Brevet FR2694786A1 — publié le 19940218

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION VARIABLE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention a pour objet un dispositif de distribution variable permettant de modifier la distribution d1un moteur à combustion interne, notamment afin d'en diminuer la consommation et les émissions de polluants. On connaît déjà, décrits en particulier dans les demandes de brevets EP-A-265191, EP-A276531 ou EP-A-323234, des dispositifs de distribution variable discontinue comprenant pour chaque soupape d'admission au moins deux cames de commande, la première came étant destinée à opérer l'ouverture de la soupape à faible charge et la seconde l'ouverture à pleine charge. La première came dont le profil s'inscrit dans le profil de la seconde, coopère avec un culbuteur (ou basculeur) d'actionnement de la soupape, tandis que la seconde came coopère avec un élément de culbuteur auxiliaire sélectivement accouplable avec le culbuteur d'actionnement pour obtenir une plus grande levée de la soupape. L'utilisation de deux cames, de levée et éventuellement de calage différents, permet de tenir compte du fait qu'en charge partielle il est souhaitable de limiter la valeur de la levée de la soupape d'admission afin de diminuer notamment les pertes internes par pompage dans la tubulure d'admission. La présente invention a pour objet une réalisation simple d'un tel dispositif, particulièrement adaptée pour conduire à un bas coût de revient et à une grande fiabilité. Le dispositif de distribution variable selon l'invention, est plus particulièrement destiné à équiper un moteur à combustion interne comprenant au moins deux cames de commande portées par un même arbre à cames, dont le profil de l'une s'inscrit dans le profil de l'autre, ces deux cames étant utilisées pour actionner une même soupape contrôlant l'admission des gaz carburés dans une chambre de combustion. Selon l'invention le dispositif est caractérisé en ce qu'un unique culbuteur coopère avec des moyens actionneurs pour transmettre sélectivement le mouvement de l'une ou l'autre des deux cames à ladite soupape d'admission. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, le culbuteur est monté libre en rotation sur un arbre de commande, arbre de commande qui est apte à être déplacé, sous l'action de moyens de manoeuvre commandés à partir du fonctionnement du moteur, de façon à appliquer sélectivement le culbuteur sur l'une ou l'autre des deux cames de commande. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, le culbuteur est monté apte à coulisser le long de l'arbre de commande, le culbuteur étant par ailleurs soumis à l'action de moyens élastiques de rappel opérant en sens opposé. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, le culbuteur est monté dans un logement cylindrique porté par l'arbre de commande, des ressorts hélicoïdaux sensiblement identiques étant disposés dans ce logement de part et d'autre du culbuteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, l'extrémité du culbuteur qui est destinée à reposer sur la tige de la soupape d'admission présente une surface d'appui élargie autorisant le déplacement du culbuteur le long de l'arbre de commande tout en assurant le contact entre le culbuteur et la soupape. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, l'arbre de commande porte un second culbuteur destiné à l'actionnement d'une soupape contrôlant l'échappement des gaz brûlés de la chambre de combustion. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, le second culbuteur est monté coulissant le long de l'arbre de commande. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, le second culbuteur présente des moyens de retenue disposés sur son extrémité au contact de la tige de la soupape d'échappement de façon à empêcher tout déplacement par rapport à la soupape d'échappement. 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 appliqué à un moteur à deux soupapes par cylindre, ce mode de réalisation étant donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue de dessous partielle d'un dispositif de distribution variable selon l'invention - les figures la et lb sont des vues de face partielles détaillant des parties constitutives du dispositif selon la revendication 1 - Les figures 2 et 3 sont des vues similaires à la figure 1 précisant le fonctionnement du dispositif de distribution suivant l'invention. Conformément aux figures décrites ci-après seuls ont été représentés les éléments constitutifs du moteur nécessaires à la compréhension de l'invention. Le dispositif de distribution variable représenté à la figure 1, est destiné à actionner les deux soupapes d'admission et d'échappement commandant la circulation des gaz dans une chambre de combustion du moteur. Ce dispositif comprend un premier culbuteur 4 actionnable sélectivement suivant son positionnement, par deux cames distinctes d'admission 6 et 7 agissant sur son extrémité 5 l'autre extrémité 8 du culbuteur 4 étant en appui sur la tige de la soupape 9 contrôlant l'admission des gaz carburés dans la chambre de combustion. Les deux cames 6 et 7 sont portées classiquement par un même arbre à cames non représenté sur la figure. Le dispositif comprend par ailleurs un second culbuteur 1 qui coopère par son extrémité 2 avec la soupape 3 contrôlant l'échappement des gaz brûlés de la chambre de combustion et qui reçoit la poussée à son autre extrémité d'une came d'échappement non représentée. Les culbuteurs 1 et 4 sont tous les deux montés libre en rotation et en coulissement en leur partie centrale sur un même arbre 10 de commande des culbuteurs. Cet arbre 10 est mobile en translation axiale sous l'action de moyens appropriés pilotés à partir des conditions de fonctionnement du moteur de façon à mettre sélectivement en contact le culbuteur 4 avec la came de commande 6 ou avec la came de commande 7. Ces moyens appropriés peuvent être de type hydrauliques ou mécaniques, comme par exemple un vérin hydraulique et pilotés à partir du calculateur d'injection. Le culbuteur 4 se trouve monté coulissant dans un logement cylindrique porté par l'arbre 10. Des moyens élastiques de rappel, constitués par des ressorts hélicoïdaux de pression précontraints 16 et 17 de caractéristiques similaires, sont également montés dans le logement 14 de part et d'autre du culbuteur 4, de sorte qu'en l'absence de blocage du culbuteur 4, ce dernier est maintenu dans la position intermédiaire représentée à la figure 1. Chacun des ressorts 16 et 17 est en appui par une extrémité contre le culbuteur et par l'autre extrémité contre 11 épaulement délimitant le logement 14 sur l'arbre 10. Conformément aux vues 1, la et lb, le culbuteur 1 est immobilisé en translation par son extrémité 2 qui enserre par des ergots de retenue 12 la tige de la soupape d'échappement 3. L'extrémité 8 du culbuteur 4 présente au contraire une surface d'appui élargie 18 autorisant le déplacement du culbuteur le long de l'arbre de commande 10 par rapport à la soupape d'admission tout en assurant le contact entre le culbuteur 4 et la soupape 9. Les cames 6 et 7 sont quant à elles accolées et usinées de sorte que leur portion circulaire (dos de came) soient communes. Le profil de la came 6 est plus particulièrement destiné à commander l'ouverture de la soupape d'admission dans des conditions de fonctionnement du moteur à faible régime. Le profil de la came 7 qui englobe celui de la came 6, est par contre étudié pour piloter l'ouverture de la soupape à haut régime. Le fonctionnement du dispositif de distribution est conformément aux figures 1, 2 et 3 le suivant. Lors des phases de fonctionnement à bas ou moyen régime de rotation moteur, les moyens actionneurs pilotés par le calculateur d'injection, maintiennent l'arbre 10 dans la position de la figure 1. La came 6 exerce alors son action sur le culbuteur 4, la soupape d'admission 9 est alors actionnée à partir de la came d'admission dont la loi de levée est adaptée à une telle plage de fonctionnement moteur. Lors d'un fonctionnement à régime élevé, par exemple au-dessus de 4000 tr / mn, les moyens actionneurs pilotés par le calculateur d'injection, déplacent axialement l'arbre 10 de façon à mettre l'extrémité 5 du culbuteur 4 au contact de la came 7. A l'instant où est opéré physiquement le déplacement de l'arbre 10, deux possibilités se présentent : soit la soupape 9 repose sur son siège, le culbuteur 4 reposant sur le dos de la came 6, soit la soupape 9 est ouverte, le culbuteur 4 reposant sur le nez de la came 6. Dans la première situation, le déplacement de l'arbre 10 entraîne alors le déplacement du culbuteur 4, l'extrémité 5 glissant du dos de la came 6 au dos de la came 7. Grâce à la surface élargie 18 de son extrémité 8, le culbuteur 4 demeure toujours en appui sur la tige de la soupape 9. Le culbuteur 4 transmet alors à la soupape d'admission 9 la loi de levée adaptée déterminée par la seconde came d'admission. Le culbuteur 1 occupe quant à lui la même position par rapport à la soupape d'échappement 3 du fait des moyens de retenue 12 qui immobilisent l'extrémité 2 du culbuteur sur la tige de la soupape 3 ; l'arbre 10 coulisse dans les paliers du culbuteur 1 sans 1' entraîner. Dans la seconde situation , le déplacement de l'arbre 10 n'entraîne pas le déplacement du culbuteur 4, son extrémité 5 est alors bloquée en translation par les bords latéraux de la came 7 qui font saillie par rapport à ceux de la came 6 dans toute la zone de levée. L'arbre coulisse alors dans les paliers du culbuteur 4, ce qui a pour effet de comprimer le ressort 16 puisque le bord du logement 14 s'est rapproché du culbuteur 4. Aussi dès que le culbuteur 4 va reposer à nouveau sur le dos de la came 6, la poussée du ressort 16 va provoquer le déplacement du culbuteur 4 le long de l'arbre 10 de façon à positionner ce dernier sur le dos de la came 7. On est alors ramené à la situation précédente. Lorsque le régime diminue, i.e. repasse sous les 4000 tr / mn, les moyens actionneurs pilotés par le calculateur d'injection, déplacent alors axialement l'arbre 10 dans le sens opposé de façon à remettre l'extrémité 5 du culbuteur 4 au contact de la came 6. La mise en place du culbuteur 4 sur la came 6 relève alors d'un fonctionnement parfaitement symétrique de celui décrit ci-dessus. Le dimensionnement des différents éléments du dispositif de distribution variable qui vient d'être décrit tel que le tarage des ressorts 16 et 17 ou encore la valeur de rotation moteur déclenchant le changement de came agissant sur le culbuteur 4 sont adaptés à chaque type de moteur par des essais préalables conduits aux bancs moteurs. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS (11 Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne comprenant au moins deux cames (6,7) de commande portées par un même arbre à cames, dont le profil de l'une s'inscrit dans le profil de l'autre, chacune des dites cames servant à l'actionnement d'une même soupape (9) contrôlant l'admission des gaz carburés dans une chambre de combustion, caractérisé en ce qu'un unique culbuteur (4) coopère avec des moyens actionneurs (10,16,17) pour transmettre sélectivement le mouvement de l'une ou l'autre des dites cames (6,7) à ladite soupape d'admission (9). [2] Dispositif de distribution variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit culbuteur (4) est monté libre en rotation sur un arbre de commande (10) et en ce que ledit arbre (10) est apte à être déplacé, sous l'action de moyens de manoeuvre commandés à partir du fonctionnement du moteur, de façon à appliquer sélectivement le culbuteur (4) sur l'une ou l'autre des cames de commande (6,7). [3] Dispositif de distribution variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit culbuteur (4) est monté apte à coulisser le long dudit arbre de commande (10) et en ce que ledit culbuteur (4) est soumis à l'action de moyens élastiques de rappel (16,17) opérant en sens opposé. t4] Dispositif de distribution variable selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit culbuteur (4) est monté dans un logement cylindrique (14) porté par ledit arbre de commande (10) et en ce que des ressorts hélicoïdaux (16,17) sensiblement identiques sont disposés dans le logement (14) de part et d'autre dudit culbuteur (4). [5] Dispositif de distribution variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité (8) dudit culbuteur (4) destinée à reposer sur la tige de ladite soupape d'admission (9) présente une surface d'appui élargie (18) autorisant le déplacement du culbuteur le long de l'arbre de commande (10) tout en assurant le contact entre le culbuteur (4) et la soupape (9). [6] Dispositif de distribution variable selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit arbre de commande (10) porte un second culbuteur (1) destiné à l'actionnement d'une soupape (3) contrôlant l'échappement des gaz brûlés de ladite chambre de combustion. [7] Dispositif de distribution variable selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit second culbuteur (1) est monté coulissant le long dudit arbre de commande (10). [8] Dispositif de distribution variable selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que ledit second culbuteur (1) présente des moyens de retenue (12) disposés sur son extrémité (2) au contact de la tige de la soupape d'échappement (3) de façon à empêcher tout déplacement dudit culbuteur (1) par rapport à la soupape d'échappement (3).