Brevet FR2695959A1 — publié le 19940325

DISPOSITIF DE COMMANDE POUR DEUX SOUPAPES D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte à un dispositif de commande de deux soupapes d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de commande simultanée de deux soupapes à tige au moyen d'une came et d'un linguet du type à fourche. Pour améliorer les performances des moteurs à combustion interne, il est connu d'accroître la section de transfert du mélange carburé dans les chambres de combustion du moteur, en augmentant le nombre des conduits d'admission (et donc des conduits d'échappement des gaz brûlés) débouchant dans ces dernières. Ces moteurs à combustion interne appelés multi-soupapes comportent donc au moins deux soupapes d'admission par cylindre, la commande de ces soupapes suivant généralement la même loi de levée. Pour effectuer la commande simultanée des deux soupapes on utilise soit une came par soupape, soit, pour simplifier le dessin de la distribution et réduire l'encombrement du moteur, une unique came de commande relayée par un organe de transmission : culbuteur ou linguet à fourche. Le linguet à fourche présente classiquement un double bras de levier articulé à une extrémité. Le linguet est positionné en appui d'une part, sur les tiges des deux soupapes à commander et sur une rotule constituant le point d'articulation du linguet et d'autre part, par sa partie centrale supérieure contre la came de commande. Le contact entre la came et le linguet peut se faire notamment par l'intermédiaire d'un patin fixe solidaire du linguet ou par l'intermédiaire d'un roulement (linguet à rouleau) porté par le linguet. Avec la rotation de la came, le linguet pivote autour de son point d'articulation et transmet un mouvement amplifié (rapport de levier) aux soupapes. Les contacts entre le linguet, les soupapes et la came sont classiquement de nature linéaire, ce qui implique qu'un tel dispositif soit hyperstatique compte tenu du nombre de points d'appui. I1 est donc indispensable pour.garantir le contact entre le linguet et les soupapes, que les tiges de soupapes s'étendent à la même hauteur, ce qui est rarement le cas du fait des dispersions de fabrication. Pour rattraper l'éventuel jeu existant entre les deux tiges de soupapes et permettre un fonctionnement correct du dispositif de commande des soupapes, il s'avère donc nécessaire de compléter le dispositif par des moyens de rattrapage de jeu spécifique, hydrauliques ou mécaniques, telle qu'une vis grain. De tels dispositifs sont des sources de surcoût et de perte de fiabilité qui peuvent être préjudiciables au bon fonctionnement du moteur. L'objet de la présente invention est donc de pallier aux inconvénients précités en proposant un dispositif de commande de soupapes utilisant un linguet à fourche, qui soit isostatique et qui de ce fait ne requiert pas de dispositif de rattrapage de jeu spécifique, et qui de plus soit simple fiable et peu coûteux à mettre en oeuvre. Le dispositif de commande simultanée de deux soupapes à tige d'un moteur à combustion interne selon l'invention, utilise une came portée par un arbre à cames et un linguet du type à fourche. Ce linguet est en contact avec une rotule formant l'articulation du linguet et avec deux soupapes par deux bras, qui commandent les déplacements des soupapes, s'étendant perpendiculairement à l'arbre à cames. Selon une caractéristique du dispositif de commande selon l'invention, la surface de portée du linguet sur la came est conformée de façon à assurer un contact sensiblement ponctuel entre la came et le linguet pour permettre le pivotement des deux bras de levier selon un axe de rotation sensiblement perpendiculaire à l'arbre à cames. Ainsi, grâce au pivotement du linguet les deux bras sont assurés de venir en contact des deux tiges de soupapes, quelque soit le jeu existant entre ces dernières, ce qui supprime le recours à des dispositifs supplémentaires de rattrapage de jeu. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande objet de l'invention le profil de la surface de portée du linguet sur la came, considéré dans un plan sensiblement parallèle à l'arbre à cames, est strictement convexe. Selon un mode de réalisation du dispositif de commande objet de l'invention, la surface de portée du linguet sur la came est sensiblement cylindrique à génératrices perpendiculaires à l'arbre à cames. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande objet de l'invention le profil de la surface de portée du linguet sur la came, considéré dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'arbre à cames, est strictement convexe. Selon un autre mode de réalisation du dispositif de commande objet de l'invention la surface de portée du linguet sur la came, est sensiblement sphérique. Selon une autre caractéristique du dispositif de commande objet de l'invention, les surfaces de portée des deux bras du linguet et des extrémités des deux tiges de soupapes correspondantes sont conformées de façon à assurer un contact sensiblement ponctuel entre les bras du linguet et les tiges de soupapes. Selon un mode de réalisation du dispositif de commande objet de l'invention, les surfaces de portée définies à l'extrémité des tiges de soupapes sont sensiblement convexes. Selon un mode de réalisation du dispositif de commande objet de l'invention, les surfaces de portée définies à l'extrémité des bras du linguet sont sensiblement convexes. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue schématique partielle d'une distribution pour moteur multisoupapes la figure 2a est une vue de côté partielle d'une distribution conforme à l'art antérieur suivant la direction II de la figure 1 la figure 2b est une vue de côté partielle d'une distribution conforme à l'invention suivant la direction II de la figure 1 la figure 3a est une vue partielle d'une distribution conforme à l'art antérieur suivant la direction III de la figure 2a la figure 3b est une vue partielle d'une distribution conforme à l'invention suivant la direction III de la figure 2b. Conformément aux figures, seuls les éléments constitutifs du moteur à combustion interne multi-soupapes nécessaire à la compréhension de l'invention ont été figurés. De plus, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Conformément à la figure 1, le moteur à combustion. interne illustré est du type multisoupapes à arbre à cames en tête. Le dispositif de commande des soupapes représenté opère simultanément la levée de deux soupapes 6 et 8, contrôlant l'admission (rep. l'échappement) du mélange carburé (rep. des gaz brûlés) dans une chambre de combustion 1 du moteur. Les soupapes 7 et 8 sont classiquement rappelées dans leur position de fermeture par des ressorts non figurés, qui s'appuient d'une part contre la culasse et d'autre part contre des coupelles correspondantes portées par les tiges des soupapes. L'ouverture des deux soupapes 6,8 est commandée à partir de la rotation d'une seule came 40, portée par un arbre à cames 4, par l'intermédiaire d'un organe basculeur ou linguet 5 articulé à une extrémité et s'étendant perpendiculairement à l'arbre à cames 4. Le linguet 5 du type à fourche, a une forme générale en Y. Le linguet est articulé à son extrémité opposée aux soupapes sur une rotule 7 grâce à une portée concave sphérique correspondante. Cette rotule 7 est portée par des moyens de rattrapage de jeu tel qu'un poussoir hydraulique. Ces moyens appliquent durant les phases de fonctionnement du moteur une poussée verticale dirigée de bas en haut. Cette poussée tend à maintenir le linguet 5 en contact contre la came 40 et contre les soupapes 6,8 en opérant un basculement de ce dernier selon un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'arbre à cames 4. Le linguet 5 présente à l'autre extrémité deux bras de levier 56 et 58 qui commandent les déplacements des soupapes correspondantes, respectivement 6 et 8. Ces bras s'étendent perpendiculairement à l'arbre à cames 4. L'ouverture des soupapes est commandée par la came 40 qui appuie sur une surface de portée 50 située sur le dos du linguet 5 et opère le basculement de ce dernier perpendiculairement à l'arbre à cames 4. Cette surface de portée 50 est classiquement définie par un patin rapporté en matériau à coefficient de frottement réduit. Les dispositifs de commande selon l'art antérieur ne permettent pas, malgré la butée hydraulique 7, de rattraper le jeu existant entre les tiges des deux soupapes, comme cela est précisé conformément aux figures 2a et 3a. En effet la surface de portée du linguet sur la came 40, définie par le patin 51, est classiquement de forme bombée sensiblement cylindrique de génératrices parallèles à l'axe de l'arbre à cames 4. Il en résulte donc que le contact entre le linguet et la came 40 s'opère sensiblement suivant une ligne Lc. Ce contact linéaire a pour effet de verrouiller le déplacement du linguet dans le plan perpendiculaire au plan de basculement de ce dernier. Les surfaces de contact des deux bras du linguet ne peuvent alors venir au contact des deux tiges de soupapes qui sont généralement d'inégales hauteur du fait des différents jeux de montage. Seule la surface de contact La du bras correspondant à la tige de soupape la plus haute repose contre cette dernière. La surface d'appui Lb de l'autre bras demeurant libre, laissant un jeu J entre elle et l'extrémité de la soupape la moins haute. Le dispositif de commande des soupapes selon l'invention est alors précisé conformément aux figures 2b et 3b. La surface de portée 52 entre le linguet 5 et la came 4 présente une surface de contact de forme adaptée permettant un contact sensiblement ponctuel C entre le linguet 5 et la came 40, de façon à permettre un pivotement des deux bras 56,58 du linguet selon un axe. de rotation sensiblement perpendiculaire à l'arbre à cames. Cette rotation permettant aux deux bras de venir au contact des tiges de soupapes correspondantes. La surface de portée 52 peut prendre plusieurs formes. Compte tenu de la forme de la came, il suffit que le profil de la surface de portée du linguet 5 sur la came 40, considéré dans un plan sensiblement parallèle à l'arbre à cames 4 (ou bien perpendiculaire à l'axe longitudinal du linguet 5), soit strictement convexe pour assurer un contact sensiblement ponctuel. La forme de la convexité retenue est bien évidemment adaptée pour engendrer des pressions de Hertz compatibles avec les matériaux utilisés pour la came 40 et pour le patin porté par le linguet. Il est ainsi possible d'utiliser une surface de portée 52 du linguet sur la came de forme sensiblement sphérique ou bien encore sensiblement cylindrique à génératrices perpendiculaires à l'arbre à cames. Le fonctionnement du dispositif de commande selon l'invention se déduit clairement de ce qui précède. Les poussées exercées respectivement par les moyens de rattrapage de jeu portant la rotule 7 et par la came 40 entraînent automatiquement la rotation du linguet autour du contact C selon un axe de rotation défini sensiblement par la droite joignant l'articulation du linguet sur la rotule 7 et l'extrémité de la tige de soupape la plus haute, en l'occurrence la soupape référencée 6, de façon à venir appliquer le second bras 58 en appui contre la tige de soupape la moins haute 8. Ainsi le linguet repose ses deux bras 56 et 58 sur les tiges des soupapes correspondantes sans dispositif de rattrapage de jeu supplémentaire, ce qui permet une commande sans à-coup des soupapes. Pour permettre le pivotement du linguet 5 autour du point de contact C, les surfaces de portée des bras 56,58 du linguet 5 et des extrémités des tiges de soupapes 6,8 correspondantes sont également conformées de façon à assurer des contacts sensiblement ponctuels respectivement A,B entre les bras du linguet et les tiges des soupapes. Pour ce faire, les surfaces de portée définies respectivement à l'extrémité des tiges de soupapes 6,8 et à l'extrémité des bras correspondants 56,58 sont convexes, par exemple sphériques ou cylindriques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi le profil de la surface de portée du linguet peut présenter deux courbures distinctes suivant un plan perpendiculaire à l'arbre à cames d'une part et suivant un plan parallèle à l'arbre à cames d'autre part. REVENDICATIONS [1] Dispositif de commande simultanée de deux soupapes à tige d'un moteur à combustion interne, au moyen d'une came (40) portée par un arbre à cames (4) et d'un linguet (5) du type à fourche en contact avec une rotule (7) formant l'articulation du linguet et avec deux soupapes (6,8) grâce à deux bras (56,58) s'étendant perpendiculairement audit arbre à cames (4), caractérisé en ce que la surface de portée (52) du linguet (5) sur la came (40) est conformée de façon à assurer un contact sensiblement ponctuel (C) entre la came (40) et le linguet (5) pour permettre le pivotement desdits bras (56,58) selon un axe de rotation sensiblement perpendiculaire à l'arbre à cames (4). [2] Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de ladite surface de portée (52) du linguet (5) sur la came (40), considéré dans un plan sensiblement parallèle à l'arbre à cames (4), est strictement convexe. [3] Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite surface de portée (52) du linguet (5) sur la came (40), est sensiblement cylindrique à génératrices perpendiculaires à l'arbre à cames (4). [4] Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profil de ladite surface de portée (52) du linguet (5) sur la came (40), considéré dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'arbre à cames (4), est strictement convexe. t5] Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite surface de portée (52) du linguet (5) sur la came (40), est sensiblement sphérique. [6] Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les surfaces de portée des bras (56,58) du linguet (5) et les extrémités des tiges de soupapes (6,8) correspondantes sont conformées de façon à assurer des contacts sensiblement ponctuels (A,B) entre lesdits bras (56,58) et lesdites tiges (6,8). [7] Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que les surfaces de portée définies à l'extrémité des tiges de soupapes (6,8) sont sensiblement convexes. [8] Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que les surfaces de portée définies à l'extrémité des bras (56,58) du linguet (5) convexes.