Brevet FR2703399A1 — publié le 19941007

L'invention concerne une commande de soupapes pour un moteur à combustion interne comportant au moins deux soupapes par cylindre, qui peuvent être actionnées par des cames d'un arbre à cames, par l'intermédiaire de culbuteurs qui sont montés pivotants, côte à côte sur un axe fixe commun et qui sont en contact avec les cames par des surfaces de glissement, ces surfaces de glissement étant lubrifiées par l'apport d'un Lubrifiant. Dans une commande de soupapes connue du genre en question (EP 275 715 >, la lubrification des surfaces de glissement des culbuteurs est effectuée au moyen de forures qui sont en communication avec des canalisations d'huile lubrifiante qui sont disposées au-dessus de l'arbre à cames et parallèlement à celui-ci Dans ce cas, il est prévu, pour chaque surface de glissement de culbuteur ou pour chaque came, sa propre forure Ce mode de lubrification est extrêmement compliqué et coûteux. Le but de l'invention est de mettre à disposition une commande de soupapes du genre en question, dans laquelle la lubrification des surfaces de glissement des culbuteurs s'effectue de manière beaucoup moins compliquée et coûteuse. Ce but est atteint, d'après l'invention, par le fait que les culbuteurs sont en contact mutuel et leurs surfaces de glissement sont alignées les unes avec les autres, au moins par instants, formant alors une surface pratiquement ininterrompue. Alors que, dans la commande de soupapes connue, les culbuteurs et leurs surfaces de glissement sont disposés à distance les uns des autres, les culbuteurs proposés selon l'invention sont en contact mutuel, et cela de telle sorte que leurs surfaces de glissement soient alignées les unes avec les autres, au moins par instants, et forment une surface pratiquement ininterrompue Cela est toujours le cas lorsqu'au moins les cercles de base des cames sont identiques La lubrification de cette surface, composée de plusieurs surfaces de glissement, peut être effectuée par une ou plusieurs forures d'huile lubrifiante, le nombre des forures d'huile lubrifiante étant toutefois en tout cas plus petit que le nombre des surfaces de glissement Il s'est avéré qu'au moins dans le cas de la disposition de trois culbuteurs coopérant avec des cames qui leur sont propres, une alimentation en huile lubrifiante du culbuteur du milieu est suffisante pour lubrifier aussi les surfaces de glissement des deux culbuteurs extérieurs, car l'huile lubrifiante se répartit alors sur les surfaces de glissement de tous les culbuteurs lorsque ces surfaces de glissement sont mutuellement alignées Dans le cas d'une commande de soupapes à quatre culbuteurs par cylindre, qui sont actionnés par les cames d'un arbre à cames commun, il est judicieux de prévoir des forures d'huile lubrifiante pour les deux culbuteurs du milieu, afin d'obtenir une lubrification uniforme de toutes les surfaces de glissement Dans le cas d'une commande de soupapes à cinq culbuteurs qui coopérent avec leurs propres cames, une forure d'huile lubrifiante pour le culbuteur du milieu peut être suffisante pour la lubrification des surfaces de glissement de tous les culbuteurs, mais il peut se révéler judicieux de prévoir dans ce cas une forure jl huile lubrifiante pour chacun des deuxième et quatrième culbuteurs Mais en tout cas le nombre des forures d'huile lubrifiante est plus petit que le nombre des surfaces de glissement des culbuteurs, ce qui fait que ces forures peuvent avoir un plus grand diamètre que dans le cas d'un dispositif dans lequel chaque culbuteur est muni d'une forure d'huile lubrifiante, qui ne peut avoir qu'un petit diamètre afin de maintenir le débit à un bas niveau Des forures plus grandes peuvent être formées plus facilement et ont moins tendance à se boucher Ainsi, avec la proposition selon l'invention, on parvient, avec un plus petit nombre de forures plus grandes, à la lubrification sûre de plusieurs surfaces de glissement de culbuteurs. L'alimentation en huile lubrifiante peut s'effectuer conformément au brevet EP 275 715 précité ou, selon ce qui est connu par exemple d'après DE-OS 27 03 519, par le fait que l'huile lubrifiante parvient aux surfaces de glissement des cames en parcourant un canal longitudinal dans l'arbre à cames. Pour parvenir à ce que les culbuteurs de chaque groupe de culbuteurs adjoint à un cylindre soient en contact mutuel, il est judicieux de monter un culbuteur extérieur sans possibilité de déplacement axial, par exemple au contact d'un point d'appui de l'axe des culbuteurs, de monter les autres culbuteurs avec possibilité de déplacement axial sur l'axe commun et de prévoir des moyens qui exercent, sur l'autre culbuteur extérieur, une force axiale qui agit en direction dudit premier culbuteur extérieur, afin de presser tous les autres culbuteurs les uns contre les autres et contre le premier culbuteur extérieur Cette force axiale peut être produite par un ressort qui est prévu entre le deuxième culbuteur extérieur et un appui fixe Cet appui peut être constitué de son côté par une attache ou palier de l'axe commun d'oscillation. Bien que, d'après la proposition de la présente invention, les forures d'huile lubrifiante dans la came ou dans les cames puissent avoir un plus grand diamètre que lorsqu'une forure d'huile lubrifiante est disposee dans chaque came, la formation de telles forures, relativement longues, peut poser des problèmes Pour porter remède à cela, il est placé, dans la forure d'huile lubrifiante, un ajutage ayant une plus petite section de passage La forure d'huile lubrifiante elle- méme peut" ainsi avoir un plus grand diamètre et être formée sans problèmes De préférence, l'ajutage est fait d'un matériau qui est plus mou que celui de la came, de sorte qu'il puisse se déformer lorsqu'il est enfoncé à la presse dans la forure et que la précision de la forure puisse être maintenue à un niveau réduit A titre de variante, la forure d'huile lubrifiante peut présenter une première partie faisant suite au canal longitudinal et ayant un petit diamètre, suivie d'une seconde partie de plus grand diamètre ou de diamètre croissant, qui s'étend jusqu'à la surface de portée de la came Là encore, la formation de la forure d'huile lubrifiante est ainsi simplifiée et facilitée, car il n'y 7 a qu'une courte partie de la forure d'huile lubrifiante à avoir un petit diamètre Cette courte partie peut être formée par perçage ou même par un rayon laser. L'alimentation du canal longitudinal en huile lubrifiante s'effectue de préférence par un palier de l'arbre à cames Un tel palier d'arbre à cames comporte ordinairement un chapeau de palier vissé, présentant des trous de passage pour des vis Afin qu'un tel trou de passage puisse être prévu, d'un côté de l'arbre a cames, à une distance aussi petite que possible de l'arbre à cames, l'alimentation du canal longitudinal en huile lubrifiante s'effectue par une rainure circonférentielle excentrique dans la surface portante du palier d'arbre à cames, la largeur radiale de cette rainure circonférentielle étant très petite ou même nulle d'un côté de l'arbre a cames, ce qui fait que le trou de passage de ce côté peut être rapproché très près de l'arbre à cames L'arrivée du lubrifiant s'effectue dans la région plus large de la rainure circonféren- tielle Le passage de l'huile lubrifiante de la rainure circonférentielle au canal longitudinal dans l'arbre à cames s'effectue par une forure transversale qui traverse diamétralement l'arbre à cames. L'invention est ci-après décrite à titre d'exemple en référence aux dessins. La fig 1 est une vue en coupe, faite suivant la ligne 1-1 de la fig 2, d'une commande de soupapes d'un moteur à combustion interne à trois soupapes d' admission. La fig 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne 2-2 de la fig 1. La fig 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne 3-3 de la fig 2. La fig 4 est une vue en coupe transversale d'une came comportant une forure d'huile lubrifiante dans laquelle un ajutage est inséré. La fig 5 est une vue en coupe transversale d'une came comportant une forure d'huile lubrifiante étagée. La commande de soupapes selon les fig i et 2 est destinée à l'actionnement de trois soupapes d'admission 1 d'un cylindre d'un moteur à combustion interne Les soupapes 1 sont actionnées Dar des cames 2 d'un arbre à cames 3 par l'intermédiaire de culbuteurs 4 qui sont montés pivotants sur un axe commun 5 Entre des premiers culbuteurs voisins 4 sont disposes, sur l'axe de pivotement 5, des seconds culbuteurs 6 qui coopèrent avec des secondes cames 7 de l'arbre à cames 3 Les contours des premières cames 2 sont dessinés selon la durée d'ouverture désirée et la levée désirée des soupapes à bas et moyen régime du moteur à combustion interne, tandis que les contours des secondes cames 7 sont réalisés pour les conditions à haut régime Les premiers culbuteurs 4 peuvent être accouplés aux seconds culbuteurs 6, aux régimes élevés, par des dispositifs non représentés, mais connus par exemple d'après DE-C 38 00 347, de sorte que les soupapes 1 soient alors actionnées suivant le contour des secondes cames 7 Les cames 2 et 7 ont des cercles de base identiques. Les culbuteurs 4 et 6 sont appliqués contre les cames 2 ou 7 correspondantes par des surfaces de glissement 8. Les culbuteurs 4 et 6 sont montés sur l'axe de pivotement 5 de manière à pouvoir se déplacer axialement et ils sont en contact mutuel, comme on peut le voir sur la fig 2 De la sorte, les surfaces de glissement 8 forment une surface commune, au moins au moment o elles passent sur les cercles de base de leurs cames 2 ou 7, comme on peut également le voir sur la fig 2 Pour assurer le contact mutuel des culbuteurs 4 et 6, il est disposé, entre l'élément d'attache ou de montage 9 de l'axe de pivotement 5, à droite sur la fig 2, un ressort Belleville 10 qui repousse les culbuteurs vers la gauche sur la fig 2, au contact les uns des autres, et qui presse le culbuteur 4 extérieur gauche contre une surface Il sur le palier ou attache 12 de gauche de l'axe de pivotement 5. Pour la lubrification des surfaces de glissement 8, il est prévu, dans l'arbre à cames 3, un canal longitudinal 13 d'o partent deux forures d'huile lubrifiante 14 qui débouchent à la périphérie des secondes cames 7 Par le fait que, comme on l'a mentionné, toutes les surfaces de glissement 8 sont situées dans un même plan, au moins au moment o elles passent sur les cercles de base de leurs cames, deux forures d'huile lubrifiante 14 suffisent pour la lubrification de toutes les surfaces de glissement, car l'huile peut se répartir sur toutes les surfaces de glissement Le cas échéant, il suffit même d'une seule forure 14, qui serait alors opportunément prévue dans la came 2 du milieu Par le fait qu'avec cette disposition, le nombre des forures d'huile lubrifiante est en tout cas inférieur au nombre des surfaces de glissement 8 à lubrifier, les forures peuvent avoir un plus grand diamètre, ce qui simplifie la fabrication, en plus du nombre réduit de forures. Le serrage des culbuteurs les uns contre les autres offre un avantage supplémentaire dans le cas d'une commande de soupapes correspondant par exemple à DE-C 38 00 347, dans laquelle il est disposé, dans les premiers et seconds culbuteurs, des forures radiales qui doivent être alignées mutuellement, dans les phases o les culbuteurs passent sur les cercles de base, pour rendre possible le déplacement de broches d'accouplement afin de solidariser les culbuteurs Cet alignement est assuré automatiquement, dans le cas de l'invention, par le serrage des culbuteurs les uns contre les autres au moyen du ressort 10. Il va de soi que l'invention ne se limite pas à une commande de soupapes pour trois soupapes d'admission par cylindre à distribution variable, mais qu'elle est applicable de façon générale là o deux soupapes au moins sont actionnées par des leviers pivotants (culbuteurs ou leviers oscillants) disposés côte à côte, à partir de cames d'un arbre à cames commun, les soupapes pouvant être des soupapes d'admission et/ou d'échappement. Dans l'exemple de réalisation, l'alimentation en huile lubrifiante du canal longitudinal 13 dans l'arbre à cames 3 s'effectue par un canal 15 dans le palier d'arbre à cames représenté à droite sur la fig 2 Dans la surface portante de ce palier, il est prévu, comme on peut le voir sur la fig 3, une rainure circonférentielle excentrique 16 dont la largeur radiale est nulle du côté gauche et est maximale du côté droit. La rainure circonférentielle excentrique permet qu'un trou de passage 17 dans le chapeau 18 de ce palier d'arbre à cames, servant au passage d'une vis de fixation 19, soit rapproché très près de l'arbre à cames 3, sans que la rainure circonférentielle 16 interfère avec le trou de passage 17 Dans le plan de la rainure circonférentielle 16, il est prévu une forure transversale 20 qui traverse diamétralement l'arbre à cames 3 et par laquelle l'huile lubrifiante provenant de la rainure circonférentielle 16 peut entrer dans le canal longitudinal 13 Le canal 15 d'arrivée d'huile débouche dans la partie large de la rainure circonférentielle 16 qui, comme on le voit, s'étend sur plus de 180 ' autour de l'arbre à cames 3 On est ainsi assuré qu'une quantité suffisante d'huile peut passer de la rainure circonférentielle 16 dans la forure transversale 20. Bien que, par la disposition proposée des surfaces de glissement 8, la lubrification de ces surfaces de glissement puisse s'effecter par des forures d'huile lubrifiante 14 dont le nombre est plus petit que celui des surfaces de glissement et qui, en conséquence, peuvent avoir un plus grand diamètre, la formation de forures relativement longues et fines dans l'arbre à cames pose des problèmes Pour porter remède à cela, dans le cas de la came représentée sur la fig 4, la forure d'huile lubrifiante 21 est réalisée avec un diamètre relativement grand et il est inséré, dans cette forure d'huile lubrifiante, un ajutage 22 comportant un trou de passage 23 dont le diamètre est choisi de sorte qu'une quantité d'huile lubrifiante suffisante, mais non excessive, parvienne sur la surface de glissement du culbuteur coopérant avec cette came 7 La forure d'huile lubrifiante 21 relativement grande peut être formée sans problèmes l'ajutage 22 est enfoncé à la presse dans la forure d'huile lubrifiante 21, cet ajutage 22 étant de préférence en un matériau plus mou que celui de la came 7, de sorte que la précision de la forure d'huile lubrifiante 21 puisse être faible, puisque l'ajutage 22 peut se déformer à l'insertion. A titre de variante Cfig 5), il peut être prévu, dans la came 7, une forure d'huile lubrifiante 24 étagée, qui présente une première partie 25 de petit diamètre, en communication avec le canal longitudinal 13, et une seconde partie de plus grand diamètre ou de diamètre croissant qui fait suite à cette première partie et s'étend Jusqu'à la surface portante de la came La partie 26 peut être formée dès la coulée de la came ou, dans le cas d'une forure cylindrique, elle peut être percée comme un avant-trou de grand diamètre approprié, tandis que la partie 25 est percée au moyen d'un foret, mais de préférence au moyen d'un rayon laser On peut ainsi parvenir à une formation extrêmement précise de la forure d'huile lubrifiante à relativement peu de frais. Dans les formes de réalisation des fig 4 et 5, les forures d'huile lubrifiante débouchent dans la région du cercle de base 27 de la came 7, à savoir au début du cercle de base en considérant le sens de rotation D de la came On est ainsi assuré que les surfaces de glissement 8 seront alimentées en huile lubrifiante au moment o elles passent sur la région surélevée 28 de la came 7. REVENDICATIONS 1. Commande de soupapes pour un moteur à combustion interne comportant au moins deux soupapes ( 1) par cylindre, qui peuvent être actionnées par des cames ( 2, 7) d'un arbre à cames ( 3 >, par l'intermédiaire de culbuteurs ( 4, 6 > qui sont montés pivotants, côte à côte sur un axe fixe commun , et qui sont en contact avec les cames par des surfaces de glissement ( 8 >, ces surfaces de glissement étant lubrifiées par l'apport d'un lubrifiant, caractérisée en ce que les culbuteurs ( 4, 6) sont en contact mutuel et leurs surfaces de glissement ( 8) sont alignées les unes avec les autres, au moins par instants, formant alors une surface pratiquement ininterrompue. 2. Commande de soupapes selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un premier culbuteur extérieur ( 4) de chaque groupe de culbuteurs associé à un cylindre est monté sans possibilité de déplacement axial et les autres culbuteurs sont montés avec possibilité de déplacement axial sur l'axe commun ( 5), et en ce qu'il est prévu des moyens ( 10) qui exercent, sur le second culbuteur extérieur ( 4), une force axiale qui agit en direction dudit premier culbuteur extérieur, afin de presser tous les autres culbuteurs les uns contre les autres et contre le premier culbuteur extérieur. 3 Commande de soupapes selon la revendication 1, caractérisée en ce que les culbuteurs ( 4, 6) de chaque groupe de culbuteurs associé à un cylindre sont montés avec possibilité de déplacement axial sur l'axe commun ( 5), en ce qu'il est prévu, pour un premier culbuteur extérieur ( 4), une butée fixe ( 1), et en ce qu'il est prévu des moyens ( 10) qui exercent, sur le second culbuteur extérieur ( 4), une force axiale qui agit en direction dudit premier culbuteur extérieur, afin de presser tous les autres culbuteurs les uns contre les autres et de presser ledit premier culbuteur contre la butée ( 11). 4. Commande de soupapes selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'il est prévu, pour exercer la force axiale, un ressort ( 10) qui est disposé entre le second culbuteur extérieur et un appui fixe ( 9). 5 Commande de soupapes selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'appui ( 9) est constitué par une attache de l'axe commun ( 5). 6. Commande de soupapes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'arbre à cames ( 3) comporte un canal longitudinal ( 13) qui est en communication avec une source de lubrifiant et duquel part, pour la lubrification de plusieurs surfaces de glissement, une forure d'huile lubrifiante ( 14) qui débouche dans la surface périphérique d'une came ( 7) coopérant avec ces surfaces de glissement. 7. Commande de soupapes selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'en cas de disposition de trois ou de cinq culbuteurs coopérant avec leurs propres cames, la forure d'huile lubrifiante est prévue dans la came du milieu. 8. Commande de soupapes selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'en cas de disposition de cinq culbuteurs coopérant avec leurs propres cames, il est prévu une forure d'huile lubrifiante ( 14) dans chacune des deuxième et quatrième cames ( 7). 9. Commande de soupapes selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un ajutage ( 22) ayant une plus petite section de passage est inséré dans la forure d'huile lubrifiante ( 21). 10 Commande de soupapes selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'ajutage ( 22) est en un matériau qui est plus mou que celui de la came. 11. Commande de soupapes selon la revendication 6, caractérisée en ce que la forure d'huile lubrifiante ( 24) comprend une première partie ( 25) de petit diamètre, en communication avec le canal longitudinal ( 13), et une seconde partie ( 26) de plus grand diamètre ou de diamètre croissant, qui fait suite à cette première partie et qui s'étend Jusqu'& la surface portante de la came. 12. Commande de soupapes selon la revendication 11, caractérisée en ce que la première partie ( 25) de la forure d'huile lubrifiante ( 24) est formée par perçage au rayon laser. 13 Commande de soupapes selon la revendication 6, caractérisée en ce que, pour l'alimentation du canal longitudinal ( 13) en huile lubrifiante, il est prévu dans la surface portante d'un palier de l'arbre à cames une rainure circonférentielle excentrique ( 16) dans laquelle débouche une forure d'arrivée d'huile ( 15), et en ce que l'arbre à cames ( 3) est muni, dans le plan de la rainure circonférentielle ( 16), d'une forure transversale ( 20) qui le traverse diamétralement.