Brevet FR2655375A1 — publié le 19910607

La présente invention a pour objet un dispositif de distribution pour les moteurs atmosphériques à quatre temps. Il est actuellement connu d'utiliser différents dispositifs de distribution pour les moteurs atmosphériques quatre temps. Tous ces dispositifs sont à calage fixe, c'est à dire que les cycles et les périodes d'ouverture des soupapes restent identiques quel que soit le régime du moteur. Or, compte tenu du temps de réaction des gaz aux dépressions et aux compressions auxquelles ils sont soumis, ces dispositifs n'ont un rendement optimal que pour une plage de régime moteur relativement faible. De tels régimes moteurs ne permettent qu'un remplissage partiel des chambres de combustion et qu'une évacuation très lente des gaz brûlés. Afin de remédier à ces inconvénients, il est fréquent d'avoir recours à des dispositifs qui permettent de faire varier la durée d'ouverture des soupapes grâce à l'interposition, entre la came et la soupape, d'une pièce fixe, à face lisse de section généralement trapézoïdale. Le déplacement de cette pièce, permet de cette façon à la came d'actionner, plus ou moins longuement et/ou à une périodicité pré-établie, la soupape. Toutefois, de tels dispositifs ne permettent à la soupape de passer à son ouverture maximale que lorsque l'on régule ces dispositifs de manière à pouvoir commander la durée d'ouverture maximale de cette soupape. De plus, dans ces dispositifs, la durée et le moment d'ouverture des soupapes sont dépendants l'un de l'autre, ce qui nécessite que le cycle de distribution soit réglé préalablement en fonction de l'usage du moteur, c'est à dire en vue d'obtenir une puissance maximale à bas, moyen, ou haut régime de ce moteur. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif de distribution pour les moteurs atmosphériques quatre temps qui permette de commander l'ouverture des soupapes, quels que soient le moment et la durée de leur ouverture qui ont été préalablement choisis. Ce dispositif est de plus simple à réaliser, facile à mettre en oeuvre et d'un entretien commode. A cet effet, ce dispositif de distribution pour les moteurs atmosphériques à quatre temps comprend au moins une soupape qui comporte deux arbres à cames rotatifs l'un étant destiné à permettre l'ouverture de la soupape, et l'autre étant destiné à permettre la fermeture de la soupape, chacune de ces cames étant reliée à un arbre à cames. Des moyens de variation de la tension des moyens d'entraînement de ces arbres à cames sont prévus de manière à permettre l'ajustement du moment d'ouverture de la soupape, ces moyens de variation de la tension étant réglés et adaptés par des moyens de commande. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, ce dispositif de distribution pour les moteurs atmosphériques à quatre temps comporte un poussoir constitué par une cage, solidaire de la tige de la soupape, dont deux faces sont parallèles à la tige de la soupape et deux faces perpendiculaires à ces faces parallèles, cette cage comprenant l'une des cames rotatives qui prend appui contre la paroi interne de la face solidaire de la tige de la soupape, l'autre came prenant appui contre la paroi externe de la face en regard de celle solidaire de la tige de la soupape. Cette cage autorise l'utilisation des deux cames rotatives de manière à permettre l'ouverture et la fermeture de la soupape. Ce dispositif permet d'obtenir un rendement maximal du moteur, quels que soient la durée et le moment d'ouverture de la soupape préalablement choisis. Selon une caractéristique de l'invention, chaque arbre à cames est solidaire d'une roue cannelée sur laquelle s'enroule une courroie de transmission, cette courroie étant elle-même enroulée sur une autre roue cannelée solidaire du vilbrequin. Cette courroie permet un entraînement des arbres à cames de manière à autoriser un mouvement synchronisé des deux cames rotatives. L'un de ces arbres à cames permet à la came rotative qui lui est solidaire de commander l'ouverture de la soupape tandis que l'autre arbre à cames permet à l'autre came rotative qui lui est solidaire de commander la fermeture de la soupape. Avantageusement, les moyens de variation de la tension de la courroie sont constitués par une première roue cannelée de réglage sur laquelle s'enroule la courroie, disposée entre les deux roues cannelées solidaires des arbres à cames cette roue cannelée de réglage étant fixée à une tige déplaçable en translation sur une crémaillère de manière à pouvoir positionner celle-ci de façon à obtenir une tension adaptée de la courroie d'entraînement. Le déplacement de cette roue cannelée de réglage a pour conséquence de faire varier la tension de la courroie d'entraînement. Cette variation entraîne de cette façon un déphasage angulaire entre les arbres à cames et permet, en ajustant le retard de l'un de ces arbres par rapport à l'autre, de faire varier la durée d'ouverture de la soupape. Selon une autre forme simple de réalisation de l'invention, une seconde roue cannelée de réglage sur laquelle s'enroule la courroie est disposée sous la roue cannelée de l'arbre à cames de fermeture, cette roue cannelée de réglage étant fixée à une tige déplaçable en translation sur une crémaillère de manière à pouvoir positionner celle-ci de façon à obtenir une tension adaptée de la courroie d'entraînement. Le déplacement de cette seconde roue cannelée de réglage a pour conséquence de faire varier la tension de la courroie d'entraînement. Cette variation entraîne de cette manière un déphasage angulaire entre les arbres à cames, et permet d'ajuster et de choisir le moment d'ouverture de la soupape par rapport au point mort haut du piston dans le domaine de fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le déplacement des moyens de tension de la courroie est régulé par un dispositif de commande électromécanique. Grâce à ce dispositif de commande électromécanique qui aura mémorisé un certain nombre de positions différentes des moyens de tension, il est possible d'adapter la puissance maximale par simple sélection en fonction du régime du moteur. Cela permet d'augmenter les possibilités d'utilisation maximale d'un moteur en lui assurant pour chacun de ses régimes différents une puissance qui lui sera propre. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, une chaîne engrène avec des roues dentées de manière à assurer l'entraînement des arbres à cames. Avantageusement, les arbres à cames sont conformés de manière à être coaxiaux, l'un de ces arbres étant un tube vide cylindrique dans lequel l'autre arbre du type cylindrique est monté coulissant. Selon une autre caractéristique intéressante de cette forme de réalisation de l'invention, un ténon permet de fixer chaque came à chaque arbre à cames correspondant. Avantageusement, un trou est ménagé dans l'arbre à cames de fermeture, perpendiculairement à son axe, de manière à permettre le passage du ténon correspondant et le déplacement relatif de l'arbre à cames d'ouverture par rapport à cet arbre à cames de fermeture. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, les moyens de réglage de la tension sont directement obtenus par le système hydraulique du moteur. Ce type de réglage favorise une bonne adaptation de la tension de la courroie, de manière à obtenir, d'une part une variation optimale de la durée d'ouverture de la soupape, et d'autre part un choix adapté du moment d'ouverture des soupapes par rapport au point mort haut. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, deux formes de réalisation du dispositif de distribution pour un moteur atmosphérique à quatre temps selon l'invention. Figure 1 est une vue du dispositif de distribution pour un moteur atmosphérique quatre temps. Figure 2 est une vue d'une soupape actionnée par deux arbres à cames. Figure 3 est une vue d'une variante de réalisation du dispositif dans lequel les arbres à cames sont coaxiaux. La figure 2 représente une vue du dispositif de distribution pour un moteur atmosphérique à quatre temps, selon l'invention. Deux systèmes identiques, l'un pour l'admission et l'autre pour l'échappement sont nécessaires pour le fonctionnement du moteur, et un seul seulement de ceux-ci, pour plus de clarté, est représenté sur les figures. La soupape 15, comme montré à la figure 2, est constituée par un poussoir 14, solidaire de la tige 15a de la soupape. Ce poussoir est constitué par une cage dont deux faces 1 4b sont parallèles à la tige 15a de la soupape et deux faces 14c sont perpendiculaires à ces faces parallèles. L'une des faces perpendiculaires à la tige de la soupape est solidaire de la tige 15a de la soupape. Cette tige de soupape est munie d'un ressort 14a de manière à assurer un rappel élastique destiné à permettre la fermeture totale de la soupape quand celle-ci ne se trouve pas commandée. L'une des cames 13 de forme ovoïde destinée à commander la fermeture de la soupape 15, comme représenté sur la figure 2, est placée à l'intérieur de la cage et prend appui contre la paroi interne de la face qui est solidaire de la tige 15a de la soupape 15.L'autre came 12, de forme ovoïde, destinée à commander l'ouverture de la soupape 15, prend appui contre la paroi externe de la face qui est en regard de celle solidaire de la tige 1 5a de la soupape. Chacune de ces cames 12, 13 est fixée à un arbre à cames différent. Ces arbres à cames sont chacun solidaires d'une roue cannelée 1, 2 entraînée par une courroie 9. Cette courroie 9 est elle-même entraînée par une autre roue cannelée 3, solidaire du vilbrequin non représenté sur ces figures. La rotation de cet ensemble s'effectue dans le sens indiqué par la flêche 8 de la figure 1. Une roue cannelée de réglage 6, située entre les deux roues cannelées 2 et 3, est fixée à une tige 6a et peut se déplacer en translation le long de la crémaillère 6b, dans le sens indiqué par la flêche 16. Ce déplacement est commandé par un système électromécanique 7 du type moteur électrique. Son déplacement a pour conséquence de faire varier la tension de la courroie 9. Cela entraîne une modification de la longueur de cette courroie 9, entre la roue cannelée 3, solidaire du vilbrequin, et la roue cannelée 2 solidaire de l'arbre à cames 13. Cette variation entraîne un déphasage angulaire entre les deux roues cannelées 2, 3 et cela permet de cette façon de choisir le moment d'ouverture de la soupape 15 par rapport au point mort haut du moteur, et donc de régler la puissance de ce moteur de manière optimale. Une autre roue cannelée de réglage 4 est située entre les deux roues cannelées 1, 2 solidaires de chacun des arbres à cames. Cette roue est fixée à une tige 4a et peut se déplacer en translation le long d'une crémaillère 4b. Ce déplacement s'effectue dans le sens indiqué par la flêche 23 et est commandé par un système électromécanique 5 du type moteur électrique. Ce déplacement a pour conséquence de faire varier la longueur de la courroie 9 entre les roues cannelées 1 et 2 solidaires de chacun des arbres à cames. Cette variation entraîne un déphasage angulaire entre les deux arbres à cames et permet, en ajustant le retard de l'un par rapport à l'autre, de faire varier la durée d'ouverture de la soupape 15. Un tendeur Il comportant une roue cannelée 10, est actionné par un système à ressort et permet de maintenir une tension adaptée de la courroie 9. Quelle que soit la combinaison entre le moment d'ouverture et la durée d'ouverture de la soupape 15, chaque soupape 15, grâce à ce système passe toujours par un maximum. Comme montré plus particulièrement à la figure 3, une autre forme de réalisation simple de l'invention consiste à utiliser des arbres à cames coaxiaux. L'un des arbres 17 à cames est du type cylindrique plein, tandis que l'autre 18 est un tube cylindrique. L'arbre 17 est de cette manière monté coulissant à l'intérieur de l'autre arbre 18. La came 12 est fixée à l'arbre 17 par un ténon 19. L'autre came 13 est fixé à l'arbre 18 par un autre ténon 20. Un trou aplomb est ménagé dans l'arbre 18 de manière à permettre le passage d'un ténon 20 et le déplacement relatif de l'un de ces arbres par rapport à l'autre. Le poussoir 14 de la soupape 15 permet le déplacement de cette soupape, tandis que les poulies d'entraînement 21 et 22, dont les liaisons mécaniques avec les arbres 17, 18 correspondants n'ont pas été représentés sur la figure pour plus de clarté, permettent d'entraîner les arbres 17, 18. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux deux seules formes de réalisation de ce dispositif de distribution pour les moteurs atmosphériques à quatre temps qui a été décrit ci-dessus, à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation et d'application en respectant le même principe. Notamment, on ne s'éloignera pas du cadre de l'invention par l'utilisation de deux arbres à cames pour l'admission ou pour l'échappement, ou par la possibilité de monter une courroie ou une chaîne par arbre à cames, de même que par des formes différentes des cames rotatives. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de distribution pour les moteurs atmosphériques à quatre temps comprenant au moins une soupape qui comporte deux arbres à cames rotatifs (12,13) l'un (12) étant destiné à permettre l'ouverture de la soupape, et l'autre (13) étant destiné à permettre la fermeture de la soupape, chacune de ces cames étant reliée à un arbre à cames, caractérisé en ce que des moyens de variation de la tension des moyens d'entraînement de ces arbres à cames sont prévus de manière à permettre l'ajustement du moment d'ouverture de la soupape, ces moyens de variation de la tension étant réglés et adaptés par des moyens de commande. 2 - Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un poussoir (14) constitué par une cage, solidaire de la tige (15a) de la soupape (15), dont deux faces (14b) sont parallèles à la tige de la soupape et deux faces perpendiculaires (14c) à ces faces parallèles, cette cage comprenant l'une (13) des cames rotatives qui prend appui contre la paroi interne de la face solidaire de la tige de la soupape, l'autre came (12) prenant appui contre la paroi externe de la face en regard de celle solidaire de la tige de la soupape. 3 - Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque arbre à cames (12,13) est solidaire d'une roue cannelée (1,2) sur laquelle s'enroule une courroie (9) de transmission, cette courroie (9) étant elle-même enroulée sur une autre roue cannelée solidaire du vilbrequin. 4 - Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de variation de la tension de la courroie sont constitués par une première roue cannelée (4) de réglage sur laquelle s'enroule la courroie (9), disposée entre les deux roues (1,2) cannelées solidaires des arbres à cames (12,13) cette roue cannelée (4) de réglage étant fixée à une tige (4a) déplaçable en translation sur une crémaillère (4b) de manière à pouvoir positionner celle-ci de façon à obtenir une tension adaptée de la courroie d'entraînement. 5 - Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une seconde roue cannelée (6) de réglage sur laquelle s'enroule la courroie (9) est disposée sous la roue (2) cannelée de l'arbre à cames de fermeture (13), cette roue cannelée de réglage (6) étant fixée à une tige déplaçable (6a) en translation sur une crémaillère (6b) de manière à pouvoir positionner celle-ci de façon à obtenir une tension adaptée de la courroie d'entraînement. 6 - Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déplacement des moyens de tension de la courroie est régulé par un dispositif de commande électromécanique. 7 - Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une chaîne engrène avec des roues dentées de manière à assurer l'entraînement des arbres à cames. 8 - Dispositif de distribution selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les arbres à cames (12,13) sont conformés de manière à être coaxiaux, l'un de ces arbres étant un tube vide cylindrique (17) dans lequel l'autre arbre du type cylindrique (18) est monté coulissant. 9 - Dispositif de distribution selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un ténon (19,20) permet de fixer chaque came (12,13) à chaque arbre à cames (17,18) correspondant. 10 - Dispositif de distribution selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un trou est ménagé dans l'arbre à cames (13), perpendiculairement à son axe, de manière à permettre le passage du ténon correspondant et le déplacement relatif de l'arbre à cames (12) par rapport à l'arbre à cames (13). 11 - Dispositif de distribution selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la tension sont directement obtenus par le système hydraulique du moteur.