Brevet FR2689177A1 — publié le 19931001

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION VARIABLE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif de distribution variable permettant de modifier la distribution d'un 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 court de revient et à une grande fiabilité. Le dispositif de distribution variable selon l'invention, est plus particulièrement destinée à équiper un moteur à combustion interne comprenant, pour chaque soupape d'admission, au moins deux cames de commande dont le profil de l'une s'inscrit dans le profil de l'autre, coopérant l'une avec un culbuteur d'actionnement de la soupape et l'autre avec un élément de culbuteur auxiliaire monté sur la même rampe de culbuteur que ledit culbuteur d'actionnement. Ce dispositif comprend également une commande de translation de l'élément de culbuteur auxiliaire permettant l'accouplement sélectif de ce dernier avec le culbuteur d'actionnement par engagement et désengagement de formes conjuguées pour obtenir une plus grande levée de la soupape. Selon l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que la commande en translation comprend deux ensembles antagonistes distincts de poussée, ces ensembles étant logés directement dans la culasse et/ou le couvre-culasse dudit moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, ces ensembles antagonistes de poussée comprennent un premier ensemble sollicitant en permanence l'élément de culbuteur auxiliaire en position de désaccouplement et un second ensemble sollicitant sélectivement l'élément de culbuteur auxiliaire en position d'accouplement contre l'action du premier ensemble, le second ensemble de poussée étant actionné suivant un ou plusieurs paramètres de fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable selon l'invention, le premier ensemble de poussée comprend un alésage défini dans la culasse ou le couvre-culasse et s'étendant au voisinage et sensiblement parallèlement à la rampe de culbuteur, un piston monté coulissant dans l'alésage et un ressort de poussée disposé entre le fond de l'alésage et le piston de façon à forcer ce dernier contre l'élément de culbuteur et tendre à écarter l'élément de culbuteur auxiliaire du culbuteur d'actionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le second ensemble de poussée comprend un alésage défini dans la culasse ou le couvreculasse et s'étendant au voisinage et sensiblement parallèlement à ladite rampe de culbuteur, un piston monté coulissant dans ledit alésage et un circuit hydraulique pour exercer sélectivement une pression hydraulique sur ledit piston de façon à forcer ce piston contre l'élément de culbuteur auxiliaire et à déplacer ce dernier contre le culbuteur d'actionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier ensemble de poussée comporte un circuit hydraulique pour exercer sélectivement une pression hydraulique sur le piston de façon à renforcer l'action du ressort de poussée. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après de deux modes de réalisation de l'invention appliqués à un moteur à deux soupapes par cylindre, ces modes de réalisation étant donnés à titre d'exemples non limitatifs, 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 - la figure 2 est une vue de côté, en coupe partielle, du dispositif suivant la flèche II de la figure I - la figures 3 est une vue similaire à la figure 1 précisant le fonctionnement du dispositif de distribution suivant l'invention - la figure 4 est une vue similaire à la figure 2 présentant une variante de réalisation de 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, destiné à actionner les soupapes d'un cylindre de moteur comprend : un culbuteur 1 coopérant par son extrémité 2 avec la soupape d'échappement non représentée et actionnée à son autre extrémité 12 par une came d'échappement que porte l'arbre à cames également non représenté, et un culbuteur 3 actionné à son extrémité 14 par une came d'admission et coopérant par son autre extrémité 4 avec la soupape d'admission. Les culbuteurs 1 et 3 sont montés libre en rotation en leur partie centrale sur une rampe de culbuteur, schématisée par l'axe X-X', et ils sont bloqués en translation sur cette rampe par des moyens appropriés. Avec le culbuteur 3 coopère un élément de culbuteur auxiliaire 5 actionné par une seconde came d'admission venant en appui contre le patin 16 porté par l'élément culbuteur 5. L'élément de culbuteur 5 est monté coulissant sur la rampe de culbuteur de façon à être sélectivement accouplable ou non par translation avec le culbuteur 3, par l'intermédiaire de formes conjuguées 7,9 tels que des dents et des logements de dents de crabot qu'ils portent respectivement. Conformément à la figure 2, la commande en translation de l'élément de culbuteur auxiliaire 5 est assurée par l'intermédiaire de deux ensembles antagonistes de poussée à savoir deux vérins actionneurs 20,30 destinés à venir en appui de part et d'autre d'un élément de paroi 6 porté par le culbuteur auxiliaire 5. Un premier vérin 20 "désaccoupleur" coopère avec l'élément de culbuteur 5 pour écarter ce dernier du culbuteur 3 et empêcher ainsi tout accouplement. Ce vérin 20 comporte un piston cylindrique 21 monté coulissant dans un alésage cylindrique 22 défini dans la culasse 10, ou dans toute autre partie fixe solidaire de cette dernière telle que le couvre-culasse. L'alésage 22 s'étend au voisinage de la rampe des culbuteurs et sensiblement parallèlement à l'axe de celle-ci, de sorte que le piston 21 puisse coopérer par son extrémité longitudinale libre avec la face latérale, s'étendant côté culbuteur 3, de l'élément de paroi ou nervure 6 en saillie perpendiculairement à l'axe X-X' et portée par l'élément de culbuteur 5, sous la poussée d'un ressort de compression 27 disposé entre le fond de l'alésage 22 et l'autre extrémité du piston 21. Le second vérin 30 "accoupleur" coopère avec l'élément de culbuteur 5 dans le sens inverse du vérin 20, c'est-à-dire dans le sens de l'accouplement avec le culbuteur 3. I1 comporte un piston formant poussoir 31 destiné à venir en appui contre l'autre face latérale de la nervure 6. Ce piston étant monté coulissant dans un alésage 32 correspondant défini dans la culasse 10. Le piston 31 est actionné hydrauliquement à partir d'un circuit hydraulique référencé 40. Ce circuit comprend une vanne trois voies 42 pilotée à partir d'une centrale de commande 47 telle que le système électronique de contrôle moteur, cette vanne 42 mettant sélectivement en communication un conduit 34 débouchant dans l'alésage 32 avec une source de pression 44 ou avec un conduit 46 de retour à la réserve d'huile. Le fonctionnement du dispositif de distribution est conformément aux figures 1 à 3 le suivant. Lors des phases de fonctionnement à bas ou moyen régime de rotation moteur, la centrale de commande 47 pilote la vanne 42 de façon à mettre en communication les conduits 34 et 46. L'alésage 32 n'est donc pas alimenté en huile sous pression, seul le vérin 20 exerce son action sur l'élément de culbuteur 5 maintenant ce dernier désaccoupler du culbuteur 3 (figures 1 et 2). La soupape d'admission est alors actionnée à partir de la première came d'admission dont la loi de levée est adaptée à de tels plages de fonctionnement moteur. Lors d'un fonctionnement à régime élevé, par exemple au-dessus de 4000 tr / mn, la centrale de commande 47 pilote alors la vanne 42 de façon à mettre en communication la source de pression 44 et le conduit 34. L'alésage 32 est alors alimenté en huile sous pression : le piston 31 repousse l'élément de culbuteur 5 au contact du culbuteur 3, contre l'action du vérin de rappel 20, de façon à opérer l'accouplement des formes conjugues 7,9 et ainsi solidariser l'élément de culbuteur 5 et le culbuteur 3. L'élément de culbuteur 5 transmet alors à la soupape d'admission par l'intermédiaire du culbuteur 3 la loi de levée adaptée déterminée par la seconde came d'admission. Lorsque le régime diminue, i.e. repasse sous les 4000 tr / mn, la centrale de commande pilote la vanne 42 de façon à couper l'arrivée d'huile sous pression dans l'alésage 32 et à mettre les conduits 34 et 46 en communication, le vérin 20 demeure alors le seul à exercer une action sur l'élément de culbuteur 5, il peut donc repousser l'élément de culbuteur 5 et désengager les formes conjuguées 7,9. La soupape d'admission est alors de nouveau actionnée à partir de la première came d'admission dont la loi de levée est adaptée à de tels plages de fonctionnement moteur. Le dimensionnement des différents éléments du système de commande en translation de l'élément culbuteur 5, tel que le tarage du ressort 27 ou encore la valeur de la pression d'alimentation de l'huile dans l'alésage 32 sont adaptés pour chaque type de moteur par des essais 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. Ainsi la centrale de commande 47 peut piloter le crabotage et le décrabotage de l'élément de culbuteur 5 à partir de paramètres de fonctionnement moteur autres que le régime de rotation moteur, ou encore coupler cette information avec une ou plusieurs autres informations moteur comme notamment la charge. Ainsi, conformément à la figure 4, il est possible de prévoir une assistance hydraulique pour augmenter la réactivité du vérin "désaccoupleur" 20. Pour ce faire le vérin 20 est équipé d'un circuit hydraulique 50 similaire au circuit 40, comprenant une vanne trois voies 43 pilotée à partir de la centrale de commande 47, cette vanne 43 mettant sélectivement en communication un conduit 24 débouchant dans l'alésage 22 avec une source de pression 44 ou avec un conduit 48 de retour à la réserve d'huile. La mise en oeuvre du circuit 50 est alors le suivant. Lorsque le vérin 30 "accoupleur" est actionné par mise sous pression de l'alésage 32, le vérin 20 est désactionné : les conduits 24 et 48 sont connectés et lorsque le vérin 30 est désactionné alors l'alésage 22 est rempli d'huile sous pression, par mise en communication des conduits 24 et 44, de façon à augmenter la force exerçant par le piston 21 sur l'élément de culbuteur 5 et diminuer ainsi le temps de désaccouplement. Compte tenu du fonctionnement parallèle des circuits 40 et 50, il est possible de regrouper ces circuits en utilisant une vanne quatre voies. REVENDICATIONS Fl] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne comprenant, pour chaque soupape d'admission, au moins deux cames de commande dont le profil de l'une s'inscrit dans le profil de l'autre, coopérant l'une avec un culbuteur d'actionnement (3) de la soupape et l'autre avec un élément de culbuteur auxiliaire (5) monté sur la même rampe de culbuteur que ledit culbuteur d'actionnement (3), une commande de translation dudit élément de culbuteur auxiliaire (5) permettant l'accouplement sélectif de ce dernier avec ledit culbuteur d'actionnement (3) par engagement et désengagement de formes conjuguées (7,9) pour obtenir une plus grande levée de la soupape, caractérisé en ce que ladite commande en translation comprend deux ensembles antagonistes de poussée (30,20), lesdits ensembles étant logés directement dans la culasse (10) et/ou le couvreculasse dudit moteur. t2] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits ensembles antagonistes de poussée comprennent un premier ensemble (20) sollicitant en permanence ledit élément de culbuteur auxiliaire (5) en position de désaccouplement et un second ensemble (30) sollicitant sélectivement ledit élément de culbuteur auxiliaire (5) en position d'accouplement contre l'action dudit premier ensemble (20), ledit second ensemble (30) étant actionné suivant un ou plusieurs paramètres de fonctionnement dudit moteur. t3] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier ensemble de poussée (20) comprend un alésage (22) défini dans la culasse (10) ou le couvre-culasse et s'étendant au voisinage et sensiblement parallèlement à ladite rampe de culbuteur, un piston (21) monté coulissant dans ledit alésage (22) et un ressort de poussée (27) disposé entre le fond de l'alésage (22) et le piston (21) de façon à forcer ce dernier contre ledit élément de culbuteur (5) et tendre à écarter ledit élément de culbuteur auxiliaire (5) dudit culbuteur d'actionnement (3). [4] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que ledit second ensemble de poussée (30) comprend un alésage (32) défini dans la culasse (10) ou le couvre-culasse et s'étendant au voisinage et sensiblement parallèlement à ladite rampe de culbuteur, un piston (31) monté coulissant dans ledit alésage (32) et un circuit hydraulique (40) pour exercer sélectivement une pression hydraulique sur ledit second piston (31) de façon à forcer ledit second piston (31) contre ledit élément de culbuteur auxiliaire (5) et à déplacer ce dernier contre le culbuteur d'actionnement (3). [5] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit premier ensemble comporte également un circuit hydraulique (50) pour exercer sélectivement une pression hydraulique sur ledit premier piston (21) de façon à renforcer l'action du ressort de poussée (27).