WO2015086938A1 - Dispositif de regulation de la rotation d'un arbre, notamment dans le domaine automobile - Google Patents

Dispositif de regulation de la rotation d'un arbre, notamment dans le domaine automobile Download PDF

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WO2015086938A1
WO2015086938A1 PCT/FR2014/052973 FR2014052973W WO2015086938A1 WO 2015086938 A1 WO2015086938 A1 WO 2015086938A1 FR 2014052973 W FR2014052973 W FR 2014052973W WO 2015086938 A1 WO2015086938 A1 WO 2015086938A1
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WO
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regulating
cam
axis
pusher
rotation
Prior art date
Application number
PCT/FR2014/052973
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Yves DER MATHEOSSAIN
Jean-Marc KIEFFER
Original Assignee
Renault S.A.S
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S filed Critical Renault S.A.S
Priority to EP14814937.0A priority Critical patent/EP3080478A1/fr
Publication of WO2015086938A1 publication Critical patent/WO2015086938A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/043—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means acting on a cam follower

Definitions

  • the invention relates to a device for regulating the rotation of a shaft, particularly in the automotive field.
  • a camshaft is for example used to actuate the fuel injection pump of a heat engine.
  • Such an injection pump may in particular comprise a fuel compression chamber directly actuated by the combined action of a cam coming to lift a piston to open the chamber and a return spring that lowers the piston to close the chamber when the raising of the cam becomes minimal again.
  • Such a system is relatively simple but generates rotational irregularities of the camshaft. These irregularities of rotation remain moderate as long as the injection pressure of the fuel is moderate.
  • this injection pressure becomes high for example in the case of a diesel engine, the mechanism of the pump exerts a torque of greater amplitude on the camshaft, which results in an irregularity in rotation or acyclism of the tree.
  • Some existing compensation systems include a cam, sometimes referred to as a cam follower, whose function is to counterbalance the irregular forces experienced by the camshaft.
  • a cam of this type is subjected to a constant force exerted by a resilient means of spring type, as described for example in the document FR 2,688,563 A1.
  • Such a compensation system however has the disadvantage of generating permanent friction on the shaft to cams due to the constant force applied by the resilient means against the shaft. This causes an increase in fuel consumption under all operating conditions of the engine, including when the acyclism is low, for example in phases where the injection pump acting on the camshaft does not generate significant torque fluctuations.
  • Other compensation systems comprise a mass connected to the camshaft by an elastic element such as rubber. This type of passive system, however, is difficult to adjust and ages poorly, which can lead to an increase in acyclism.
  • the subject of the invention relates to a device for regulating the rotation of a shaft subjected to N torque fluctuations per revolution of rotation carried out in a rotation time T, said device comprising:
  • a cam provided with an axis of rotation and intended to be secured to the shaft so that its axis of rotation coincides with the axis of the shaft, said cam having N lobes,
  • a first pusher for operating a motor member and carried by an axis having a radial or longitudinal orientation with respect to the axis of the cam
  • a second regulation push-button carried by an axis actuated in phase shift by a time T / 2N relative to the first pusher per revolution of rotation, said regulation pusher being movable in translation in the direction of this axis, said regulation pusher being maintained in abutment against the cam by a support system exerting a force on said thrust control towards the cam, said support system being shaped to regulate this force during the rotation of the cam.
  • the regulating device of the invention thus makes it possible to regulate the force exerted by the elastic means during the rotation of the cam, in other words during the rotation of the shaft.
  • the regulating device is not limited to a regulation of the rotation of the camshafts and can be used for a regulation of the acyclism of any rotating shaft subjected to irregular forces, for example a camshaft of a fuel injection system of a heat engine or a camshaft of a gas intake system of a heat engine.
  • the invention is not limited to a particular number N of events. However, according to the manufacturing limitations of the cam, this number N can be from 1 to 6, for example from 1 to 4.
  • the regulating pusher of the device according to the invention is actuated in phase shift of a time of T / 2N relative to the first pusher.
  • This phase shift in T / 2N time may result from the relative positions of the axes of the pushers or the actuation of the two pushers.
  • the phase shift in time can for example be obtained by an angular phase shift of ⁇ / ⁇ between the axis of the regulating pusher and the axis of the first pusher when these two axes are in the same radial or longitudinal plane with respect to the axis. rotation of the cam.
  • This phase shift can also be obtained by means of appropriate actuation of the regulating pusher when the axes of the first and second pushers are not in the same plane, for example when one of the axes extends longitudinally with respect to the axis of rotation of the cam and the other axis extends radially relative to this axis.
  • This means of actuation can thus be arranged to actuate the regulation pushbutton with a phase shift in time of T / 2N with respect to the actuation of the first pushbutton.
  • the support system may comprise a resilient means shaped to exert a bearing force on said regulating pusher in the direction of the cam and means for regulating the force exerted by the elastic means on the cam.
  • the regulating means may in particular comprise a stop element having a variable stiffness.
  • the regulation device can make it possible to apply a force of variable amplitude, in particular of continuously, during the rotation of the shaft to compensate for torque fluctuations of variable amplitude and to adjust the amplitude of this effort to the amplitude of the fluctuation undergone.
  • control means may comprise a control means capable of modifying the force exerted by the support system, for example able to modify the stiffness of the stop element, as a function of a fluctuation of torque.
  • N expected and / or observed. This can make it possible to improve the regularization of the rotation of the tree by evaluating the amplitude of the force to be applied according to the expected and / or observed torque fluctuation.
  • This control means may for example comprise:
  • processing means arranged to generate a control signal SN of the regulation means as a function of CN data characteristic of a torque fluctuation N experienced by a shaft equipped with a regulating device according to the invention
  • control signal SN for example a stepping motor or a solenoid valve of the regulating means.
  • This control means may for example include or be integrated in one or more processors, for example a microcontroller, a microprocessor, a DSP (the "Digital Signal Processor"), or other. It can in particular be part of a vehicle management system or not.
  • processors for example a microcontroller, a microprocessor, a DSP (the "Digital Signal Processor"), or other. It can in particular be part of a vehicle management system or not.
  • the processing means may comprise or be integrated in a processor, for example a microcontroller, a microprocessor, a DSP (of the English 'Digital Signal Processor'), or other.
  • a processor for example a microcontroller, a microprocessor, a DSP (of the English 'Digital Signal Processor'), or other.
  • the transmission means may be an output port, an output pin or the like.
  • the control means may optionally comprise means for receiving CN data characteristic of a torque fluctuation N experienced by a shaft, for example an input port, an input pin or the like.
  • control signal may be a signal whose value will apply a voltage and / or a current.
  • data characteristic of a torque fluctuation N may comprise:
  • the speed and / or the load of the heat engine or any other suitable parameter such as for example any piloting parameter of the fuel injection device, or
  • control means may allow the application of a force generating a torque of amplitude equal to or less than the amplitude of a fluctuation of torque N, this force being applied with a phase shift such as relative to the fluctuation N, that the torques applied on the shaft, namely the torque generating the fluctuation N and the torque exerted by the regulating device, compensate themselves at least in part, thus reducing the acyclism of the shaft.
  • the regulation means of the regulating device can comprise:
  • This arrangement has the advantage of allowing a simple regulation of the force exerted by the regulating pusher on the cam.
  • the amplitude of the force applied will thus depend on the position of the displacement piston and the stiffness of the elastic means.
  • the regulating device may comprise a body inside which the piston with controlled displacement and the elastic means are movably mounted in translation along the axis of the regulating pusher, the regulation pusher being located at outside said body, the elastic means comprising a side in contact and / or integral with the axis of the regulating pusher and an opposite side in contact and / or integral with the controlled displacement piston.
  • the elastic means is located between the regulating pusher and the displacement piston. It then suffices to move the displacement piston in the direction of the pusher to increase the force exerted by the regulating pusher on the cam or to move the displacement piston to the control pusher to reduce this effort.
  • the body may comprise the displacement piston and another piston movable in translation integral with one end of the axis of the regulating pusher, the elastic means being situated between these two pistons and being in contact with each other. and / or solidarity with each of them.
  • the amplitude range of the force that can be exerted by the regulating pusher on the cam will therefore depend on the displacement amplitude of the displacement piston and the stiffness or the compressive strength of the elastic means.
  • the elastic means may be a simple spring, for example helical, in particular metal, of stiffness determined according to the range of amplitude of effort desired.
  • the invention is however not limited to this embodiment and other elastic means are conceivable.
  • the displacement means of the displacement piston can be mechanical, for example a mechanical jack.
  • the control means may then comprise an electric motor, for example a stepping motor.
  • the displacement means of the displacement piston can be hydraulic.
  • the control means may then optionally comprise a solenoid valve or a circuit in fluid communication with a fluid whose pressure varies as a function of a torque fluctuation N.
  • the hydraulic displacement means may comprise a variable volume chamber filled with a fluid, this chamber comprising a movable wall connected to or formed by the controlled displacement piston.
  • This variable volume chamber may in particular be integrated in the body receiving the displacement displacement piston, the latter forming one of the walls of the chamber.
  • the hydraulic displacement means then operates in a manner similar to a hydraulic cylinder. This arrangement has the advantage to be compact and simple. By acting on the amount of fluid present in the chamber, it is thus possible to move the controlled displacement piston and increase or reduce the force exerted by the regulating pusher on the cam.
  • the hydraulic displacement means may be a hydraulic cylinder.
  • Another object of the invention relates to a shaft carrying at least one cam intended for the actuation of a member, in particular of fuel injection members of a motor vehicle engine, characterized in that it comprises at least one regulating device according to the invention.
  • the member actuated by the cam may be a valve closing a fuel injection chamber of a fuel injection device, in particular a fuel injection pump.
  • Another subject of the invention relates to a fuel injection device for a motor vehicle engine, comprising a shaft carrying at least one actuating cam of a fuel injection pump, said shaft being equipped with a regulating device according to the invention.
  • the regulating means of the regulating device comprises:
  • the hydraulic displacement means for example a variable volume chamber thereof, may be supplied with fluid:
  • a fluid circuit independent of the injection device for example an oil circuit, or
  • a fuel circuit in fluid communication with a fuel injection chamber of the injection device.
  • the amplitude of the torque applied by the regulating device on the shaft can be regulated by means of a solenoid valve controlling the quantity of fluid supplying the medium. hydraulic, this solenoid valve may itself be driven by the aforementioned control means.
  • the amplitude of the torque applied by the regulating device on the shaft is then directly a function of the pressure of an injection chamber of the injection device because of the fluid communication between the device of the injection device. injection and the chamber of the regulating device. Regulation of the compensation can thus be obtained in a simple manner, possibly without control means and without regulation solenoid valve. Piloting means and solenoid valves may however be used to connect the variable volume chamber successively to different fuel injection chambers.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a camshaft according to the invention or an injection device according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a regulating device according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows an operating diagram of a control means of a control device according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically a control device 10 according to one embodiment of the invention.
  • the regulating device 10 comprises in particular a cam 12 of axis of rotation 14.
  • the cam 12 is intended to be secured to a tree whose acyclism is desired to reduce.
  • the cam 12 is secured to this shaft so that its axis of rotation 14 coincides with the axis of the shaft.
  • the tree is not represented for more map.
  • the cam comprises 4 lobes to compensate for 4 torque fluctuations per rotation of a shaft.
  • the regulating device 10 comprises a first pusher 15 intended for the operation of an engine member, here a pump 1 and carried by an axis 15a having a radial orientation in the example shown.
  • the regulating device 10 also comprises a second regulating pusher 16 carried by an axis 18 radial to the axis of rotation of the cam, in other words perpendicular to the axis of rotation 14 of the cam 12 in the example shown.
  • the axis 18 of the regulation pusher 16 is out of phase by an angle ⁇ / ⁇ with respect to the axis 15a of the first pusher 15, which results in an actuation of the regulation pusher 16 in phase shift of a time of T / 2N relative to the first pusher 15 per revolution of the cam, T being the duration of a rotation of the shaft.
  • This regulating pusher 16 is movable in translation in the direction of its axis 18.
  • the regulating pusher 16 is further held in abutment against the cam 12 by an elastic means 20 exerting a force on the regulating pusher 16 in the direction of the
  • the elastic means 20 is a simple metal coil spring working in compression.
  • the regulation device 10 also comprises a means 22 for regulating the force exerted by the elastic means on the cam 12, shaped to regulate this force during the rotation of the cam.
  • the regulating means 22 of the illustrated embodiment comprises:
  • the displacement means 26 shown is hydraulic and comprises a variable volume chamber 27 filled with a fluid.
  • the displacement piston 24 forms a movable wall of this chamber 27.
  • the control means 28 comprises a conduit 30 for supplying the chamber 27 with fluid, this supply circuit 30 further comprising an electro valve 29 for regulating the quantity of fluid supplying the chamber 27.
  • the control means 28 comprises Also, a fluid reservoir 31.
  • the supply conduit 30 may be connected to a fluid circuit (not shown).
  • the control means 28 may also include a pump for the circulation of the fluid if necessary (not shown).
  • the fluid used may be oil or any other suitable fluid.
  • the regulating device 10 comprises a body 32 inside which the controlled displacement piston 24 and the elastic means 20 are movably mounted in translation along the axis 18 of the regulating pusher 16.
  • the chamber 27 is thus delimited by the body 32 and the controlled displacement piston 24.
  • the fluid supply circuit 30 described above opens into the chamber 27, for example on a wall of the chamber opposite to the controlled displacement piston 24.
  • the pusher The elastic means 20 comprises a side 20a in contact with and / or integral with the axis 18 of the pusher 16 and an opposite side 20b in contact with and / or integral with the pusher 16.
  • displacement piston 24 In the example, one end of the axis 18 of the pusher 16 is integral with a piston 34, distinct from the controlled displacement piston 24.
  • This second piston 34 is also mounted mobile in transla in the body 32 and is in contact and / or integral with the elastic means 20. The latter is thus located between the two pistons 24 and 34.
  • the regulating device 10 finally comprises a control means 36 of the regulating means 22 as a function of an expected and / or observed torque fluctuation N.
  • This control means 36 is thus connected to the electro valve 29 of the regulating device 10 in order to control it as a function of the torque fluctuation N.
  • FIG. 2 diagrammatically represents an operating diagram of a control means 36.
  • This control means 36 comprises:
  • processing means 40 arranged to generate a control signal SN of the regulating means 22 as a function of CN data characteristic of a fluctuation N undergone by a tree, transmission means 42 of the control signal SN to the regulation means 22 of the regulation device.
  • the generated SN control signal is transmitted to the electro valve 29 of the regulating means 22.
  • control means 36 described above could also be used to control a regulating means comprising a mechanical displacement means of the controlled displacement piston, the control signal S N then being for example transmitted to a stepping motor which feeds the mechanical means, for example an electric jack.
  • the control means 36 may be part of a vehicle management system.
  • this control means 36 can be connected to the vehicle management system or receive data from this management system.
  • the regulating device 10 does not comprise any control means.
  • the fuel pressure inside the chamber of the regulating means is identical to the fuel pressure inside the injection chamber, so that the torque applied by the regulating device 10 to the shaft will be of the same magnitude as the torque applied to the control cam of the opening of the injection chamber.
  • the regulation device thus aims to produce a torque of the same amplitude, or similar amplitude, but in phase opposition as the dynamic torque generated by members connected to a shaft equipped with the regulating device.
  • the regulation 10 comprises a cam with 4 lobes to compensate for the 4 torque fluctuations generated by the pump during a rotation of the shaft. This compensation can be obtained as follows:
  • the amplitude of the torque applied by the regulating device 10 on the shaft depends on the amplitude of the torque undergone.
  • the amplitude of the torque applied by the control device 10 on the shaft may be low or zero.
  • the amplitude of the torque applied by the regulating device 10 on the shaft will also be high.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de régulation (10) de la rotation d'un arbre soumis à N fluctuations de couple par tour de rotation, ledit dispositif comprenant: -une came (12) pourvue d'un axe de rotation (14),destinée à être solidarisée à l'arbre de sorte que son axe de rotation soit confondu avec l'arbre, ladite came (12) présentant N lobes (13), -un poussoir de régulation (16) porté par un axe (18) actionné avec un déphasage en temps de T/2N par rapport à un poussoir 15 destiné au fonctionnement d'un organe du moteur. Ce poussoir (16),mobile en translation suivant son axe (18),est maintenu en appui contre la came (12) par un système d'appui conformé pour exercer un effort régulé sur ledit poussoir (16) lors de la rotation de la came (12).

Description

DISPOSITIF DE REGULATION DE LA ROTATION D'UN ARBRE, NOTAMMENT DANS LE DOMAINE AUTOMOBILE
L'invention concerne un dispositif de régulation de la rotation d'un arbre, notamment dans le domaine de l'automobile.
En mécanique, la rotation de certains arbres peut être acyclique. C'est le cas notamment des arbres à cames soumis à des couples dynamiques d'amplitude variable dont les variations peuvent être importantes.
Ainsi, dans le domaine de l'automobile, un arbre à cames est par exemple utilisé pour actionner la pompe d'injection de carburant d'un moteur thermique. Une telle pompe d'injection peut notamment comprendre une chambre de compression du carburant directement actionnée par l'action combinée d'une came venant soulever un piston pour ouvrir la chambre et d'un ressort de rappel venant rabaisser ce piston pour refermer la chambre lorsque la levée de la came redevient minimale. Un tel système est relativement simple mais génère des irrégularités de rotation de l'arbre à cames. Ces irrégularités de rotation restent modérées tant que la pression d'injection du carburant est modérée. Lorsque cette pression d'injection devient élevée, par exemple dans le cas d'un moteur diesel, le mécanisme de la pompe exerce un couple de plus grande amplitude sur l'arbre à cames, ce qui se traduit par une irrégularité en rotation ou acyclisme de l'arbre. Lorsque cet acyclisme est important, une dégradation de la fiabilité du système d 'entraînement de l'arbre, par chaîne ou par courroie, peut être observée. La fiabilité peut alors être restaurée en augmentant la tension de la chaîne ou de la courroie, ce qui entraîne des bruits et des vibrations mal perçus par les utilisateurs du véhicule.
Une autre solution consiste à réduire l'acyclisme par des systèmes de compensation. Certains systèmes de compensation existants comprennent une came, parfois appelée contre-came, dont la fonction consiste à contrebalancer les efforts irréguliers subis par l'arbre à cames. Dans les systèmes de compensation existants, une came de ce type est soumise à un effort constant exercé par un moyen élastique de type ressort, tel que décrit par exemple dans le document FR 2 688 563 Al . Un tel système de compensation présente cependant l'inconvénient de générer des frottements permanents sur l'arbre à cames en raison de l'effort constant appliqué par le moyen élastique contre l'arbre. Ceci engendre une augmentation de la consommation de carburant dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur thermique, y compris lorsque l'acyclisme est faible, par exemple dans des phases où la pompe d'injection agissant sur l'arbre à cames ne génère pas de fluctuations de couple importantes. D'autres systèmes de compensation comprennent une masse reliée à l'arbre à cames par un élément élastique tel que du caoutchouc. Ce type de système passif est cependant difficile à régler et vieillit mal dans le temps, ce qui peut conduire à une aggravation de l'acyclisme.
Il existe donc un besoin pour réduire l'acyclisme d'un arbre, notamment d'un arbre à cames, sans exercer de frottement permanent sur l'arbre, et ce de manière fiable au long de la durée de vie de l'arbre.
A cet effet, l'objet de l'invention concerne un dispositif de régulation de la rotation d'un arbre soumis à N fluctuations de couple par tour de rotation effectué en un temps de rotation T, ledit dispositif comprenant :
une came pourvue d'un axe de rotation et destinée à être solidarisée à l'arbre de sorte que son axe de rotation soit confondu avec l'axe de l'arbre, ladite came présentant N lobes,
un premier poussoir destiné au fonctionnement d'un organe du moteur et porté par un axe présentant une orientation radiale ou longitudinale vis-à-vis de l'axe de la came,
caractérisé en ce qu'il comprend :
- un deuxième poussoir de régulation porté par un axe actionné en déphasage d'un temps T/2N par rapport au premier poussoir par tour de rotation, ledit poussoir de régulation étant mobile en translation suivant la direction de cet axe, ledit poussoir de régulation étant maintenu en appui contre la came par un système d'appui exerçant un effort sur ledit poussoir de régulation en direction de la came, ledit système d'appui étant conformé pour réguler cet effort lors de la rotation de la came.
Le dispositif de régulation de l'invention permet ainsi de réguler l'effort exercé par le moyen élastique en cours de rotation de la came, autrement dit en cours de rotation de l'arbre.
Il est ainsi possible de réaliser un ajustement de l'effort en cours de rotation en fonction de l'amplitude de la fluctuation de couple N subie par un arbre lors de sa rotation. Cette fluctuation de couple N est engendrée par un événement subi par l'arbre lors de sa rotation et susceptible de générer un acyclisme via l'appui du premier poussoir. Un tel événement peut être l 'actionnement d'un système par une ou plusieurs cames portées par l'arbre. Toutefois, le dispositif de régulation selon l'invention n'est pas limité à une régulation de la rotation des arbres à cames et peut être utilisé pour une régulation de l'acyclisme de tout arbre en rotation soumis à des efforts irréguliers, par exemple un arbre à cames d'un système d'injection de carburant d'un moteur thermique ou un arbre à cames d'un système d'admission de gaz d'un moteur thermique. L'invention n'est pas limitée à un nombre N particulier d'événements. Toutefois, selon les limitations de fabrication de la came, ce nombre N peut être de 1 à 6, par exemple de 1 à 4.
Le poussoir de régulation du dispositif selon l'invention est actionné en déphasage d'un temps de T/2N par rapport au premier poussoir. Ce déphasage en temps de T/2N peut résulter des positions relatives des axes des poussoirs ou de l 'actionnement des deux poussoirs. Le déphasage en temps peut par exemple être obtenu par un déphasage angulaire de π/Ν entre l'axe du poussoir de régulation et l'axe du premier poussoir lorsque ces deux axes sont dans un même plan radial ou longitudinal par rapport à l'axe de rotation de la came. Ce déphasage en temps peut également être obtenu par un moyen d 'actionnement approprié du poussoir de régulation lorsque les axes des premier et deuxième poussoirs ne sont pas dans un même plan, par exemple lorsque l'un des axes s'étend longitudinalement par rapport à l'axe de rotation de la came et l'autre axe s'étend radialement par rapport à cet axe. Ce moyen d 'actionnement peut ainsi être agencé pour actionner le poussoir de régulation avec un déphasage en temps de T/ 2N par rapport à l 'actionnement du premier poussoir.
Avantageusement, le système d'appui peut comprendre un moyen élastique conformé pour exercer un effort d'appui sur ledit poussoir de régulation en direction de la came et un moyen de régulation de l'effort exercé par le moyen élastique sur la came. Le moyen de régulation peut notamment comprendre un élément de butée présentant une raideur variable.
Avantageusement, le dispositif de régulation selon l'invention peut permettre d'appliquer un effort d'amplitude variable, notamment de manière continue, lors de la rotation de l'arbre pour compenser des fluctuations de couple d'amplitude variable et d'ajuster l'amplitude de cet effort à l'amplitude de la fluctuation subie.
A cet effet, le moyen de régulation peut comprendre un moyen de pilotage apte à modifier l'effort exercé par le système d'appui, par exemple apte à modifier la raideur de l'élément de butée, en fonction d'une fluctuation de couple N attendue et/ou observée. Ceci peut permettre d'améliorer la régularisation de la rotation de l'arbre en évaluant l'amplitude de l'effort à appliquer en fonction de la fluctuation de couple attendue et/ ou observée.
Ce moyen de pilotage peut par exemple comprendre :
- des moyens de traitement agencés pour générer un signal de commande SN du moyen de régulation en fonction de données CN caractéristiques d'une fluctuation de couple N subie par un arbre équipé d'un dispositif de régulation selon l'invention,
- des moyens de transmission du signal de commande SN au moyen de régulation du dispositif de régulation, par exemple à un moteur pas à pas ou à une électrovanne du moyen de régulation.
Ce moyen de pilotage peut par exemple comprendre ou être intégré dans un ou plusieurs processeurs, par exemple un microcontrôleur, un micro processeur, un DSP (de l'anglais « Digital Signal Processor »), ou autre. Il peut notamment faire partie d'un système de gestion du véhicule ou non.
Par exemple, les moyens de traitement peuvent comprendre ou être intégrés dans un processeur, par exemple un microcontrôleur, un micro processeur, un DSP (de l'anglais 'Digital Signal Processor'), ou autre.
Les moyens de transmission peuvent être un port de sortie, une broche de sortie ou autre.
Le moyen de pilotage peut éventuellement comprendre des moyens de réception de données CN caractéristiques d'une fluctuation de couple N subie par un arbre, par exemple un port d'entrée, une broche d'entrée ou autre.
L'invention n'est pas limitée par la forme et la nature du signal de commande. Ce dernier peut être un signal dont la valeur va appliquer une tension et/ ou un courant. Par exemple, dans le cas d'un arbre portant des cames actionnant un dispositif d'injection de carburant d'un moteur thermique, des données caractéristiques d'une fluctuation de couple N peuvent comprendre :
- le régime et/ ou la charge du moteur thermique ou tout autre paramètre adapté, tel que par exemple tout paramètre de pilotage du dispositif d'injection de carburant, ou
- la pression de sortie du carburant injecté par le dispositif d'injection.
A titre d'exemple, le moyen de pilotage peut permettre l'application d'un effort générant un couple d'amplitude égale ou inférieure à l'amplitude d'une fluctuation de couple N, cet effort étant appliqué avec un déphasage tel, par rapport à la fluctuation N, que les couples appliqués sur l'arbre, à savoir le couple générant la fluctuation N et le couple exercé par le dispositif de régulation, se compensent au moins en partie, réduisant ainsi l'acyclisme de l'arbre.
Avantageusement et de manière non limitative, le moyen de régulation du dispositif de régulation peut comprendre :
un piston à déplacement commandé en appui contre ledit moyen élastique et déplaçable suivant une direction parallèle à l'axe du poussoir de régulation,
un moyen de déplacement du piston à déplacement commandé,
un moyen de commande du moyen de déplacement lors de la rotation de la came.
Cet agencement présente l'avantage de permettre une régulation simple de l'effort exercé par le poussoir de régulation sur la came. L'amplitude de l'effort appliqué dépendra ainsi de la position du piston à déplacement commandé et de la raideur du moyen élastique.
Avantageusement et de manière non limitative, le dispositif de régulation peut comprendre un corps à l'intérieur duquel le piston à déplacement commandé et le moyen élastique sont montés mobiles en translation suivant l'axe du poussoir de régulation, le poussoir de régulation étant situé à l'extérieur dudit corps, le moyen élastique comprenant un côté en contact et/ou solidaire de l'axe du poussoir de régulation et un côté opposé en contact et/ ou solidaire du piston à déplacement commandé. Autrement dit, le moyen élastique est situé entre le poussoir de régulation et le piston à déplacement commandé. Il suffit alors de déplacer le piston à déplacement commandé en direction du poussoir pour augmenter l'effort exercé par le poussoir de régulation sur la came ou d'éloigner le piston à déplacement commandé du poussoir de régulation pour réduire cet effort.
Dans un mode de réalisation particulier, le corps peut comprendre le piston à déplacement commandé et un autre piston mobile en translation solidaire d'une extrémité de l'axe du poussoir de régulation, le moyen élastique étant situé entre ces deux pistons et étant en contact et/ou solidaire de chacun d'eux.
La gamme d'amplitude de l'effort pouvant être exercé par le poussoir de régulation sur la came dépendra donc de l'amplitude de déplacement du piston à déplacement commandé et de la raideur ou de la résistance à la compression du moyen élastique.
Dans tous les modes de réalisation, le moyen élastique peut être un simple ressort, par exemple hélicoïdal, notamment en métal, de raideur déterminée en fonction de la gamme d'amplitude d'effort souhaitée. L'invention n'est toutefois pas limitée à ce mode de réalisation et d'autres moyens élastiques sont envisageables.
Selon un mode de réalisation particulier, le moyen de déplacement du piston à déplacement commandé peut être mécanique, par exemple un vérin mécanique. Le moyen de commande peut alors comprendre un moteur électrique, par exemple un moteur pas à pas.
Selon un autre mode de réalisation particulier simple à mettre en œuvre, le moyen de déplacement du piston à déplacement commandé peut être hydraulique.
Le moyen de commande peut alors éventuellement comprendre une électrovanne ou un circuit en communication de fluide avec un fluide dont la pression varie en fonction d'une fluctuation de couple N.
Le moyen de déplacement hydraulique peut comprendre une chambre à volume variable remplie d'un fluide, cette chambre comprenant une paroi mobile reliée au piston à déplacement commandé ou formée par ce dernier. Cette chambre à volume variable peut notamment être intégrée au corps recevant le piston à déplacement commandé, ce dernier formant l'une des parois de la chambre. Le moyen de déplacement hydraulique fonctionne alors de manière similaire à un vérin hydraulique. Cet agencement présente l'avantage d'être compact et simple. En agissant sur la quantité de fluide présent dans la chambre, il est ainsi possible de déplacer le piston à déplacement commandé et d'augmenter ou de réduire l'effort exercé par le poussoir de régulation sur la came.
En variante, le moyen de déplacement hydraulique peut être un vérin hydraulique.
Un autre objet de l'invention concerne un arbre portant au moins une came destinée à l'actionnement d'un organe, notamment d'organes d'injection de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de régulation selon l'invention.
L'organe actionné par la came peut être une soupape fermant une chambre d'injection de carburant d'un dispositif d'injection de carburant, notamment d'une pompe d'injection de carburant.
Un autre objet de l'invention concerne un dispositif d'injection de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, comportant un arbre portant au moins une came d'actionnement d'une pompe d'injection du carburant, ledit arbre étant équipé d'un dispositif de régulation selon l'invention.
Avantageusement, lorsque le moyen de régulation du dispositif de régulation comprend :
un piston à déplacement commandé en appui contre ledit moyen élastique et déplaçable suivant une direction parallèle à l'axe du poussoir de régulation,
- un moyen de déplacement hydraulique du piston à déplacement commandé alimenté en fluide,
un moyen de commande du moyen de déplacement hydraulique lors de la rotation de l'arbre,
le moyen de déplacement hydraulique, par exemple une chambre à volume variable de celui-ci, peut être alimenté en fluide :
par un circuit de fluide indépendant du dispositif d'injection, par exemple un circuit d'huile, ou
par un circuit de carburant en communication de fluide avec une chambre d'injection de carburant du dispositif d'injection.
Dans le premier cas, l'amplitude du couple appliqué par le dispositif de régulation sur l'arbre peut être régulée au moyen d'une électrovanne réglant la quantité de fluide alimentant le moyen hydraulique, cette électrovanne pouvant elle-même être pilotée par le moyen de pilotage mentionné plus haut.
Dans le deuxième cas, l'amplitude du couple appliqué par le dispositif de régulation sur l'arbre est alors directement fonction de la pression d'une chambre d'injection du dispositif d'injection du fait de la communication de fluide entre le dispositif d'injection et la chambre du dispositif de régulation. Une régulation de la compensation peut ainsi être obtenue de manière simple, éventuellement sans moyen de pilotage et sans électrovanne de régulation. Un moyen de pilotage et des électrovannes peuvent cependant être utilisés pour relier la chambre à volume variable successivement à différentes chambres d'injection de carburant.
L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un arbre à cames selon l'invention ou un dispositif d'injection selon l'invention.
L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de régulation selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente un schéma de fonctionnement d'un moyen de pilotage d'un dispositif de régulation selon l'invention.
La figure 1 représente schématiquement un dispositif de régulation 10 selon un mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif de régulation 10 comprend notamment une came 12 d'axe de rotation 14. La came 12 est destinée à être solidarisée à un arbre dont on souhaite réduire l'acyclisme. La came 12 est solidarisée à cet arbre de sorte que son axe de rotation 14 soit confondu avec l'axe de l'arbre. Sur la figure, l'arbre n'est pas représenté pour davantage de carté. La came 12 comprend N lobes 13, avec N=4, à savoir autant de lobes N que d'événements générant une fluctuation du couple subie par l'arbre en cours de rotation, cette fluctuation entraînant un acyclisme. Ainsi, dans l'exemple, la came comprend 4 lobes pour compenser 4 fluctuations de couple par tour de rotation d'un arbre.
Le dispositif de régulation 10 comprend un premier poussoir 15 destiné au fonctionnement d'un organe du moteur, ici une pompe 1 et porté par un axe 15a présentant une orientation radiale dans l'exemple représenté. Le dispositif de régulation 10 comprend également un deuxième poussoir de régulation 16 porté par un axe 18 radial à l'axe de rotation de la came, autrement dit perpendiculaire à l'axe de rotation 14 de la came 12 dans l'exemple représenté. L'axe 18 du poussoir de régulation 16 est déphasé d'un angle π/Ν par rapport à l'axe 15a du premier poussoir 15, se qui se traduit par un actionnement du poussoir de régulation 16 en déphasage d'un temps de T/2N par rapport au premier poussoir 15 par tour de rotation de la came, T étant la durée d'un tour de rotation de l'arbre.
Ce poussoir de régulation 16 est mobile en translation suivant la direction de son axe 18. Le poussoir de régulation 16 est en outre maintenu en appui contre la came 12 par un moyen élastique 20 exerçant un effort sur le poussoir de régulation 16 en direction de la came 12. Dans l'exemple, le moyen élastique 20 est un simple ressort hélicoïdal métallique travaillant en compression.
Le dispositif de régulation 10 comprend aussi un moyen de régulation 22 de l'effort exercé par le moyen élastique sur la came 12, conformé pour réguler cet effort lors de la rotation de la came.
Le moyen de régulation 22 du mode de réalisation représenté comprend :
un piston à déplacement commandé 24 en appui contre le moyen élastique 20 et déplaçable suivant une direction parallèle à l'axe du poussoir de régulation,
un moyen de déplacement 26 du piston à déplacement commandé 24,
un moyen de commande 28 du moyen de déplacement 26 lors de la rotation de la came.
Le moyen de déplacement 26 représenté est hydraulique et comprend une chambre 27 à volume variable remplie d'un fluide. Le piston à déplacement commandé 24 forme une paroi mobile de cette chambre 27.
Le moyen de commande 28 comprend un conduit d'alimentation 30 de la chambre 27 en fluide, ce circuit d'alimentation 30 comprenant en outre une électro vanne 29 permettant de réguler la quantité de fluide alimentant la chambre 27. Le moyen de commande 28 comprend également un réservoir de fluide 31. En variante, le conduit d'alimentation 30 peut être relié à un circuit de fluide (non représenté). Le moyen de commande 28 peut également comprendre une pompe pour la circulation du fluide si nécessaire (non représentée). Le fluide utilisé peut être de l'huile ou tout autre fluide adapté.
Dans l'exemple représenté, le dispositif de régulation 10 comprend un corps 32 à l'intérieur duquel le piston à déplacement commandé 24 et le moyen élastique 20 sont montés mobiles en translation suivant l'axe 18 du poussoir de régulation 16. La chambre 27 est ainsi délimitée par le corps 32 et le piston à déplacement commandé 24. Le circuit d'alimentation 30 de fluide décrit plus haut débouche dans la chambre 27, par exemple sur une paroi de la chambre opposée au piston à déplacement commandé 24. Le poussoir de régulation 16 est quant à lui situé à l'extérieur du corps 32. Le moyen élastique 20 comprend un côté 20a en contact et/ou solidaire de l'axe 18 du poussoir 16 et un côté opposé 20b en contact et/ou solidaire du piston à déplacement commandé 24. Dans l'exemple, une extrémité de l'axe 18 du poussoir 16 est solidaire d'un piston 34, distinct du piston à déplacement commandé 24. Ce deuxième piston 34 est également monté mobile en translation à l'intérieur du corps 32 et est en contact et/ou solidaire du moyen élastique 20. Ce dernier est ainsi situé entre les deux pistons 24 et 34.
Dans l'exemple représenté, le dispositif de régulation 10 comprend enfin un moyen de pilotage 36 du moyen de régulation 22 en fonction d'une fluctuation de couple N attendue et/ou observée. Ce moyen de pilotage 36 est ainsi relié à l'électro vanne 29 du dispositif de régulation 10 afin de la commander en fonction de la fluctuation de couple N.
La figure 2 représente schématiquement un diagramme de fonctionnement d'un moyen de pilotage 36.
Ce moyen de pilotage 36 comprend :
- des moyens de réception 38 de données caractéristiques CN d'une fluctuation N subie par un arbre équipé d'un dispositif de régulation 10,
- des moyens de traitement 40 agencés pour générer un signal de commande SN du moyen de régulation 22 en fonction de données CN caractéristiques d'une fluctuation N subie par un arbre, - des moyens de transmission 42 du signal de commande SN au moyen de régulation 22 du dispositif de régulation.
Dans l'exemple représenté, le signal de commande SN généré est transmis à l'électro vanne 29 du moyen de régulation 22.
Le moyen de pilotage 36 décrit ci-dessus pourrait également être utilisé pour commander un moyen de régulation comprenant un moyen de déplacement mécanique du piston à déplacement commandé, le signal de commande SN étant alors par exemple transmis à un moteur pas à pas qui alimente le moyen mécanique, par exemple un vérin électrique.
Quelque soit le mode de réalisation du moyen de déplacement 26 du piston à déplacement commandé 24 (mécanique ou hydraulique), le moyen de pilotage 36 peut faire partie d'un système de gestion du véhicule. Par exemple, lorsque le dispositif de régulation 10 est utilisé pour réguler la rotation d'un arbre portant au moins une came destinée à l'actionnement d'un organe, notamment d'un organe d'injection de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, ce moyen de pilotage 36 peut être relié au système de gestion du véhicule ou recevoir des données de ce système de gestion.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, dans lequel le dispositif de régulation 10 est monté sur un arbre à came d'un système d'injection de carburant d'un véhicule automobile, le dispositif de régulation 10 ne comprend pas de moyen de pilotage 36, ni d'électro vanne 29: le conduit d'alimentation 30 est directement en communication de fluide avec le carburant présent dans une chambre d'injection du dispositif d'injection. Ainsi, la pression de carburant à l'intérieur de la chambre du moyen de régulation est identique à la pression de carburant à l'intérieur de la chambre d'injection, de sorte que le couple appliqué par le dispositif de régulation 10 sur l'arbre sera de même amplitude que le couple appliqué sur la came de commande de l'ouverture de la chambre d'injection.
Le dispositif de régulation selon l'invention a ainsi pour objet de produire un couple de même amplitude, ou d'amplitude similaire, mais en opposition de phase que le couple dynamique engendré par des organes reliés à un arbre équipé du dispositif de régulation.
Dans le cas d'un arbre à came portant 4 cames actionnant chacune un piston de pompe d'injection à carburant, le dispositif de régulation 10 selon l'invention comprend une came à 4 lobes pour compenser les 4 fluctuations de couple engendrées par la pompe lors d'une rotation de l'arbre. Cette compensation peut être obtenue de la manière suivante :
- une position du poussoir de régulation 16 contre un lobe 13 de la came 12 lorsqu'un faible couple est appliqué sur l'arbre du fait du fonctionnement de la pompe d'injection,
- une position du poussoir de régulation 16 en appui contre la came 12 entre deux lobes 13 lorsqu'un couple élevé est appliqué sur l'arbre du fait du fonctionnement de la pompe d'injection.
Dans tous les cas, l'amplitude du couple appliqué par le dispositif de régulation 10 sur l'arbre dépend de l'amplitude du couple subi. Ainsi, à faible régime du moteur, alors que l'acyclisme est faible, l'amplitude du couple appliqué par le dispositif de régulation 10 sur l'arbre pourra être faible, voire nul. Au contraire, pour un régime moteur élevé, alors que l'acyclisme est fort, l'amplitude du couple appliqué par le dispositif de régulation 10 sur l'arbre sera également élevée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de régulation (10) de la rotation d'un arbre soumis à N fluctuations de couple par tour de rotation effectué en un temps de rotation T, ledit dispositif comprenant :
une came (12) pourvue d'un axe de rotation (14) et destinée à être solidarisée à l'arbre de sorte que son axe de rotation (14) soit confondu avec l'axe de l'arbre, ladite came (12) présentant N lobes (13), un premier poussoir (15) destiné au fonctionnement d'un organe du moteur et porté par un axe présentant une orientation radiale ou longitudinale vis-à-vis de l'axe de la came,
caractérisé en ce qu'il comprend :
un deuxième poussoir de régulation (16) porté par un axe (18) actionné en déphasage d'un temps de T/2N par rapport au premier poussoir ( 15) par tour de rotation, ledit poussoir de régulation ( 16) étant mobile en translation suivant la direction de cet axe (18), ledit poussoir de régulation (16) étant maintenu en appui contre la came (12) par un système d'appui exerçant un effort sur ledit poussoir de régulation (16) en direction de la came (12), ledit système d'appui étant conformé pour réguler cet effort lors de la rotation de la came (12).
2. Dispositif de régulation (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le système d'appui comprend un moyen élastique (20) conformé pour exercer un effort d'appui sur ledit poussoir de régulation (16) en direction de la came (12) et un moyen de régulation (22) de l'effort exercé par le moyen élastique (20) sur la came (12).
3. Dispositif de régulation (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de régulation (22) comprend un élément de butée présentant une raideur variable.
4. Dispositif de régulation (10) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de régulation comprend un moyen de pilotage (36) apte à modifier l'effort exercé par le système d'appui, par exemple apte à modifier la raideur de l'élément de butée, en fonction d'une fluctuation de couple N attendue et/ou observée.
5. Dispositif de régulation (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le moyen de régulation (22) comprend : un piston à déplacement commandé (24) en appui contre ledit moyen élastique (20) et déplaçable suivant une direction parallèle à l'axe (18) du poussoir de régulation (16),
un moyen de déplacement (26) du piston à déplacement commandé (24),
un moyen de commande (28) dudit moyen de déplacement (26) lors de la rotation de la came (12).
6. Dispositif de régulation (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (32) à l'intérieur duquel le piston à déplacement commandé (24) et le moyen élastique (20) sont montés mobiles en translation suivant l'axe (18) du poussoir de régulation (16), le poussoir de régulation (16) étant situé à l'extérieur dudit corps (32), le moyen élastique (20) comprenant un côté (20a) en contact et/ ou solidaire de l'axe (18) du poussoir de régulation (16) et un côté opposé (20b) en contact et/ou solidaire du piston à déplacement commandé (24).
7. Dispositif de régulation (10) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le moyen de déplacement (26) du piston à déplacement commandé (24) est mécanique ou hydraulique.
8. Dispositif de régulation (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de déplacement hydraulique (26) comprend une chambre (27) à volume variable remplie d'un fluide, cette chambre (27) comprenant une paroi mobile reliée au piston à déplacement commandé (24) ou formée par ce piston à déplacement commandé (24).
9. Arbre portant au moins une came destinée à l'actionnement d'un organe, notamment d'un organe d'injection de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de régulation (10) selon l'une des revendications 1 à 8.
10. Dispositif d'injection de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, comportant un arbre portant au moins une came d'actionnement d'une pompe d'injection du carburant, ledit arbre étant équipé d'un dispositif de régulation (10) selon l'une des revendications 1 à 8.
1 1. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 10, dont le moyen de régulation (22) du dispositif de régulation (10) comprend :
un piston à déplacement commandé (24) en appui contre le moyen élastique (20) et déplaçable suivant une direction parallèle à l'axe (18) du poussoir de régulation (16),
un moyen de déplacement (26) hydraulique dudit piston à déplacement commandé (24) alimenté en fluide,
un moyen de commande (28) du moyen de déplacement (26) hydraulique lors de la rotation de l'arbre,
et dans lequel le moyen de déplacement (26) hydraulique est alimenté en fluide :
par un circuit de fluide (30) indépendant du dispositif d'injection, par exemple un circuit d'huile, ou
- par un circuit de carburant en communication de fluide avec une chambre d'injection de carburant du dispositif d'injection.
12. Véhicule automobile comprenant un arbre à cames selon la revendication 9 ou un dispositif d'injection (10) selon l'une des revendications 10 ou 1 1.
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