Brevet FR2518677A1 — publié le 19830624

La présente invention se rapporte aux dispositifs permettant de réaliser une liaison d'entrainement non homocinétique entre un arbre menant et un arbre mené. Un exemple d'application d'un tel dispositif peut être trouvé dans un mécanisme dedistribu- tion variable pour moteur à combustion interne. Un tel dispositif est donc du type comprenant un arbre menant et un arbre mené coaxiaux reliés par des moyens qui permettent de faire varier de façon périodique à chaque tour entre une valeur haute et une valeur basse, l'écart de calage angulaire entre les deux arbres et donc leur vitesse relative instantanée, leurs vitesses moyennes sur un tour demeurant égales. On connaft en particulier de tels dispositifs utilisés pour la commande des soupapes d'un mqteur à combustion interne, dans lesquels l'arbre menant est entraidé à partir du vilebrequin du moteur et l'arbre mené, coaxial à l'arbre menant, comporte au moins une came pour la commande d'une soupape,la liaison cinématique entre les deux arbres menant et mené étant assurée par un organe rotatif intermédiaire à excentricité variable par rapport à l'axe commun des deux arbres. Cet organe rotatif comporte des rainures radiales dans lesquelles glissent deux éléments de liaison solidaires respectivement, l'un de l'arbre menant,l'autre de l'arbre mené.En réglant l'excentricité de 11 organe rotatif, on introduit dans la liaison cinématique entre l'arbre menant et l'arbre mené la variation périodique souhaitée de la vitesse angulaire de l'arbre mené par rapport à celle de l'arbre menant. Cependant, un tel agencement offre des inconvénients sérieux : l'existence d'un contact glissant entre les éléments de liaison et l'organe intermédiaire entrai- ne après un certain temps d'utilisation une usure préjudiciable au, bon fonctionnement du dispositif; son encombrement est relativement important et de plus, il n'autorise qu'une variation limitée de la loi d'entrainement de l'arbre mené par l'arbre menant. Le but de cette invention est de remédier à ces divers inconvénients et de proposer un dispositif qui ne comporte pas d'organe à mouvement excentré et qui élimine de la liaison cinématique tout élément- à contact glissant. A cet effet, l'invention a pour objet - un dispositif de liaison entre deux arbres coaxiaux respectivement menant et mené, adapté pour produire une variation périodique de la vitesse de rotation de l'arbre mené par rapport à celle de l'arbre menant, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux biellettes disposées dans un plan orthogonal à l'axe commun des deux arbres, articulées entre elles à une de leurs extrémités et reliées l'une à l'arbre menant3 lt.autre à l'arbre mené, des moyens étant prévus pour guider les extrémités de ces biellettes le long d'une courbe fermée. Suivant d'autres caractéristiques: - il est prévu quatre biellettes formant un quadrilate- re articulé dont les deux couples due cotés opposés sont reliés respectivement, lsun à l'arbre menant et l'autre à l'arbre mené, des moyens étant prévus pour guider les sommets de ce quadrilatère le long d'une courbe fermée; - le quadrilatère est un losange dont les- sommets sont guidés le long d'une courbe fermée présentant une symétriepar rapport à un point situé. sur l'axe commun des deux arbres. - chaque arbre est relié au milieu de la ou chaque biellette à laquelle il est associé - les moyens de guidage des extrémités des biellettes sont constitués par une came. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective partiellement éclatée d'un dispositif suivant l'invention; - la Fig. 2 est une représentation schématique du dispositif composé de biellettes articulées formant un losange portant à ses sommets quatre galets - les Fig. 3; 4 et 5 sont des schémas destinés à expliquer le fonctionnement du dispositif; - la Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation appliqué à la commande d'un arbre à cames de moteur à combustion interne; - la Fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig. 6;; - les Fig. 8 à 10 sont des vues en coupe suivant les lignes 8-8,9-9,10-10 de la Fig. 7 ; - la Fig. 11 est une vue en coupe schématique d'une variante de réalisation de la came , et - la Fig. 12 montre différents profils de la came représen tée à la Fig. 11. On voit sur la Fig. 1 un arbre menant et un arbre mené 2 d'axe commun X-X, reliés par un dispositif suivant l'invention. Ce dispositif comprend un losange articulé formé de quatre biel lettes 3, 4, 5, 6 dont les sommets portent quatre galets 7, 8,9, 10. Un premier couple de côtés opposés 3, 5 de ce losange est relié à l'arbre menant 1 par exemple par une barrette 11 qui matéria lise une première médiane du losange. De même, l'autre couple de côtés opposés 4,6 du losange est relié à l'arbre mené 2,par exem- ple par une barrette 12 qui matérialise la deuxième médiane de ce losange. Les quatre galets portés par les sommets du losange sont guidés par une came 13. Sur la Fig. 2,le point O désigne la trace de l'axe X-X des deux arbres et le centre du losange. Les sommets de ce losange sont désignés par les références A, B, C, D et les médianes par les segments M1, N1 et M2, N2. La came 13 qui comporte un profil intérieur est parallèle à la courbe S décrite par les sommets du losange et pourrait d'ailleurs être remplacée par une came parallèle à profil extérieur telle que représentée en trait mixte sur la Fig. 2. Quant aux points M1,N1, M2,N2 ils décrivent un cercle de centre O et de rayon L/2, L étant la longueur du côté du losange. La courbe S est définie en coordonnées polaires par une fonctiqn p = f ( ii ) qui doit satisfaire aux deux conditions suivantes -f(#4)=f(# + n #) et +f(#)+f(#+#/2) = L - En prenant un axe de symétrie pour origine de l'angle polaire 43 (par exemple le grand axe de la courbe (S) la fonc-tion ci-dessus peut s'écrire ou K est une constante positive ou négative représentative de llapla- tissement de la courbe et T une fonction périodique de période # et telle que ( O ) = - # e + 2 A titre d'exemple, la fonction # peut être #(&beta; ;)= cos2 (2n+1)# L'équation de la courbe en coordonnées polaires devient alors: ifle particulier sl : n=O La forme de la courbe diffère suivant la valeur de K qui peut varier entre - 0, 5 et + 0, 5. Cette courbe a son grand axe horizontal ou vertical selon que K est positif ou négatif. Si K = O la courbe est un cercle de rayon . Si l'on considère l'angle formé entre les médianes du losange pour plusieurs positions de ce losange, on constate que cet angle est égal à 90" pour la position dans laquelle le losange devient un carré et qu'il varie de façon continue entre deux valeurs minimale et maximale. Dans l'exemple choisi où K = 0, 1, la valeur minimale est égale à 796 et la valeur maximale égale à 101 . Si lton désigne par e l'écart entre la rotation de la médiane menante et celle de la médiane menée (Fig. 3), c'est à dire e t2 t1 = f on obtient une courbe telle que représentée à la partie supérieure des Fig. 4 et 5, les valeurs de e = o correspondant aux positions pour lesquelles le losange devient un carré. Si l'arbre mené porte au moins une came produisant en l'absence du dispositif suivant l'invention une levée correspondant à la courbe représentée en trait plein à la partie inférieure des Fig. 4 et 5, la présence du dispositif suivant l'invention introduit une variation de cette loi de levée. Si la came portée par l'arbre mené est positionnée comme représenté sur la Fig. 4, cette came subit un élargissement apparent (courbe en trait interrompu). Au contraire, si la came portée par l'arbre mené est décalée et positionnée comme représenté sur la Fig 5 , le décalage angulaire introduit lors de l'entrainement de l'arbre mené se traduit par un rétrécissement apparent de cette came (courbe en trait interrompu). Pour des positions intermédiaires de la came on ohtient une modification apparente du profil comportant un décalage du point de levée maximal et une loi de levée dissymétrique. On voit donc que le dispositif suivant l'invention permet gr ce à un choix convenable. du profil de la came 13 de guidage des sommets du losange et par un déplacement angulaire de cette came autour de l'axe X-X d'obtenir une variation contrôlée de la vifesse instantanée de l'arbre mené par rapport à celle l'arbre menant. Un tel déplacement angulaire de la came 13 équivaut à une modifi- cation du coefficient K : c'est ainsi qu'une rotation de 90" à partir de la position des Fig. 2 et 3 fait passer le coefficient K de + 0, 1 à - 0, l et permet d'obtenir une variation apparente du pro-fil de la came portée par l'arbre mené, dont les deux extrêmes sont représentés aux Fig. 4 et 5. Un exemple de réalisation concret va être décrit ci-dessous en se référant aux Fig. 6 à 10 qui représentent un dispositif de commande des soupapes d'un moteur à deux cylindres opposés et arbre à cames central. Ce dispositif comprend deux arbres à cames coaxiaux 21, 22 d'axe X-X. L'arbre à cames 21 est muni de deux cames 23 et 24 commandant les soupapes d'échappement du premier et du deuxième cylindres du moteur. L'arbre à cames 22 est muni de deux cames 25 et 26 commandant les soupapes d'admission du premier et du deuxième cylindres. Un prolongement 27 de l'arbre à cames 22 traverse de part en part un perçage axial-28 de l'arbre à cames 21 et les deux arbres sont montés à rotation l'un dans l'autre par des paliers 29 et 30 situés à chaque extrémité de ce prolongement. L'ensemble des deux arbres est par ailleurs monté à rotation dans le carter moteur 31 par des paliers 32 et 33 sur. les - quels portent respectivement l'arbre 21 et l'arbre 22. L'arbre à cames 21 est entrainé à une vitesse égale à la moitié de celle du vilebrequin 34 du moteur par un couple de pignons 35,36. Cet arbre 21 constitue-l'arbre menant, tandis que arbre 22 constitue l'arbre mené. Ces deux arbres sont reliés cinématiquement par un dispositif suivant l'invention qui comprend un losange articulé 40 déformable dans un plan perpendiculaire à l'axe X-X. Ce losange est constitué de quatre biellettes 41 à 44 de longueurs égales- articulées à leurs extrémités par des paliers d'axes parallèles à l'axe X-X et supportant des galets 45 à 48 assujettis à rouler sur une came 49 à profil intérieur. L'arbre 21 est lié en rotation aux biellettes 41 et 43 qui constituent un couple de côtés opposés du losange, par une bride 50 formée sur le moyeu du pignon d'entrafnement 36. La liaison entre cette bride et les deux biellettes 41, 43 est constituée par des articulations 51, 52.De même,l'arbre mené 22 est lié en rotation aux biellettes 42, 44 par une bride 53 en forme de chape disposée à l'extrémité du prolongement 27 sortant du perçage axial 28, par l'intermédiaire de deux articulations 54 et 55. La came 49 est montée à rotation dans un palier 56 du carter moteur. Elle est solidaire d'un disque. 57 dont la position angulaire peut être réglée par tout moyen convenable, par exemple en utilisant un moteur pas à pas (non représenté)commandé comme connu en soi, en fonction d'un certain nombre de paramètres de fonctionnement du moteur, par exemple par un dispositif centrifuge ou un piston commandé par une pression d'huile. On retrouve dans ce dispositif les différents éléments déjà décrits précédemment et son fonctionnement correspond donc très exactement à celui analysé à propos des Fig. 1 à 5, la variation du décalage angulaire entre l'arbre mené 22 et l'arbre menant 21, étant obtenue très simplement en modifiant la position angulaire de la came 49. Dans une variante représentée schématiquement aux Fig. 11 et 12, cette variation peut être obtenue par le décalage axial d'une came 49a à profil variable constituée par une surface complexe. Là Fig. 12 représente le profil de cette came dans -les cinq sections désignées sur la Fig. 1 1 par les références Ig II, III, IV, V. Etant donné que dans ce mode de réalisation la position des axes de symétrie des profils de came reste fixe, on ne peut faire varier que l'élargissement ou le rétrécissement apparent de la (ou chaque) came portée par l'arbre mené. Les objectifs recherchés sont bien atteints grace au dispositif suivant l'invention. En effet, tout mouvement de glissement est éliminé; le dispositif est symétrique par rapport à l'axe commun des deux arbres menant et mené ; de plus, il èst d'un encombrement particulièrement faible et sa commande peut être réalisée par des moyens très simples et très fiables. On ajoutera qu'un tel dispositif permet une variation importante du décalage angulaire périodique de l'arbre mené par rapport à l'arbre menant. De nombreuses applications peuvent être envisagées;. dehors de celle correspondant au mode de réalisation ci-dessus, on peut par exemple indiquer qu'un tel dispositif peut être utilisé pour rendre uniforme le mouvement de rotation d'un organe mené entravé à partir d'un organe menant dont la vitesse angulaire n'est pas uniforme. Une telle situation se rencontre par exemple dans' l'entraXement d'un volant moteur à partir du vilebrequin. - REVENDICATIONS 1 - Dispositif-de liaison entre deux arbres coaxiaux (1,2 ; 21,22) , respectivement menant et mené, adapté pour produire une variation périodique de la vitesse de rotation de l'arbre mené par rapport à celle de l'arbre menant,caractérisé en ce qu il comprend au moins deux biellettes (3, 4,-5, 6 ; 41,42, 43, 44) -disposées dans un plan orthogonal à l'axe commun des deux arbres, articulées entre elles à une de leurs extrémités et reliées l'une à l'arbre menant, l'autre à l'arbre mené, des moyens (13 ; 49) étant prévus pour guider les extrémités de ces biellettes le long d'une courbe fermée. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend quatre biellettes formant un quadrilatère articulé dont les deux couples de côtés opposés sont reliés l'un à l'arbre menant et l'autre à l'arbre mené, des moyens étant prévus pour guider les sommets de ce quadrilatère le long d'une courbe fermée. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le quadrilatère est un losange dont les sommets sont guidés le long d'une courbe présentant une symétrie par rapport à un point situé à l'axe commun (X-X) des deux arbres. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque arbre est relié au milieu de la ou chaque biellette à laquelle il est associé. 5 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que chaque arbre porte une bride dont deux extrémités symétriques par rapport à l'axe commun (X-X) des deux arbres sont articulées au milieu des biellettes associées. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque arbre est relié par une articulation à la ou chaque biellette à laquelle il est associé. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une came (13 ; 49) le long de laquelle sont guidés des galets rotatifs portés par les extrémités des biellettes. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (57) pour'décaler la position angulaire de la came (49) par rapport aux deux arbres, 9 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la came est à profil variable et qu'il est prévu des moyens permettant de déplacer la came en translation parallèlement à l'axe de façon à modifier la courbe fermée sur laquelle se déplacent les extrémités des biellettes. 10 - Dispositif d'entrafnement d'au moins un arbre à came de moteur à combustion interne, à partir d'un arbre menant entraidé par le vilebrequin du moteur, caractérisé en ce qu'un dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes est interposé entre l'arbre menant et l'arbre à came. 11 - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'un premier arbre à cames (21) commandant la ou les soupapes d.' échappement est lié en rotation avec l'arbre menant et en ce qu'un deuxième arbre à cames (22) commandant la ou les soupa pes d'admission est lié en rotation avec l'arbre mené. 12 - Disposit-if suivant la revendication 11? caractérisé en ce que le premier arbre à cames constitue l'arbre menant et le deuxième arbre à cames l'arbre mené. 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 1 12,caractérisé en ce que les deux arbres sont montés à rotation l'un dans l'autre, un prolongement (27) d'un des arbres traversant de part en part un perçage axial de l'autre arbre, le dispositif de liaison entre les deux arbres étant disposé entre les extrémités adjacentes du prolongement (27) et de l'autre arbre (21),la la came (49) étant formée dans une pièce montée à rotation dans le carter du moteur.