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EP2310651A2 - Dispositif de levee de bille a vis pour moteur a taux de compression variable - Google Patents

Dispositif de levee de bille a vis pour moteur a taux de compression variable

Info

Publication number
EP2310651A2
EP2310651A2 EP09769465A EP09769465A EP2310651A2 EP 2310651 A2 EP2310651 A2 EP 2310651A2 EP 09769465 A EP09769465 A EP 09769465A EP 09769465 A EP09769465 A EP 09769465A EP 2310651 A2 EP2310651 A2 EP 2310651A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compression ratio
screw
variable compression
ratio engine
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP09769465A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vianney Rabhi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RABHI, VIANNEY
MCE5 Development SA
Original Assignee
MCE5 Development SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MCE5 Development SA filed Critical MCE5 Development SA
Priority to EP18159510.9A priority Critical patent/EP3517756B1/fr
Publication of EP2310651A2 publication Critical patent/EP2310651A2/fr
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/18—Check valves with actuating mechanism; Combined check valves and actuated valves
    • F16K15/182—Check valves with actuating mechanism; Combined check valves and actuated valves with actuating mechanism
    • F16K15/1823—Check valves with actuating mechanism; Combined check valves and actuated valves with actuating mechanism for ball check valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • 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
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/056—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with ball-shaped valve members
    • 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
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F16K11/105—Three-way check or safety valves with two or more closure members

Definitions

  • the present invention relates to a screw ball lift device for a variable compression ratio engine comprising at least one rotary electric motor designed to rotate at least one screw for lifting or removing from its seat at least one ball or valve of a control cylinder which makes it possible to control the compression ratio of said variable compression ratio engine.
  • the ball is intended to close off either end of a transfer channel connecting the upper and lower chamber of the control cylinder which, when held by a spring on its seat, acts as a check valve. back, in order to let the hydraulic fluid pass in one direction only.
  • the international patent WO98 / 51911 in the name of the applicant describes a device for improving the efficiency of piston internal combustion engines used at variable load and speed by adaptation in operation of their effective displacement and / or their volumetric ratio.
  • This type of engine being known to those skilled in the art under the name of "variable compression ratio engine”, this name will be retained in the text that follows.
  • the mechanical transmission device for variable compression ratio engine comprises a combustion piston, secured in its lower part of a transmission member, cooperating on the one hand with a rolling guide device, and secondly with a toothed wheel secured to a connecting rod for transmitting the movement between said piston and said connecting rod.
  • the mechanical transmission device for variable compression ratio engine comprises at least one cylinder in which moves a combustion piston which is secured in its lower part, a transmission member also called “piston rack” cooperating on the one hand by means of a small rack with a rolling guide device, and on the other hand by means of another rack with a large dimension with a toothed wheel secured to a connecting rod.
  • Said mechanical transmission device for variable compression ratio engine also comprises at least one control rack cooperating with the gear wheel, means for fixing the piston of combustion on the transmission member which provide a clamping preload, connecting means which stiffen the teeth of the racks, and means for strengthening and lightening the structure of the toothed wheel.
  • variable compression ratio engine comprises a common cylinder head which cooperates with a crankcase to close, on the one hand the end of at least one cylinder of the engine at the level of its combustion chamber and secondly, the end of at least one cylinder of a control cylinder of said engine at the upper chamber of said cylinder, said cylinder block containing all the components of the movable coupling Variable displacement ratio engine.
  • variable compression ratio engine has at least one pressure cylinder which allows the rolling surfaces to remain permanently in contact with each other in order to control the acoustic emissions of said engine and to increase the manufacturing tolerances of its cylinder block, said variable compression ratio engine having as many pressing cylinders and control cylinders as it has cylinders.
  • control jack which comprises a hydraulic fluid inlet under pressure intended to compensate possible leakage of said control cylinder, and to ensure a pre-charge pressure to increase the accuracy of maintaining the setpoint in the vertical position of said control cylinder by reducing the effects of the compressibility of the oil, and to avoid any cavitation phenomenon inside the chambers of said cylinder.
  • control cylinder comprises a lower chamber and an upper chamber whose cylinder capacity is maintained identical to that of said lower chamber through a cylinder axis extension also called upper cylinder rod.
  • control cylinder also comprises a piston cylinder, valves held in place by springs, and a control rod, the upper end of said cylinder being closed by a cylinder head which comprises means of sealing between said cylinder head and said upper cylinder rod on the one hand and between said cylinder head and said control rod on the other.
  • variable compression ratio engine comprises a hydraulic unit provided on the one hand, to provide its pressure cylinder (s) (s) the hydraulic pressure necessary for their operation, and secondly, to provide the control cylinder (s) with pressure hydraulic system necessary to compensate for any hydraulic leaks and increase their accuracy.
  • said plant is supplied with oil by the engine lubrication circuit via a high pressure pump drivable by any of the camshafts of the variable compression ratio engine, said plant then supplying the cylinder (s) ( s) and the cylinder (s) pressure (s) of said engine.
  • the hydraulic pressure supplied to the control cylinder can also serve to increase the speed of movement of said control cylinder during maneuvers to increase the volumetric ratio of the variable compression ratio engine.
  • said hydraulic pressure is applied to the upper face of the upper rod of the control cylinder by means of a chamber arranged in the cylinder head of said cylinder.
  • control rod can advantageously be replaced by solenoid valves which cooperate with at least one sensor, so as to simplify the production of the control system of the control rate. compression of the engine with variable compression ratio.
  • the lifting means can consist of electromechanical actuators that can be made according to various variants, two of them providing two heights for lifting said balls from their seat, while another provides for an incremental lifting.
  • two variants using piezoelectric components are also claimed, as well as a stepped variant which comprises a piston making it possible to maneuver in longitudinal translation the cylindrical pusher, said piston being able to use the pressure prevailing in the hydraulic power station.
  • variable compression ratio engine by means of a solenoid valve to lift the ball from its seat.
  • the screw ball lift device for a variable compression ratio engine is designed to solve a set of problems related to the ball lift compression setting device as described in the French patent application FR 08/03589 to name of the applicant to whom reference has been made, including:
  • the variant which provides an incremental lift uses the friction existing between the cylindrical pusher and non-return metal blades with which it cooperates, which has the disadvantage of a durability and reliability difficult to ensure because of the wear of said pusher and said blades;
  • the variant based on a stack of piezoelectric layers has the disadvantage of a low lift stroke except to have a large footprint, while the variant based on an exposed "H" piezoelectric motor presents the difficulty - as is the case for the variant with incremental lifting - not to guarantee a repeatable and precise displacement due to the abrasion of the walls between which evolves said piezoelectric motor in "H";
  • the piston-based variant that can use the pressure in the hydraulic unit of the variable compression ratio engine by means of a solenoid valve to lift the ball of its seat has the disadvantage of an impossibility to control the lift height of the marble.
  • variable-compression-ratio screw ball lift device comprises a double acting hydraulic control cylinder having an upper chamber and a lower chamber and at least one cylinder piston connected to a control rack according to the present invention.
  • invention comprises:
  • At least two balls or valves each resting on a seat and respectively closing one end and the other end of a transfer channel connecting the upper chamber and the lower chamber of the control cylinder, said balls acting as a non-return valve when they are held on their seat by a spring so as to let the hydraulic fluid pass in one direction;
  • And lifting means comprising at least one electric motor designed to rotate at least one screw for lifting or deposit of its seat at least one ball.
  • the screw ball lift device for a variable compression ratio engine comprises:
  • the screw ball lift device for variable compression ratio engine comprises lifting means which consist of a cylindrical pusher housed in the transfer channel, and at least one electric motor designed to drive in rotation at least one screw making it possible to maneuver in longitudinal translation said cylindrical pusher so that its end comes up to lift or deposit of its seat at least one ball.
  • variable-compression-ratio screw-lift device of the present invention comprises a rotary electric motor which drives the rotating screw through mechanical transmission means.
  • the screw ball lift device for variable compression ratio engine comprises a rotary electric motor driving simultaneously in rotation two screws each for lifting or removing from their seat a ball or valve, the first screw going to direction of a first ball when the second screw away from a second ball and vice versa, said balls can not be lifted simultaneously from their seats.
  • the screw ball lift device for a variable compression ratio engine comprises a rotary electric motor which simultaneously drives in rotation the two screws by means of at least one gear wheel connecting said motor to said screws.
  • the screw ball lift device for variable compression ratio engine according to the present invention comprises a rotary electric motor which simultaneously drives in rotation the two screws by means of at least one toothed belt.
  • the screw ball lift device for variable compression ratio engine according to the present invention comprises a rotary electric motor which simultaneously drives in rotation the two screws by means of at least one chain.
  • the screw ball lift device for variable compression ratio engine according to the present invention comprises two screws which are rotated in the same direction, the first screw having a pitch inverted relative to that of the second screw.
  • the screw ball lift device for variable compression ratio engine according to the present invention comprises two screws which are simultaneously rotated in opposite directions from each other, the first screw being screwed, while the second screw is unscrewed and vice versa.
  • the variable compression ratio screw ball lift device according to the present invention comprises a rotary electric motor which is provided with an angular position sensor.
  • variable compression ratio screw ball lift device comprises a cylinder piston of the double acting hydraulic control cylinder which comprises two end limit stops which determine the maximum stroke of said piston, the first elastic stop for limiting the maximum compression ratio of the variable compression ratio engine when it comes into contact with the cylinder block of said engine, the second elastic stop for limiting the minimum compression ratio of the variable compression ratio engine; when it comes into contact with a cylinder head of the control cylinder of said engine.
  • variable compression ratio screw ball lift device comprises a jack piston of the double acting hydraulic control jack attached to the control rack which comprises between the underside of said piston and the lower rod.
  • actuator cylinder actuator a setting washer which adjusts the position of said piston relative to said rack, so as to adjust the compression ratio of the variable compression ratio engine when one or other of the two end-of-stroke elastic stops come into contact with either the cylinder block of said engine with respect to the first stop, or with the cylinder head of the control cylinder of said engine with respect to the second stop.
  • variable compression ratio screw ball lift device comprises a jack piston which comprises a piston degassing pipe which connects the lower chamber and the upper chamber of the double acting hydraulic control cylinder, said duct allowing air to form a pocket in said lower chamber to pass into said upper chamber.
  • the screw ball lift device for a variable compression ratio engine comprises a piston degassing duct which consists of a space left between the cylinder piston and the calculated clamping screw. to form a pressure drop limiting the flow of hydraulic fluid between the lower chamber and the upper chamber of the hydraulic control cylinder double effect.
  • the screw ball lift device for a variable compression ratio engine according to the present invention comprises a piston degassing conduit of the jack piston which comprises a large space left between the jack piston and the clamping screw, said space leaving passing the hydraulic fluid from the lower chamber to the upper chamber of the hydraulic actuator double effect, via a groove on the underside of a degassing washer clamped between said clamping screw and said cylinder piston.
  • the screw ball lift device for a variable compression ratio engine comprises a groove whose degassing washer is in the form of a spiral to present a great length, the beginning of said spiral opening into the central hole of said washer, while the end of said spiral opens at the periphery of said washer.
  • the screw ball lift device for a variable compression ratio engine comprises a piston degassing duct which consists of a degassing capillary duct arranged or attached to the body of the clamping screw for fixing the cylinder piston on the control rack, the profile, the section and the length of said capillary duct being calculated to constitute a pressure drop limiting the passage of hydraulic fluid between the lower chamber and the upper chamber of the control cylinder.
  • variable compression ratio screw ball lift device comprises a double acting hydraulic control cylinder which comprises a jack degassing conduit whose inlet is positioned at the highest point of the chamber. and whose outlet opens at any point of the variable compression ratio engine, said cylinder degassing conduit can be obstructed or opened by means of a degassing solenoid valve.
  • the variable compression ratio screw ball lift device comprises an upper chamber of the control cylinder which comprises a replenishing check valve, said valve allowing the hydraulic fluid under pressure from the hydraulic power station. variable compression ratio engine to enter the said upper chamber, but not out.
  • the screw ball lift device for a variable compression ratio engine comprises a lower chamber of the control cylinder which comprises a replenishing check valve, said valve allowing the hydraulic fluid under pressure coming from the hydraulic power station. variable compression ratio engine to enter the said lower chamber, but not out.
  • the screw ball lift device for variable compression ratio engine according to the present invention comprises a plate attached to the crankcase of the variable compression ratio engine in which is arranged the transfer channel, said plate comprising the lifting means balls and the sealing means sealing between said transfer channel and ducts integrated in the cylinder block.
  • Figure 1 is a schematic sectional view illustrating the main components and their positioning in the variable compression ratio engine of a variable compression ratio screw ball lift device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the driving means of the screw ball lift device for a variable compression ratio engine according to the present invention produced, for example, by means of at least one rotary electric motor provided for rotating at least one screw for lifting or removing from its seat at least one ball or valve.
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing the drive means of the screw ball lift device for variable compression ratio engine according to the present invention.
  • Figures 4 to 6 are schematic views illustrating the principle of operation of the screw ball lift device for variable compression ratio motor according to the present invention.
  • Figure 7 is an exploded perspective view showing the engine block of the variable compression ratio engine and the positioning of the variable compression ratio screw ball lift device according to the present invention on said engine block.
  • FIG. 1 shows a compression ratio control device 400 for a variable compression ratio engine comprising means for closing off at least one duct connecting the upper chamber 121 and the lower chamber 122 of a hydraulic control cylinder to double effect 8, and lifting means for lifting or removing from its seat the closure means to let the hydraulic fluid in both directions.
  • variable compression ratio engine comprises a mechanical transmission device 1 comprising in the lower part of the combustion piston 2 a transmission member 3 known as a "piston rack" secured to said piston cooperating, on the one hand with a rolling guide device 4, and on the other hand with a toothed wheel 5.
  • the transmission member or piston rack 3 integral with the piston 2 is provided on one of its faces with a first large-sized rack 35 whose teeth 34 cooperate with those 51 of the toothed wheel 5.
  • the transmission member or rack 3 comprises, opposite the first rack 35, a second rack 37 whose teeth 38 of small dimension cooperate with those of a roller 40 of the rolling guide device 4.
  • the cylinder block 100 is integral with a support 41 comprising racks 46 ensuring the synchronization of the displacement of the roller 40 of the rolling guide device 4 with that of the piston 2.
  • the toothed wheel 5 cooperates with a connecting rod 6 connected to a crankshaft 9 in order to effect the transmission of the movement between the combustion piston 2 and said crankshaft 9.
  • the toothed wheel 5 cooperates, opposite the piston transmission member or rack 3, with a control rack 7 whose vertical position relative to the cylinder block 100 is controlled by a control device 12 comprising the cylinder control 8, and a cylinder piston 13 which is guided in a cylinder cylinder 112 arranged in the cylinder block 100.
  • the control cylinder 8 has above and below the piston cylinder 13 an upper chamber 121 and a lower chamber 122, said chambers having a displacement differing from one another at the same stroke of the jack piston 13.
  • the control jack 8 consists of a lower cylinder rod 16 integral with the control rack 7 and a clamping screw 132 for fixing the piston cylinder 13 to said lower cylinder rod 16 of the control rack 7.
  • the clamping screw 132 comprises a clamping head 139 housed in the upper chamber 121 of the control jack 8.
  • the jack piston 13 of the hydraulic double-acting control cylinder 8 may comprise two end-of-travel limit stops 130, 131 which determine the maximum stroke of said jack piston.
  • the first stop 131 makes it possible to limit the maximum compression ratio of the variable compression ratio engine when it comes into contact with the cylinder block 100 of said engine, whereas the second stop 130 makes it possible to limit the minimum compression ratio of the engine to variable compression ratio when it comes into contact with the cylinder head 300 of the control cylinder 8 of said engine.
  • the jack piston 13 of the double-acting hydraulic control cylinder 8 comprises between the lower face of said piston 13 and the lower cylinder rod 16 of the control rack 7 has a setting washer 135 which makes it possible to adjust the position of said piston 13 with respect to said rack 7.
  • This adjustment washer 135 makes it possible to adjust the compression ratio of the variable compression ratio engine when one or the other of the two end-of-travel limit stops 130, 131 comes into contact with either the cylinder block 100 of said engine. acting on the first stop 131, or with the cylinder head 300 of the control cylinder 8 of said engine with respect to the second stop 130.
  • the piston cylinder 13 comprises a piston degassing pipe 133 which connects the lower chamber 122 and the upper chamber 121 of the double-acting hydraulic control cylinder 8.
  • the piston degassing pipe 133 allows air forming a pocket in the lower chamber 122 to pass into the upper chamber 121.
  • the piston degassing conduit 133 may consist of a space left between the jack piston 13 and the clamping screw 132 calculated to constitute a pressure drop limiting the flow of hydraulic fluid between the lower chamber 122 and the upper chamber 121. of double acting hydraulic control cylinder 8.
  • the piston degassing conduit 133 of the jack piston 13 may comprise a large space left between the jack piston 13 and the clamping screw 132, said space allowing hydraulic fluid to pass from the lower chamber 122 to the upper chamber 121 of the jack double-acting hydraulic control device 8, via a groove on the underside of a degassing washer 136 clamped between said clamping screw 132 and said jack piston 13.
  • the profile, the section and the length of the groove are calculated to form a pressure drop limiting the passage of said fluid between the clamping screw 132 and the jack piston 13 of the double-acting hydraulic control cylinder 8.
  • the groove in the degassing washer 136 may be spiral shaped to have a long length, the beginning of said spiral opening into the central hole of said washer, while the end of said spiral opens at the periphery of said washer.
  • the piston degassing conduit 133 of the jack piston 13 communicates with a degassing capillary duct 134 arranged or attached to the body of the clamping screw 132.
  • the profile, the section and the length of the degassing capillary duct 134 are calculated to constitute a pressure drop limiting the passage of the hydraulic fluid between the lower chamber 122 and the upper chamber 121 of the double-acting hydraulic control cylinder 8.
  • the double-acting hydraulic control cylinder 8 may comprise a jack degassing conduit 137 with the input is positioned at the highest point of the upper chamber 121 and whose output opens at any point of the variable compression ratio engine.
  • the exit of the cylinder degassing conduit 137 opens directly or indirectly into the lubricating oil sump 500 of said engine.
  • the cylinder degassing conduit 137 may be obstructed or opened by means of a degassing solenoid valve 138.
  • the variable compression ratio engine may comprise at least one position sensor 95 for measuring the vertical position of the control rack 7.
  • the variable compression ratio engine may comprise at least one sensor detecting the passage of the piston rack 3 so as to deduce the compression ratio of said motor taking into account the angular position of the crankshaft 9 to which the passage of the piston rack 3 was detected.
  • the variable compression ratio engine may comprise at least one pressure sensor, not shown, which makes it possible to measure the pressure that prevails in the upper chamber 121 of the double-acting hydraulic control cylinder 8.
  • the variable compression ratio engine may comprise at least one pressure sensor, not shown, for measuring the pressure in a combustion chamber of a combustion piston 2.
  • variable compression ratio engine may comprise at least one angular position sensor of crankshaft 93 and at least one calculator 94.
  • the device for adjusting the compression ratio 400 comprises closure means which consist of at least two balls 401, 402 or valves each resting on a seat 403, 404 and sealing one respectively. and the other end of a transfer channel 405, connecting via conduits 406, 407 integrated in the cylinder block 100, the upper chamber 121 and the lower chamber 122 of the double-acting hydraulic control cylinder 8.
  • the balls 401, 402 act as a non-return valve when they are held on their seats 403, 404 by a spring 408, 409 in order to let the hydraulic fluid pass in one direction.
  • the device for adjusting the compression ratio 400 comprises lifting means 410 for lifting or removing from its seat 403, 404 at least one ball 401, 402 or valve.
  • the compression ratio adjusting device 400 comprises at least one compensating check valve 411 allowing the hydraulic fluid to exit the transfer channel 405 to return to a hydraulic unit 200 of the variable compression ratio engine containing a pressurized reserve 251 of said fluid, but preventing said fluid from returning to said transfer channel 405.
  • the lifting means 410 of the compression ratio adjusting device 400 are constituted for each ball 401, 402 of a cylindrical pusher 412 housed in the transfer channel 405.
  • FIGS. 2 and 3 show an exemplary embodiment, not shown. limiting, the compression ratio adjusting device 400 comprising an electric motor 480 for driving at least one screw 481, 482.
  • the lifting means 410 consist of at least one rotary electric motor 480 driving in rotation at least one screw 481, 482 making it possible to maneuver in longitudinal translation at least one cylindrical pusher 412 so that one of its ends comes into contact then pushes or deposits the corresponding ball 401, 402 of or on its seat 403, 404.
  • the lifting means 410 consist of at least one rotary electric motor 480 designed to drive in rotation, by means of mechanical transmission means 483 at least one screw 481, 482 making it possible, by means of the cylindrical pusher 412, to lift or remove from its seat 403, 404 at least one ball 401, 402.
  • the rotary electric motor 480 simultaneously drives in rotation two screws 481, 482 each making it possible to lift or remove from their seat 403, 404 a ball 401, 402 or a valve, the first screw 481 going towards a first ball 401 when the second screw 482 moves away from a second ball 402 and vice versa, said balls 401, 402 can not be lifted simultaneously from their seats 403, 404.
  • the rotary electric motor 480 simultaneously drives in rotation the two screws 481, 482 by means of at least one toothed wheel 484 connecting said motor 480 to said screws.
  • the rotary electric motor 480 simultaneously rotates the two screws 481, 482 by means of at least one toothed belt, not shown.
  • the rotary electric motor 480 simultaneously rotates the two screws 481, 482 by means of at least one chain, not shown.
  • the two screws 481, 482 are rotated in the same direction, the first screw 481 having a pitch inverted relative to that of the second screw 482.
  • the two screws 481, 482 are simultaneously rotated in opposite directions from one another, the first screw 481 being screwed while the second 482 is unscrewed and vice versa.
  • the rotary electric motor 480 according to the present invention is provided with an angular position sensor, not shown. Said motor can also be a stepper motor known per se.
  • the compression ratio adjusting device 400 according to the present invention comprises a non-return valve 428 for replenishing the upper chamber 121 of the double-acting hydraulic control cylinder 8.
  • the replenishment check valve 428 allows the hydraulic fluid under pressure, from the hydraulic unit 200 of the variable compression ratio engine, to enter the upper chamber 121 but not out.
  • the ball lift compression setting device 400 comprises a check valve 429 for replenishing the lower chamber 122 of the double acting hydraulic control cylinder 8.
  • the replenishing check valve 429 allows hydraulic fluid under pressure from the hydraulic power station
  • variable compression ratio engine to enter the lower chamber 122, but not out.
  • FIG. 7 illustrates the device for adjusting the compression ratio 400 comprising a plate 460 attached to the cylinder block 100 of the variable compression ratio engine in which the transfer channel 405 is arranged.
  • the plate 460 carries the lifting means 410 of the balls 401, 402 of the compression ratio adjusting device 400 with screws 481, 482.
  • the plate 460 comprises means which ensure the seal between the transfer channel 405 and the conduits 406, 407, integrated in the cylinder block 100 with which communicates said transfer channel 405.
  • the operation of the ball lifting device 400 with screws 481, 482 for a variable compression ratio engine is as follows:
  • the ball lift device 400 for a variable compression ratio engine comprises at least one rotary electric motor 480 designed to drive in rotation at least one screw 481 482.
  • the rotary electric motor 480 makes it possible to lift or remove its seat 403, 404 at least one ball 401, 402 or valve control cylinder 8, said cylinder for controlling the compression ratio of the variable compression ratio engine ( Figure 4 to 6).
  • the variable compression ratio engine is used at a given compression ratio and in the absence of any variation in said compression ratio, the two balls 401, 402 which respectively allow the hydraulic fluid to pass from the upper chamber 121 to the lower chamber 122 of the control cylinder 8 and vice versa rest on their seat 403, 404.
  • said fluid can not move either from the upper chamber 121 to the lower chamber 122, or in the opposite direction, which has the effect of maintaining the position of the control cylinder 8 of the compression ratio motor variable to a fixed value, and to maintain fixed the compression ratio of said engine.
  • variable compression ratio engine Taking into account the operating conditions of the variable compression ratio engine, it is regularly necessary to adapt the compression ratio.
  • this variation of the compression ratio of said engine serves to maximize the performance or the efficiency of said engine or to improve the operation of the three-way catalyst.
  • the computer 94 (ECU) of the variable compression ratio engine must increase the compression ratio of said engine, said computer 94 sends an electric current to the rotary electric motor 480 so as to screw the screw 482 positioned in front of the ball 402 of the lower cylinder chamber 122, which has the effect of lifting said ball 402 from its seat 404 via its cylindrical contact 412.
  • the lifting of the ball 402 from its seat 404 allows the hydraulic fluid to exit the lower chamber 122 of the control cylinder 8 and to enter the upper chamber 121 via the transfer channel 405, the ball 401 of the upper chamber 121 of the control cylinder 8 while leaving the hydraulic fluid enter the upper chamber 121, but not leaving it back, because of its anti-return effect.
  • Said displacement is in fact ensured by the alternating forces which are printed on said piston 13 by the control rack 7 of the variable compression ratio motor on which it is fixed, said rack being itself subjected to the forces resulting from the pressure of the gases contained in the combustion chamber of the engine and / or the resulting forces of the inertia of the main moving parts of said engine that are the toothed wheel 5, the combustion piston 2, the piston rack 3 and its rolling guiding device
  • the displacement of the jack piston 13 of the control cylinder 8 towards the lower chamber 122 induces an increase in volume of the upper chamber 121 greater than the volume decrease. of the lower chamber 122, this resulting from the absence of the upper cylinder rod which is replaced by a clamping screw 132.
  • the pressure in the upper chamber 121 decreases as the piston cylinder 13 moves in the direction of the lower chamber 122, and the check valve 428 of the upper chamber 121 allows the pressurized hydraulic fluid from the hydraulic unit 200 of the variable compression ratio engine into said upper chamber 121.
  • the computer 94 ECU of the variable compression ratio engine must lower the compression ratio of said motor, it sends an electric current to the rotary electric motor 480 so as to screw the screw 481 positioned in front of the ball 401 of the upper chamber 121 of the control cylinder 8, which has the effect of lifting said ball 401 from its seat 403, via its cylindrical contact 412.
  • the lifting of the ball 401 from its seat 403 allows the hydraulic fluid to exit the upper chamber 121 of the control cylinder 8 and to enter the lower chamber 122 via the transfer channel 405, the ball 402 of the lower chamber 122 of the control cylinder 8, while leaving the hydraulic fluid enter said lower chamber 122, but not leaving it back, because of its anti-return effect.
  • the displacement of the jack piston 13 of the control jack 8 towards the upper chamber 121 induces an increase in the volume of the lower chamber 122 smaller than the decrease in the volume. of the upper chamber121, due to the absence of the upper cylinder rod replaced by the clamping screw 132.
  • the pressure in the chambers 121, 122 and in the transfer channel 405 becomes greater than that in the hydraulic unit 200 when the jack piston 13 moves towards the upper chamber 121.
  • the valve Compensation anti-return 411 whose outlet opens via a conduit 280 in the hydraulic unit 200, allows the hydraulic fluid under pressure coming out of the upper chamber 121 to exit to said hydraulic unit via the transfer channel 405.
  • the volume of hydraulic fluid expelled by the control cylinder 8 to the hydraulic unit 200 via the compensating nonreturn valve 411 is approximately equal to the difference between the volume of the upper chamber 121 swept by the piston of cylinder 13 and the volume of the lower chamber 122 simultaneously swept by said piston 13 during the displacement maneuver performed by said udder ton, said maneuver to lower the compression ratio of the variable compression ratio engine.
  • the combined action of the balls 401, 402 and the reciprocating forces applied to the jack piston 13 by the other moving components of the variable compression ratio engine defines an operation which is similar to that of an anti-ratchet. return, said piston 13 being able to move in the direction of the chamber 121 or 122 as the case of which the ball 401, 402 is held open by its screw 481, 482, but not in the opposite direction.
  • the moment when the corresponding ball 401, 402 is held up by its screw 481 , 482, must be rested on its seat 403, 404 is determined by the calculator 94 (ECU) of the variable compression ratio engine. Said moment is deduced by said computer 94 (ECU) from the position of the control rack 7, said position being returned to it by a position sensor 95 with which it cooperates, and said sensor continuously measuring the vertical position of said rack 7.
  • the computer 94 (ECU) can rest the ball 401, 402 on its seat 403, 404 when said control rack 7 has reached the position corresponding to the desired compression ratio.
  • the two balls 401, 402 can never be lifted simultaneously from their seat 403, 404 by the electric motor 480 by means of the screws 481, 482.
  • the cooperation between the computer 94 (ECU) and the position sensor 95 of the control rack 7 also makes it possible to compensate for any drift in the position of said control rack 7 which may result from various leaks, whether it be a leak between the upper chamber 121 and the lower one. 122 of the control cylinder 8 due to a seal leakage of the piston of the cylinder piston 13, or that it is leaks between any of said chambers 121, 122 and the outside of the control cylinder 8.
  • the computer 94 (ECU) can order the temporary lifting of the ball 401, 402 of the chamber opposite the direction of the drift of the piston cylinder 13, until said piston returns to the desired position.
  • the computer 94 can also order the partial lifting of the ball 401, 402 of the chamber opposite to the direction of the drift of the piston cylinder 13 so as to compensate said drift.
  • said cylinder is replenished with hydraulic fluid by the replenishing valve 428 of the upper chamber 121 , directly with respect to the upper chamber, or indirectly via said upper chamber and the transfer channel 405 when the ball 401 of said upper chamber 121 is open or ajar, with respect to the lower chamber 122.
  • said computer can also be informed about the angular position of the crankshaft 9 of the variable compression ratio engine by the angular sensor of crankshaft 93, known per se, said engine.
  • the pressure difference between the upstream and downstream of the ball 401 of the upper chamber 121 and the ball 402 of the lower chamber 122 when said balls 401, 402 rest on their seat 403, 404 has been previously stored in the memory of the computer 94 (ECU) for different angular positions of said crankshaft 9 corresponding to different points of speed and load of the variable compression ratio engine.
  • These pre-recorded values allow the computer 94 (ECU) to deduce the pressure difference between the upstream and downstream of the balls 401, 402 of the upper chamber 121 and the lower chamber 122 of the control cylinder 8 at any point of regime. and charging said engine and for any angular position of the crankshaft 9.
  • the computer 94 can trigger the lifting of the ball 401, 402 of the upper chamber 121 or lower 122 of the control cylinder 8 at a crank angle 9, corresponding to a small pressure difference between upstream and downstream of said ball, to allow the lifting of said ball 401, 402 of its seat 403, 404 by its screw 481, 482 without involving for the rotary electric motor 480 to produce power and / or torque Student.
  • the computer 94 can anticipate the behavior of the control cylinder 8 with good accuracy because said computer 94 (ECU) then has the necessary information to predict the number of degrees of rotation of the crankshaft. 9 required to pass the amount of hydraulic fluid between the ball 401, 402 of the upper chamber 121 or lower 122 of the control cylinder 8 and its seat 403, 404 which allows the piston cylinder 13 to reach its new position command .
  • the computer 94 can thus deduce the height and duration of the lifting of the ball 401, 402 on its seat 403, 404 which are necessary for the piston cylinder 13 to reach its new position setpoint.
  • the lifting height and the lifting time of the ball 401, 402 can be corrected by the computer 94 (ECU) depending on the viscosity of the hydraulic fluid, to increase the positioning accuracy of the piston cylinder 13
  • Said viscosity may in particular be deduced by the computer 94 (ECU) from the temperature of the hydraulic fluid, said temperature being transmitted to it by a sensor, not shown.
  • the ball lifting device 400 screws 481, 482 can lift the balls 401, 402 of the upper chamber 121 or lower 122 of the control cylinder 8 of their seat 403, 404 on an infinity of heights, between a zero height when said ball 401, 402 is in contact with its seat 403, 404 and a maximum height when said ball is in contact with its maximum lift stop.
  • the large lifting heights make it possible to obtain a high speed of movement of said piston, while the small lifting heights make it possible to obtain a small speed of displacement of said piston.
  • Said high speed makes it possible to move quickly from a piston position of cylinder 13 away from the setpoint position to another position close to said setpoint position, while said small speed makes it possible to go from said position close to said position. set point, at said setpoint position.
  • Said small speed can also be used to compensate for the slow drift of the cylinder piston 13 induced by possible leaks, or to go from a setpoint position to another setpoint position when said positions are close to one of the other.

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Abstract

Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable comprenant un vérin de commande hydraulique à double effet (8) comportant une chambre supérieure (121) et une chambre inférieure (122) et au moins un piston de vérin (13) relié à une crémaillère de commande (7) comprend : Au moins deux billes (401, 402) ou clapets reposant chacun(e) sur un siège (403, 404) et obturant respectivement l'une et l'autre extrémité d'un canal de transfert (405) reliant la chambre supérieure (121) et la chambre inférieure (122) du vérin de commande (8), lesdites billes (401, 402) agissant comme un clapet anti-retour lorsqu'elles sont maintenues sur leur siège (403, 404) par un ressort (408, 409) afin de ne laisser passer le fluide hydraulique que dans un sens; Et des moyens de levage (410) comprenant au moins un moteur électrique (480) prévu pour entraîner en rotation au moins une vis (481, 482) permettant de lever ou de déposer de son siège (403, 404) au moins une bille (401, 402).

Description

DISPOSITIF DE LEVEE DE BILLE A VIS POUR MOTEUR A TAUX DE COMPRESSION
VARIABLE
La présente invention est relative à un dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable comprenant au moins un moteur électrique rotatif prévu pour entraîner en rotation au moins une vis permettant de lever ou de déposer de son siège au moins une bille ou clapet d'un vérin de commande qui permet de contrôler le taux de compression dudit moteur à taux de compression variable.
La bille est prévue pour obturer l'une ou l'autre extrémité d'un canal de transfert reliant la chambre supérieure et inférieure du vérin de commande qui, lorsqu'elle est maintenue par un ressort sur son siège, agit comme un clapet anti-retour, afin de ne laisser passer le fluide hydraulique que dans un sens.
On connaît, d'après les brevets internationaux WO98/51911 , WO00/31377, WO03/008783 appartenant au demandeur, différents dispositifs mécaniques pour moteur à cylindrée variable.
On remarque que le brevet international WO98/51911 au nom du demandeur décrit un dispositif servant à améliorer le rendement des moteurs à combustion interne à pistons utilisés à charge et régime variables par adaptation en marche de leur cylindrée effective et/ou de leur rapport volumétrique. Ce type de moteur étant connu de l'homme de l'art sous la dénomination de « moteur à taux de compression variable », cette dénomination sera retenue dans le texte qui suit. On constate que selon le brevet international WO00/31377 au nom du demandeur, le dispositif de transmission mécanique pour moteur à taux de compression variable comprend un piston de combustion, solidaire dans sa partie inférieure d'un organe de transmission, coopérant d'une part avec un dispositif de guidage à roulement, et d'autre part avec une roue dentée solidaire d'une bielle permettant de réaliser la transmission du mouvement entre ledit piston et ladite bielle.
On note que selon le brevet international WO03/008783 au nom du demandeur le dispositif de transmission mécanique pour moteur à taux de compression variable comprend au moins un cylindre dans lequel se déplace un piston de combustion qui est solidaire, dans sa partie inférieure, d'un organe de transmission dit aussi « crémaillère de piston » coopérant d'une part au moyen d'une crémaillère de faible dimension avec un dispositif de guidage à roulement, et d'autre part au moyen d'une autre crémaillère de forte dimension avec une roue dentée solidaire d'une bielle. Ledit dispositif de transmission mécanique pour moteur à taux de compression variable comprend également au moins une crémaillère de commande coopérant avec la roue dentée, des moyens de fixation du piston de combustion sur l'organe de transmission qui offrent une précontrainte de serrage, des moyens de liaison qui permettent de rigidifier les dents des crémaillères, et des moyens de renforcement et d'allégement de la structure de la roue dentée. On note que le jeu minimal de fonctionnement entre les dentures des crémaillères de forte dimension et celles de la roue dentée est fixé par la localisation de surfaces de roulement réalisées sur lesdites crémaillères de forte dimension et sur ladite roue dentée. On remarque que selon la demande de brevet FR 2 896 544 le moteur à taux de compression variable comprend une culasse commune qui coopère avec un carter cylindres pour fermer, d'une part l'extrémité d'au moins un cylindre du moteur au niveau de sa chambre de combustion et d'autre part, l'extrémité d'au moins un cylindre d'un vérin de commande dudit moteur au niveau de la chambre supérieure dudit vérin, ledit carter cylindres contenant l'ensemble des composants de l'attelage mobile du moteur à rapport volumétrique variable.
On note que selon la demande de brevet FR 2 896 539 le moteur à taux de compression variable possède au moins un vérin presseur qui permet aux surfaces de roulement de rester en permanence en contact entre elles afin de maîtriser les émissions acoustiques dudit moteur et d'augmenter les tolérances de fabrication de son carter cylindre, ledit moteur à taux de compression variable possédant autant de vérins presseurs et de vérins de commande qu'il possède de cylindres.
On note également que selon les brevets WO98/51911 et FR 2 896 539, la position verticale de la crémaillère de commande du moteur à taux de compression variable est contrôlée par un vérin de commande qui comporte une entrée de fluide hydraulique sous pression prévue pour compenser d'éventuelles fuites dudit vérin de commande, et pour assurer une pression de pré charge visant à augmenter la précision de maintien de la consigne en position verticale dudit vérin de commande en réduisant les effets de la compressibilité de l'huile, et visant à éviter tout phénomène de cavitation à l'intérieur des chambres dudit vérin. On remarque dans le brevet WO98/51911 que le vérin de commande comporte une chambre inférieure et une chambre supérieure dont la cylindrée est maintenue identique à celle de ladite chambre inférieure grâce à un prolongateur d'axe de vérin également appelée tige supérieure de vérin. Toujours selon le brevet WO98/51911 le vérin de commande comprend également un piston de vérin, des valves maintenues en place par des ressorts, et une tige de contrôle, l'extrémité supérieure dudit vérin étant fermée par une culasse qui comporte des moyens d'étanchéité entre ladite culasse et ladite tige supérieure de vérin d'une part et entre ladite culasse et ladite tige de contrôle d'autre part.
Comme revendiqué dans les demandes de brevet français FR 2 896 539 et FR 07/05237 au nom du demandeur, le moteur à taux de compression variable comporte une centrale hydraulique prévue d'une part, pour fournir à son ou ses vérin(s) presseur(s) la pression hydraulique nécessaire à leur fonctionnement, et d'autre part, pour fournir à son ou ses vérin(s) de commande la pression hydraulique nécessaire à la compensation de leurs éventuelles fuites hydrauliques et à l'augmentation de leur précision. On note que ladite centrale est alimentée en huile par le circuit de lubrification du moteur via une pompe haute pression pouvant être entraînée par l'un quelconque des arbres à cames du moteur à taux de compression variable, ladite centrale alimentant ensuite le ou les vérin(s) de commande et le ou les vérin(s) presseur(s) dudit moteur.
On remarque, selon la demande de brevet français FR 2 896 539 ou WO2007/085739 au nom du demandeur, que la pression hydraulique fournie au vérin de commande peut également servir à augmenter la vitesse de déplacement dudit vérin de commande lors des manœuvres visant à augmenter le rapport volumétrique du moteur à taux de compression variable. Selon cette dernière variante, ladite pression hydraulique est appliquée sur la face supérieure de la tige supérieure du vérin de commande au moyen d'une chambre aménagée dans la culasse dudit vérin.
On constate que dans les demandes de brevets et brevets d'invention au nom du demandeur, la tige de commande peut avantageusement être remplacée par des électrovannes qui coopèrent avec au moins un capteur, de manière à simplifier la réalisation du système de commande du taux de compression du moteur à taux de compression variable.
Cependant, au vu de la difficulté que représente la réalisation d'électrovannes à la fois fiables, économiques et compatibles avec les impuretés et particules contenues dans l'huile de lubrification du moteur à taux de compression variable, il a été proposé dans la demande de brevet français FR 08/03589 au nom du demandeur de remplacer lesdites électrovannes par un dispositif de réglage du taux de compression à levée de bille qui comprend au moins deux billes ou clapets reposant chacune sur un siège et obturant respectivement l'une et l'autre extrémité d'un canal de transfert reliant la chambre supérieure et la chambre supérieure du vérin de commande du moteur à taux de compression variable, lesdites billes agissant comme un clapet anti-retour lorsqu'elles sont maintenues sur leur siège par un ressort afin de ne laisser passer le fluide hydraulique que dans un sens.
On voit dans cette dernière demande de brevet que lesdites billes peuvent être levées de leur siège par des moyens de levage pour laisser passer ledit fluide hydraulique dans les deux sens, lesdits moyens de levage levant lesdites billes par l'intermédiaire d'un poussoir cylindrique. Selon cette demande de brevet, les moyens de levage peuvent être constitués d'actionneurs électromécaniques réalisables selon diverses variantes, deux d'entre elles prévoyant deux hauteurs de levée desdites billes de leur siège, tandis qu'une autre en prévoit une levée incrémentale. Dans ladite demande de brevet, il est également revendiqué deux variantes utilisant des composants piézo-électriques, ainsi qu'une variante étagée qui comporte un piston permettant de manœuvrer en translation longitudinale le poussoir cylindrique, ledit piston pouvant utiliser la pression régnant dans la centrale hydraulique du moteur à taux de compression variable au moyen d'une électrovanne pour lever la bille de son siège. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable est conçu pour résoudre un ensemble de problèmes liés au dispositif de réglage du taux de compression à levée de bille tel que décrit dans la demande de brevet français FR 08/03589 au nom du demandeur à laquelle il vient d'être fait référence, parmi lesquels :
- Les variantes à deux hauteurs de levée de bille ne permettent pas de faire varier la hauteur de levée de ladite bille en dehors des deux dites hauteurs de levée, hormis si les ventouses électromagnétiques prévues dans la demande de brevet sont alimentées en variation de tension électrique - par exemple en rapport cyclique d'ouverture - mais avec en ce cas une incertitude sur la hauteur réelle de levée de ladite bille ;
- La variante qui prévoit une levée incrémentale utilise le frottement existant entre le poussoir cylindrique et des lames métalliques anti-retour avec lesquelles il coopère, ce qui présente l'inconvénient d'une durabilité et d'une fiabilité difficile à assurer à cause de l'usure dudit poussoir et desdites lames ; - La variante basée sur un empilement de couches piézo-électriques présente l'inconvénient d'une course de levée faible sauf à présenter un encombrement important, tandis que la variante basée sur un moteur piézo-électrique en « H » exposée présente la difficulté - comme c'est le cas pour la variante à levée incrémentale - de ne pas garantir un déplacement répétable et précis du fait de l'abrasion des parois entre lesquelles évolue ledit moteur piézo-électrique en « H » ;
- La variante basée sur piston pouvant utiliser la pression régnant dans la centrale hydraulique du moteur à taux de compression variable au moyen d'une électrovanne pour lever la bille de son siège présente l'inconvénient d'une impossibilité de contrôler la hauteur de levée de la bille.
C'est pour résoudre différents problèmes liés au dispositif de réglage du taux de compression à levée de bille pour moteur à taux de compression variable tel que décrit dans le brevet français FR 08/03589 cité en référence, que le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable propose :
• De contrôler la hauteur de levée de la bille en continu avec une grande précision; • De prévenir tout phénomène d'usure qui soit de nature à affecter la précision ou la répétabilité de la hauteur de levée de ladite bille.
Le dispositif de levée de bille à vis d'un moteur à taux de compression variable comprenant un vérin de commande hydraulique à double effet comportant une chambre supérieure et une chambre inférieure et au moins un piston de vérin relié à une crémaillère de commande suivant la présente invention comprend :
• Au moins deux billes ou clapets reposant chacun(e) sur un siège et obturant respectivement l'une et l'autre extrémité d'un canal de transfert reliant la chambre supérieure et la chambre inférieure du vérin de commande, lesdites billes agissant comme un clapet anti-retour lorsqu'elles sont maintenues sur leur siège par un ressort afin de ne laisser passer le fluide hydraulique que dans un sens; « Et des moyens de levage comprenant au moins un moteur électrique prévu pour entraîner en rotation au moins une vis permettant de lever ou de déposer de son siège au moins une bille.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comprend :
• Un vérin de commande dont le piston de vérin est fixé à la crémaillère de commande par une vis de serrage;
• Et au moins un clapet anti-retour de compensation permettant au fluide hydraulique de sortir du canal de transfert pour retourner dans une centrale hydraulique du moteur à taux de compression variable contenant une réserve sous pression dudit fluide, mais interdisant audit fluide de retourner dans ledit canal de transfert. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte des moyens de levage qui sont constitués d'un poussoir cylindrique logé dans le canal de transfert, et au moins un moteur électrique prévu pour entraîner en rotation au moins une vis permettant de manœuvrer en translation longitudinale ledit poussoir cylindrique afin que son extrémité vienne lever ou déposer de son siège au moins une bille.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un moteur électrique rotatif qui entraîne la vis en rotation par l'intermédiaire de moyens de transmission mécanique.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un moteur électrique rotatif entraînant simultanément en rotation deux vis permettant chacune de lever ou de déposer de leur siège une bille ou clapet, la première vis allant en direction d'une première bille lorsque la deuxième vis s'éloigne d'une deuxième bille et inversement, lesdites billes ne pouvant pas être levées simultanément de leurs sièges.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un moteur électrique rotatif qui entraîne simultanément en rotation les deux vis au moyen d'au moins une roue dentée reliant ledit moteur aux dites vis.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un moteur électrique rotatif qui entraîne simultanément en rotation les deux vis au moyen d'au moins une courroie crantée. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un moteur électrique rotatif qui entraîne simultanément en rotation les deux vis au moyen d'au moins une chaîne. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte deux vis qui sont entraînées en rotation dans le même sens, la première vis présentant un pas inversé par rapport à celui de la deuxième vis. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte deux vis qui sont simultanément entraînées en rotation en sens inverse l'une de l'autre, la première vis étant vissée, tandis que la deuxième est dévissée et inversement. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un moteur électrique rotatif qui est muni d'un capteur de position angulaire.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un piston de vérin du vérin de commande hydraulique à double effet qui comprend deux butées élastiques de fin de course qui déterminent la course maximale dudit piston, la première butée élastique permettant de limiter le taux de compression maximal du moteur à taux de compression variable lorsqu'elle entre en contact avec le carter cylindres dudit moteur, la deuxième butée élastique permettant de limiter le taux de compression minimal du moteur à taux de compression variable lorsqu'elle entre au contact avec une culasse du vérin de commande dudit moteur.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un piston de vérin du vérin de commande hydraulique à double effet fixé à la crémaillère de commande qui comprend entre la face inférieure dudit piston et la tige inférieure de vérin de la crémaillère de commande une rondelle de réglage qui permet de régler la position dudit piston par rapport à ladite crémaillère, de manière à pouvoir régler le taux de compression du moteur à taux de compression variable lorsque l'une ou l'autre des deux butées élastiques de fin de course entre en contact soit avec le carter cylindres dudit moteur s'agissant de la première butée, soit avec la culasse du vérin de commande dudit moteur s'agissant de la deuxième butée. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un piston de vérin qui comprend un conduit de dégazage de piston qui relie la chambre inférieure et la chambre supérieure du vérin de commande hydraulique à double effet, ledit conduit permettant à l'air pouvant former une poche dans ladite chambre inférieure de passer dans ladite chambre supérieure.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un conduit de dégazage de piston qui est constitué d'un espace laissé entre le piston de vérin et la vis de serrage calculé pour constituer une perte de charge limitant le débit de fluide hydraulique entre la chambre inférieure et la chambre supérieure du vérin de commande hydraulique à double effet. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un conduit de dégazage de piston du piston de vérin qui comprend un espace important laissé entre le piston de vérin et la vis de serrage, ledit espace laissant passer le fluide hydraulique de la chambre inférieure vers la chambre supérieure du vérin de commande hydraulique à double effet, via une gorge aménagée sur la face inférieure d'une rondelle de dégazage serrée entre ladite vis de serrage et ledit piston de vérin.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte une gorge dont la rondelle de dégazage est en forme de spirale pour présenter une grande longueur, le début de ladite spirale débouchant dans le trou central de ladite rondelle, tandis que la fin de ladite spirale débouche en périphérie de ladite rondelle.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un conduit de dégazage de piston qui est constitué d'un conduit capillaire de dégazage aménagé ou rapporté dans le corps de la vis de serrage permettant de fixer le piston de vérin sur la crémaillère de commande, le profil, la section et la longueur dudit conduit capillaire étant calculés pour constituer une perte de charge limitant le passage du fluide hydraulique entre la chambre inférieure et la chambre supérieure du vérin de commande.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte un vérin de commande hydraulique à double effet qui comprend un conduit de dégazage de vérin dont l'entrée est positionnée au point le plus haut de la chambre supérieure et dont la sortie débouche en un point quelconque du moteur à taux de compression variable, ledit conduit de dégazage de vérin pouvant être obstrué ou ouvert au moyen d'une électrovanne de dégazage. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte une chambre supérieure du vérin de commande qui comprend un clapet anti-retour de réapprovisionnement, ledit clapet permettant au fluide hydraulique sous pression provenant de la centrale hydraulique du moteur à taux de compression variable d'entrer dans la dite chambre supérieure, mais non d'en sortir.
Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte une chambre inférieure du vérin de commande qui comprend un clapet anti-retour de réapprovisionnement, ledit clapet permettant au fluide hydraulique sous pression provenant de la centrale hydraulique du moteur à taux de compression variable d'entrer dans la dite chambre inférieure, mais non d'en sortir. Le dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention comporte une platine rapportée sur le carter cylindres du moteur à taux de compression variable dans laquelle est aménagé le canal de transfert, ladite platine comportant les moyens de levage des billes et les moyens d'étanchéité assurant l'étanchéité entre ledit canal de transfert et des conduits intégrés au carter cylindres. La description qui va suivre au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Figure 1 est une vue en coupe schématique illustrant les principaux composants et leur positionnement dans le moteur à taux de compression variable d'un dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention.
Figure 2 est une vue en coupe montrant les moyens d'entraînement du dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention réalisé, par exemple, par l'intermédiaire d'au moins un moteur électrique rotatif prévu pour entraîner en rotation au moins une vis permettant de lever ou de déposer de son siège au moins une bille ou clapet.
Figure 3 est une vue en perspective éclatée représentant les moyens d'entraînement du dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention.
Figures 4 à 6 sont de vues schématiques illustrant le principe de fonctionnement du dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention. Figure 7 est une vue en perspective éclatée montrant le bloc moteur du moteur à taux de compression variable et le positionnement du dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la présente invention sur ledit bloc moteur.
DESCRIPTION DE L'INVENTION :
On a montré en figure 1 un dispositif de réglage du taux de compression 400 pour moteur à taux de compression variable comprenant des moyens d'obturation d'au moins un conduit reliant la chambre supérieure 121 et inférieure 122 d'un vérin de commande hydraulique à double effet 8, et des moyens de levage permettant de soulever ou de déposer de son siège les moyens d'obturation pour laisser passer le fluide hydraulique dans les deux sens.
Selon les demandes de brevet et brevets d'invention appartenant au demandeur, le moteur à taux de compression variable comprend un dispositif de transmission mécanique 1 comportant dans la partie inférieure du piston de combustion 2 un organe de transmission 3 dit « crémaillère de piston » solidaire dudit piston et coopérant, d'une part avec un dispositif de guidage à roulement 4, et d'autre part avec une roue dentée 5. L'organe de transmission ou crémaillère de piston 3 solidaire du piston 2 est pourvu sur l'une de ses faces d'une première crémaillère de forte dimension 35 dont les dents 34 coopèrent avec celles 51 de la roue dentée 5.
L'organe de transmission ou crémaillère de piston 3 comporte, à l'opposé de la première crémaillère 35, une seconde crémaillère 37 dont les dents 38 de faible dimension coopèrent avec celles d'un rouleau 40 du dispositif de guidage à roulement 4.
Le carter cylindres 100 est solidaire d'un support 41 comportant des crémaillères 46 assurant la synchronisation du déplacement du rouleau 40 du dispositif de guidage à roulement 4 avec celui du piston 2. La roue dentée 5 coopère avec une bielle 6 reliée à un vilebrequin 9 afin de réaliser la transmission du mouvement entre le piston de combustion 2 et ledit vilebrequin 9.
La roue dentée 5 coopère, à l'opposé de l'organe de transmission ou crémaillère de piston 3, avec une crémaillère de commande 7 dont la position verticale par rapport au carter cylindres 100 est pilotée par un dispositif de contrôle 12 comportant le vérin de commande 8, et un piston de vérin 13 qui est guidé dans un cylindre de vérin 112 aménagé dans le carter cylindres 100. Le vérin de commande 8 comporte au-dessus et en dessous du piston de vérin 13 une chambre supérieure 121 et une chambre inférieure 122, lesdites chambres ayant une cylindrée différant l'une de l'autre à même course du piston de vérin 13.
Le vérin de commande 8 est constitué d'une tige inférieure de vérin 16 solidaire de la crémaillère de commande 7 et d'une vis de serrage 132 permettant de fixer le piston de vérin 13 sur ladite tige inférieure de vérin 16 de la crémaillère de commande 7.
La vis de serrage 132 comporte une tête de serrage 139 logée dans la chambre supérieure 121 du vérin de commande 8.
Le piston de vérin 13 du vérin de commande hydraulique à double effet 8 peut comporter deux butées élastiques de fin de course 130, 131 qui déterminent la course maximale dudit piston de vérin.
La première butée 131 permet de limiter le taux de compression maximal du moteur à taux de compression variable lorsqu'elle entre en contact avec le carter cylindres 100 dudit moteur, tandis que la deuxième butée 130 permet de limiter le taux de compression minimal du moteur à taux de compression variable lorsqu'elle entre en contact avec la culasse 300 du vérin de commande 8 dudit moteur.
Le piston de vérin 13 du vérin de commande hydraulique à double effet 8 comporte entre la face inférieure dudit piston 13 et la tige inférieure de vérin 16 de la crémaillère de commande 7 une rondelle de réglage 135 qui permet de régler la position dudit piston 13 par rapport à ladite crémaillère 7.
Cette rondelle de réglage 135 permet de régler le taux de compression du moteur à taux de compression variable lorsque l'une ou l'autre des deux butées élastiques de fin de course 130, 131 entre en contact soit avec le carter cylindres 100 dudit moteur s'agissant de la première butée 131 , soit avec la culasse 300 du vérin de commande 8 dudit moteur s'agissant de la deuxième butée 130. Le piston de vérin 13 comporte un conduit de dégazage de piston 133 qui relie la chambre inférieure 122 et la chambre supérieure 121 du vérin de commande hydraulique à double effet 8. Le conduit de dégazage de piston 133 permet à l'air formant une poche dans la chambre inférieure 122 de passer dans la chambre supérieure 121.
Le conduit de dégazage de piston 133 peut être constitué d'un espace laissé entre le piston de vérin 13 et la vis de serrage 132 calculé pour constituer une perte de charge limitant le débit de fluide hydraulique entre la chambre inférieure 122 et la chambre supérieure 121 du vérin de commande hydraulique à double effet 8.
Le conduit de dégazage de piston 133 du piston de vérin 13 peut comprendre un espace important laissé entre le piston de vérin 13 et la vis de serrage 132, ledit espace laissant passer le fluide hydraulique de la chambre inférieure 122 vers la chambre supérieure 121 du vérin de commande hydraulique à double effet 8, via une gorge aménagée sur la face inférieure d'une rondelle de dégazage 136 serrée entre ladite vis de serrage 132 et ledit piston de vérin 13.
Le profil, la section et la longueur de la gorge sont calculés pour constituer une perte de charge limitant le passage dudit fluide entre la vis de serrage 132 et le piston de vérin 13 du vérin de commande hydraulique à double effet 8.
La gorge aménagée dans la rondelle de dégazage 136 peut être en forme de spirale pour présenter une grande longueur, le début de ladite spirale débouchant dans le trou central de ladite rondelle, tandis que la fin de ladite spirale débouche en périphérie de ladite rondelle.
Le conduit de dégazage de piston 133 du piston de vérin 13 communique avec un conduit capillaire de dégazage 134 aménagé ou rapporté dans le corps de la vis de serrage 132. Le profil, la section et la longueur du conduit capillaire de dégazage 134 sont calculés pour constituer une perte de charge limitant le passage du fluide hydraulique entre la chambre inférieure 122 et la chambre supérieure 121 du vérin de commande hydraulique à double effet 8. Le vérin de commande hydraulique à double effet 8 peut comporter un conduit de dégazage de vérin 137 dont l'entrée est positionnée au point le plus haut de la chambre supérieure 121 et dont la sortie débouche en un point quelconque du moteur à taux de compression variable. La sortie du conduit de dégazage de vérin 137 débouche directement ou indirectement dans le carter d'huile de lubrification 500 dudit moteur. Le conduit de dégazage de vérin 137 peut être obstrué ou ouvert au moyen d'une électrovanne de dégazage 138.
Le moteur à taux de compression variable peut comprendre au moins un capteur de position 95 permettant de mesurer la position verticale de la crémaillère de commande 7. Le moteur à taux de compression variable peut comprendre au moins un capteur détectant le passage de la crémaillère de piston 3 de manière à pouvoir en déduire le taux de compression dudit moteur tenant compte de la position angulaire du vilebrequin 9 à laquelle le passage de la crémaillère de piston 3 a été détectée.
Le moteur à taux de compression variable peut comprendre au moins un capteur de pression, non représenté, qui permet de mesurer la pression qui règne dans la chambre supérieure 121 du vérin de commande hydraulique à double effet 8. Le moteur à taux de compression variable peut comporter au moins un capteur de pression, non représenté, qui permet de mesurer la pression qui règne dans une chambre de combustion d'un piston de combustion 2.
Le moteur à taux de compression variable peut comprendre au moins un capteur de position angulaire de vilebrequin 93 et au moins un calculateur 94.
Le dispositif de réglage du taux de compression 400 suivant la présente invention comprend des moyens d'obturation qui sont constitués d'au moins deux billes 401 , 402 ou clapets reposant chacun(e) sur un siège 403, 404 et obturant respectivement l'une et l'autre extrémité d'un canal de transfert 405, reliant par l'intermédiaire de conduits 406, 407 intégrés au carter cylindres 100, la chambre supérieure 121 et la chambre inférieure 122 du vérin de commande hydraulique à double effet 8. Les billes 401 , 402 agissent comme un clapet anti-retour lorsqu'elles sont maintenues sur leurs sièges 403, 404 par un ressort 408, 409 afin de ne laisser passer le fluide hydraulique que dans un sens.
Le dispositif de réglage du taux de compression 400 suivant la présente invention comprend des moyens de levage 410 permettant de lever ou de déposer de son siège 403, 404 au moins une bille 401 , 402 ou clapet.
Le dispositif de réglage du taux de compression 400 comprend au moins un clapet anti-retour de compensation 411 permettant au fluide hydraulique de sortir du canal de transfert 405 pour retourner dans une centrale hydraulique 200 du moteur à taux de compression variable contenant une réserve sous pression 251 dudit fluide, mais interdisant audit fluide de retourner dans ledit canal transfert 405. Les moyens de levage 410 du dispositif de réglage du taux de compression 400 sont constitués pour chaque bille 401 , 402 d'un poussoir cylindrique 412 logé dans le canal de transfert 405. On a montré en figures 2 et 3 un exemple de réalisation, non limitatif, du dispositif de réglage du taux de compression 400 comprenant un moteur électrique 480 permettant l'entraînement d'au moins une vis 481 , 482.
Les moyens de levage 410 sont constitués d'au moins un moteur électrique rotatif 480 entraînant en rotation au moins une vis 481 , 482 permettant de manœuvrer en translation longitudinale au moins un poussoir cylindrique 412 afin que l'une de ses extrémités vienne au contact puis pousse ou dépose la bille 401 , 402 correspondante de ou sur son siège 403, 404. Les moyens de levage 410 sont constitués d'au moins un moteur électrique rotatif 480 prévu pour entraîner en rotation, par l'intermédiaire de moyens de transmission mécanique 483, au moins une vis 481 , 482 permettant à l'aide du poussoir cylindrique 412 de lever ou de déposer de son siège 403, 404 au moins une bille 401 , 402.
Le moteur électrique rotatif 480 entraîne simultanément en rotation deux vis 481 , 482 permettant chacune de lever ou de déposer de leur siège 403, 404 une bille 401 , 402 ou clapet, la première vis 481 allant en direction d'une première bille 401 lorsque le deuxième vis 482 s'éloigne d'une deuxième bille 402 et inversement, lesdites billes 401 , 402 ne pouvant pas être levées simultanément de leurs sièges 403, 404.
Le moteur électrique rotatif 480 entraîne simultanément en rotation les deux vis 481 , 482 au moyen d'au moins une roue dentée 484 reliant ledit moteur 480 aux dites vis.
Le moteur électrique rotatif 480 entraîne simultanément en rotation les deux vis 481 , 482 au moyen d'au moins une courroie crantée, non représentée. Le moteur électrique rotatif 480 entraîne simultanément en rotation les deux vis 481 , 482 au moyen d'au moins une chaîne, non représentée.
Les deux vis 481 , 482 sont entraînées en rotation dans le même sens, la première vis 481 présentant un pas inversé par rapport à celui de la deuxième vis 482.
Les deux vis 481 , 482 sont simultanément entraînées en rotation en sens inverse l'une de l'autre, la première vis 481 étant vissée tandis que la deuxième 482 est dévissée et inversement.
Le moteur électrique rotatif 480 suivant la présente invention est muni d'un capteur de position angulaire, non représenté. Ledit moteur peut être également un moteur pas à pas connu en soi. Egalement, le dispositif de réglage du taux de compression 400 suivant la présente invention comporte un clapet anti-retour 428 permettant le réapprovisionnement de la chambre supérieure 121 du vérin de commande hydraulique à double effet 8. Le clapet anti-retour de réapprovisionnement 428 permet au fluide hydraulique sous pression, provenant de la centrale hydraulique 200 du moteur à taux de compression variable, d'entrer dans la chambre supérieure 121 mais non d'en sortir.
Le dispositif de réglage du taux de compression à levée de bille 400 suivant la présente invention comporte un clapet anti-retour 429 permettant le réapprovisionnement de la chambre inférieure 122 du vérin de commande hydraulique à double effet 8. Le clapet anti-retour de réapprovisionnement 429 permet au fluide hydraulique sous pression provenant de la centrale hydraulique
200 du moteur à taux de compression variable d'entrer dans la chambre inférieure 122, mais non d'en sortir.
On a illustré en figure 7 le dispositif de réglage du taux de compression 400 comportant une platine 460 rapportée sur le carter cylindres 100 du moteur à taux de compression variable dans laquelle est aménagé le canal de transfert 405.
Egalement, la platine 460 porte les moyens de levage 410 des billes 401 , 402 du dispositif de réglage du taux de compression 400 à vis 481 , 482. La platine 460 comporte des moyens qui assurent l'étanchéité entre le canal de transfert 405 et les conduits 406, 407, intégrés au carter cylindres 100 avec lesquels communique ledit canal de transfert 405.
FONCTIONNEMENT :
Selon un mode particulier de réalisation, le fonctionnement du dispositif de levée de bille 400 à vis 481 , 482 pour moteur à taux de compression variable est le suivant :
Le dispositif de levée de bille 400 pour moteur à taux de compression variable comprend au moins un moteur électrique rotatif 480 prévu pour entraîner en rotation au moins une vis 481 482. Le moteur électrique rotatif 480 permet de lever ou de déposer de son siège 403, 404 au moins une bille 401 , 402 ou clapet du vérin de commande 8, ledit vérin permettant de contrôler le taux de compression du moteur à taux de compression variables (figure 4 à 6). Lorsque le moteur à taux de compression variable est utilisé à un taux de compression donné et en l'absence de toute variation dudit taux de compression, les deux billes 401 , 402 qui permettent respectivement de laisser passer le fluide hydraulique de la chambre supérieure 121 à la chambre inférieure 122 du vérin de commande 8 et inversement reposent sur leur siège 403, 404.
En ce cas, ledit fluide ne peut se déplacer ni depuis la chambre supérieure 121 vers la chambre inférieure 122, ni dans le sens inverse, ce qui a pour effet de maintenir la position du vérin de commande 8 du moteur à taux de compression variable à une valeur déterminée, et de maintenir fixe le taux de compression dudit moteur.
Tenant compte des conditions de fonctionnement du moteur à taux de compression variable, il est régulièrement nécessaire d'en adapter le taux de compression.
Selon le cas, cette variation du taux de compression dudit moteur sert à maximiser les performances ou le rendement dudit moteur ou encore, à améliorer le fonctionnement du catalyseur trois voies.
Si, tenant compte de ces diverses nécessités, le calculateur 94 (ECU) du moteur à taux de compression variable doit augmenter le taux de compression dudit moteur, ledit calculateur 94 envoie un courant électrique au moteur électrique rotatif 480 de manière à visser la vis 482 positionnée en face de la bille 402 de la chambre inférieure de vérin 122, ce qui a pour effet de lever ladite bille 402 de son siège 404 par l'intermédiaire de son toucheau cylindrique 412.
Ainsi, la levée de la bille 402 de son siège 404 permet au fluide hydraulique de sortir de la chambre inférieure 122 du vérin de commande 8 et de pénétrer dans la chambre supérieure 121 via le canal de transfert 405, la bille 401 de la chambre supérieure 121 du vérin de commande 8 laissant quant à elle le fluide hydraulique rentrer dans ladite chambre supérieure 121 , mais ne le laissant pas en repartir, du fait de son effet anti-retour.
Comme on le voit sur la figure 1 , aucune pompe hydraulique n'est nécessaire pour assurer le déplacement du piston de vérin 13.
Ledit déplacement est en effet assuré par les efforts alternatifs qui sont imprimés audit piston 13 par la crémaillère de commande 7 du moteur à taux de compression variable sur laquelle il est fixé, ladite crémaillère étant elle-même assujettie aux efforts résultants de la pression des gaz contenus dans la chambre de combustion du moteur et/ou aux efforts résultants de l'inertie des principales pièces en mouvement dudit moteur que sont la roue dentée 5, le piston de combustion 2, la crémaillère de piston 3 et son dispositif de guidage à roulement
4.
Comme on peut aisément le déduire à la vue de la figure 1 , le déplacement du piston de vérin 13 du vérin de commande 8 en direction de la chambre inférieure 122 induit une augmentation de volume de la chambre supérieure 121 plus grande que la diminution de volume de la chambre inférieure 122, ceci résultant de l'absence de la tige supérieure de vérin qui est remplacée par une vis de serrage 132. De ce fait, la pression dans la chambre supérieure 121 diminue lorsque le piston de vérin 13 se déplace en direction de la chambre inférieure 122, et le clapet antiretour de réapprovisionnement 428 de la chambre supérieure 121 laisse entrer le fluide hydraulique sous pression provenant de la centrale hydraulique 200 du moteur à taux de compression variable, dans ladite chambre supérieure 121. A l'inverse, lorsque le calculateur 94 (ECU) du moteur à taux de compression variable doit abaisser le taux de compression dudit moteur, il envoie un courant électrique au moteur électrique rotatif 480 de manière à visser la vis 481 positionnée en face de la bille 401 de la chambre supérieure 121 du vérin de commande 8, ce qui a pour effet de lever ladite bille 401 de son siège 403, par l'intermédiaire de son toucheau cylindrique 412.
Ainsi, la levée de la bille 401 de son siège 403 permet au fluide hydraulique de sortir de la chambre supérieure 121 du vérin de commande 8 et de pénétrer dans la chambre inférieure 122 via le canal de transfert 405, la bille 402 de la chambre inférieure 122 du vérin de commande 8 laissant quant à elle le fluide hydraulique rentrer dans ladite chambre inférieure 122, mais ne le laissant pas en repartir, du fait de son effet anti-retour.
Comme on peut aisément le déduire à la vue de la figure 1 , le déplacement du piston de vérin 13 du vérin de commande 8 en direction de la chambre supérieure 121 induit une augmentation du volume de la chambre inférieure 122 plus petite que la diminution du volume de la chambre supérieure121 , du fait de l'absence de la tige supérieure de vérin remplacée par la vis de serrage 132.
De ce fait, la pression dans les chambres 121 , 122 et dans le canal de transfert 405 devient supérieure à celle régnant dans la centrale hydraulique 200 lorsque le piston de vérin 13 se déplace en direction de la chambre supérieure 121. En conséquence, le clapet anti-retour de compensation 411 , dont la sortie débouche par l'intermédiaire d'un conduit 280 dans la centrale hydraulique 200, laisse sortir le fluide hydraulique sous pression provenant de la chambre supérieure 121 vers ladite centrale hydraulique via le canal de transfert 405. On note en ce cas que le volume de fluide hydraulique expulsé par le vérin de commande 8 vers la centrale hydraulique 200 via le clapet anti-retour de compensation 411 est approximativement égal à la différence entre le volume de la chambre supérieure 121 balayé par le piston de vérin 13 et le volume de la chambre inférieure 122 simultanément balayé par ledit piston 13 lors de la manœuvre de déplacement effectuée par ledit piston, ladite manœuvre visant à abaisser le taux de compression du moteur à taux de compression variable.
Comme on le constate, l'action conjuguée des billes 401 , 402 et des efforts alternatifs appliqués au piston de vérin 13 par les autres composants mobiles du moteur à taux de compression variable définit un fonctionnement qui s'apparente à celui d'un cliquet anti-retour, ledit piston 13 pouvant se déplacer dans la direction de la chambre 121 ou 122 selon le cas dont la bille 401 , 402 est maintenue ouverte par sa vis 481 , 482, mais non dans la direction inverse. Qu'il s'agisse d'une manœuvre visant à augmenter le taux de compression du moteur à taux de compression variable ou d'une autre visant à l'abaisser, le moment ou la bille 401 , 402 correspondante maintenue levée par sa vis 481 , 482, doit être reposée sur son siège 403, 404 est déterminé par le calculateur 94 (ECU) du moteur à taux de compression variable. Ledit moment est déduit par ledit calculateur 94 (ECU) à partir de la position de la crémaillère de commande 7, ladite position lui étant retournée par un capteur de position 95 avec lequel il coopère, et ledit capteur mesurant en permanence la position verticale de ladite crémaillère 7.
Ainsi renseigné, le calculateur 94 (ECU) peut reposer la bille 401 , 402 sur son siège 403, 404 lorsque ladite crémaillère de commande 7 a atteint la position correspondant au taux de compression recherché.
Comme illustré en figures 4 à 6, les deux billes 401 , 402 ne peuvent jamais être levées simultanément de leur siège 403, 404 par le moteur électrique 480 par l'intermédiaire des vis 481 , 482. La coopération entre le calculateur 94 (ECU) et le capteur de position 95 de la crémaillère de commande 7 permet également de compenser toute dérive de la position de ladite crémaillère de commande 7 pouvant résulter de diverses fuites, qu'il s'agisse d'une fuite entre la chambre supérieure 121 et inférieure 122 du vérin de commande 8 due à un défaut d'étanchéité du joint du piston de vérin 13, ou qu'il s'agisse de fuites entre l'une quelconque desdites chambres 121 , 122 et l'extérieur du vérin de commande 8.
En ce cas, le calculateur 94 (ECU) peut ordonner la levée temporaire de la bille 401 , 402 de la chambre opposée à la direction de la dérive du piston de vérin 13, jusqu'à ce que ledit piston revienne à la position recherchée.
En outre, le calculateur 94 (ECU) peut aussi ordonner la levée partielle de la bille 401 , 402 de la chambre opposée à la direction de la dérive du piston de vérin 13 de manière à compenser ladite dérive.
Lorsqu'une fuite survient entre l'une quelconque des chambres supérieures 121 et/ou inférieures 122 et l'extérieur du vérin de commande 8, ledit vérin est réapprovisionné en fluide hydraulique par le clapet anti-retour de réapprovisionnement 428 de la chambre supérieure 121 , directement s'agissant de la chambre supérieure, ou indirectement via ladite chambre supérieure et le canal de transfert 405 lorsque la bille 401 de ladite chambre supérieure 121 est ouverte ou entrouverte, s'agissant de la chambre inférieure 122.
Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable 400 selon l'invention, outre la position de la crémaillère de commande 7 qui est transmise en permanence au calculateur 94
(ECU) par un capteur de position 95, ledit calculateur peut également être renseigné sur la position angulaire du vilebrequin 9 du moteur à taux de compression variable par le capteur angulaire de vilebrequin 93, connu en soi, dudit moteur.
Selon ce mode de réalisation, la différence de pression entre l'amont et l'aval de la bille 401 de la chambre supérieure 121 et de la bille 402 de la chambre inférieure 122 lorsque lesdites billes 401 , 402 reposent sur leur siège 403, 404 aura été préalablement enregistrée dans la mémoire du calculateur 94 (ECU) pour différentes positions angulaires dudit vilebrequin 9 correspondant à différents points de régime et de charge du moteur à taux de compression variable. Ces valeurs préenregistrées permettent au calculateur 94 (ECU) de déduire la différence de pression entre l'amont et l'aval des billes 401 , 402 de la chambre supérieure 121 et de la chambre inférieure 122 du vérin de commande 8 en tout point de régime et de charge dudit moteur et pour toute position angulaire du vilebrequin 9.
Selon ce mode de réalisation, le calculateur 94 (ECU) peut déclencher la levée de la bille 401 , 402 de la chambre supérieure 121 ou inférieure 122 du vérin de commande 8 à un angle de vilebrequin 9, correspondant à une différence de pression faible entre l'amont et l'aval de ladite bille, pour permettre la levée de ladite bille 401 , 402 de son siège 403, 404 par sa vis 481 , 482 sans impliquer pour le moteur électrique rotatif 480 de produire une puissance et/ou un couple élevé.
En outre, selon ce mode de réalisation, le calculateur 94 (ECU) peut anticiper le comportement du vérin de commande 8 avec une bonne précision car ledit calculateur 94 (ECU) dispose alors des informations nécessaires pour prévoir le nombre de degrés de rotation du vilebrequin 9 requis pour laisser passer la quantité de fluide hydraulique entre la bille 401 , 402 de la chambre supérieure 121 ou inférieure 122 du vérin de commande 8 et son siège 403, 404 qui permet au piston de vérin 13 d'atteindre sa nouvelle consigne de position.
Le calculateur 94 (ECU) peut ainsi en déduire la hauteur et la durée de la levée de la bille 401 , 402 sur son siège 403, 404 qui sont nécessaires pour que le piston de vérin 13 atteigne sa nouvelle consigne de position. On note que la hauteur de levée et la durée de levée de la bille 401 , 402 peuvent être corrigées par le calculateur 94 (ECU) en fonction de la viscosité du fluide hydraulique, afin d'augmenter la précision de positionnement du piston de vérin 13. Ladite viscosité peut notamment être déduite par le calculateur 94 (ECU) à partir de la température du fluide hydraulique, ladite température lui étant transmise par un capteur, non représenté.
On note que le dispositif de levée de bille 400 à vis 481 , 482 permet de lever les billes 401 , 402 de la chambre supérieure 121 ou inférieure 122 du vérin de commande 8 de leur siège 403, 404 sur une infinité de hauteurs, comprises entre une hauteur nulle lorsque ladite bille 401 , 402 est en contact avec son siège 403, 404 et une hauteur maximale lorsque ladite bille est en contact avec sa butée de levée maximale.
Pour un effort donné exercé sur le piston de vérin 13 du vérin de commande 8 par la crémaillère de commande 7, les grandes hauteurs de levée permettent d'obtenir une grande vitesse de déplacement dudit piston, tandis que les petites hauteurs de levée permettent d'obtenir une petite vitesse de déplacement dudit piston. Ladite grande vitesse permet d'aller rapidement d'une position de piston de vérin 13 éloignée de la position de consigne à une autre position voisine de ladite position de consigne, tandis que ladite petite vitesse permet d'aller de ladite position voisine de ladite position de consigne, à ladite position de consigne.
Ladite petite vitesse peut également être utilisée pour compenser la dérive lente du piston de vérin 13 induite par d'éventuelles fuites, ou pour aller d'une position de consigne à une autre position de consigne lorsque lesdites positions sont proches l'une de l'autre.
II doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable comprenant un vérin de commande hydraulique à double effet (8) comportant une chambre supérieure (121 ) et une chambre inférieure (122) et au moins un piston de vérin (13) relié à une crémaillère de commande (7), caractérisé en ce qu'il comprend :
• Au moins deux billes (401 , 402) ou clapets reposant chacun(e) sur un siège
(403, 404) et obturant respectivement l'une et l'autre extrémité d'un canal de transfert (405) reliant la chambre supérieure (121 ) et la chambre inférieure (122) du vérin de commande (8), lesdites billes (401 , 402) agissant comme un clapet anti-retour lorsqu'elles sont maintenues sur leur siège (403, 404) par un ressort (408, 409) afin de ne laisser passer le fluide hydraulique que dans un sens ;
• Et des moyens de levage (410) comprenant au moins un moteur électrique (480) prévu pour entraîner en rotation au moins une vis (481 , 482) permettant de lever ou de déposer de son siège (403, 404) au moins une bille (401 , 402).
2. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend :
• Un vérin de commande (8) dont le piston de vérin (13) est fixé à la crémaillère de commande (7) par une vis de serrage (132) ;
• Et au moins un clapet anti-retour de compensation (411 ) permettant au fluide hydraulique de sortir du canal de transfert (405) pour retourner dans une centrale hydraulique (200) du moteur à taux de compression variable contenant une réserve sous pression (251 ) dudit fluide, mais interdisant audit fluide de retourner dans ledit canal de transfert.
3. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de levage (410) sont constitués d'un poussoir cylindrique (412) logé dans le canal de transfert (405), et au moins un moteur électrique (480) prévu pour entraîner en rotation au moins une vis (481 , 482) permettant de manœuvrer en translation longitudinale ledit poussoir cylindrique (412) afin que son extrémité vienne lever ou déposer de son siège (403, 404) au moins une bille (401 , 402)
4. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le moteur électrique rotatif (480) entraîne la vis en rotation (481 , 482) par l'intermédiaire de moyens de transmission mécanique (483).
5. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le moteur électrique rotatif (480) entraîne simultanément en rotation deux vis (481 , 482) permettant chacune de lever ou de déposer de leur siège (403, 404) une bille (401 , 402) ou clapet, la première vis (481 ) allant en direction d'une première bille (401 ) lorsque la deuxième vis (482) s'éloigne d'une deuxième bille (402) et inversement, lesdites billes (401 , 402) ne pouvant pas être levées simultanément de leur siège (403, 404).
6. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moteur électrique rotatif (480) entraîne simultanément en rotation les deux vis (481 , 482) au moyen d'au moins une roue dentée (484) reliant ledit moteur auxdites vis.
7. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moteur électrique rotatif (480) entraîne simultanément en rotation les deux vis (481 , 482) au moyen d'au moins une courroie crantée.
8. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moteur électrique rotatif (480) entraîne simultanément en rotation les deux vis (481 , 482) au moyen d'au moins une chaîne.
9. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les deux vis (481 , 482) sont entraînées en rotation dans le même sens, la première vis présentant un pas inversé par rapport à celui de la deuxième vis.
10. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les deux vis (481 , 482) sont simultanément entraînées en rotation en sens inverse l'une de l'autre, la première vis étant vissée tandis que la deuxième est dévissée et inversement.
11. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le moteur électrique rotatif (480) est muni d'un capteur de position angulaire.
12. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le piston de vérin (13) du vérin de commande hydraulique à double effet (8) comporte deux butées élastiques de fin de course (130, 131 ) qui déterminent la course maximale dudit piston, la première butée élastique (131 ) permettant de limiter le taux de compression maximal du moteur à taux de compression variable lorsqu'elle entre en contact avec le carter cylindres (100) dudit moteur, la deuxième butée élastique (130) permettant de limiter le taux de compression minimal du moteur à taux de compression variable lorsqu'elle entre au contact avec une culasse (300) du vérin de commande (8) dudit moteur.
13. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le piston de vérin (13) du vérin de commande hydraulique à double effet (8) fixé à la crémaillère de commande (7) comporte, entre la face inférieure dudit piston (13) et la tige inférieure de vérin (16) de la crémaillère de commande (7), une rondelle de réglage (135) qui permet de régler la position dudit piston par rapport à ladite crémaillère, de manière à pouvoir régler le taux de compression du moteur à taux de compression variable lorsque l'une ou l'autre des deux butées élastiques de fin de course (130, 131 ) entre en contact soit avec le carter cylindres (100) dudit moteur s'agissant de la première butée (131 ), soit avec la culasse (300) du vérin de commande (8) dudit moteur s'agissant de la deuxième butée (130).
14. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le piston de vérin (13) comporte un conduit de dégazage de piston (133) qui relie la chambre inférieure (122) et la chambre supérieure (121 ) du vérin de commande hydraulique à double effet (8), ledit conduit permettant à l'air pouvant former une poche dans ladite chambre inférieure (122) de passer dans ladite chambre supérieure (121 ).
15. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le conduit de dégazage de piston (133) est constitué d'un espace laissé entre le piston de vérin (13) et la vis de serrage (132) calculé pour constituer une perte de charge limitant le débit de fluide hydraulique entre la chambre inférieure (122) et la chambre supérieure (121 ) du vérin de commande hydraulique à double effet (8).
16. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le conduit de dégazage de piston (133) du piston de vérin (13) comprend un espace important laissé entre le piston de vérin (13) et la vis de serrage (132), ledit espace laissant passer le fluide hydraulique de la chambre inférieure (122) vers la chambre supérieure (121 ) du vérin de commande hydraulique à double effet (8), via une gorge aménagée sur la face inférieure d'une rondelle de dégazage (136) serrée entre ladite vis de serrage (132) et ledit piston de vérin (13).
17. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la gorge que comporte la rondelle de dégazage (136) est en forme de spirale pour présenter une grande longueur, le début de ladite spirale débouchant dans le trou central de ladite rondelle, tandis que la fin de ladite spirale débouche en périphérie de ladite rondelle.
18. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le conduit de dégazage de piston (133) est constitué d'un conduit capillaire de dégazage (134) aménagé ou rapporté dans le corps de la vis de serrage (132) permettant de fixer le piston de vérin (13) sur la crémaillère de commande (7), le profil, la section et la longueur dudit conduit capillaire (134) étant calculés pour constituer une perte de charge limitant le passage du fluide hydraulique entre la chambre inférieure (122) et la chambre supérieure (121 ) du vérin de commande (8).
19. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le vérin de commande hydraulique à double effet (8) comporte un conduit de dégazage de vérin (137) dont l'entrée est positionnée au point le plus haut de la chambre supérieure (121 ) et dont la sortie débouche en un point quelconque du moteur à taux de compression variable, ledit conduit de dégazage de vérin (137) pouvant être obstrué ou ouvert au moyen d'une électrovanne de dégazage (138).
20. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre supérieure (121 ) du vérin de commande (8) comporte un clapet anti-retour de réapprovisionnement (428), ledit clapet permettant au fluide hydraulique sous pression provenant de la centrale hydraulique (200) du moteur à taux de compression variable d'entrer dans la dite chambre supérieure (121 ), mais non d'en sortir.
21. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre inférieure (122) du vérin de commande (8) comporte un clapet anti-retour de réapprovisionnement (429), ledit clapet permettant au fluide hydraulique sous pression provenant de la centrale hydraulique (200) du moteur à taux de compression variable d'entrer dans la dite chambre inférieure (122), mais non d'en sortir.
22. Dispositif de levée de bille à vis pour moteur à taux de compression variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une platine (460) rapportée sur le carter cylindres (100) du moteur à taux de compression variable dans laquelle est aménagé le canal de transfert (405), ladite platine comportant les moyens de levage (410) des billes (401 , 402) et les moyens d'étanchéité assurant l'étanchéité entre ledit canal de transfert (405) et les conduits (406, 407) intégrés au carter cylindres (100).
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