Brevet FR2566838A1 — publié le 19860103

La présente invention a pour objet un dispositif de commande de soupapes d obturation de conduits d'admission ou d'échappement dans un moteur à combustion interne, du genre comportant des culbuteurs pivotant sur un axe parallèle à un arbre à cames et pourvus chacun de deux bras coopérant respectivement avec l'extrémité de la tige d'une soupape et avec une came rotative de l'arbre à cames, 1 axe de pivotement des culbuteurs étant sensiblement parallèle à l'arbre à cames et orthogonal aux tiges des soupapes. La fonction de ce dispositif consiste à faire varier la loi d'ouverture du conduit obturable par la soupape, en fonction des conditions d'utilisation du moteur. En particulier ce dispositif a pour fonction de retarder d'autant plus la fermeture d'une soupape d'admission que la vitesse de rotation du moteur est plus grande, dans le but de procurer au moteur non seulement une grande puissance à vitesse élevée, mais aussi un rendement optimal à basse vites se. Les dispositifs connus sont généralement compliqués et coûteux, ençombrants et de fiabilité douteuse. Ils consistent notamment à déplacer axialement l'arbre à cames muni de cames à profil variable, ou. à interposer entre le culbuteur et la came ou la tige, une came auxiliaire coulissante et oscillante.Une réalisation plus simple consiste à faire seulement coulisser légèrement l'axe de pivotement du culbuteur dans une direction perpendiculaire à l'arbre à cames, de manière à modifier la loi de coopération de la came rotative avec le bras correspondant du culbuteur. I1 s'ensuit bien une variation de la levée de la soupape à tige en durée et en amplitude, mais non un déphasage de l'ouverture maximale, et lorsque la soupape est fermée, le jeu de fonctionnement entre le culbuteur et la came et/ou la tige varie considérablement, atteignant des valeurs excessives se traduisant par des chocs bruyants et générateurs d'usure. L'invention a donc pour but de réaliser un dispositif de commande de soupapes dans lequel ces inconvénients sont éliminés, notamment par l'obtention d'un déphasage de l'ouverture maximale de la soupape pour des vitesses de rotation élevées du moteur. Suivant l'invention, l'axe des culbuteurs comprend, en regard de chaque culbuteur, une partie excentrée sur laquelle peut pivoter le culbuteur correspondant et dont la position angulaire est réglable par rotation de l'axe des culbuteurs en fonction d'un paramètre du moteur, et un poussoir hydraulique de rattrapage automatique du jeu de chaque tige de soupape, du culbuteur et de la came associés est monté sur l'un des bras de chaque culbuteur. Suivant d'autres particularités et avantages de l'invention - le poussoir hydraulique est disposé sur l'extrémité du bras au droit de son contact avec la tige de la soupape; - et la position angulaire de l'axe des culbuteurs est réglable sur un quart de tour environ, de manière que le centre de chaque partie excentrée puisse se déplacer pratiquement perpendiculairement à une droite perpendiculaire à l'axe de l'arbre à cames, passant par cet axe et par le point de contact entre la came et le culbuteur associés en position de levée maximale de la soupape. Dans ces conditions, lorsque la vitesse de rotation du moteur s'accroit, on fait tourner l'axe des culbuteurs de manière que le centre de ses parties excentrées se déplace à peu près perpendiculairement à la normale au contact entre les cames et les culbuteurs, ce qui, compte tenu du sens de rotation de l'arbre à cames, entraine un retard corrélatif de l'ouverture maximale de la soupape, donc de sa fermeture. L'invention sera décrite ci-après en réfé- rence aux dessins annexés qui en illustrent un mode de réalisation à titre d'exemple non limitatif - la Figure 1 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation du dispositif de commande de soupapes dans un moteur à combustion interne selon l'invention, montrant une soupape en position d'ouverture maximale; - la Figure 2 est une vue mi-élévation, mi-coupe axiale suivant II-1I de la Figure 1. Le dispositif représente aux Figures 1 et 2 est destine à assurer la commande de soupapes 4 d'ob-- turation de conduits 2 d'admission dans un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comportant une culasse 1, un arbre à cames 3 muni de cames telles que 17, 17a, pouvant tourner dans le sens anti-horaire de la flèche F (Figure 1) et commander les ouvertures et fermetures successives des soupapes 4 par l'intermédiaire de culbuteurs 6, 6a pivotant sur un axe 7 parallèle à l'arbre à cames 3. Les soupapes 4 sont munies chacune d'une tige 5 coulissant à travers la paroi du conduit d'admission 2 et dont l'extrémité coopère avec un bras tel que 21 de l'un des culbuteurs 6, 6a, qui comportent chacun un deuxième bras tel que 22 cooperant avec l'une des cames 17, 17a de l'arbre à cames 3. L'axe 7 des culbuteurs tourillonne dans des paliers 9, 9a de support, réalisés de facon connue en soi en demi-paliers susperposés, tandis que des entretoises 10, 10a, 10b, constituées par des demi-coquilles assemblées par des joncs 11, sont disposées entre, d'une part les paliers 9, 9a et les culbuteurs 6, Sa, et d'autre part entre ces derniers. L'axe 7 des culbuteurs 6, 6a comprend, en regard de chaque culbuteur, une partie excentrée 8, 8a sur laquelle peut pivoter le culbuteur correspondant 6, Sa et dont la position angulaire est réglable par rotation de l'axe 7 en fonction d'un paramètre du moteur. L'axe 7 présente un canal axial 13 débouchant par des conduits transversaux 15, 23 dans les paliers 9, 9a et sur la périphérie des parties excentrées 8, 8a pour y amener de l'huile de lubrification.Complémentairement l'invention prévoit un poussoir hydraulique 12 de rattrapage automatique du jeu de chaque tige 5 de soupape 4, du culbuteur 6, 6a et de la came 17, 17a associée, ce poussoir 12 étant monté dans l'exemple décrit sur le bras 21 de chaque culbuteur 6, 6a, au droit du contact de ce bras 21 avec la tige 5 de la soupape 4 correspondante. Le poussoirhydrauli- que 12, connu en soi, ne sera pas décrit en détail. il est alimenté en huile par un conduit 14 et a pour fonction de combler l'espace e entre le culbuteur 6 et la tige 5, le culbuteur 6 étant représenté en position haute, lorsque le moteur tourne à basse vitesse, tandis que sa position 6', lorsque le moteur tourne à haute vitesse, est représentee en traits mixtes. En variante, il est possible de monter le poussoir 12 dans l'extrémité - du second bras 22 de chaque culbuteur 6, 6a, entre la came correspondante 17, 17a et le culbuteur 6, 6a, l'extrémité du second bras 21 coopérant alors directement avec l'extrémité de la tige 5. La position angulaire de l'axe 7 des cul buteurs 6, 6a est réglable sur un quart de tour environ, grace à un levier 16 de commande accouplé à l'axe 7, et relié par un organe (non représenté) mobile en fonction de la charge ou de la vitesse de rotation du moteur. Cette rotation de l'axe 7 permet de déplacer le centre 18 de chaque partie excentrée 8, 8a pratiquement perpendiculairement à une droite 19 elle-mème perpendiculaire à l'axe X-X de l'arbre à cames 3, passant par cet axe X-X et par le point de contact C entre la came 17, 17a et le culbuteur 6, 6a, la soupape associée étant en position de levée maximale h.Par ailleurs, suivant une particularité complémentaire de l'invention, chaque culbuteur 6, 6a présente en regard de la came correspondante 17, 17a, une face 20 légèrement bombée en contact avec la came 17, 17a, et à convexité tournée vers cette dernière. Le fonctionnement de ce dispositif de commande est le suivant Lorsque l'arbre à cames 3 tourne dans le sens anti-horaire de la flèche F, et qu'on fait tourner l'axe 7, grâce au levier de commande -16 et quand la vitesse de rotation du moteur s'accroittde manière que les centres 18 des parties excentrées 8, 8a se déplacent à peu près perpendiculairement à la droite 19, pour venir dans la position 18', le point de contact C entre chaque face bombée 20 et chaque came telle que 17, en position de levée maximale de la soupape, se déplace légèrement dans le sens de rotation de la flèche F, pour venir en C'. La droite 19 vient corrélativement en 19' avec déplacement correspondant de la face bombée 20, tandis que l'espace e varie notablement, mais sans apparition d'un jeu de fonctionnement grâce au poussoir hydraulique 12. Le rapport L2/L1 des bras de levier du cul buteur 6, 6a à basse vitesse (L2 étant la distance entre le centre 18 et l'axe de la tige 5, tandis que Lt est la distance entre le centre 18 et la droite 19), est inférieur au rapport L'2/L'1 à haute vitesse (L'2 étant la distance entre le centre 18 et l'axe de la tige 5 tandis que L'1 est la distance entre le centre 18' et la droite 19'). Il en résulte une augmentation souhaitée de la levée h de la soupape 4, quand la vitesse de rotation du moteur s'accroit. Le décalage susmentionné du point de contact C vers le point C' , quand la vitesse ou la charge du moteur augmente, s'effectue dans le sens F de rotation de l'arbre à cames 3. Dans le cas d'une soupape d'admission, illustré aux Figures 1 et 2, il en résulte une augmentation souhaitee du retard à l'ouverture maximale de la soupape 4, et par suite du retard à sa fermeture, quand la vitesse de rotation du moteur s'accroit. Dans le cas d'une soupape d'échappement, une augmentation souhaitée de l'avance a son ouverture quand la vitesse de rotation du moteur augmente serait obtenue de manière analogue avec un arbre à cames tournant en sens inverse de F ou avec un axe de culbuteurs actionné en sens inverse de celui de l'exemple décrit ci-dessus. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande de soupapes (4) d'obturation de conduits d admission ou d'échappement dans un moteur à combustion interne, comportant des culbuteurs (6, 6a) pivotant sur un axe (7) parallèle à un arbre (3) à cames (17, 17a) et pourvus chacun de deux bras (21, 22) coopérant respectivement avec l'extrémité de la tige (5) d'une soupape (4) et avec une came rotative (17, 17a) de l'arbre à cames (3), l'axe (7) de pivotement des culbuteurs (6, Sa) étant sensiblement paralléle à l'arbre a cames (3) et orthogonal aux tiges (5) des soupapes (4), caractérise an ce que l'axe (7) des culbuteurs (6, 6a) comprend en, regard de chaque culbuteur, une partie escentrée (8, 8a) sur laquelle peut pivoter le culbuteur correspondant (6, 6a) et dont la position angulaire est reglable par rotation de l'axe (7) des culbuteurs (6, 6a) en fonction d'un paramètre du moteur, et un poussoir hydraulique (12) de rattrapage automatique du jeu de chaque tige (5) de soupape (4), du culbuteur (6. 6a) et de- la came (17, 17a) associés est monté sur l'un des bras (21, 22) de chaque culbuteur (6, 6a). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poussoir hydraulique (12)est disposé sur l'extrémité du bras (21) au droit de de; son contact avec la tige (5) de la soupape (4). 3 - Dispositif selon 1 une des revendications 1 et 2, caractérisé an ce que la position angulaire de l'axe (7) des culbuteurs (6, 6a) est ré- glable sur un quart de tour environ, de manière que le centre (18) de chaque partie excentrée (8, 8a) puisse se déplacer pratiquement perpendiculairement à une droite (19) perpendiculaire à l'axe (X-X) de l'arbre à cames (3), passant par cet axe (X-X) et par le point de contact (C) entre la came (17, 17a) et le culbuteur (6, 6a) associés en position de levée maximale de la soupape.