Brevet FR2567613A1 — publié le 19860117

Depuis leur origine les moteurs à pistons ont des soupapes commandées mécaniquement soit par des arbres à cames directes, soit par des arbres à cames poussoirs tiges et culbuteurs. I1 faut donc pour commander les soupapes au moins un arbre à cames, ses paliers, son entraînement à demi vitesse du vilebrequin, une came par soupape et un plateau de soupape pour la commande directe et en plus un poussoir et son alésage, une tige, un culbuteur et ses paliers par soupape pour la commande par culbuteur. Par ailleurs la disposition de l'axe des soupapes est impose par le systeme de commande et le compromis optimum est souvent difficile à obtenir. Les masses en mouvement dans le cas de la commande par culbuteur limitent le nombre de tours. L'invention, objet du pressent brevet, permet une totale liberté dans le choix de la disposition des soupapes , elle permet également de supprimer la majorité des pièces intermédiaires tout en réduisant les inerties lises au mouvement de la soupape. Elle est caractérisée en ce que chaque soupape se deplace sous l'action d'un piston hydraulique sensiblement coaxial à la dite soupape, le dit piston se déplaçant dans un cylindre fixé dans un logement prévu à cet effet dans le couvercle de culasse, le dit cylindre étant maintenu dans son logement par une barrette amovible L'invention concerne egalement les moyens permettant de mouvoir le piston hydraulique de commande de la soupape. Dans un premier groupe de moyens chaque piston hydraulique de commande de soupape est lie à un piston pilote par une tubulure pleine d'huile liant la tête du cylindre du piston hydraulique de commande de soupape à la tête du cylindre du piston pilote Les mouvements des deux pistons sont ainsi conjugues. La disposition des cylindres des pistons pilotes est caractérisée, selon l'invention, en ce que les dits cylindres sont disposés radialement autour de l'axe de la came unique qui les commande, et ce de préference en deux étoiles : une pour les soupapes d'admission et une pour les soupapes d'échappement. Il est ainsi possible de commander toutes les soupapes d'un moteur six cylindres, par exemple, avec un organe de distribution à came unique de dimension analogue à celle de la distribution d'allumage. Selon l'invention la distribution des soupapes et la distribution d'allumage sont groupées et entraînées par le même arbre à demi vitesse du vilebrequin, le module des engrenages à axes perpendiculaires étant aug menté à cet effet en comparaison au module utilisé couramment. Dans un deuxième groupe de moyens chaque piston hydraulique de commande reçoit le débit prélevé sur celui d'une pompe à débit constant par l'intermédiaire d'un distributeur imposant au débit les valeur, durée et calage voulus. Lorsque les soupapes sont commandées par une pompe, selon l'invention, le distributeur hydraulique de commande des soupapes et le distributeur d'allumage sont entraînés par le même arbre tournant à demi vitesse du vilebrequin. Si la pompe est entraînée par le même arbre que pour le distributeur hydraulique le module des engrenages sera plus élevé que le module courant. On voit que l'utilisation de l'invention supprime un nombre important d'organes du moteur ce qui réduit le poids, la dimension et le prix. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront ou seront précisées au cours de la description qui suit donnée uniquement à titre d'exemple de réalisation. Aux planches 1 et 2 La figure 1 représente une tête de soupape et sa commande hydraulique selon l'invention ; Lesfigure5 2,3,4 et 5 représentent une distribution de commande des soupapes pour un moteur à quatre cylindres à came unique selon l'invention la figure 2 en est une coupe brisée par deux plans parallèles à l'axe de la came suivant AA de la figure 4 ; la figure 4 est une coupe par un plan perpendiculaire à l'axe passant par les axes des pistons pilotes des soupapes d'admission suivant BB de la figure 2 ; la figure 3 est une demi vue de profil et la figure 5 la demi vue en plan du distributeur de commande des soupapes selon l'invention. Les figures 6, 7, 8, 9 et 10 représentent une distribution de commande de soupapes pour un moteur à quatre cylindres à prélèvement de débit d'une pompe à débit constant : la figure 6 est une coupe par un plan passant par l'axe de rotation du distributeur suivant AA de la figure 7. La figure 7 est une coupe par un plan perpendiculaire à l'axe de rotation passant par la pompe suivant BB de la figure 6, la figure-8 est une demi vue en plan du distributeur tournant, la figure 9 est une demi vue en coupe suivant CC de la figure 6 de la glace de distribution correspondante. La figure 10 est une vue en plan de la noix d'entraînement de la pompe et du distributeur. A la figure 1 la tête de soupape [13 classique qui porte son appui de ressorts (2) et son Qu ses ressorts t33 est couverte par le couvercle de culasse (4) qui porte selon l'invention sensiblement coaxialement avec l'axe de la soupape (1) l'alésage à épaulement t53 dans lequel se centre en s'appuyant le cylindre (63. Le piston hydraulique de commande (7) coulisse d'une manière étanche dans l'alésage du cylindre (6), ce piston (7) est mû par le liquide arrivant par la tubulure (B). Le cylindre (6) est maintenu en place par la barrette amovible (9) -ou un cavalierconvenablement fixée au couvercle de culasse(4 Aux figures 2, 3, 4 et 5 la came unique (10) selon l'invention tourne dans ses paliers t113 et 02) portés par les couvercles de fermeture (13) et (14) Le corps t15) du distributeur de commande porte deux étoiles, de quatre alésages t163 à 90 . Ces étoiles sont décalées de l'angle voulu par les avances à l'ouverture à l'échappement et les retards à la fermeture à l'admission. Dans les alésages f163 coulissent les poussoirs (17) au fond intérieur desquels s'appuient les pistons pilotes (18). A chaque tête d'alésage (16) est fixé le cylindre (19) dans l'alésage duquel coulisse d'une manière étanche le piston pilote t186 Chaque cylindre (19) porte à sa tête le conduit radial t20) permettant, par l'intermédiaire du conduit t213 parallèle à l'axe du cylindre de débiter dans le conduit t223 d'alimentation du cylindre de commande (6). Chaque conduit (22) est relié au cylindre t6) correspondant par un tube (23) raccordé au tube (8) ou de préférence le même toujours rempli d'huile Chaque cylindre (19) est fermé par une plaque (243 collée ou brasée sur le corps (15). Chaque conduit t223 est prolongé jusqu'au plan de joint du couvercle inférieur t133. Ce couvercle inférieur (13) porte coaxialement à chaque conduit t223 un tronc de cône (25) dont la petite base est reliée par les trou (26) au collecteur circulaire (27) relié au circuit d'huile du moteur par le tube (28). Dans chaque tronc do cone est placés une bille (29) formant clapet. Cette disposition permet de maintenir tous les circuits au moins à la pression huile du moteur et de compenser les fuites. Sur les figures les départs aux différentes soupapes sont notes : E1 ; E2..pour la soupape d'échappement du premier cylindre, la soupape d'échappement du deuxième cylindre, etc. AI, A2..pour 13 soupape d'admission au premier cylindre, la soupape d'admission au deuxième cylindre etc... La came (10) est entrainée en rotation par l'arbre à demi vitesse (30). Le distributeur d'allumage est entraîné par son arbre 131) traversant le couvercle (14). Aux figures 6. 7, 8, 9 et 10 : Le cylindre enveloppe (32) est fermé par les couvercles t333 et t34) le tout assemblé par les quatre boulons (35). Les paliers (36) st (37) contiennent les portées tournantes de l'arbre (38) porte noix de distribution.Cette noix de distribution formant une pièce unique avec l'arbre (38) comporte un disque circulaire (39) percé des trous (40) d'aspiration à la pompe, elle comporte également le prisme de liaison (41) sur lequel s'appuie concentriquement le distributeur tournant (42). Ce prisme de liaison t41) est percé de part en part par les deux conduits (43) diamètralement opposés conduisant le refoulement d'huile de la pompe au distributeur tournant (42). Ce prisme de liaison t41) est également percé de part en part par les alésages (44) diamètralement opposés traversés par les goupilles cylindriques ajustées t45J entraînant le distributeur tournant (42) à la partie supérieur et le corps tournant t46) de la pompe à la partie inférieure. Ce corps tournant I461 comporte trois alésages (47), t481 et t49) dont les axes sont dans le même plan.Les alésages t471 et (49) contiennent avec le minimum de jeu les engrenages satellites (50) et (51).L'alésage central (48) contient avec le minimum de jeu l'engrenage central de la pompe (52). Cet engrenage (52) est solidaire du fond (34). Le disque (39) de la noix de distribution qui est solidaire du corps tournant (46) par les goupilles ajustées (45) a un jeu minimum avec les engrenages (50),(51) et (52) qui sont les éléments actifs de la pompe qui est ainsi double. L'huile est aspirée par les ouvertures t533 en correspondance avec les ouvertures t401 du disque 1393 de la noix de distribution. De même l'huile est refoulée par les ouvertures t541 qui sont dans le prolongement des alésages (43) de la noix de distribution. L'une des sorties 1543 étant affectée aussoupapes d'échappement et l'autre sortie aux soupapes d'admission. Le distributeur tournant 142) comporte deux sorties d'huile circulaires (55) diamètralement et symétriquement disposées, c'est-à-dire que l'une est ouverte vers le haut et l'autre vers le bas. L'arrivée d'huile au distributeur [42) se fait par les alésages symétriques (58) qui sont dans le prolongement des alésages (43) de la noix de distribution l'étanchéité étant assurée par les joints annulaires (57). Les deux sorties (55) alimentent les deux anneaux de répartition (59) qui sont symétriques par rapport au plan médian du distributeur (42). Si lecouple distributeur (42) répartiteur (59) supérieur alimentent les soupapes d'échappement le couple distributeur (42) répartiteur (59) inférieur alimentent les soupapes d'admission.Autour de chaque sortie d'huile (55) est placé le masque (58) obturant convenablement le contour de répartition à chaque soupape de l'anneau de répartition [59). Le contour de répartition (60) à chaque soupape est tracé d'une manière telle que l'huile sortant de (55) et allant à la bâche se trouve d'abord mise en vitesse par laob- turation partielle pour atteindre la pression de levée de soupape, puis la section by-passée est fermée progressivement pour que le débit total de la pompe passe à la soupape durant l'angle voulu, la sortie partielle à la bâche se faisant ensuite progressivement jusqu'à la levée maximum. La sortie d'huile vers le cylindre (6) se fait par l'ouverture (61) en communication directe avec l'intérieur du contour fermé de (80). Dés que la sortie de (55) se fait totalement à la bâche le masque (58) découvre la sortie (61) pour permettre le retour à la bâche de l'huile refoulée par le piston de commande (7) rappelé par le ressort (3). Le contour extérieur du masque (58) est tracé d'une manière telle qu'il diminue la section de sortie d'huile à l'angle voulu pour amortir la retombée de la soupape sur son siège.Il en est de même à chaque soupape et à chaque tour Afin de faciliter la réalisation, chaque tubulure se terminant en (8) à chaque soupape, est fixée d'une manière étanche à l'anneau intermédiaire (82) dont les alésages correspondent aux alésages (613. L'étanchéité entre l'anneau de répartition (59) et l'anneau intermédiaire (623 est assurée par les joints toriques (63). Un intérêt supplémentaire de l'anneau intermédiaire (62) est de permettre le déplacement angulaire de l'anneau de répartition (59), qui peut alors être formé de deux éléments concentriques. il existe ainsi une possibilité simple de réglage de la distribution des soupapes en marche, ce qui peut être un avantage considérable dans les moteurs très performants ou pour la recherche de minimum de consommation. Les deux sorties (55) alimentent les deux anneaux de répartition C593 qui sont symétriques par rapport au plan médian du distributeur (42). Revendications 1. Commande hydraulique de soupapes caractérisée en ce que chaque soupape, normalement rappelée par un ressort, reçoit son mouvement d'un piston hydraulique de commande sensiblement coaxial à la dite soupape, le débit hydraulique parvenant au cylindre dans lequel se déplace le dit piston par une tubulure. 2. Commande hydraulique de soupapes selon la revendication 1 caractérisée en ce que le cylindre dans lequel se déplace le piston hydraulique de commande est fixé de l'extérieur dans un alésage à épaulement exécuté sensiblement coaxialement à la soupape dans le couvercle de culasse réalisé à cet effet, la tubulure amenant le débit hydraulique étant à l'extérieur du dit couvercle de culasse. 3. Commande hydraulique de soupapes selon les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que le cylindre dans lequel se déplace le piston hydraulique de commande est maintenu par une barrette ou -un étrier- démontable fixée extérieurement au couvercle de culasse. 4. Commande hydraulique de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le débit hydraulique de commande est généré par piston pilote dans une distribution à came unique d'où partent toutes les tubulures de commande. 5. Commande hydraulique de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les cylindres des pistons pilotes sont disposés en étoile autour de l'axe de la came unique leurs axes étant perpendiculaires à l'axe de la dite came unique. 6. Commande hydraulique de soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'une étoile porte les cylindres des pistons pilotes des cames d'échappement et une autre étoile porte les cylindres des pistons pilotes des cames d'admission. 7. Commande hydraulique de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le débit hydraulique de commande de chaque soupape provient d'une pompe à débit constant par l'intermédiaire d'un distributeur imposant au débit la valeur, la durée et le calage voulus. 8. Commande hydraulique de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la pompe à débit constant est double avec corps tournant entraîné par l'arbre à demi vitesse de distribution. 9. Commande hydraulique de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes caratérisée en ce que les anneaux de répartition du débit qui sont coaxiaux à l'arbre à demi vitesse de distribution peuvent entre décalés angulairement pendant la marche afin de donner la valeur voulue aux avances à l'ouverture et aux retards à la fermeture de chaque soupape selon les besoins et à chaque instant. 10. Commande hydraulique de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la distribution hydraulique de commande des soupapes est montée sur le même arbre composite tournant à demi vitesse que la distribution d'allumage; la distribution hydraulique étant de préférence intercalée entre la distribution d'allumage et la prise de mouvement de l'arbre sur le mateurs les deux distributions pouvant ainsi être groupées pour réaliser un organe unique externe au moteur.