Brevet FR2610987A1 — publié le 19880819

L'invention concerne une came utilisée pour la commande du changement de charge dans une machine à pistons alternatifs, par l'intermédiaire d'un organe d'actionnement possédant une surface de glissement ayant un contour prédéter- miné, et comportant un flanc montant, un flanc descendant et une zone en pointe, qui possède un tronçon de surface de glis- sement qui réduit à une valeur minimale l'accélération, qui apparaît, de la soupape sur un angle de rotation prédéterminé de la came et se raccorde au flanc montant, au niveau d'une première jonction, et se prolonge par le flanc descendant au niveau d'une seconde jonction. Les figures 4 et 5 de la demande de brevet alle- mand publiée sous le N 30 37 652 représentent ce qu'on appelle une "came élargie", dans laquelle la zone de pointe de la came est réalisée sous la forme d'un élément de surface de glisse- ment (cercle de repos) qui est inséré entre un flanc montant pentu et un flanc descendant pentu et qui est concentrique au cercle de base de la came. On Deut réaliser de ce fait le soulèvement d'une soupape sur une course de longueur relativement importan- te et obtenir par conséquent un coefficient de rendement rela- tivement élevé. Mais précisément la zone plate de la pointe de la came produit un effet nuisible et ce notamment lorsque le moteur à combustion interne fonctionne dans des gammes de sur- vitesses (par exemple par suite d'une erreur de conduite ainsi que dans le cas d'un défaut de commutation ou d'un fonction- nement incorrect du frein moteur). Dans ces états de fonction- nement, les forces produites par les masses des éléments mo- biles de commande des soupapes deviennent supérieures aux for- ces des ressorts de soupape agissant à l'encontre des forces précédentes, de sorte qu'un organe d'actionnement d'une soupa- pe (par exemple un poussoir, un culbuteur), actionné par la came, commence déjà à s'écarter du flanc descendant de la came, pendant le glissement sur ce flanc et suit une trajectoire de vol balistique. Si cet organe d'actionnement de la soupape ren- contre à nouveau la came après cette phase de vol, ceci s'ef- fectue dans une zone de course constante de la came (cercle de repos), ce qui fait apparaître des forces extrêmement in- tenses, qui peuvent entraîner un endommagement d'éléments in- dividuels de commande de la soupape et ont un effet de déclen- chement d'oscillations. C'est pourquoi l'invention a pour but de créer une came du type indiquée plus haut, dont l'utilisation per- mette de garantir une grande sécurité vis-à-vis d'endommage- ments, conditionnés par des survitesses, des éléments de com- mande des soupapes et en outre un degré de rendement élevé. Ce problème est résolu conformément à l'inven- tion grâce au fait que le tronçon de la surface de glissement recoupe selon un angle différent de 90 , une bissectrice imagi- naire de l'angle formé par une droite passant par la première jonction et l'axe de rotation de la came, et une autre droite passant par la seconde jonction et l'axe de rotation de la ca- me, et que la distance entre la première jonction et l'axe de rotation de la came est supérieure à la distance entre la se- conde jonction et l'axe de rotation de la came. Lorsque l'organe d'actionnement de la soupape rencontre la surface de glissement de la came après la phase de vol, tous les éléments de commande de la soupape sont com- primés en raison de leur élasticité. Pendant ce processus de compression, la came continue à tourner sur un angle de rota- tion déterminé. L'agencement conforme à l'invention de la came ou du tronçon de la surface de glissement, sur lequel l'or- gane d'actionnement de la came peut s'appliquer lors de sur- vitesses, permet que, pendant cette phase de compression, la course de la came soit réduite d'une façon continue de sorte qu'une partie de l'énergie de choc est absorbée par la came, c'est-à-dire que le choc de l'organe d'actionnement de la sou- pape est amorti. Les éléments élastiques de commande de la sou- pape subissent par conséquent une compression réduite et sont de ce fait soumis à une contrainte moins élevée. L'action d'amortissement lors du choc a en outre pour effet qu'un nouveau fléchissement élastique lors de la phase de vol suivante ne se produit qu'à un degré réduit. Etant donné que la came possède un tronçon de surface de glissement réduisant au minimum l'accélération de la soupape, ce qui permet d'obtenir une extension de la courbe de levée de la soupape, on peut obtenir ici également des le- vées de soupapes sur des colrses de grande longueur et obtenir par conséquent des degrés élevés de rendement, sans qu'il y ait à accroître à cet effet la course maximale de la soupape. Le caractère régulier des jonctions reliant le- dit tronçon de surface de glissement aux deux flancs de la came empêche l'apparition de variations brusques de l'accélé- ration en ces emplacements. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe transversale d'une came conforme à l'invention; - la figure 2 représente, sous la forme d'un dia- gramme hN= f( levée de soupape hv, que l'on obtient effectivement, en fonc- tion de l'angle C de rotation de la came; et - la figure 3 représente, sous la forme d'un dia- grame hN = f (C), l'accélération hN de la soupape, prédétermi- née par la géométrie de la came, en fonction de l'angle M de rotation de la came. La figure 1 représente une came de commande 3, qui tourne dans le sens de la flèche 1 autour d'un axe fixe 2, d'une soupape de changement de charge non représentée et possédant un cercle de base de rayon rG. Au cercle de base 4 se raccorde un flanc montant 5 de la came qui se prolonge, au niveau d'une jonction 6, par un tronçon 7 de surface de glissement, qui est cintré de telle sorte que l'accélération obtenue de la soupape pendant le parcours de ce tronçon 7 est nulle (voir également figure 3). A ce tronçon 7 de sur- face de glissement se raccorde, au niveau de l'emplacement 8, un flanc descendant 9 de la came qui finalement se prolonge par le cercle de base 4 de la came. Le tronçon7 de surface de glissement est incli- né en direction du flanc descendant 9, auquel cas il recoupe la bissectrice 10 de l'angle formé par les deux droites 11 et 12 (droite 11 passant par l'axe 2 et la jonction 6; droite 12 passant par l'axe 2 et la jonction 8), sous un angle aigu f ( r correspond à l'angle entre la tangente 13 au point 14, au niveau duquel le tronçon 7 de surface de glissement recoupe la bissectrice 10 de l'angle). La jonction 6 forme par consé- quent la pointe de cette came dissymétrique 3. Afin d'éviter des variations brusques de l'ac- célération au niveau des deux jonctions 6 et 8, ces dernières possèdent un contour régulier. La figure 2 représente, sous la forme d'un dia- gramme 15, la relation entre la course hN de la came et l'an- gle la came 3 se termine, étant donné qu'alors la course de la sou- pape est nulle. Les différentes zones 5,7 et 9 de la surface de glissement sont caractérisées sur le diagramme 15 par les mêmes chiffres de référence que sur la figure 1. Dans le cas de l'apparition éventuelle de sur- vitesses, un organe d'actionnement de la soupape, actionné par la came conforme à l'invention, peut s'écarter du flanc mon- tant 5 de la came déjà pendant le parcours de ce flanc et sui- vre une trajectoire de vol balistique (ligne formée de tirets 16), ce qui signifie qu'alors la levée effective hv de la sou- pape est supérieure à la valeur de consigne hN prédéterminéepar la géométrie de la came. Après cette phase de vol, l'organe d'actionnement de la soupape peut s'appliquer à nouveau sur la came, à l'intérieur du tronçon 7 de la surface de glis- sement. En raison de l'action de forces dues aux masses, les éléments de commande de la soupape, comme par exemple le pous- soir, la queue de poussoir, le culbuteur et la tige de soupape, se déforment de sorte que pendant cet intervalle de temps, la levée effective hV de la soupape est inférieure à la valeur de consigne hN (zone 22, dans laquelle la courbe for- mée de tirets est située au-dessous de la courbe de la course de la came). Mais étant donné que la rencontre du levier d'ac- tionnement de la soupape s'effectue dans un tronçon dans le- quel la course hN de la came diminue selon une fonction li- néaire (aucune accélération de la soupape), le choc de ce le- vier est amorti, et c'est pourquoi également après le nouveau fléchissement élastique des éléments comprimés de commande de la soupape, un nouvel écartement du levier d'actionnement de la soupape par rapport à la surface de glissement de la came ne se produit que d'une façon affaiblie. La variation associée de l'accélération hN de la soupape, prédéterminée par la géométrie de la came, est repré- sentée sur le diagramme 17 reproduit sur la figure 3: hN=f(). Ici également les désignations des zones correspondent à celles de la figure 1. La section 7 n'a pas à être obligatoirement agencée sous la forme d'une zone à accélération nulle, étant donné qu'une extension de la longueur de la course de levée de la soupape est également encore obtenue, dans le cas d'une variation de l'accélération conformément à la courbe 18 repré- sentée par une ligne formée de tirets sur la figure 3, par con- séquent également dans le cas d'une accélération négative, qui apparaît encore à un faible degré. Il suffit que soit satis- faite la condition selon laquelle respectivement dans les zo- nes situées à gauche et à droite de la pointe 6 de la came, la somme de toutes les surfaces délimitées entre la courbe hN= f(C) et l'axe des abscisses 21 et situées au-dessous de cet axe des abscisses (accélérations négatives) soit égale àla som- me de telles surfaces situées au-dessus de l'axe des abscisses 21 (accélérations positives). Naturellement une accélération qui apparaît encore à un faible degré dans la zone 7, présup- pose, dans le diagramme 15 de variation de la levée de la sou- pape hN = f(ô) (figure 2), dans la zone 7, une forme de courbe cintrée convexe minimale (ligne formée de tirets 18 sur la fi- gure 2), c'est-à-dire que la surface de glissement de la came (figure 1) est un peu plus fortement cintrée dans la section 7, mais on n'en a pas donné la représentation associée sur la figure 1, pour conserver la clarté du dessin. REVENDICATIONS 1. Came utilisée pour la commande du changement de charge dans une machine à pistons alternatifs, par l'inter- médiaire d'un organe d'actionnement possédant une surface de glissement ayant un contour prédéterminé, et comportant un flanc montant (5), un flanc descendant (9) et une zone en poin- te, qui possède un tronçon de surface de glissement (7) qui réduit à une valeur minimale l'accélération, qui apparaît, de la soupape sur un angle de rotation prédéterminé de la came et se raccorde au flanc montant (5), au niveau d'une première jonction (6), et se prolonge par le flanc descendant (9) au niveau d'une seconde jonction (8), caractérisée en ce que le tronçon (7) de la surface de glissement recoupe selon un angle () différent de 90 , une bissectrice imaginaire (10) de l'an- gle formé par une droite (11) passant par la première jonction (6) et l'axe (2) de rotation de la came, et une autre droite (12) passant par la seconde jonction (8) et l'axe (2) de rota- tion de la came, et que la distance entre la première jonction (6) et l'axe (2) de rotation de la came est supérieure à la distance entre la seconde jonction (8) et l'axe (2) de rota- tion de la came. 2. Came selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux jonctions (6,8) ont une forme régulière.