Brevet FR2305589A1 — publié le 19761022

La présente addition concerne divers modes de réalisation de la distribution variable pour moteur à quatre temps, selon le brevet principal. On rappelle que ce dernier avait essentiellement pour objet d'améliorer le rendement des moteurs à quatre temps, par augmentation du coefficient de forme du cycle Beau de Rochas, pour toutes les conditions de charge et de régime d'utilisation. Cette augmentation du coefficient de forme étant obtenue par la variation des temps d'ouverture et de fermeture des soupapes d'admission et d'é- chappement, indépendamment les uns des autres. On disposait pour cela d'un arbre à cames perfectionné, permettant de faire varier la vitesse angulaire de la came menée, par rapport à la vitesse angulaire du susdit arbre à cames, ce qui se traduit par une modification de 11 angle de came aux soupapes.Pour obtenir cette vitesse variable, on interposait entre chaque came un mécanisme de transmission, avec référence aux figures 1-1 bis, de telle façon que la rainure menante radiale communique une vitesse variable à un anneau intermédiaire excentré, par 1 t intermédiaire de crabots ; cet anneau transmettait de la même façon en doublant cette variation, le mouvement à la came menée. Toutefois, il est apparu à 1 1usage que le mécanisme de transmission utilisé, à crabots et à rainures, à cause des jeux de fonctionnement inévitables, et des effets mis en jeu, était à certains régimes, plus bruyant qu'un arbre à cames traditionnel. L'invention à notamment pour but de supprimer cet inconvénient. Elle propose dtune part (fig.2), un système à distribution variable, fondé sur le fait que l'oscillation d'un levier prenant appui d'une part sur le mené et sur le menant d'autre part, modifie la valeur de 11 angle q que fait le mené par rapport au menant, ce qui se traduit par un basculement du mené par rapport au menant. Pour imposer cette oscillation, un point P du levier est assujetti à décrire une courbe quelconque-pendant la rotation du mené et du menant autour de l'axe de l'arbre à cames. Si cette courbe est un cercle, lorsqu'il est excentré par rapport à l'axe de l'arbre à cames, le point P au cours de la rotation, se rapproche ou s'éloigne de l'axe de rotation de l'arbre à cames ; il en résulte alors un basculement du levier dont la valeur dépend d'une part de la géométrie du système, et d'autre part de la direction et de la valeur de cette excentration ; lorsque ce cercle est concentrique à l'arbre à cames, le point P reste à égale distance de l'axe de l'arbre à cames pendant la rotation ; il n'en résulte aucun basculement du levier. L'invention a également pour objet, un système à distribution variable, d'un type analogue dans lequel les rainures, menante et menée, étant croisées, un déplacement du point Q de solidarisation de ces rainures modifie la valeur de l'angle o( entre le menant et le mené. On peut envisager diverses configurations d'un tel mécanisme de transmission : en plan (fig.3), cylindrique (fig.3bis) ou sphérique. Dans la réalisation en plan, les deux rainures, menante et menée, ne sont pas radiales ; le point Q de solidarisation décrit un cercle.Lorsque ce cercle est concentrique à l'axe de rotation du mené et du menant, Q reste à égale distance de cet axe de rotation ; il nten résulte aucune variation de angle q ; lorsque le cercle décrit par Q est excentré par rapport à llaxe de rotation de l'arbre à cames, le point Q, au cours de la rotation, décrit les deux rainures ; I1 en résulte un mouvement de basculement du mené, par rapport au menant, qui dépend de la géométrie du système et de la valeur et de la direction de cette excentration. Dans la réalisation cylindrique, le cercle décrit par le pontt de solidarisation ne subit pas une excentration comme dans la configuration en plan, mais une translation T suivant l'axe de l'arbre à cames, avec retour à sa position initiale après un tour de rotation. Dans la réalisation sphérique, la translation T vue en cylindrique correspond à une rotation ; les conditions restant inchan gées. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins annexés dans lesquels - les fig. 1 et 1 bis représentent schématiquement le mode de réa lisation du brevet principal. - la fig. 2 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention. - les fig.3 et 3 bis sont deux représentationsshématiques d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. - la fig. 4 est une coupe longitudinale dtune première réalisation pratique du premier mode de l'invention. - la fig. 5 représente un anneau comportant un alésage et une glissière, montée à billes dans un levier de commande. - la fig. 6 est une coupe transversale de la réalisation précitée. - les fig. 7-8 représentent l'arbre menant avec les excentriques qui servent d'entrarneurs. - les fig. 9-10 représentent la came menée solidarisée avec un engrenage intérieur. - les fig.11-12 représentent un satellite avec son maneton et son secteur denté. - les fig.1p-14 représentent le porte train avec 3 alésages (pour recevoir les manetons des satellites) et un maneton. - la fig. 15 est une coupe longitudinale d'une deuxième réalisation pratique du premier mode de l'invention. - la fig. 16 est une coupe transversale de la susdite réalisation. - la fig. 17 représente l'arbre menant avec une zone dentée servant d'entraineur. - - les fig.18-19 représentent un satellite avec son maneton excentré. - la fig. 20 est une coupe longitudinale d'une troisième réalisation pratique du premier mode de l'invention, avec com mande intérieure. - la fig. 21 représente l'arbre menant. - la fig. 22 représente un poussoir. - les fig.23-24 représentent un arbre de commande du dispositif. - les fig.25-26 représentent une came. - la fig. 27 représente un axe de solidarisation du levier avec la came. - la fig. 28 représente le levier en coupe. - la fig. 29 est une coupe transversale de la troisième réalisa tion pratique du premier mode de l'inventionS avec commande intérieure. - la fig. 30 est une coupe longitudinale de la troisième réalisa tion pratique du premier mode de l'invention, avec commande extérieure. - les fig.31-32 représentent un levier identique au levier de la fig.28, mais dans lequel les profils en conchoïde de cercle sont remplacés par une glissière pour la commande extérieure. - les fig. 33-34 représentent un levier de commande avec sur cha cune de ses faces, une bague montée à billes. - la fig. 35 est une coupe longitudinale d'une première réalisa tion pratique du deuxième mode de l'invention. - la fig. 36 représente l'arbre menant avec des rainures rectili gnes longitudinales pour les billes, et des gorges transversales pour éviter la translation des cames. - les fi . 7-40 représentent deux fourreaux à billes. - les fig.3 -39-41 représentent une bague à profil extérieur sphé rique et profil intérieur tel, qu'il soit centré sur les deux fourreaux et l'arbre menant. - les fig.42-43 représentent une bague qui maintient les billes destinées à interdire toute translation de la came. - les fig. 44-45 représentent une came avec huit rainures hélicoida- les et des logements circulaires pour recevoir les billes qui évitent la translation de la came. - les fig. 46-47 représentent un manchon dans lequel se monte le système de commande, et qui fait office de palier. (on note la présence de la bille qui matérialise l'axe de pivotement du roulement défini par les fig.48-49). - les fig. 48-49 représentent un roulement à doubles rangées de billes, dont les bagues intérieures et extérieures sont à profil sphérique cela la bague intérieure com- portant 2 éléments sphériques de liaison aux four reaux. - la fig. 50 est une coupe longitudinale d'une deuxième réalisa tion pratique du deuxième mode de l'invention. - les fig.51-52 représentent un entraineur à rainures non radiales pour 2 cames, monté sur l t arbre menant, avec une frette qui lui permet de faire office de palier. - les fig.53-54 représentent une came -avec un plateau comportant une rainure non radiale. - les fig. 55-56 représentent un anneau avec un crabot double de solidarisation, monté à billes dans un levier de commande. - la fig. 57 est une vue transversale montrant la disposition des rainures, menante et menee. ler Dispositif Dispositif à un seul satellite (avec référence aux fig. 4-5-6-7-8 9-10-11-12). Sur l'arbre menant, on solidarise des excentriques (fig.7-8) l'orientation de ces excentriques étant la même que celle des cames (fig. 9-10) de l'arbre à cames. Chaque came (fig.9-10) comporte un engrenage intérieur. Un satellite sfig.11-12), monté sur l'exen- trique de arbre menant (fig. 7-8) transmet ainsi le mouvement qu'on lui impose à la came (ìg.9-10). Pour obtenir l'effet de basculement désiré de la came (fig. 9-10), il faut imposer un basculement plus important au satellite (fig.11-12), dans le rapport des diamètres de l'engrenage intérieur de la came (fig.9-10), au diamètre du satellite (fig,ll-12). Le mouvement de va et vient du satellite (fig.11-12) est obtenu par l'anneau solidaire du levier de commande (fig.5). Cet anneau (fig.5) comporte (un alésage et une) ou (deux) glissieres circulaires dans le cas où l'anneau (fig. 5) commande 2 cames, dans lequel vient se loger le maneton solidaire du satellite (fig.l1-12). Dans le cas du montage décrit, le levier de commande peut guider deux anneaux (fig.5), ceux-ci comportent alors un alésage chacun pour commander leur satellite (fig.11-12) respectif ce qui évite la (les) glissière précitée. Losrquton positionne, anneau (fig.5) par l'intermédiaire du levier de commande concentriquement à 1 axe de 1 arbre à cames, le maneton du satellite (fig.11-12) reste à une distance constante de î1axe de l'arbre à cames ; il nten résulte aucun mouvement du satellite (fig.lI-12) et l'angle de came relevé est l'angle de came réel. Si on impose une excentration à l'anneau (fig.5), il en résulte, du fait que dans son mouvement de rotation celui-ci va imposer à chaque instant la valeur de la distance (maneton - axe de l'arbre à cames), un mouvement varié au satellite (fig.11-12) qui se traduit par un basculement de la came (fig.9-10), ce qui donne par conséquent, un angle de came différent aux soupapes, qui dépend de la valeur et de la direction de cette excentration. Dispositif à plusieurs satellites - (avec référence aux fig. 13-1415-16-17-18-19) Le principe reste le même, mais on répartit les efforts sur les différents satellites (fig.18-19). Le dispositif est donc épi cyclordal ; le porte train (fig.13-14) comporte un maneton, ce qui lui permet de recevoir le mouvement varié comme précédemment par l'anneau excentré (fig.5), et de le transmettre aux satellites (fig.18-19), qui sont montés excentrés sur le porte train (fig.13-14) ceux-ci jouent donc le rôle de leviers articulés (au centre du maneton des satellites (fig.18-19), et dont les extrémités travaillantes sont situées aux points de contact du menant et de la came menée Fig.9-10). Cette disposition à l'avantage de permettre de treKs grandes variations, pour un encombrement réduit, étant donné la possibilité d'utiliser un module d'autant plus faible pour les engrenages que les satellites (fig.18-19) sont plus nombreux. Ze fait que la centre des manetons des satellites (fig.18-19) se trouve sur un même cercle impose le même mouvement à chaque satellite (fig.18-19), ce qui est nécessaire pour la chaine cinématique et divise les efforts. Dispositif à levier (avec référence aux fig. 20-21-22-23-24-25-26-27 28-29-30-31-32-33-34). Le mouvement de basculement de la came (fig.25-26) est obtenu par un levier (fig.28-31-32) qui transmet le mouvement du menant (fig.21) par l'intermédiaire d'une dent d'entraînement, à la came menée (fig. 25-26) par l'intermédiaire d'un axe (fig.27). Le basculement du levier (fig.28-31-32) fait varier léfèrement le point de contact de la dent d'entrainement et du menant (fig.29). -a) Avec une commande intérieure L'arbre de commande est alors concentrique (fig.23-24) au menant (fiv.21) mais n'est pas entraîné en rotation. Le basculement est assure par des poussoirs (fig.22) dont le mouvement dépend de l'excentration constante de la partie travaillante de l'arbre de commande (fig.23-24). Il en résulte que le profil du levier (fig.28) au contact des poussoirs (fig.22) est une conchoïde de cercle fig.29). La variation de l'angle de came se fait donc à excentration constante, mais la direction de cette excentration étant essentiellement variable, il en résulte un décalage qui se superpose à la variation obtenue ; la valeur de ce décalage et de cette variation dépendant de la position de l'arbre de commande (fig.2324). -b) Avec une commande extérieure Qui peut être identique à celle décrite précédemment pour les dispositifs à satellites, le mouvement de basculement dépendant de la valeur et de la direction de ltexcentration de l'anneau de commande (fig.5).0n peut utiliser le système de commande représenté sur (les fig.33-34).Le levier (fig.31-32) à une rainure sur la face qui n1 est pas en contact avec la came (fig.25-26), la direction de cette rainure étant la même que l'axe de symétrie du levier (fig. 31- 32), passant par la dent d'entraînement et l'alésage qui reçoit l'axe de solidarisation (fig.27) avec la came (fig.25-26). Dans ce cas, le basculement est obtenu par 1 'excentration du levier de commande (fig.33-34) qui comporte sur chacune de ces faces une bague montée à bille, située dans la susdite rainure, et qui guide le mouvement de basculement du levier (fig.31-32) dont l'amplitude dépend de la valeur et la direction de l'excentration du levier de commande (fig. 33-34). 2ème dispositif Dispositif à rainures croisées dans une configuration cylindrique (avec rétérence aux fig. 35-36-37-38-39-40-41-42-43-44-45-46-47-48- 49). Le mouvement de basculement de la came est obtenu (f ig.44-45) par la translation des billes, imposée par un fourreau (fig.37-40). Les billes sont guidées sur l'arbre menant (fig. 36) par des rai nures à section en profil d'arc de cercle faces ces rainures peuvent être rectilignes ou avoir un pas quelconque ; sur la came menée (fig. 44-45), on retrouve des rainures ayant la même section, mais avec un pas en sens inverse du pas des rainures menantes. Le fourreau (fig. 37-40) peut comporter une ou plusieurs rangées de billes espacées chacune d'un pas ; le nombre des rainures étant par ailleurs aussi fonction des efforts à transmettre.L'adoption de rainures menantes rectilignes permet d'avoir un mouvement de translation rectiligne du fourreau (fig. 37-40) et la réalisation d'un système compact qui permet de commander les 2 fourreaux (fig.37-40) de 2 cames (fig. 44-45), sans qu'ils interfèrent. La rotation relative de la came (fig. 44-45) par rapport au menant (fig. 36) est donc due à la poussée des billes qui créent aussi une composante axiale. Il est donc nécessaire de supprimer le degré de liberté en translation de la came (fig. 44-45), par exemple au moyen d'une gorge dans l'arbre menant (fig. 36), dans laquelle les billes débouchant des logements circulaires de la came (fig.44-45) interdisent cette translation.L'amplitude du basculement de la came (fig. 44-45) dépend de la valeur de la translation du fourreau (fig. 37-40) qui est guidé au moyen d'une liaison sphérique par un plateau à inclinaison variable (fig. 48-49). Sur le système représenté, ce plateau est un roulement à doubles rangées de billes (fig. 48-49) dans lequel la bague intérieure comporte deux éléments de liaisons sphériques avec les fourreaux (fig. 37-40). La translation du fourreau (fig. 37-40), dépend donc de l'inclinaison du roulement précité (fig. 48-49). Le calage de ces éléments de liaison sphériques est le même que celui des fourreaux et des cames à commande (fig.44-45).Les bagues interieures et extérieures de ce roulement (fig.48-49) peuvent être à profil sphérique afin de réaliser un système compact faisant office de palier. Pour cela, la bague extérieure du roulement pivote dans un manchon (fig. 46-47) à profil intérieur sphérique, correspondant au profil extérieur du roulement sfig.48-49) autour d'un axe, qu'il est facile d'imposer par une bille interposée entre ce manchon (fig. 46-47) et la bague extérieure du roulement (fig. 48-49) ;; il faut alors que les réactions de 11 arbre menant (fig.36) puissent se transmettre au roulement à billes (fig.48-49) en interposant une bague (fig. 38-39) à profil fxtuer+ur sphérique, correspondant au profil intérieur du roulementq, surFil pivote. L'intérieur de cette bague prenant appui d'une part sur les deux fourreaux, et, d'autre part sur l'arbre menant (fig. 41). L'inclinaison du roulement peut être obtenue par une crémaillère ou une chape (fig.35). Dispositif à rainures croisées dans un plan (avec référence aux fig. 50-51 -52-53-54-55-56-57). Le menant comporte un plateau entraîneur (fig.51-52) avec une rainure non radiale. Sur la came manée (fig.53-54), un plateau comporte une rainure non radiale, de telle façon que les rainures, menante et menée, forment un angle quand les plateaux sont en regards l'un de l'autre (fig. 57). Un anneau (fig.55-56), solidaire du levier de commande comporte un crabot double d'entraînement situé d'un côté de 1 anneau dans la rainure menante, et de 1 autre dans la rainure menée. Lorsque cet anneau (fig.55-56) est concentrique à l'axe de l'arbre à cames, le mouvement des 2 plateaux est identi que. Une excentration de l'anneau (fig. 55-56) par rapport à l'axe de l'arbre à cames, impose pendant la rotation de l'ensemble un basculement du plateau mené solidaire de la came (fig.53-54) par rapport au menant (fig.51-52) ; ce basculement dépendant de la valeur et de la direction de l'excentration du levier de commande (fig.55-56). REVENDICATIONS t) - Dispositif pour améliorer le rendement des moteurs à quatre temps dont la distribution est assurée par des soupapes actionnées par un arbre à cames, selon le brevet principal, caractérisé en ce qu'il permet de communiquer aux cames, une vitesse relative par rapport au menant - Au moyen d'un levier prenant appui d'une part sur le menant, d'autre part sur le mené auquel on imprime un mouvement de basculement en assujetissant un de ces points à décrire une courbe fermée quelconque, et en particulier un cercle, dont la valeur et la direction de l t excentration par rapport à l'axe de rotation de l'arbre à cames caractérise ce basculement, et par conséquent angle de came aux soupapes. Au moyen de rainures, menante et menée, croisées telles qu'un déplacement le long de ces rainures de leur point de solidarisation avec retour à sa position initiale après un tour de rotation de arbre à cames, impose un basculement du mené par rapport au me- nant, dont la valeur dépend du susdit déplacement du point de soli darisation. 2) - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liaisons du levier avec le menant et le mené peuvent être du type : à articulation et glissière, ou à 2 glissières, ou à articulation et engrenage, ou totalement par engrenage, ou à 2 articula tions, de telle façon que le menant, le mené, le levier, et une arbre d'accouplement forment un système articulé déformable. 3) - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la realisation peut avoir une configuration en plan, cylindrique, ou meme sphérique. i) - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ltentraîneur du dispositif à un satellite, est un excentrique solidaire du menant sur lequel oscille le satellite qui transmet le mouvement à la came par un engrenage, ou une liaison à glissière, ou une barre d'accouplement. 5) - Dispositif selon l'ensemble des revendications 1-4, caractérisé en ce que l'oscillation du satellite est obtenue par un anneau, excentré par rapport à l'axe de l'arbre à cames, solidaire du levier de commande, qui comporte un alésage ou une glissière dans lequel vient se loger le maneton du satellite. 6) - A titre d'application du dispositif selon l'ensemble des revendications 1-2-4-5, caractérisé en ce que les efforts peuvent être répartis sur différents satellites engrenant avec le menant et le mené, et montés excentrés sur le bras porte-train, lui-même excentré par rapport à l'axe de l'arbre à cames, et qui comporte un maneton, ce qui permet, comme précédemment par l'anneau excentré, d'avoir au mené une modulation de la vitesse angulaire du menant. 7) - A titre d'application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1-2, caractérisé en ce que le basculement de la came est obtenu par un levier qui transmet le mouvement du menant par une dent d'entraînement à la came menée, par un axe, avec une commande par un arbre intérieur concentrique à l'arbre à cames, et non entraîné en rotation, le basculement du levier étant assuré par des poussoirs qui attaquent le levier sur des rampes à profil en conchoïde de cercle, le basculement constant du levier dépendant de ltexcentration constante de la partie travaillante de l'arbre de commande la variation de l'angle de came aux soupapes étant uni quement due au décalage variable indroduit par les différentes positions de l'arbre de commande. 8) - Dispositif selon ltensemble des revendications 7-5, caractérisé en ce que le basculement du susdit levier est obtenu par un anneau excentré selon les caractéristiques de la revendication 5, ou par 1'excentration d'un levier de commande comportant un élé- ment circulaire situé dans une rainure, de préférence suivant ltaxe de symétrie du levier (passant par la dent d'entraînement et l'alésage de solidarisation du levier avec la came), et qui guide le basculement du levier dont l'amplitude dépend de la valeur et de la direction de l'excentration du levier de commande. 9) - Dispositif à rainures croisées dans une configuration cylindrique, selon l'ensemble des, revendications 1-3, caractérisé en ce que le basculement de la came est obtenu par translation des billes, imposée par un fourreau ; les billes étant guidées sur le menant et le mené par des rainures hélico9dales de pas contraires ou rectilignes sur le menant et hélicodales sur la came menée, afin de commander les 2 fourreaux de 2- cames sans qu'ils interfèrent ; le basculement de la came dépendant du pas adopté et de la translation du fourreau qui est guidé au moyen d'une liaison sphérique par un plateau à inclinaison variable, qui peut comporter 2 éléments de liaisons respectivement aux 2 fourreaux des 2 cames à commandes. lO) - Dispositif selon l'ensemble des revendications 1-3-9, caractérisé en ce que le plateau à inclinaison variable, est un roulement à billes dont les bagues intérieures et extérieures sont à profil sphérique afin de réaliser un système compact faisant office de palier, en faisant pivoter la bague extérieure dans un manchon à profil intérieur sphérique correspondant au profil extérieur du roulement, et la bague intérieure du roulement, sur une bague à profil extérieur sphérique, correspondant au profil intérieur du roulement ; l'intérieur de cette bague prenant appui sur les 2 fourreaux et sur le menant, le pivotement du roulement étant obtenu par une crémaillère ou une chape ; l'axe de pivotement étant matérialisé par une bille interposée entre le manchon précité et la bague extérieure du roulement. 11) - Dispositif à rainures croises dans une configuration en plan selon I'ensemble des revendications 1-3, caractérisé en ce que le crabo-t double de solidarisation des rainures, menante et menée, non radiales et croisées, appartient à un anneau solidaire du levier de commande qui lorsqu'il est excentré par rapport à l'axe de l'arbre à cames, fait décrire au crabot double les susdites rainures, ce qui impose un basculement de la came solidaire de la rainure menée, par rapport au menant. 12) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé à l'exclusion du dispositif à, rainures croisées dans une configuration cylindrique, en ce qu'unie variation des temps d'ouverture des soupapes par variation de la valeur de l'excentration du levier de commande permet de déterminer une direction d'excentration qui n'introduise aucun décalage, et une variation du temps d'ouverture des soupapes à excentration constante, ou non constante, mais avec une direction 'd'excentration essentiellement variable impose un décalage qui dépend de cette direction.