Brevet FR2679297A1 — publié le 19930122

DESCRIPTION L'invention décrit un modéle de commande desmodromique de distribution pour moteurs à combustion interne. Le résultat revendiqué par cette disposition est une augmentation de rendement du moteur, obtenu par une réduction du travail résistant de l'ensemble des organes mécaniques qui règlent ltadmission et l'échappement des mélanges gazeux. Les moyens mis en oeuvre utilisent de façon optimale les propriétés d'une came oscillante pour obtenir par la combinaison de son déplacement angulaire et de ses surfaces d'entraînement, la mise en action et l'immobili- sation d'une soupape, en respectant toutes les valeurs de temps d'ouverture et de fermeture requises dans l'exploitation du cycle à 4 temps. Dans les dispositifs actuellement connus, la technique consiste à commander 11 ouverture et la fermeture par des cames rotatives. La fermeture des soupapes est obtenue par des ressorts de rappel de forte puissance, comprimés pendant toute la durée de phase d'ouverture. L'absorption d'énergie qu'ils entraînent diminue d'autant la puissance utile de l'ensemble mécanique. par ailleurs, l'augmentation du régime-moteur, facteur de puissance, trouvant la limite de rapidité de détente des ressorts de rappel, entraîne la désynchronisation avec l'arbre menant, le rebondissement de la soupape sur son siège et la chûte des performances du moteur. Spécifiquement desmodromiques, d'autres dispositifs utilisent des culbuteurs de fermeture, à la place des ressorts de rappel. Ils se caractérisent par la complexité de leur structure, le nombre élevé de pièces en mouvement, génératrices de contraintes inertielles. Leur architecture contraint à disposer les axes de soupapes selon des angles peu compatibles avec des formes optimales de chambre de combustion. Ils requièrent par ailleurs des impératifs de fabrication et de maintenance qui en limitent la diffusion. Le dispositif selon l'invention revendique une plus grande économie structurelle et fonctionnelle dans la mise en action rigoureusement contrôlée des mouvements alternés des soupapes. Il se compose - d'un arbre menant à excentrique (7) - d'une biellette (8) - d'une came oscillante (i) à triple effet. Celle-ci comporte deux joues opposées (la), (lob), de dessin et de fonction identiques, chacune se situant de part et d d'autre et à égale distance de l'axe de soupape. Chaque joue est parcourue par 2 évidements ou gorges (9), (10). La gorge périphérique (10) guide les mouvements de la tige de soupape (12). Elle est délimitée par 2 berges (S1), (S2) à profils homothétiques, par rapport au pivot de la came (11), correspondant à l'angle d'ouverture ((X) de la came (1). Elle comporte un prolongement de la berge périphérique, (54) dont la courbure est concentrique au pivot d'articulation (11) de la came. Une deuxième gorge (9), intérieure à la précédente, guide les mouvements de la queue de soupape (13). Elle est délimitée par 2 berges à profils non homothétiques, qui se composent d'un segment à courbes raccordées, correspondant à 1 ' angle d 'ouverture (cX: ) de la came et d'un segment concentrique au pivot de la came, correspondant à l'angle de fermeture (ç) . Les courbes raccordées de chacune des 2 gorges sont dessinées de façon à entraîner à la levée et au rappel de la soupape, des accélérations et des décélérations progressives. Leur dessin doit intégrer les accélérations positives et négatives des mouvements alternatifs de la came autour de son pivot d'articulation. - d'une soupape (15) Elle a la particularité de comporter Au niveau de la tige, un élargissement annulaire ou plateau (3) dégageant une surface d'entraînement supérieure (2) et une surface d 'entraînement inférieure dont 1' écartement correspond à I' écartement de la gorge périphérique, qui coulisse sur elles. Au niveau de sa tête : Un méplat circulaire (13) Un ressort hélicoTdal (5) prenant appui sur la face intérieure du méplat (13) Une coupelle (6) coulissant autour de la tige (2) constituant l'appui inférieur du ressort (5) Méplat, ressort et coupelle sont tous trois concentriques à l'axe de la soupape. Du fait du ressort (5), la queue de soupape et la face inférieure de la coupelle (6) sont d'écartement variable, correspondant à l'écartement variable de la gorge interne (9). Fo31ctionnement Le rapport souhaité entre les phases d'ouverture et de fermeture est obtenu par le développement angulaire respectif accordé sur la came, aux surfaces d'entraînement concourrant à ces fonctions. Dans le cadre de cette description, nous avons retenu des angles de 450 pour la phase d'ouverture, et de 800 pour celle de fermeture, correspondant sur une came rotative conventionnelle, à un angle d'ouverture de 1300 et à un angle de fermeture de 2300, valeurs généralement admises sur un moteur moderne. 10) Fonction de levée et de rappel de soupape Elle est dévolue à la gorge périphérique (10) de la came (1 ) par ses berges à courbes raccordées (S1), (S2). Donnant appui aux surfaces d'entraînement supérieures (2) et inférieures (4) du plateau circulaire de la soupape, le mouvement alternatif de la came agit sur elles dans les 2 sens, par glissement et poussée, entraînant la levée et le rappel de soupape pendant la durée de la phase d'ouverture ( ), co-axialement au guide de soupape (14). 20) Fonction d'étanchéité de la soupape Elle est dévolue à la gorge intérieure (9) par sa surface d'entraîne- men 9 3)au ressort (5), à la coupelle (6) d'une part, d'autre part à la partie terminale unilatérale de la gorge périphérique (54). Dés le début de la phase de fermeture, la coupelle (6) mobile autour de la tige de soupape est repoussée par la tension du ressort (5), ce qui entraîne l'ascension de la queue de soupape (13). Cette ascension est alors limitée par la mise en contact de la tete de soupape (15), et de son siège (16), alors que la face supérieure de la queue de soupape (13) n'est pas en appui sur le segment circulaire ou berge interne (17) de la gorge intérieure (9).Le ressort étant prévu pour fonctionner à faible tension et afin d'annuler tout risque de rebondissement de la soupape (15) sur son siège (16) sur les premiers angles de la phase de fermeture, le prolongement unilatéral (S4) de la gorge périphérique accompagne sur une quinzaine de degrés la surface inférieure (4) de la tige de soupape (12). Grâce à ces deux niveaux d'actions, la soupape est ainsi rendue étanche pendant toute la phase de fermeture. 30) Rôle de la non homothétie des deux gorges De la fin de la phase de fermeture au début de la phase d'ouverture, 1' écart séparant la coupelle mobile et la tête de soupape va augmentant du fait de la non homothétie des deux berges de la gorge intérieure (9). Il en résulte que la -tension du ressort s 'annule, car la coupelle est plus repoussée vers la tête de soupape que ne l'est la queue de soupape elle-meme, en raison du profil évolutif de S3. Annulation de la tension du ressort pendant la quasi totalité de la phase d'ouverture et tension du ressort à faible force et faible déplacement pendant la quasi totalité de la phase de fermeture sont deux caractéristiques de fonctionnement qui permettent au cycle de se dérouler sous faible déperdition mécanique. Remarques 1- Dans le dispositif présenté, 2 facteurs concourrent à une augmentation des débits gazeux a) La possibilité offerte par le contrôle rigoureux de la levée, d'une ouverture plus brutale sur les premiers angles de la phase d'ouverture. b) La possibilité pour la came oscillante de garder sur plusieurs degrés son point mort haut, correspondant à la levée maximale. 2- Dans le souci de réduire frottements et masse inertielle de la came, la surface d'entralnement S1 peut etre portée sur une seule des 2 joues, S2 l'étant sur l'autre. I1 en est de meme pour S3 etS4. REVENDICATIONS 1- Dispositif mécanique de commande de soupapes permettant de synchroniser à tous les régimes l'ouverture et la fermeture de celles-ci avec un arbre menant, caractérisé en ce que l'oscillation d'une seule came (1) à 2 faces (la), (il), comportant 3 surfaces d'entratnement (Si), (52), (53), et une surface de contact (54) facultative réalise alternativement, par les déplacements qu'elle communique, à une soupape (12), d'une part sa levée et son rappel sans l'aide de ressort, d'autre part l'étanchéité de la tête de soupape sur son siège. 2- Dispositif suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait qu'un des moyens est représenté par un plateau circulaire (3) solidaire de la tige de soupape (12). 3- Dispositif suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait que la came comporte un évidement ou gorge (9), dont la surface d'entraînement (S3) assure la mise en tension discontinue d'un ressort (5), par l'intermédiaire d'tin support coulissant (6). 4- Dispositif suivant les revendications l, 2 et 3. Caractérisé par le fait que la surface d'entraînement (S2) peut comporter un prolongement (S4) tel que toute amorce de rehon dissement de la tête de soupape sur son siège soit immédiatement- neutralisée par sa situation au regard de la face inférieure du plateau circulaire (3) de la tige de soupape (12). 5- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes. Caractérisé en ce que les surfaces d'entraînement de la came peuvent être également distribuées sur ses joues ou inégalement ré parties sur l'une quelconque des 2 joues.