sous la forme d'un anneau. Le cadre comporte un ensemble de premier et de second segment ayant une épaisseur de matière à chaque fois différente. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispositif de filtre pour une soupape de commande d'un actionneur d'arbre à came qui puisse se monter d'une manière particulièrement fiable.

Exposé et avantage de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de filtre du type défini ci-dessus caractérisé en ce que la section d'une branche subit une variation constante et continue en fonction de l'augmentation de l'angle dans la direction périphérique, cette variation étant adaptée à la contrainte de flexion appliquée à toute la branche de façon que toute la branche présente un moment de flexion résistant constant. Le profil de la section ainsi réalisé est particulièrement avantageux en cas de contrainte de flexion notamment au montage. La branche est ainsi s'il y a lieu au moins déformé régulièrement au mon- tage et vie en appuie régulier avec son logement dans la soupape de lo- gement. Ainsi lorsqu'on relie les extrémités des deux branches, on a pratiquement pas de déformation des branches ou une déformation qui reste fidèle à la forme. Ainsi la solidité de la branche avec une varia- tion continue et constante de section est assurée au cours du montage évitant tout fléchissement et toute torsion. En outre et de façon avantageuse, la forme en demi-coquille de la branche reste conservée à la fois avant et après le montage, si bien que le cadre et aussi le dispositif de filtre ont un appui régulier du côté périphérique entre la soupape de commande.

En variante, la section des deux branches peut variée de façon constante et continue selon l'angle croissant dans la direction périphérique de sorte que le profil de la section est adaptée dans la direction périphérique à la tension de flexion produites dans la branche respective, si bien que les deux branches auront chacune un couple de flexion résistant constant. De manière idéale, les couples de flexion résistant des deux branches sont identiques. Selon un développement de l'invention, une dimension de la section présente en fonction de l'angle croissant dans la direction pé- riphérique, une variation notamment précise que dans une direction et notamment plus précisément dans la direction axiale. En variante, une dimension de la section suivant l'angle croissant dans la direction périphérique subit une variation dans les deux directions axiales.

Selon un développement avantageux, une surface fron- tale axiale de la branche plane. La surface frontale axiale plane est avantageusement perpendiculaire à l'axe de rotation. La surface frontale plane permet l'appui du dispositif de filtre dans un logement de la soupape de commande de sorte que la position axiale du dispositif de filtre est fixée par rapport à la soupape de commande. Selon un développement préférentiel, les deux surfaces axiales de la branche sont parallèles. Ainsi le dispositif de filtre est fixé dans les deux directions axiales. De manière idéal, le dispositif de filtre est placé dans un logement en forme de rainure de la soupape de com- mande. Selon un développement de l'invention, une dimension de la section varie dans la direction axiale en fonction de l'angle croissant de la direction périphérique et cette variation de section se fait dans la zone de l'une des ouvertures du cadre. Cela influence la souplesse et ainsi la réalisation d'un couple de flexion résistant constant selon l'angle croissant dans la direction périphérique. Selon un développement préférentiel, une dimension de la section en fonction de l'angle croissant dans la direction périphérique ou présente une variation notamment précise dans une direction et plus précisément dans la direction radiale.

En variante, la dimension de la section en fonction de l'angle croissant dans la direction périphérique présente une variation dans les deux directions radiales. Une combinaison des variations de la section dans les directions radiale et axiale est envisageable.

Selon un développement de l'invention, la variation de la section en fonction de l'angle croissant dans la direction périphérique concerne la moitié de la branche reliée à l'articulation. Ainsi, la section le long de cette moitié de la branche est conçue de manière globalement uniforme.

Selon un développement avantageux, la variation de la section en fonction de l'angle croissant dans la direction périphérique de la moitié de branche respective concerne l'extrémité destinée à être reliée à l'extrémité de l'autre branche. Ainsi, el profil de la section le long de cette moitié de la branche est globalement uniforme.

Selon développement avantageux, la variation de section en fonction de l'angle croissant dans la direction périphérique se présente sous la forme arrondie dans l'ouverture du cadre. Les arrondis sont avantageusement installés dans les coins de l'ouverture. En plus ou en variante, on peut avoir des arrondis du profil dans sa section au niveau de l'ouverture, c'est-à-dire, que les arrêtes dans la direction pé- riphérique pourront être arrondies avec un rayon constant de préférence avec un rayon variable dans une direction périphérique. Selon un développement de l'invention, la soupape de commande d'un système d'actionnement d'arbre à came est équipée d'un dispositif de filtre tel que décrit ci-dessus selon l'invention. Le dis- positif de filtre est prévu dans un logement de la soupape de commande. En reliant les extrémités des branches au montage on ferme le cadre de forme annulaire et le dispositif de filtre est installé dans le logement de manière imperdable. Pour le transport du liquide hydrau- ligue entre l'actionneur d'arbre à came et la soupape de commande, il est prévu une galerie de liquide hydraulique. La réalisation du tracé de la section de la branche dans la direction périphérique de la branche ou du cadre selon l'invention permet d'avoir une contrainte de flexion pratiquement identique sur toute la périphérie, ce qui minimise la déformation au cours du montage.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents modes de réalisation d'une soupape de commande d'un système de réglage d'arbre à came selon l'invention représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre une soupape de commande d'un système d'actionnement d'arbre à came comportant un dispositif de filtre, selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus d'un premier mode de réalisation d'un cadre de dispositif de filtre, - la figure 3 montre un second mode de réalisation du cadre du dispositif de filtre représenté en perspective, - la figure 4 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation d'un cadre d'un dispositif de filtre selon l'invention.

Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une soupape de commande 2 d'un système d'actionnement d'arbre à came comportant un dispositif de filtre 1 selon l'invention. Une telle soupape de commande 2 comporte une partie électro-magnétique 16 et une partie hydraulique 17. La par- tie hydraulique 17 vient habituellement dans un logement du moteur à combustion interne et communique avec la galerie de liquide hydraulique du système d'actionnement d'arbre à came. La structure et le fonctionnement de la soupape de commande ainsi que du système d'actionnement d'arbre à came notamment le principe de l'actionneur hydraulique d'arbre à came sont des solutions connues de manière gé- nérale selon l'état de la technique. La partie hydraulique 17 comporte à sa périphérie une rainure 15 pour recevoir le dispositif de filtre 2. Trois rainures 15 sont réalisées par la partie hydraulique 17 et sont décalées axialement l'une par rapport à l'autre. Chaque rainure 15 est associée à un branchement hydraulique (branchement d'alimentation, branchement actif ou branchement vers le réservoir). La réalisation identique des rainures 15 permet d'installer avantageusement le dispositif de filtre 2 dans chacune des rainures 15.

La figure 2 est une vue de dessus d'un premier mode de réalisation du cadre 4 du dispositif de filtre 1. Ce cadre 4 de forme annulaire se compose de deux branches 5, 6 et d'une articulation 7 qui dans cet exemple de réalisation est une articulation faite dans la masse sous la forme d'un rétrécissement défini l'épaisseur de la matière. Les deux extrémités 8, 9 des branches 5, 6 sont reliées de sorte que le cadre annulaire 4 présente une périphérie intérieure 18 pratiquement circulaire. La périphérie intérieure 18 à un logement 19 qui s'étend pratiquement sur toute sa longueur pour recevoir un filtre 3. Le logement 19 est réalisé par un décrochement de la périphérie intérieure 18. Ce loge- ment 19 reçoit un filtre 3. Les deux surfaces frontales 11, 12 qui sont axialement opposées sont des surfaces planes et parallèles. Chaque branche 5, 6 est divisée en deux moitiés. Cha- cune des moitiés du côté de l'articulation 7 présente selon l'invention une variation continue de sa section suivant un angle croissant dans la direction périphérique 10. Cette variation se fait dans la direction radiale ; la distance radiale 20 de la périphérie extérieure 22 du cadre 4 diminue puis augmente. L'autre moitié tournée vers l'extrémité 8, 9 respective à une distance radiale constante 20. La distance radiale 20 de la périphérie extérieure 22 du cadre 4 reste constante dans cette moitié de chaque branche 5, 6 lorsque l'angle augmente. La figure 3 montre un second mode de réalisation du cadre 4 du dispositif de filtre 1 selon l'invention. Le cadre annulaire 4 cadre se compose de deux branches 5, 6 et d'une articulation 7 qui dans ce cas est une articulation réalisée dans la matière sous al forme d'un rétrécissement défini de l'épaisseur de la matière. Les deux extrémités 8, 9 des branches 5, 6 sont reliées de sorte que le cadre annulaire 4 à une périphérie intérieure 18 pratiquement circulaire. La périphérie intérieure 18 a un logement 19 s'étendant pratiquement sur toute sa longueur pour recevoir un filtre 3. Le logement 19 est réalisé par un dé- crochement de la périphérie intérieure 18. Le logement 19 reçoit un filtre 3. Les deux surfaces frontales 11, 12 qui se font axialement face sont planes et parallèles. Chaque branche 5, 6 à deux passages 13. La particularité de cet exemple de réalisation de l'invention est que le passage 13 res- pectif est formé par la moitié de la branche 5, 6 tournée vers l'articulation 7 à un arrondi 14 pour offrir un couple résistant, constant sur toute la longueur des branches 5, 6. Les passages 13 de cette moitié de chaque branche 5, 6 sont de plus prévus dans une cavité 21. La ca- s vité 21 est décalée radialement vers l'intérieur à partir de la périphérie extérieure 22. Les arrondis 14 sont de forme convexe au niveau des surfaces axiales limites du passage 13 alors que les surfaces limites côté périphérique du passage 13 sont de forme concave. Les arrondis 14 se rejoignent de façon continue. 10 L'autre moitié des branche 5, 6 tournée vers l'extrémité 8, 9 respective a uniquement les coins arrondis de l'orifice traversant au passage 13. La distance radiale 20 de la périphérie extérieure 22 du cadre 4 dans cette moitié de chaque branche 5, 6 reste constante pour un angle croissant. Cet exemple de réalisation peut toutefois être com- as biné avec le mode de réalisation de la figure 2. La figure 4 montre une troisième réalisation du cadre 4 du dispositif de filtre 1. Le cadre annulaire 4 se compose de deux branches 5, 6 et d'une articulation 7 ; dans cet exemple, cette articulation est une articulation réalisée dans la matière sous al forme d'un ré- 20 trécissement défini de l'épaisseur de la matière. Les deux extrémités 8, 9 des branches 5, 6 sont reliées de sorte que le cadre annulaire 4 a une périphérie intérieure 18 très largement circulaire. La périphérie intérieure 18 a un logement 19 pratiquement sur toute sa longueur pour recevoir un filtre 3. Le logement 19 est formé par un décrochement du 25 diamètre intérieur 18. Le logement 18 reçoit un filtre 3. Les deux sur- faces frontales 11, 12 axialement opposées sont planes et parallèles. Chaque branche 5, 6 a plusieurs orifices traversant au passage 13. La particularité selon l'invention de cet exemple de réalisation est que dans la moitié de la branche 5, 6 tournée vers l'articulation 30 7 il y a plusieurs passages 13 avec des sections différentes pour obtenir un couple résistant constant sur toute la longueur des branches 5, 6. Les passages 13 de cette moitié de chaque branche 5, 6 ne sont pas prévus dans une cavité 21. La cavité 21 n'est réalisée qu'au niveau de l'articulation 7.

Par conséquent, l'autre moitié des branches 5, 6 du côté de l'extrémité 8, 9 respective a uniquement un orifice traversant au passage 13 à coins arrondis. La distance radiale 20 de la périphérie extérieure 22 du cadre 4 reste constante dans cette moitié de chaque branche 5, 6 pour un angle croissant. Cet exemple de réalisation peut être combiné au mode de réalisation de la figure 2.10 NOMENCLATURE 1 Dispositif de filtre 2 Soupape de commande 3 Filtre 4 Cadre annulaire 5, 6 Branche 7 Articulation 8, 9 Extrémité des branches 5, 6 10 Direction périphérique 11, 12 Surface frontale 13 Orifice traversant/passage Rainure 16 Partie électro-magnétique 15 17 Partie hydraulique 18 Périphérie intérieure 19 Logement Distance radiale 21 Cavité 20 22 Périphérie extérieure du cadre 425

Claims

REVENDICATIONS1°) Dispositif de filtre (2) pour une soupape de commande (1) d'un système de réglage d'arbre à came dans lequel : la soupape de commande (1) commande le débit de liquide hydraulique vers l'actionneur d'arbre à came et le dispositif de filtre (2) est installé par rapport à la soupape de commande (1) pour que le débit de liquide hydraulique traverse le dispositif de filtre (2), - le dispositif de filtre (2) comporte un filtre (3) et un cadre de forme annulaire (4), - le filtre (3) est tenu par le cadre de forme annulaire (4) sur la sou- pape de commande (1), - le cadre annulaire (4) comporte des passages (13) pour le liquide hydraulique et le cadre annulaire (4) est divisé en deux branches (5, 6) mobiles autour d'une articulation (7) du cadre (4) pour que les ex- trémités (8, 9) des deux branches (5, 6) puissent être reliées, un dispositif caractérisé en ce que la section d'une branche (5, 6) subit une variation constante et continue en fonction de l'augmentation de l'angle dans la direction périphérique (10), cette variation étant adaptée à la contrainte de flexion appliquée à toute la branche (5, 6) de façon que toute la branche (5, 6) présente un moment de flexion résistant constant.
2°) Dispositif de filtre (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une dimension de la section subit une variation dans la direction axiale lorsque l'angle augmente dans la direction périphérique (10).
3°) Dispositif de filtre (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une surface frontale axiale (11, 12) de la branche (5, 6) est plane.
4°) Dispositif de filtre (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux surfaces frontales (11, 12) de la branche (5, 6) sont parallèles.
5°) Dispositif de filtre (2) selon la revendication 1,caractérisé en ce qu' une dimension de la section subit une variation dans la direction axiale lorsque l'angle augmente dans la direction périphérique (10) et cette va- riation de section est réalisée dans la région de l'un des passages (13) du cadre (4).
6°) Dispositif de filtre (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une dimension de la section subit une variation dans la direction ra- diale lorsque l'angle augmente dans la direction périphérique (10).
7°) Dispositif de filtre (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de la section en fonction de l'angle croissant dans la direc- tion périphérique (10) est réalisée par la moitié de la branche (5, 6) re- liée à l'articulation (7).
8°) Dispositif de filtre (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de section suivant l'angle croissant dans la direction péri- phérique (10) est réalisée par la moitié de la branche (5, 6) qui rejoint l'extrémité (8, 9) prévue pour être reliée à l'extrémité (8, 9) de l'autre branche (5, 6).
9°) Dispositif de filtre (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de la section en fonction de l'angle croissant dans la direc- tion périphérique (10) est réalisée par des arrondis (14) dans le passage (13) du cadre (4).
10°) Soupape de commande (1) comportant un dispositif de filtre (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la soupape de commande (1) commande le débit de liquide hydraulique vers l'élément de réglage d'arbre à came et le dispositif de filtre (2) estinstallé par rapport à la soupape de commande (1) pour que le débit de liquide hydraulique traverse le dispositif de filtre (2), - le dispositif de filtre (2) comporte un filtre (3) et un cadre de forme annulaire (4), - le filtre (3) est tenu par le cadre de forme annulaire (4) sur la sou- pape de commande (1), - le cadre annulaire (4) comporte des passages (13) pour le liquide hydraulique et le cadre annulaire (4) est divisé en deux branches (5, 6) mobiles autour d'une articulation (7) du cadre (4) pour que les ex- trémités (8, 9) des deux branches (5, 6) puissent être reliées, un dispositif caractérisé en ce que la section d'une branche (5, 6) subit une variation constante et continue en fonction de l'augmentation de l'angle dans la direction périphérique (10), cette variation étant adaptée à la contrainte de flexion engendrée par toute la branche (5, 6) de façon que toute la branche (5, 6) présente un moment de flexion résistant constant.