Brevet FR2547867A1 — publié le 19841228

La présente invention est relative à une culasse perfectionnée, notamment pour des moteurs à explosion, et elle vise plus particulièrement un dispositif original assurant l'admission du mélange gazeux dans les cylindres d'un tel moteur et l'échappement des gaz brûlés. On sait qu'à l'heure actuelle, les moteurs explosion sont pourvus d'une culasse qui ménage, au-dessus de chaque piston, le volume défini par la chambre de compression, cette culasse étant généralement munie de soupapes d'admission et d'échappement, actionnées par un ou plusieurs arbres à cames. Les soupapes et les mécanismes de commande qui les actionnent présentent généralement un certain nombre d'inconvénients, tels que, notamment : affolement des soupapes, vibrations, difficultés de réalisation d'un mouvement alternatif pour la levée et la baissée des soupapes, etc. L'invention se propose d'apporter un dispositif qui pallie les inconvénients des solutions connues rappelées ci-dessus. En conséquence, la présente invention a pour objet une culasse perfectionnée, notamment pour moteurs à explosion, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un arbre rotatif, situé à la partie supérieure de la chambre de combustion, cet arbre étant muni d'une ou de plusieurs lumières qui coopèrent avec des lumières associées, ménagées dans la culasse, afin d'assurer l'admis. sion du mélange gazeux et l'échappement des gaz brillés lors de la rotation de l'arbre. Selon un mode de réalisation de l'invention, on prévoit deux arbres rotatifs placés parallèlement dans la culasse, l'un des arbres étant muni, pour chaque cylindre, d'une lumière pour l'admission, l'autre d'une lumière pour 1' échappement. Selon un autre mode de réalisation de cette invention, on prévoit une lumière oblique dans ledit arbre en rotation, positionnée de manière qu'à chaque demi-révolution de l'arbre, cette lumière vienne en regard soit de l'admission, soit de l'échappement. Selon une variante de cette invention, l'arbre en rotation est creux, et il ne comporte qu'une seule lumière par cylindre, l'admission et l'échappement s'effectuant par l'alésage axial dudit arbre creux. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, qui, en référence aux dessins annexés, en illustre divers exemples de réalisation, dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la Figure 1 est une vue schématique, en élévation latérale, d'une culasse selon l'invention, la partie de gauche ayant été représentée en coupe selon I-I de la Figure 3 - la Figure 2 est une vue selon II-II de la Figure 1 - la Figure 3 est une vue en plan de la Figure 1, la partie de gauche ayant été représentée en coupe selon III-III de la Figure 1 - la Figure 4 illustre une variante de l'invention, comportant deux arbres rotatifs, la partie de gauche de cette Figure étant représentée en coupe par un plan horizontal passant par l'axe des arbres - la Figure 5 illustre, en élévation latérale et coupe verticale, la variante de l'invention comportant un arbre avec des lumières obliques - la Figure 6 illustre une autre variante, dans laquelle l'arbre comporte une lumière oblique par cylindre, venant communiquer alternativement avec l'admission et avec l'échappement - la Figure 7 illustre encore une autre variante, dans laquelle l'arbre est creux; - la Figure 8 est une vue en élévation frontale de la Figure 7 ; et, - les Figures 9, 10 et 11 représentent, en coupe verticale, divers exemples de réalisation de lumières dans un arbre rotatif. On se réfère en premier lieu aux Figures 1 à 3, qui illustrent un premier exemple de réalisation de l'invention. Sur cette Figure, on voit que la culasse, désignée dans son ensemble par la référence 10, et montée de manière habituelle sur le bloc moteur 12, avec interposition d'un joint de culasse (non représenté), est en deux parties 14, 14', entre lesquelles est ménagé un palier 16 qui reçoit un arbre rotatif 18, entraîné par le moteur du véhicule, par exemple par une courroie crantée. Comme on le voit sur le dessin, l'arbre 18 traverse la culasse dans le sens de la longueur (de la même façon qu'un arbre à cames classique), et il est percé de lumières telles que 20, 20', qui sont positionnées de façon à venir communiquer avec les passages correspondants 22, 22' de la culasse. Dans l'exemple illustré par les Figures 1 à 3, l'arbre 18 comporte deux lumières 22, 22' par cylindre, l'une de ces lumières mettant en communication le cylindre avec l'orifice d'admission de la culasse, et l'autre mettant ce même cylindre en communication avec l'orifice d'échappement de la culasse. La Figure 3 montre clairement les positions des lumières, respectivement pour l'admission du melange gazeux combustible dans le cylindre, et pour l'échappe- ment des gaz de combustion. Cette disposition, particulière à l'invention, permet de réduire à un seul arbre le nombre des pièces en mouvement, ce qui apporte un gain d'énergie important. Par ailleurs, les fluides circulent librement, comme on peut le voir sur la Figure 2, ce qui réduit les turbulences par rapport au systeme classique de distribution par soupape s. Dans la variante illustrée par la Figure 4, on prévoit deux arbres rotatifs 24, 26, placés parallèlement dans la culasse. L'un des arbres est muni des lumières d'admission,- telles que 28, et l'autre des lumières d'échappement, telles que 30. Une telle disposition permet de réaliser une admission et un échappement plus-importants, en augmentant les dimensions des lumières. On peut également prévoir deux arbres superposés, sur lesquels les lumières d'admission d'un arbre sont inversées par rapport aux lumières correspondantes de l'autre arbre. I1 en est de même des lumières d'échappement. Dans le mode de réalisation illustré par la Figure 5, l'arbre en rotation 32 est muni de lumières obliques, telles que 34, 34'. On peut envisager une variante, illustrée par la Figure 6, dans laquelle on prévoit une seule lumière oblique 36 pour chaque cylindre. Chaque lumière 36 est positionnée de telle façon qu'à chaque demi-révolution de l'arbre 32', la lumière soit située en regard, soit de l'orifice d'admission, soit de celui prévu pour l'échappement. Sur cette Figure 6, on a représenté un exemple d'entraiùement de l'arbre en rotation par une poulie 38 pour courroie crantée. Dans l'exemple de réalisation de l'-invention illustré par la Figure 7, l'arbre 40 est creux, et son alésage axial 42 peut déboucher sur le cylindre par l'intermédiaire d'une lumière radiale, telle que 44, par laquelle s'effectuent l'admission et l'échappement, les gaz frais et les produits de la combustion traversant l'alésage 42. Cette variante permet d'obtenir un refroidissement efficace de l'arbre en rotation 40, par le passage des gaz frais (admission), chaque demi-tour suivant le refoulement des gaz brûlés. Les Figures 9 à 1 1 illustrent divers exemples de réalisation de lumières pour l'admission et/ou L'échappement. La Figure 9 correspond aux exemples de réalisation des Figures 1 à 6 (lumière diamétrale). La Figure 10 correspond à l'exemple de réalisation de la Figure 7 (arbre creux et lumière radiale) ; et, La Figure 11 illustre une variante, non représentée par ailleurs, dans laquelle la lumière est sécante. L'invention apporte une grande simplification de réalisation et une diminution de la résistance en mouvement, en raison de la présence d'un arbre unique. L'invention vise également une application de la culasse décrite cidessus à un compresseur, les lumières ménagées dans le ou les arbres rotatifs permettant le passage du fluide aspiré et le refoulement du fluide comprimé dans le niveau supérieur du groupe compresseur. Bien entendu, l'usinage de l'arbre et des différentes parties de la culasse doit être suffisamment précis pour conserver I'étanchéité, , lors de la compression et de l'explosion. I1 demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Culasse perfectionnée, notamment pour moteur à explosion, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un arbre rotatif (18), situé à la partie supérieure de la chambre de combustion, cet arbre étant muni d'une ou plusieurs lumières (20, 20') qui coopèrent avec des lumières associées (22, 22'), ménagées dans la culasse, afin d'assurer 1 'admission du mélange gazeux et l'échappement des gaz brûlés lors de la rotation de l'arbre. 2 - Culasse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on prévoit deux arbres rotatifs (24, 26), placés parallèlement dans la culasse, l'un des arbres étant muni, pour chaque cylindre, d'une lumière pour l'admission, et l'autre d'une lumière pour l'échappement. 3 - Culasse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre rotatif (32) comporte des lumières obliques (34, 34'). 4 - Culasse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arke rotatif (32') comporte une lumière oblique (36) par cylindre, positionnée de manière qu'à chaque demi-révolution de l'arbre, cette lumière vienne communiquer alternativement avec l'admission et avec l'échappement. 5 - Culasse selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit arbre est un arbre creux (40), et en ce qu'il comporte une lumière (44) par cylindre, l'admission et l'échappement s'effectuant par l'alésage axial (42) dudit arbre creux 6 - Culasse perfectionnée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les lumières prévues dans l'arbre rotatif sont des lumières sécantes. 7 - Application d'une culasse perfectionnée selon l'une quelconque des revendications précédentes à un compresseur, caractérisée en ce que les lumières ménagées dans ledit arbre rotatif assurent le passage du fluide aspiré devant être comprimé, notamment un gaz, et le refoulement du fluide comprimé dans le niveau supérieur du groupe compresseur.