DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte à une vis de commande agencée dans un déphaseur d’arbre à cames pour un moteur à combustion interne.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

Les déphaseurs d’arbre à cames sont utilisés pour contrôler la relation angulaire entre la poulie de vilebrequin et l’arbre à cames d'un moteur à combustion interne. Sur un moteur à double arbre à cames en tête, un déphaseur d’arbre à came est utilisé pour décaler l’arbre à cames d’admission afin d’élargir la courbe de couple moteur, d’augmenter la puissance à haut régime variable et d’améliorer la qualité de ralenti. En outre, la came d'échappement peut être décalée par un déphaseur d’arbre à cames afin de permettre un contrôle de la vanne EGR interne (acronyme anglais de « exhaust gas recirculation » qui veut dire recirculation des gaz d’échappement) ce qui réduit considérablement les émissions de polluants et permet aussi d’économiser du carburant.

En faisant tourner les arbres à cames vers des positions avance ou retard le calage angulaire de la levée des soupapes est modifié. Les déphaseurs d’arbre à cames sont commandés par des systèmes hydrauliques qui utilisent l’huile de lubrification mise sous pression par la pompe à huile.

Afin de permettre la rotation de l’arbre à cames, le déphaseur d’arbre à cames est constitué d’une partie stator reliée au vilebrequin par le biais d’une chaîne ou d’une courroie et d’une partie rotor fixée à l’arbre à cames.

Une ou plusieurs paires de chambres hydrauliques sont disposées entre le rotor et le stator constituant un vérin rotatif. Chaque paire de chambres hydrauliques est constituée d’une chambre d’avance et d’une chambre retard.

Deux technologies distinctes permettent le mouvement de rotation du rotor par rapport au stator.

La première technologie consiste à utiliser la différence de pression entre l’huile sous pression qui provient de la pompe à huile et la pression de drainage du moteur proche de la pression atmosphérique. Ainsi quand la pression dans la chambre d’avance est supérieure à la pression dans la chambre retard, le rotor tourne dans le sens avance et idem lorsque la pression dans la chambre retard est supérieure à la pression dans la chambre d’avance, le rotor tourne dans le sens retard. Le sens de rotation est contrôlé par un électrovanne à 4 ports et trois positions. Le volume d’huile servant au mouvement du rotor est prélevé au circuit haute pression et évacué via un drain ce qui entraîne une consommation de puissance hydraulique.

La seconde technologie consiste à utiliser les oscillations de couple qui s’exerce sur l’arbre à cames et qui proviennent des efforts de compression des ressorts de soupape. Ces oscillations sont transférées au rotor ce qui engendre une différence de pression sur chaque paire de chambres d’avance et retard. Chaque paire de chambres est reliée hydrauliquement par un canal comprenant un clapet autorisant la circulation d’huile dans un sens. La rotation du rotor se fait dans un seul sens. Le sens de rotation avance ou retard est sélectionné par une

électrovanne à 5 ports et 3 positions. Un clapet est intégré à un ensemble tiroir de l’électrovanne. Suivant la position de l’ensemble tiroir, la rotation se fait dans le sens avance ou dans le sens retard. Le volume d’huile déplacé lors du mouvement du rotor est transféré entre la chambre d’avance et la chambre de retard. Il y a recirculation d’huile à l’intérieur du déphaseur et donc il n’y a pas de puissance hydraulique consommée. Une alimentation en huile est nécessaire via le circuit d’huile sous pression provenant de la pompe à huile. Afin de ne pas évacuer la pression interne du déphaseur d’arbre à came vers le circuit d’huile du moteur et ne pas perturber celui-ci, un second clapet est utilisé à l’entrée de l’électro vanne de commande. Les clapets utilisés aujourd’hui sont de type à bille ou à ressort et doivent avoir un ratio perméabilité/encombrement compatible avec les

performances attendues du déphaseur d’arbre à cames ce qui est difficile à obtenir. La difficulté réside dans la recherche d’un compromis entre un encombrement du déphaseur d’arbre à cames réduit et sa vitesse de rotation.

Dans ce contexte, l’objet de l'invention est de résoudre au moins l'un des problèmes associés aux clapets connus.

RESUME DE L’INVENTION

La présente invention résout les problèmes ci-dessus mentionnés en proposant une vis de commande pour un déphaseur d’arbre à cames d’un moteur à combustion interne. La vis de commande s’étend le long d’un axe longitudinal et comprend un corps de vis, un ensemble tiroir tubulaire comprenant un ensemble de clapet de commande ayant au moins trois anneaux rigides et au moins deux clapets. Chaque clapet comprend au moins une palette reliée à deux bras flexibles et en ce que le clapet est relié à deux anneaux rigides consécutifs. De plus l’ensemble clapets de commande comprend de plus un élément d’indexation pourvu d’une encoche interne ou externe. Une méthode de réalisation de l’ensemble clapets de commande comme il a été décrit précédemment comprend les étapes suivantes : a) prendre un tube de métal

b) découper au laser le tube de métal.

Une autre méthode de réalisation de l’ensemble clapets de commande tel que décrit précédemment est maintenant décrite et comprend les étapes suivantes : al) prendre une plaque de métal,

bl) découper par emboutissage la plaque de métal,

cl) roulage de la plaque de métal,

dl) soudure de la plaque roulée selon l’axe longitudinal.

De plus une méthode d’assemblage de la vis de commande telle que décrite précédemment comprend les étapes suivantes :

a2) prendre un ensemble de clapet de commande, un insert de tiroir, un joint torique, un anneau d’arrêt ondulé, un corps de vis et un ressort, un anneau d’arrêt et un filtre,

b2/ insérer le joint torique dans une gorge de l’insert de tiroir,

c2) insérer l’ensemble de clapet de commande à l’intérieur du corps de tiroir à l’aide d’un dispositif utilisant le vide de sorte à garantir l’intégrité de l’ensemble du clapet de commande en maintenant les palettes éloignées de l’axe longitudinal,

d2) insérer l’ensemble constitué de l’insert de tiroir et du joint torique dans l’ensemble constitué du corps de tiroir et de l’ensemble clapet de commande, e2) insérer l’anneau d’arrêt ondulé dans la gorge du corps de tiroir, f2) insérer le ressort à l’intérieur du corps de vis,

g2) insérer l’ensemble tiroir dans le corps de vis et insérer l’anneau d’arrêt, h2) enrouler le filtre autour du corps de vis,

i2) mettre le clip de filtre autour du filtre. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits, à titre d’exemple uniquement, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

La figure 1 est une vue en perspective d’un ensemble déphaseur d’arbre à cames ;

La figure 2 est une vue en coupe d’un actionneur, d’un déphaseur et d’une vis de commande selon l’invention ;

La figure 3 est une vue éclatée de la vis de commande selon l’invention ;

La figure 4 est une vue en coupe de la vis de commande selon l’invention;

Les figures 5, 6 et 7 sont respectivement des vues en coupe, en perspective, et de coté de l’ensemble clapet de commande.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES

Selon les figures 1 et 2 est représenté un ensemble déphaseur d’arbre à cames 10 comprenant un actionneur 24 et un déphaseur d’arbre à cames 12 fixé sur un arbre à cames 14 par le biais d’une vis de commande 18. A l'intérieur du déphaseur d’arbre à cames 12 se trouvent une ou plusieurs paires de chambres. Les paires de chambres comprennent une chambre d'avance et une chambre de retard (non représentées). L’ actionneur 24 et la vis de commande 18 forment un système d’électrovanne 11.

Selon les figures 1 et 2, un ensemble tiroir 26 est monté dans un corps de vis 22 et commande un écoulement de fluide entre les chambres d'avance et de retard du déphaseur d’arbre à cames 12 pour faire tourner l’ensemble déphaseur d’arbre à cames 10 dans les directions avance ou retard. L’ensemble tiroir 26 et le corps de vis 22 forment une vis de commande 18.

Dans la figure 2 sont représentés l’ actionneur 24, la vis de commande 18 et un déphaseur d’arbre à cames 12. L’actionneur 24 est monté dans un logement aménagé dans un carter moteur (non représenté) . Le déphaseur d’arbre à cames 12 est fixé par le corps de vis 22 sur l’arbre à cames 14. L’ensemble tiroir 26 est agencé complémentairement dans le corps de vis 22. Dans les figure 3 et 4 est représenté la vis de commande 18. La vis de commande 18 s’étend le long d’un axe X longitudinal et central. La vis de commande 18 est de forme cylindrique. Le corps de vis 22 comprend une cavité interne 28 et un alésage 29. Le corps de vis 22 est de forme cylindrique.

L’ensemble tiroir 26 comprend un corps de tiroir 30, un insert de tiroir 32, un ensemble de clapets de commande 20, un joint torique 34, un anneau d’arrêt ondulé 36. L’ensemble tiroir 26 délimite une chambre interne 46 où règne la pression de recirculation de la vis de commande 18.

Le terme « « au moins une ouverture » qui sera utilisé ensuite dans la description définit un nombre d’ouvertures comprenant au moins une ouverture.

Dans la figure 4 est représenté un exemple de vis de commande 18 comprenant le corps de vis 22 ayant quatre ports 48,50,52,54 disposés radialement et un port de drainage 51,53 ce qui fait cinq ports. Le port 48 est appelé aussi port d’avance 48. Le port 50 est appelé port de retard 50. Le port 52 est appelé port d’alimentation 52. Le port 54 est appelé aussi port de verrouillage 54. Le corps de vis 22 comprend de plus deux ports de drainage 51,53. Les ports de drainage 51,53 communiquent en eux et forment un seul port hydraulique. Le port de drainage 51 est appelé aussi port de drainage arrière 51. Le port de drainage 53 est appelé aussi port de drainage avant 53.

Dans la figure 4, le port d’alimentation 52 est pourvu d’un filtre 76. Le port d’alimentation 52 est pourvu d’au moins une ouverture reliée au circuit d’huile sous pression du moteur (non représenté). Le port d’avance 48 est pourvu au minimum d’une ouverture reliée aux chambres d’avance du rotor (non représentées). Le port retard 50 est pourvu d’au moins une ouverture reliée aux chambres de retard du rotor (non représenté). Le port de verrouillage 54 est pourvu d’au moins une ouverture reliée au canal de verrouillage du rotor (non représenté). Le port de drainage arrière 51 est pourvu d’au moins une ouverture reliée au drainage du moteur (non représenté).

Dans la figure 4 est représenté le corps de tiroir 30 comprenant des ouvertures 38, 40, 42, 43, 44, 45. Les ouvertures 38, 40, 42, 43, 44, 45 sont agencées radialement tout autour du corps de tiroir 30. L’ouverture 38 est appelée aussi ouverture d’avance 38. L’ouverture 40 est appelée aussi ouverture de retard 40. L’ouverture 42 est appelée aussi ouverture d’alimentation 42. L’ouverture 43 est appelée aussi ouverture de recirculation 43. L’ouverture 44 est appelée aussi ouverture de verrouillage 44. L’ouverture 45 est appelée aussi ouverture de déverrouillage 45. Le corps de tiroir 30 comprend au moins l’ouverture d’avance 38, au moins l’ouverture de retard 40, au moins l’ouverture d’alimentation 42, au moins l’ouverture de recirculation 43, au moins l’ouverture de verrouillage 44, au moins l’ouverture de déverrouillage 45. Les ouvertures 38,40,45 sont soumises à la pression de recirculation via la chambre interne 46. L’ouverture de verrouillage 44 est soumise à la pression de drainage.

Selon la figure 4, l’ensemble tiroir 26 est en liaison pivot glissant suivant l’axe X longitudinal dans l’alésage 29 du corps de vis. Les ouvertures

d’alimentation 42 d’huile communiquent avec le port d’alimentation 52 quel que soit la position de l’ensemble tiroir 26 sur l’axe X longitudinal. Les ouvertures de recirculation 43 communiquent avec le port d’avance 48 ou le port de retard 50 en fonction de la position de l’ensemble tiroir 26 sur l’axe X longitudinal. Les ouvertures d’avance 38 communiquent ou non avec le port d’avance 48 en fonction de la position de l’ensemble tiroir 26 sur l’axe X longitudinal. Les ouvertures de retard 40 communiquent ou non avec le port de retard 50 en fonction de la position de l’ensemble tiroir 26 sur l’axe X longitudinal. Les ouvertures de verrouillage 44 communiquent ou non avec le port de verrouillage 54 en fonction de la position de l’ensemble tiroir 26 sur l’axe X longitudinal. Les ouvertures de déverrouillage 45 communiquent ou non avec le port de

verrouillage 54 en fonction de la position de l’ensemble tiroir 26 sur l’axe X longitudinal.

Selon la figure 4 sont représentées les ouvertures de recirculation 43 et d’alimentation 42 du corps de tiroir. Les ouvertures de recirculation 43 et d’alimentation 42 sont allongées dans une direction circonférentielle

perpendiculaire à l’axe X longitudinal. De cette manière les ouvertures de recirculation 43 et d’alimentation 42 du corps de tiroir ont chacune une section projetée oblongue. Cette section transversale oblongue permet une plus grande surface d’écoulement qu’une ouverture circulaire pour une même largeur suivant l’axe X et donc un plus grand débit de fluide à travers les ports d’avance 48, de retard 50 et d’alimentation 52. Selon la figure 4, les ouvertures de recirculation 43 et les ouvertures d’alimentation d’huile 42 sont positionnées face aux palettes 60 de l’ensemble clapets de commande 20. L’ensemble clapets de commande 20 est agencé dans un alésage 31 du corps de tiroir de sorte que la surface extérieure 64 de l’ensemble clapets de commande 20 est au contact de la surface intérieure 66 du corps de tiroir 30.

Comme décrit dans les figures 5, 6 et 7, l’ensemble clapets de commande 20 est tubulaire c’est-à-dire qu’il est de forme cylindrique et ouverte aux deux extrémités 86. L’huile peut s’écouler à travers le volume interne de l’ensemble clapets de commande 20, l’écoulement de l’huile s’écoulant dans la direction de l’axe X longitudinal et central. L’épaisseur du tube de l’ensemble capets de commande 20 est très petite en regard de son diamètre, c’est-à-dire de l’ordre de 0,1% à 10%. L’ensemble clapets de commande 20 comprend au moins trois anneaux rigides 68 et au moins deux clapets 70. Chaque clapet 70 comprend au moins une palette 60 relié à deux bras 62,63 flexibles et chaque clapet 70 est relié à deux anneaux rigides 68 consécutifs. L’ensemble clapets de commande 20 comprend au moins un élément d’indexation 72 angulaire réalisé par une encoche interne ou externe. L’élément d’indexation 72 angulaire ne permet pas la rotation de l’ensemble clapets de commande 20 à l’intérieur du corps de tiroir 30 comme représenté dans la figure 4. Les anneaux rigides 68 peuvent comporter une ou plusieurs ouvertures de forme différente pour permettre la circulation d’huile à l’intérieur de l’ensemble clapets de commande 20. La palette 60 est allongée dans la direction tangentielle de l’ensemble clapets de commande 20 tubulaire. La forme de la palette 60 définit une forme oblongue complémentaire de la section oblongue de l’ouverture de recirculation 43 et de l’ouverture d’alimentation 42 du corps de tiroir comme représenté dans la figure 4. De plus la palette 60 a une surface plus grande que la surface de l’ouverture de recirculation 43 et de l’ouverture d’alimentation 42 du corps de tiroir comme représenté dans la figure 4. Le recouvrement des deux surfaces permet d’avoir une étanchéité à l’huile nécessaire à la fonction de soupape unidirectionnelle. L’ensemble clapets de commande 20 comprend plusieurs clapets 70 disposés dans une direction circonférentielle perpendiculaire à l’axe X longitudinal. Dans d’autres alternatives l’ensemble clapets de commande 20 peut comprendre à la fois des clapets 70 agencés de manière circonférentielle et des clapets 70 agencés linéairement le long de l’axe X longitudinal. Dans la direction circonférentielle, chaque paire de bras 62, 63 flexibles s’étend vers l’arrière de la palete 60 avec un écartement suffisant pour que la palette suivante dans la direction circonférentielle soit agencée entre les paires de bras 62, 63 flexibles. L’agencement des palettes 60 dans une même direction circonférentielle permet d’augmenter le ratio

perméabilité/encombrement de l’ensemble clapets de commande 20.

Dans le mode de réalisation décrit précédemment, les palettes 60 et les bras 62, 63 sont solidaires l'un de l'autre. L’ensemble clapets de commande 20 peut être formé par exemple en découpant, par exemple au laser, un tube de métal cylindrique, comme par exemple l’acier, D’autres variantes au mode de réalisation de l’ensemble clapets de commande 20 décrits précédemment sont possibles comme par exemple partir d’une feuille de métal puis découper par emboutissage ou par laser ou par attaque chimique et ensuite rouler la feuille de métal et enfin souder la feuille de métal roulée.

Selon les figures 5, 6 et 7, chaque clapet 70 est défini par la paire de bras 62, 63 à ressort. Les bras 62, 63 sont appelés aussi premier bras 62 et deuxième bras 63. Selon les figures 5 et 6 les bras 62, 63 de ressort divergent en s'éloignant de la palette 60 du clapet 70. Le premier bras 62 de ressort s'étend à gauche sur les figures 5 et 6 vers une des extrémités 86 tandis que le deuxième bras 63 de ressort s'étend à droite vers la seconde extrémité 86 ouverte de l’ensemble clapets de commande 20.

Les bras de ressort 62,63 sont minces en largeur. En raison de l’élancement des bras, une ouverture 80 de la palette est définie entre les bras 62,63 à ressort du clapet 70.

L’ensemble clapets de commande 20 tubulaire décrit ci-dessus pourrait être incorporée dans n'importe quel autre système d'un véhicule nécessitant ce type de clapet pour bloquer sélectivement une ouverture de la manière décrite. Bien que la vis de commande 18 est décrit avec le déphaseur d’arbre à cames 12 comme exemple d’application, on notera que la vis de commande 18 peut être utilisée pour d'autres applications. L'homme du métier appréciera que l'invention puisse être modifiée pour prendre de nombreuses variantes sans se départir de la portée des revendications en annexe.

Nous allons décrire brièvement le fonctionnement de l’ensemble clapets de commande 20. Lorsque la pression qui s’exerce à l’extérieur de la palette 60 est supérieure à celle exercée sur l’intérieur de la palette 60, la force exercée sur la surface tend à déformer les bras 62, 63 flexibles. Les bras 62, 63 fléchissent la palette 60, la palette 60 se déplace vers l’axe X central et longitudinal ce qui libère l’ouverture de recirculation 43 et l’ouverture d’alimentation 42 du corps de tiroir 30. La déformation des bras 62 ,63 correspond à leur enroulement autour de l’axe X central et longitudinal. La déformation maximale des bras 62, 63 est limitée par des butées radiales incluses dans l’insert de tiroir 32.

Nous allons décrire dans ce qui suit la méthode de réalisation et d’assemblage de l’invention décrite précédemment :

Tout d’abord la méthode d’assemblage de l’ensemble clapets de commande 20 peut être réalisée selon deux manières différentes suivantes :

Le premier mode de réalisation de l’ensemble clapets de commande 20 comprend les étapes suivantes :

a) prendre un tube de métal

b) découper au laser le tube de métal.

Le deuxième mode de réalisation de l’ensemble clapets de commande 20 comprend les étapes suivantes :

al) prendre une plaque de métal,

bl) découper par emboutissage la plaque de métal,

cl) roulage de la plaque de métal,

dl) soudure de la plaque roulée selon l’axe longitudinal X.

La méthode d’assemblage de la Vis de commande 18 comprend les étapes suivantes :

a2) prendre un ensemble de clapet de commande 20, un insert de tiroir 32, un joint torique 34, un anneau d’arrêt ondulé 36, un corps de vis 22 et un ressort 56, un anneau d’arrêt 74 et un filtre 76,

b2/ insérer le joint torique 34 dans une gorge de l’insert de tiroir 32, c2) insérer l’ensemble de clapet de commande 20 à l’intérieur du corps de tiroir 30 à l’aide d’un dispositif utilisant le vide de sorte à garantir l’intégrité de l’ensemble du clapet de commande 20 en maintenant les palettes 60 éloignées de l’axe X,

d2) insérer l’ensemble constitué de l’insert de tiroir 32 et du joint torique 34 dans l’ensemble constitué du corps de tiroir 30 et de l’ensemble clapet de commande 20,

e2) insérer l’anneau d’arrêt ondulé 36 dans la gorge du corps de tiroir 30, £2) insérer le ressort 56 à l’intérieur du corps de vis 22,

g2) insérer l’ensemble tiroir 26 dans le corps de vis 22 et insérer l’anneau d’arrêt 74,

h2) enrouler le filtre 76 autour du corps de vis 22,

i2) mettre le clip de filtre 78 autour du filtre 76.

LISTE DES REFERENCES UTILISEES

10 ensemble déphaseur d'arbre à cames

1 1 système d’électrovanne de commande

12 déphaseur d'arbre à cames

14 arbre à cames

18 Vis de commande

20 ensemble clapets de commande

22 corps de vis

24 actionneur

26 ensemble tiroir

28 cavité interne

29 alésage du corps de vis

30 corps de tiroir

31 alésage du corps de tiroir

32 insert de tiroir

34 joint torique

36 anneau d'arrêt ondulé

38 ouverture d'avance

40 ouverture de retard

42 ouverture d'alimentation 43 ouverture de recirculation

44 ouverture de verrouillage

45 ouverture de déverrouillage

46 chambre interne

48 port d'avance

50 port de retard

52 port d'alimentation

54 port de verrouillage

56 ressort

58 filtre

60 palette

62 premier bras

63 deuxième bras

64 surface extérieure

66 surface intérieure

68 anneau rigide

70 clapet

72 élément d'indexation

74 anneau d'arrêt

76 filtre

78 clip de filtre

80 ouverture

82 extrémité de la palette

86 extrémité