Brevet FR2645587A1 — publié le 19901012

Dispositif d'entraînement en rotation, à phase variable en fonctionnement, notamment pour arbre à cames. L'invention est relative à un dispositif d'entrainement en rotation, à phase variable en fonctionnement, entre un arbre moteur et un arbre récepteur, comprenant au moins quatre roues dentées engrenant successivement les unes avec les autres, dont les roues dentées extrêmes ont des axes de position fixe, les axes de toutes ces roues dentées étant perpendiculaires à un plan commun. Pour certains des moteurs à combustion interne, on peut être amené à faire ouvrir et/ou fermer les soupapes d'admission et/ou d'échappement avec une avance et/ou un retard variable en fonctionnement, par rapport à une certaine position angulaire du vilebrequin. C'est, par exemple, le cas de moteurs diesel deux temps à balayage par soupapes et à suralimentation par des groupes turbo-compresseurs alimentés par les gaz d'échappement, dont on peut régler la pression de suralimentation par ouverture plus ou moins prématurée des soupapes d'échappement en faisant varier en fonctionnement le calage angulaire entre l'arbre moteur et l'arbre à cames entrainant lesdites soupapes. Afin de régler ce calage variable de l'arbre à cames par raport au vilebrequin, on a proposé des solutions basées sur le principe d'accouplements variables angulairement, par exemple sous forme de rampes hélicoïdales convenablement conjuguées. Mais les solutions connues ont abouti jusqu'ici à des constructions encombrantes et délicates à mettre au point. L'invention a pout but de réaliser un dispositif mécanique d'entrainement en rotation, à phase variable en fonctionnement, qui soit simple et peu encombrant et qui permette un calage angulaire variable sans introduire d'autre moyen de transmission de l'effort que les engrenages eux-mêmes qui existent habituellement dans les moteurs, mais sans variation de calage1 et que l'on sait bien dimensionner. A cet effet, le dispositif d'entraînement conforme à l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'au moins deux roues dentées intermédiaires successives ont leurs axes mobiles parallèlement au susdit plan, en ce que les axes des roues dentées sont reliés ensemble par un dispositif articulé maintenant celles-ci en prise deux à deux, et en ce qu'un positionneur est agencé de façon à déformer le dispositif articulé en modifiant de façon voulue les positions angulaires relatives de l'arbre moteur et de 1 'arbre récepteur. Le dispositif articulé est constitué de préférence par des bielles articulées deux à deux au niveau des susdits axes. Le dispositif d'entrainement selon l'invention possède avantageusement quatre roues dentées dont deux intermédiaires ayant leurs axes mobiles. Selon une construction préférée, la position des roues intermédiaire est telle qu'aux deux extrémités de la course du positionneur, l'axe de l'une des roues dentées intermédiaires se retrouve dans la même position, l'axe de l'autre roue dentée ayant alors deux positions extrêmes qui sont symétriques par rapport au plan passant par l'axe de la roue dentée finale et par celui de la première des susdites roues dentées intermédiaires à l'une et l'autre des positions extrêmes de cette dernière. Les quatre roues dentées peuvent avoir le même diamètre primitif d'engrènement. Le susdit positionneur peut être un servo-positionneur linéaire ou un servo-positionneur rotatif. Enfin, selon le mode d'application préféré de l'invention, l'arbre moteur est constitué par le vilebrequin d'un moteur à combustion interne et l'arbre récepteur par un arbre à cames actionnant les soupapes d'admission et/ou d'échappement de ce moteur. L'invention va être décrite plus en détail ci-aprs a l'aide d'un mode de réalisation particulier qui est illustré par les dessins annexés. Dans ce mode de réalisation, on a choisi de préférence une disposition comprenant quatre roues dentées dans des positions privilégiées, ce qui simplifie l'exposé de l'invention et sa compréhension. Pour plus de simplicité encore, on a choisi aussi un même diamètre primitif pour ces quatre roues dentées. La figure 1 des dessins est une représentation schématique d'un dispositif d'entraînement conforme au susdit mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente, respectivement en trait plein et - en trait mixte, les deux positions extrêmes que prennent les roues dentées intermédiaires dans le dispositif de la figure 1. La figure 3 représente l'une des deux positions extrêmes et la position médiane des roues dentées du même dispositif. Il est à noter que les différents organes constitutifs du dispositif d'entraînement à phase variable sont séparément bien connus de l'homme de l'art de sorte qu'ils ne seront décrits que succinctement. L'axe 1 d'un vilebrequin porte solidairement une première roue dentée 5 engrenant avec une deuxième roue dentée 6 qui entraîne une troisième roue dentée 7, celle-ci entraînant une quatrième roue dentée 8 qui est solidaire d'un arbre à cames 4. Alors que les axes des roues dentées extrêmes 5 et 8 ont une position mutuelle invariable, les axes 2 et 3 des roues intermédiaires 6 et 7 sont mobiles transversalement et tenus par un dispositif articulé constitué par trois bielles 9, 10 et 11 qui maintiennent constants les entraxes d'engrènement 1-2, 2-3 et 3-4 à la manière de porte-satellites de trains planétaires. La forme de ce dispositif articulé dans le plan des figures est assurée par un servo-positionneur 12 qui est relié par une liaison 13 à l'une des trois susdites bielles, par exemple la bielle 11.Selon les ordres reçus sous forme mécanique, électrique ou hydraulique par le servo-positionneur 12, le dispositif articulé peut prendre toutes les positions comprises entre les deux positions extrêmes de la figure 2 et, en particulier, la position médiane de la figure 3. Dans la réalisation choisie, en position médiane, la bielle 9 est perpendiculaire à la ligne formée par les deux bielles 10 et Il qui sont alors alignées. De cette manière, le dispositif présente une certaine symétrie qui simplifie les calculs. De façon connue, grâce au principe d'addition des rotations relatives, on démontre que, pour une rotation a de la bielle 11 autour de l'axe 4 (voir la figure 2), le décalage angulaire total delta roue dentée 8, par rapport à la roue dentée 5, est de 4.a. Sur la figure 3, on remarque qu'en position médiane, la roue dentée 6 a reculé d'un petit angle par rapport à la roue dentée 5, ce qui lui communique une légère rotation relative se répercutant sur la suite des engrènements jusqu'a la roue dentée 8 en introduisant une erreur b dans la relation à peu près linéaire qui existe entre l'angle de rotation a de la bielle 11 et le décalage angulaire de 4.a entre les roues 5 et 8. Mais la valeur angulaire de cette erreur b n'est que de l'ordre de b = arc tg CI - cors ). Cette valeur se répercute sur la roue dentée 6 de manière peu sensible. Par exemple dans le cas où a = 20, l'erreur de linéarité est inférieure à 2 %. On pourra d'ailleurs, si nécessaire, programmer les ordres donnés au servopositionneur 12 pour éliminer cette erreur. Le fonctionnement du système apparait donc clairement grâce au dispositif adopté dans sa version représentée. L'amplitude de la variation angulaire de la roue dentée 8 de l'arbre à cames 4 par rapport à la roue dentée 5 du vilebrequin est égale à quatre fois l'angle dont on fait tourner la bielle Il autour de l'axe 4. Grâce à cette amplification, on réalise un ensemble peu encombrant, performant, ne nécessitant pas d'autre liaison de transmission d'efforts relatifs que l'engrènement luimême des roues dentées entre elles. L'ensemble des bielles de liaison 9 à Il reprend ces efforts à la manière d'un porte-satellite, ces efforts de réaction étant, en définitive, reçus par le servo-positionneur 12. Ce dernier peut également participer à l'amortissement des vibrations de torsion qui sont propres aux systèmes d'entraînement des arbres à cames. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe toutes les variantes qui en constituent des équivalents techniques. En particulier, les roues dentées n'ont pas forcément le me me diamètre et il faut noter que, si le diamètre des roues dentees intermédiaires 6, 7 était plus grand que celui des roues dentées extrêmes -5, 8, l'amplification angulaire entre bielle et décalage serait augmentée. Il va de soi que, pour des raisons d'architecture ou de technologie, il sera possible de prévoir un ou plusieurs autres engrenages intermédiaires entre ces divers éléments. De même, au lieu d'agir linéairement sur la bielle 11, le servo-positionneur 12 pourrait agir sur la bielle 10 ou à la hauteur de l'axe 3 ou être rotatif sur l'axe d'articulation de la bielle 10 ou 11. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entrainement en rotation, à phase variable en fonctionnement, entre un arbre moteur et un arbre récepteur, comprenant au moins quatre roues dentées (5 à 8) engrenant successivement les unes avec les autres, dont les roues dentées extrêmes (5, 8) ont des axes (1, 4) de position fixe, les axes (1, 4) de toutes ces roues dentées étant perpendiculaires à un plan commun, caractérisé en ce qu'au moins deux roues dentées intermédiaires successives (6, 7) ont leurs axes (2, 3) mobiles parallèlement au susdit plan, en ce que les axes (1 à 4) des roues dentées (5 à 8) sont reliés ensemble par un dispositif articulé maintenant celles-ci en prise deux à deux, et en ce qu'un positionneur t12) est agencé de façon à déformer le dispositif articulé en modifiant de façon voulue les positions angulaires relatives de l'arbre moteur et de l'arbre récepteur 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif articulé est constitué par des bielles (9 à 11) articulées deux à deux au niveau des susdits axes (1 à 4). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il possède quatre roues dentées (5, 6, 7, 8), dont deux intermédiaires (6, 7) ayant leurs axes (2, 3) mobiles. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la position des roues intermédiaires (6, 7) est telle qu'aux deux extrémités de la course du positionneur (12), l'axe (2) de l'une (6) des roues dentées intermédiaires (6 7) se retrouve dans la même position, l'axe (3) de l'autre roue dentée (7) ayant alors deux positions extrêmes qui sont symétriques par rapport au plan passant par l'axe (4) de la roue dentée finale (8) et par celui (2) de la première (6) des susdites roues dentées intermédiaires (67) à l'une et l'autre des positions extrêmes de cette dernière (6). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les quatre roues dentées (5 à 8) ont le même diamètre primitif d'engrènement. 6. Dispositif selon l'une.quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le susdit positionneur (12) est un servo-positionneur linéaire. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le susdit positionneur (12) est un servo-positionneur rotatif. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 7 r caractérisé en ce que l'arbre moteur est constitué par le vilebrequin d'un moteur à combustion interne et l'arbre récepteur par un arbre à cames actionnant les soupapes d'admission et/ou d'échappement de ce moteur.