Brevet FR2545193A1 — publié le 19841102

1. La présente invention est relative à un boîtier amovible de distribution, notamment du type à chaîne, se présentant sous forme d'un tout unitaire rapporté sur une des faces d'extrémité du moteur pour assurer la liaison synchrone entre le vilebrequin et l'arbre à cames. L'entraînement de l'arbre à cames en synchro- nisme avec le vilebrequin est à présent réalisé suivant trois grands types, à savoir par engrenage-,-par chaîne ou par courroie crantée. Historiquement, l'entraînement de l'arbre à cames a été tout d'abord réalisé à l'aide de pignons, ultérieurement à l'aide d'une chaîne de distribution montée entre un pignon solidaire de l'extrémité du vile- brequin et une roue d'arbre à cames solidaire de l'ex- trémité de l'arbre à cames dans le cas d'un moteur à arbre à cames en tête La chaîne de distribution cir- cule entre le pignon et la roue dans des logements mé- nagés dans le carter inférieur, le bloc cylindre et la culasse qui sont les trois grands éléments rapportés du moteur La chaîne de distribution est lubrifiée à par- tir de l'huile moteur contenue dans le carter inférieur et il y a donc nécessité de réaliser une étanchéité à l'huile entre les diverses jonctions frontales du car- ter inférieur, du bloc moteur et de la culasse au niveau du logement frontal dans lequel circule la chaîne Cette étanchéité doit notamment être réalisée dans un plan vertical parallèle aux faces d'extrémité du moteur compte tenu des tolérances d'usinage des trois éléments mention- -nés précédemment, ce qui conduit à réaliser une reprise éventuelle d'usinage de cette face d'extrémité frontale de la culasse,du bloc moteur et du carter inférieur, ce qui, au niveau de la production en série, est une phase de reprise coûteuse. 2. Afin de remédier à la conception compliquée du logement de chaîne dans le bloc cylindre, la culasse et le carter inférieur, et notamment pour résoudre les problèmes d'étanchéité, on a par exemple réalisé l'en- traînement de l'arbre à cames à l'aide d'un système d'entraînement extérieur au moteur constitué par une courroie crantée réalisée en un élastomère armé Cette courroie crantée comporte des crans qui coopèrent avec des pignons munis d'alvéoles correspondants, respecti- vement solidaires de l'extrémité de l'arbre à cames et de l'extrémité du vilebrequin, assurant l'entraîne- ment en synchronisme de ces deux arbres. Ce système est totalement extérieur au moteur et, donc, soumis à l'environnement extérieur, et notam- ment aux projections graisseuses ou huileuses toujours présentes autour d'un moteur ainsi qu'aux poussières et à l'eau soulevées par le roulement sur le sol du véhicule, aux insectes, etc On observe ainsi un en- crassement des alvéoles des pignons sur lesquels engrène la courroie crantée, qui peuvent ainsi être partielle- ment comblés et provoquer un échappement de la courroie de ces alvéoles, et par là même un défaut de calage de la distribution Il peut même y avoir rupture de la courroie lorsque la neige ou la glace se trouvent em- prisonnées entre crans et alvéoles, par augmentation du diamètre primitif. On a donc tenté de remédier à cette difficulté en isolant la courroie crantée et ses pignons dans un carter protecteur, mais on se heurte alors à une dif- ficulté due à l'échauffement normal du système en cours de fonctionnement, qui conduit à des températures ina- daptées pour le fonctionnement correct de la courroie en matériau élastomère. Par ailleurs, bien que la distribution par courroie crantée présente des différences au niveau des fréquences sonores de fonctionnement par rapport à la transmission par chaînes, on doit noter que ces courroies 3. crantées présentent une fragilité certaine et une lon- gévité bien moindre que les chaînes classiques D'autre part, afin de supporter les couples résistants engendrés au niveau de l'arbre à cames, il est nécessaire de con- cevoir des courroies crantées ainsi que les pignons correspondants avec lesquels elles coopèrent, de dimen- sions suffisantes compte tenu de la puissance du moteur, ce qui bien évidemment accroît le poids et l'encombre- ment de l'ensemble de distribution. La présente invention vise à fournir un ensemble de distribution sous forme d'un boîtier compact permet- tant un calage préétabli de la distribution ayant une grande longévité et amovible sans modification du calage de la distribution du moteur. L'invention a ainsi pour objet un boîtier amo- vible de distribution pour moteur à explosion ou à com- bustion, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier dans lequel sont disposés des moyens pour assurer à par- tir d'un mouvement d'entrée commandé par le vilebrequin un ou plusieurs mouvements de sortie en synchronisme avec le mouvement d'entrée. La présente invention vise en'particulier à fournir un ensemble de distribution du type à chaîne dans lequel les avantages de la chaîne en ce qui concerne sa longévité et son aptitude à transmettre des couples élevés puissent être conservés, tout en éliminant les problèmes afférents aussi bien à la conception des loge- ments de chaîne qu ' à l'étanchéité de ces derniers et d'autre part, gain en encombrement et poids de l'ensemble de la fonction par rapport à la solution intégrant la chaîne dans le bloc moteur. L'invention a ainsi, en particulier, pour objet un boîtier amovible de distribution du type à chaîne, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier étanche aux agents extérieurs, poussières, eau, huiles, graines, insectes, dans lequel sont disposés au moins un pignon de vilebrequin et une roue d'arbre à cames sur lesquels 4. engrène une chaîne tendue par des moyens appropriés, et qui assure un calage préétabli de la distribution. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le boîtier peut comporter un autre pignon engrènant sur la chaîne, destiné à entraîner un arbre fonctionnant en synchronisme avec la distribution tel qu'un arbre de pompe à injection. Le boîtier selon la présente invention est constitué d'un tout unitaire rapporté sur une des faces du moteur et dont l'étanchéité n'a a être réalisée qu'au niveau des passages des arbres, indépendamment des différences des tolérances respectives frontales d'usinage de la culasse, du bloc cylindre et du carter inférieur Ce boîtier, dont l'orientation préalable des roues et pignons est soigneusement réalisée évite un ajustement habituellement réalisé sur la chaîne de montage, ce qui constitue un avantage considérable. Selon une caractéristique de la présente inven- tion, les pignons engrenant avec la chaîne de distribu- tion placée dans le boîtier sont montés libres et main- tenus en place à l'aide de moyens de positionnement. Ces moyens de positionnement peuvent être, par exemple, des nervures en arc de cercle délimitant un logement pour chaque pignon respectif. Le boîtier comporte éventuellement avant son montage sur le moteur des moyens de positionnement an- gulaire amovibles constitués par un gabarit, par exem- ple en matière plastique, permettant d'immobiliser les pignons et roues respectifs dans une position angulaire déterminée. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins annexés, qui en représentent un mode de réalisation. Sur ces dessins la Figure unique est une vue éclatée en pers- pective du boîtier amovible de distribution du type à chaîne selon la présente invention. 5. Le boîtier amovible selon la présente invention est constitué de deux flasques 1 et 2 comportant à leur périphérie des rebords 3 et 4 munis de bossages respec- tivement Sa-h et 6 a-h percés d'orifices taraudés pour l'assemblage des deux flasques à joint étanche Dans le bottier obtenu après assemblage des flasques 1 et 2 sont logés un pignon de vilebrequin 7, une roue d'ar- bre à cames 8 et une roue 9 d'entraînement d'un autre organe du moteur tel qu'une pompe d'injection, ces pi- gnons étant reliés par une chaîne 10 dont le brin mou est mis en tension à l'aide d'un tendeur 11 Les pi- gnons et roues 7, 8 et 9 sont positionnés dans le boîtier à l'aide de nervures 12, 13 et 14 en arc de cercle mé- nagées sur les parois internes des flasques 1 et 2 et épousant le contour des pignons Ces organes de posi- tionnement 12, 13 et 14 servent à maintenir les pignons en place avant le montage du bottier sur le moteur. En effet, les pignons 7, 8 et 9 sont montés directement par clavetage, respectivement sur les extré- mités de sortie du vilebrequin 15, de l'arbre à cames 16 et de l'arbre 17 de pompe à injection. Le tendeur de chaîne Il est du type à lame et comporte un organe de commande 18 traversant un orifice 19 ménagé dans le flasque 1 de façon à ne mettre la chaîne en tension qu'après montage du boîtier sur les divers arbres 15, 16 et 17. L'extrémité du vilebrequin 15 traverse le flas- que 2 par un orifice 20, puis le pignon 7 auquel il est claveté et un orifice 21 ménagé dans le flasque 1 pour faire saillie de l'autre côté du bottier selon la pré- sente invention et recevoir éventuellement des poulies d'entraînement non représentées,destinées à une trans- mission de puissance à d'autres accessoires du moteur. L'étanchéité au niveau de l'orifice 21 est réalisée par un joint 22 dont le profil, par exemple à lèvre est représenté en 23, ou tout autre joint connu. 6. L'étanchéité au niveau de l'extrémité de sortie de l'arbre à cames 16 est réalisée,dans une forme pré- férée de l'invention,par l'intermédiaire d'une bague 24 logée dans un orifice 25 correspondant ménagé dans l'ensemble 26 culasse-couvre culasse Cette bague 24, dont la section droite est représentée en détail, est destinée à rattraper les tolérances d'usinage apparais- sant dans l'entre-axe du vilebrequin et de l'arbre à cames La bague 24 comporte trois gorges circonféren- tielles 27, 28 et 29 ménagées dans chacune des trois faces non en contact avec l'arbre 16,recevant des joints toriques assurant eux-mêmes l'étanchéité Cette bague 24 assure le rattrapage des tolérances non seulement vis-à-vis de l'entre-axe du vilebrequin et de l'arbre à cames, mais également des décalages de la surface frontale de la culasse et du bloc-cylindre Tout autre système d'étanchéité connu peut être adopté. L'extrémité de l'arbre à cames 16 est clavetée à la roue 8 qui est arrêtée sur l'arbre par une vis non représentée accessible par un orifice taraudé 30 ména- gé dans le flasque l et fermé par un bouchon 31 et un joint d'étanchéité 32. Le flasque 1 comporte de même un orifice tarau- dé 33 fermé par un bouchon non représenté permettant l'accès à l'extrémité de l'arbre 17 de pompe d'injection pour claveter et arrêter la roue 9 sur cet arbre ' Le boîtier constitué des flasques 1 et 2 assem- blés, est fixé sur la face plane frontale d'extrémité du bloc-cylindre 34 à l'aide de vis traversant les bos- sages de refifort alésés 35, 36, 37 du flasque 1, et des entretoises 38, 39 et 40 du flasque 2, qui sont vissées dans des trous taraudés correspondants 41, 42, 43 mé- nagés dans le bloc-cylindre. L'étanchéité entre l'orifice 20 et l'échancrure 44 ménagée dans le bloccylindre est réalisée par un joint plat non représenté sur la surface d'appui 45 usinée. 7. La chaîne de distribution 10 est lubrifiée par un ou plusieurs conduits 50 a, 50 b communiquant avec le circuit de lubrification 51 a, 51 b du moteur. Les conduits 50 a et 50 b peuvent être dirigés de façon à projeter directement l'huile sur la chaîne 10 qui sert alors de rampe pour le retour de l'huile à la partie inférieure du b o i tier communiquant par l'ori- fice 20 dans le carter 52. Dans le mode de réalisation illustré, le flasque 2 comporte à sa partie inférieure une patte 53 munie de trous 54, 55 pour le passage de vis de fixation au rebord 56 du carter 52. Le boîtier de distribution amovible du type à chaîne selon la présente invention est préalablement monté sur un gabarit permettant un calage de la distri- bution, alors que le tendeur de chaîne 11 est maintenu bandé afin de n'exercer aucune action de tension sur la chaîne. Ce gabarit sert de moyensde positionnement an- gulaire amovibles et peut être réalisé, par exemple, en une structure en matière plastique sensiblement -plane de laquelle font saillie des tétons cylindriques comportant une nervure, qui coopèrent avec les pignons et roues et leurs rainures de clavettes respectives pour fixer les positions angulaires. Ce gabarit n'a pas été représenté sur les des- sins, car il n'est qu'un moyen temporaire dont la fonc- tion est essentiellement liée au processus de montage. Lorsque le boîtier selon la présente invention doit être assemblé sur moteur sur les lignes de montage automobile, on positionne ce boîtier, gabarit en place, sur les sorties de vilebrequin, d'arbre à cames et de pompe à injection préalablement orientés, on enlève le gabarit et on arrête les roues et pignons 7, 8 et 9 sur les arbres correspondants On place les bouchons d'ob- turation des orifices 30, 33 et éventuellement 21 ou les poulies devant être fixées sur l'extrémité du vilebrequin 15 et on commande à l'aide de l'organe 18 la mise sous tension de la chaîne 10 par le tendeur 11. L'utilisation d'un tel boîtier de distribution amovible permettant un calage préalable de la distribu- tion évite un nouveau réglage sur une chaîne de montage. Par ailleurs, étant donné que le boîtier de distribu- tion est étanche à l'huile, et rapporté sur la face d'extrémité du bloccylindre, on n'a pas à usiner le plan vertical de joint entre le bloc cylindre, la culasse et le carter inférieur, ce qui est d'un grand intérêt pour la commodité et la rapidité de fabrication du moteur. Le bottier de distribution est étanche à tout agent extérieur et en particulier à la poussière ou l'eau, il est lubrifié par l'huile du moteur et joue en outre un rôle de retour dans la circulation d'huile de lubrification ainsi que de régulation de la tempéra- ture de l'huile à une valeur optimale. En effet, l'huile issue de la partie supérieure du circuit de lubrification peut être envoyée directe- ment sur la chaîne qui sert alors de rampe pour un retour rapide de l'huile vers le carter inférieur, ce qui est très favorable dans le cas de régimes de rota- tion élevés du moteur o les parties hautes du moteur sont lubrifiées en excès, compte tenu du débit imposé de redescente de l'huile par gravité dans le circuit de retour au carter et à la pompe. Ce type de boîtier de distribution amovible permet en outre de changer la chaîne et ses pignons sans modifier le calage de la distribution puisqu'un autre boîtier peut lui être substitué. On observe par ailleurs un gain d'encombrement par rapport aux courroies crantées et aux solutions du type à chaîne intégrée au bloc-moteur, ainsi égale- ment qu'un gain de poids par rapport à la courroie crantée En effet, on peut réduire substantiellement, 9. d'une valeur pouvant atteindre 30 % ou plus le poids des pièces en mouvement par rapport à la solution utilisant une courroie crantée. Enfin, il est bien connu que la longévité des chaînes est beaucoup plus importante que celle des courroies crantées et que la conservation des caracté- ristiques de calage est fonction de la durée de fonc- tionnement utile de la chaîne, alors que la courroie peut être détruite brutalement sans signe avant-coureur et avec les conséquences qui peuvent résulter d'un blocage en pleine vitesse du groupe motopropulseur. Le bottier de distribution amovible du type à chaîne selon la présente invention peut être réalisé par moulage dans un alliage léger ou dans tout autre matière résistant à l'huile aux températures de fonc- tionnement rencontrées Ce bottier peut être réalisé en deux parties et assemblé par des vis, ou bien on peut prévoir -de sceller le bottier par des moyens non démontables afin d'alléger l'ensemble. 10. REVENDICATIONS 1 Boîtier amovible de distribution pour moteur à explosion ou à combustion, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier dans lequel sont disposés des moyens ( 7,8,9,10) pour assurer à partir d'un mouvement d'entrée con Tmndé par le vilebrequin ( 15) un ou plusieurs mouvements ( 16,17) de sortie en synchronisme avec le mouvement d'entrée. 2 Boîtier amovible de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est du type à chaîne et comprend un boîtier étanche dans lequel sont disposés au moins un pignon de vilebrequin ( 7) et une roue d'arbre à cames ( 8) sur lesquels engrène une chaîne ( 10) tendue par des moyens appropriés ( 11) et qui assure un calage préétabli de la distribution. 3 Boîtier selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'il comporte un ou plusieurs autres pi- gnons et roues ( 9) d'arbre de pompe à injection en- grènant sur la chaîne ( 10) pour assurer une rotation en synchronisme de cet arbre avec la distribution. 4 Boîtier selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les pignons ( 7,8,9) sont montés libres dans le boîtier et maintenus en place par des moyens de positionnement ( 12,13,14). Boîtier selon la revendication 4, caracté- risé en ce que les moyens de positionnement ( 12,13,14) sont des nervures en arc de cercle épousant le contour des roues et pignons. 6 Boîtier selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il-comprend en outre des moyens de positionnement angulaire amo- vibles. 7 Boîtier selon la revendication 6, caracté- risé en ce que les moyens de positionnement amovibles sont constitués par une structure sensiblement plane de laquelle font saillie des tétons cylindriques com- portant une nervure qui coopèrent avec les pignons et roues ( 7,8,9) et leurs rainures de clavettes respectives pour fixer les positions angulaires des pignons et roues. 45193 11. 8 Boîtier selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le tendeur ( 11) est du type à lame et comprend un organe de com- mande ( 18) accessible de l'extérieur du boîtier. 9 Boîtier selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de lubrification ( 50 a,50 b) de la chaîne communiquant avec le circuit de lubrification ( 51 a, 51 b) du moteur.