Brevet FR2705725A1 — publié le 19941202

L' invention concerne un dispositif de commande de soupape pour moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, comprenant au moins une soupape d'admission ou d'échappement par cylindre, un arbre à cames qui présente, pour chaque soupape, une première came pour un régime inférieur de vitesse de rotation et une seconde came pour un régime supérieur de vitesse de rotation, un premier culbuteur par soupape, qui coopère avec la première came, un second culbuteur qui coopère avec la seconde came, et un dispositif d'accouplement entre chaque premier culbuteur et chaque second culbuteur, comportant une broche d'accouplement, les deux culbuteurs présentant des forures qui sont dans l'alignement l'une de l'autre lorsque les deux culbuteurs passent sur les cercles de base de leurs cames, et la broche d'accouplement, dans sa première position, étant située exclusivement dans la forure du premier culbuteur et pouvant être placée, par application d'une pression et contre la force antagoniste d'un ressort, dans une seconde position extrême dans laquelle elle pénètre dans la forure du second culbuteur et rend solidaires les deux culbuteurs. Un tel dispositif est décrit par exemple dans la demande de brevet allemand N'P 42 05 230.0, non publiée. Avec de tels dispositifs de commande de soupape, il y a un problème lors de la commutation, c'est-à-dire au moment o la came de haut régime doit entrer en action par accouplement des deux culbuteurs. En effet, il n'est pas garanti en toute sécurité que la broche d'accouplement pénètre entièrement dans la forure du second culbuteur aussitôt après l'application de la pression, car les forures des deux culbuteurs ne sont alignées mutuellement que quand les culbuteurs passent sur les cercles de base de leurs cames, et la broche a besoin d'un certain temps, après le début de l'application de la pression, pour parvenir dans sa position d'accouplement. Il peut donc arriver qu'au début de la phase de levée, la broche ne pénètre que légèrement dans la forure du second culbuteur, ce qui a pour conséquence qu'elle est soumise à une pression superficielle considérable qui donne lieu à une forte usure. Pour résoudre ce problème, il est connu, dans un dispositif de commande de soupape de construction différente (DE-C 35 26 542), de prévoir un élément de blocage qui est actionné par sa propre came et qui ne libère la broche d'accouplement que pendant une phase de levée des deux culbuteurs, de sorte que la phase suivante de passage sur les cercles de base est entièrement disponible pour le déplacement de la broche. Cette solution du système connu est toutefois compliquée et coûteuse. Le but de l'invention est de garantir par des moyens simples, dans un dispositif de commande de soupape du genre en question, que la broche d'accouplement parviendra dans sa seconde position extrême lors du processus d'accouplement. Selon la proposition de l'invention, il est mis à profit, pour la libération de la broche d'accouplement, le fait que le second culbuteur, qui coopère avec la came de haut régime, parcourt, dans la phase de levée, un plus grand trajet que le premier culbuteur. C'est-à- dire que quand le processus d'accouplement est déclenché, pendant une phase de passage sur les cercles de base, par l'application d'une pression à la broche d'accouplement, celle-ci est tout d'abord verrouillée par l'élément de blocage. Lorsque débute alors la phase de levée du second culbuteur, l'élément de blocage est expulsé par celui-ci de la gorge annulaire de la broche d'accouplement, ce qui fait que la broche d'accouplement est déplacée jusqu'au second culbuteur, mais ne peut pas pénétrer dans la forure du second culbuteur, puisque les forures du premier et du second culbuteurs ne sont plus alignées. Dès que les deux culbuteurs passent ensuite de nouveau sur leurs cercles de base, les forures s'alignent et la broche peut alors être insérée complètement dans la forure du second culbuteur. La durée entière de la phase de passage sur les cercles de base est disponible pour cela. Il est ainsi évité en toute sécurité que la broche ne soit parvenue qu'en partie dans la forure du second culbuteur au moment o les culbuteurs passent par leur phase de levée immédiatement suivante. Du fait qu'avec la propostion selon l'invention, la libération de l'élément de blocage est produite par le mouvement relatif des deux culbuteurs pendant la phase de levée, le verrouillage et la libération de la broche d'accouplement peuvent être effectués de manière beaucoup plus simple que dans l'état connu de la technique. Aussi l'élément de blocage peut-il être constitué par une simple lame de ressort qui est fixée au côté inférieur du premier culbuteur, comporte un appendice encliquetable dans la gorge annulaire et s'étend au-dessous du second culbuteur. Dans sa phase de levée, le second culbuteur presse la lame de ressort vers le bas et fait ainsi sortir l'appendice de la gorge annulaire, d'o il résulte que la broche d'accouplement peut être désormais avancée jusqu'au second culbuteur de la manière décrite précédemment, pour être ensuite insérée, pendant la phase de passage sur les cercles de base suivante, dans la forure du second culbuteur. Afin de ne pas augmenter les dimensions du groupe de culbuteurs et de ne pas réduire la surface de contact de la broche d'accouplement dans la forure du premier culbuteur, il est judicieux de munir le premier culbuteur d'une fente à travers laquelle s'étend l'appendice de la lame de ressort. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en référence aux dessins. La fig. 1 représente, en coupe verticale suivant la ligne 1-1 de la fig. 2, une commande de soupape comportant un dispositif de commande de soupape selon l'invention, la broche d'accouplement étant maintenue dans sa position de non-accouplement. La fig. 2 est une vue dans la direction de la flèche 2 sur la fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe correspondant & celle de la fig. 1, la broche d'accouplement étant libérée après le début d'une phase de levée. La fig. 4 est une vue en coupe correspondant à celle de la fig. 1, la broche d'accouplement étant dans sa position d'accouplement. La fig. 5 est une représentation en perspective de l'élément de blocage. La fig. 6 est une représentation graphique du cycle de commande des soupapes en fonction du temps. Une commande de soupape pour deux soupapes d'admission E est représentée sur les dessins. Chaque soupape E est sollicitée dans le sens de la fermeture par un ressort 1. Les soupapes sont actionnées par leurs propres cames 2, 3 d'un arbre à cames 4 par l'intermédiaire de premiers culbuteurs 5 qui sont montés pivotants sur un axe fixe commun 6. Les cames 2 et 3 ont de préférence des profils de came différents, afin d'établir, pour les soupapes d'admission individuelles, une course de soupape différente, une durée d'ouverture différente et/ou des instants de commande différents, et afin de fournir au moteur à combustion interne des conditions optimales de fonctionnement dans le régime inférieur et dans le régime moyen de vitesse de rotation. Entre les deux cames 2 et 3, il est disposé, sur l'arbre à cames 4, une autre came 7 dont le profil est dessiné pour les régimes supérieurs du moteur à combustion interne, c'est-à-dire qu'elle produit une plus grande course de soupape et une plus longue durée d'ouverture. Avec la came 7 coopère un second culbuteur 8 qui peut être accouplé aux premiers culbuteurs 5, de sorte que, dans ce régime de vitesse de rotation, les soupapes E soient actionnées de façon correspondante au contour de la seconde soupape 7. L'extrémité libre du second culbuteur 8 est munie d'une traverse 9 qui s'étend en avant et à faible distance des extrémités libres des premiers culbuteurs 5. Dans les premiers culbuteurs 5, il est prévu des forures 10 qui sont perpendiculaires à l'axe de pivotement 6 et qui sont dans l'alignement de forures 11 de la traverse 9 lorsque les soupapes E se trouvent dans leur position de fermeture, c'est-à-dire quand les culbuteurs 5 et 8 passent sur les cercles de base de leurs cames 2, 3 et 7. Dans chaque forure 10, il est disposé une broche d'accouplement 12 qui est mobile entre une première position rentrée (fig. 1) et une seconde position sortie (fig. 4) dans laquelle elle pénètre dans la forure 11 correspondante de la traverse 9. Ainsi, dans la seconde position, la broche d'accouplement 12 relie le premier culbuteur 5 au second culbuteur 8, ce qui fait que les soupapes sont actionnées suivant le contour de la came 7. Les broches d'accouplement 12 sont alors appliquées chacune contre un épaulement 13 qui est formé par un trou d'évent 14 de plus petit diamètre, faisant suite à la forure 11. Le déplacement des broches d'accouplement 12 vers l'extérieur s'effectue au moyen d'un fluide sous pression qui arrive par un conduit 15 dans l'axe 6 des culbuteurs, en communication avec les forures 10 par des orifices 16 dans la paroi de l'axe 6. Lorsque la pression est abaissée, les broches d'accouplement 12 sont ramenées chacune par un ressort 17 dans leurs forures 10 (cf. fig. 1), ce qui fait que le second culbuteur 8 peut alors pivoter librement et que la 1 commande des soupapes s'effectue par les premiers culbuteurs 5 suivant le contour des cames 2 et 3. Le ressort 17 prend appui d'un côté sur un insert 18 fixé dans la forure 10 et, de l'autre côté, sur l'extrémité 19 d'un tube 20 qui est fixé à la broche d'accouplement 12 et qui s'étend à travers l'insert 18. L'insert 18 constitue en même temps une butée pour la broche d'accouplement 12 dans sa position interne Alors que les premiers culbuteurs 5 sont maintenus appliqués contre leurs cames 2 et 3 par leurs ressorts de soupape 1, il est prévu, pour l'application du second culbuteur 8 contre sa came 7, un ressort 21 qui est disposé sur un tube 22 logeant une bougie d'allumage ou une soupape d'injection et qui prend appui, d'un côté, sur une butée fixe 23 et, de l'autre côté, sur une coupelle mobile de ressort 24 qui coopère avec des fourchons 25 prolongeant le second culbuteur 8 et entourant partiellement le tube 22. Un accouplement des culbuteurs 5 et 8 par la broche d'accouplement 12 ne peut s'effectuer que quand les forures 10 et 11 sont alignées mutuellement, ce qui est le cas lorsque les culbuteurs passent sur les cercles de base de leurs cames 2, 3 ou 7, et lorsque le laps de temps entre le moment o la broche 12 reçoit l'impulsion de pression et le début de la phase de levée du second culbuteur 8 est suffisamment long pour que la broche 12 puisse pénétrer dans la forure 11 jusqu'à la butée 13. Lorsque l'impulsion de pression sur la broche 12 se produit pendant la phase de passage sur les cercles de base, ce laps de temps est trop court le plus souvent pour qu'une pénétration complète de la broche 12 dans la forure 11 soit garantie. Il en résulte alors une pression superficielle accrue et une usure excessive. Afin de garantir que la phase entière de passage du second culbuteur 8 sur le cercle de base est disponible pour le processus d'accouplement, ce qui suffit en toute sécurité pour la pénétration complète de la broche 12 dans la forure 11, il est prévu, pour la broche, un dispositif de blocage qui maintient la broche 12 dans la position en retrait représentée sur la fig. 1, même lorsqu'elle reçoit une forte impulsion de pression, et qui ne la libère que quand le second culbuteur 8 est dans sa phase de levée. Après l'achèvement de la phase de levée, les deux culbuteurs 5 et 8 passent sur les cercles de base de leurs cames, les forures 10 et 11 sont donc alignées et il est alors possible que la cheville 12, désormais libérée, soit insérée dans la forure 11. Dans l'exemple de réalisation, le mécanisme de blocage est constitué par une lame de ressort 26 qui est disposée sur le côté inférieur du premier culbuteur et qui est fixée par une extremité, par exemple au moyen d'une vis 27, au culbuteur 5, tandis que son autre extrémité 28 s'étend au-dessous de la traverse 9 du second culbuteur 8. La lame de ressort 26 est munie d'un appendice 29 qui s'étend à travers une fente dans le culbuteur 5 et s'engage dans une gorge annulaire 30 de la broche 12. De la sorte, la broche 12 est bloquée dans la position représentée sur la fig. 1. Au début de la phase de levée du second culbuteur 8, la traverse 9 se déplace vers le bas par rapport au premier culbuteur 5 (cf. fig. 3), ce qui fait qu'elle vient porter sur l'extrémité 28 de la lame de ressort 26 et repousse celle-ci vers le bas, d'o il résulte que l'appendice 29 sort de la gorge annulaire 30. La broche 12 peut être désormais déplacée vers la gauche sur la fig. 3, sous l'effet de la haute pression qui agit sur elle, Jusqu'à ce qu'elle s'applique sur la face interne de la traverse. L'arbre à cames 4 continuant à tourner, le culbuteur 5 d'abord, puis le culbuteur 8 entrent en contact avec les cercles de base de leurs cames 2, 3 ou 7, de sorte que les forures 10 et 11 sont désormais alignées mutuellement et que la broche 12 peut être insérée complètement dans la forure 11 de la traverse 9 sous l'effet de la pression qui agit sur elle. Cela est représenté sur la fig. 4. L'appendice 29 est alors en contact avec la surface extérieure de la broche 12. Lorsque la pression s'exerçant sur la broche 12 est détendue, celle-ci est ramenée par le ressort 17 dans sa première position représentée sur la fige. 1 et l'appendice 29 peut s'encliqueter de nouveau dans la gorge annulaire 30. La lame de ressort 26 est représentée en perspective sur la fig. 5. Elle présente une ouverture 31, à travers laquelle passe l'appendice 5a du culbuteur 5, qui agit sur la soupape E. Le déroulement du processus d'accouplement, décrit ci-dessus et représenté sur les fig. 1, 3 et 4, est expliqué encore une fois à l'aide du diagramme de la fig. 6. Il y est désigné par A la courbe d'élévation de la came 7 de haut régime de vitesse de rotation, par B la courbe d'élévation des cames 2, 3 de bas régime et par C la phase correspondant au cercle de base de la came 7 de haut régime. On supposera que, pendant la phase du cercle de base de la came 7 de haut régime, avant le point D, c'est-&- dire à gauche de celui-ci, la broche 12 a reçu une forte impulsion de pression. Jusqu'au point D, la broche 12 est bloquée (fig. 1). Au début de la phase de levée A de la came 7 de haut régime, le second culbuteur 8 se déplace avec sa traverse 9 (fig. 3), d'o il résulte que la broche 12 est libérée, Jusqu'à ce que le second culbuteur 8 passe de nouveau sur le cercle de base de sa came, ce qui arrive au point E. L'état représenté sur la fig. 3 est donc établi pendant la période a. Au point E, l'état représenté sur la fig. 4 est atteint, c'est-à- dire que les forures 10 et 11 sont alignées mutuellement et que la broche 12 a le temps, Jusqu'à l'instant F auquel débute la phase de levée A suivante du second culbuteur 8, c'est-à-dire pendant toute la phase C de passage sur les cercles de base, de parvenir dans la forure 11 de la traverse 9. Cette période est désignée par b sur la fig. 6. Désormais, les culbuteurs 5 et 8 se déplacent ensemble suivant le contour de la came 7 de haut régime et les soupapes sont actionnées conformément à ce contour. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté. C'est ainsi par exemple qu'un élément de blocage pivotant, équivalent à la lame de ressort 26, pourrait être monté sur l'axe de pivotement 6 entre le second culbuteur 8 et les premiers culbuteurs , pour s'engager avec un effet de ressort dans la gorge et être repoussé hors de la gorge 30 par le second culbuteur 8 pendant la phase de levée de celui-ci. En principe, il serait également possible de supprimer la gorge 30 et de faire coopérer l'appendice 29 de la lame de ressort 26 avec l'extrémité de la broche 12 située à droite sur la fig. 1. Enfin, l'invention est applicable, non seulement à un dispositif de commande pour deux soupapes d'admission ou d'échappement par cylindre, mais aussi bien pour une seule soupape d'admission ou d'échappement ou pour plus de deux soupapes d'admission ou d'échappement par cylindre, qui peuvent être actionnées selon les nécessités par des cames différentes par l'intermédiaire de culbuteurs. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande de soupape pour moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, comprenant - au moins une soupape d'admission ou d'échappement (E) par cylindre, - un arbre à cames (4) qui présente, pour chaque soupape (E), une première came (2, 3) pour un régime inférieur de vitesse de rotation et une seconde came (7) pour un régime supérieur de vitesse de rotation, - un premier culbuteur et chaque second culbuteur (8, 9)>, comportant une broche d'accouplement (12), les deux culbuteurs ) aua eun aqussaad (g) ins4nqlno jaxTmiedeI enb eo ue s o ' oTIolpueAeI vl uoIes sdwdnos ep apuw-moo ap;TqTsodsTa -'9 (6 '9> anenqlno puocoS np snossep-ne pue 4,s InS b;8 (C) >naqnqIno aaTmaasd np aneîap!uT plgo al ans a9x7_z 4se Si Tnb (9g) $iOSS81 ep mfl sn -rd fnlfl4suoo3 se aseoolq ap luemel,lT enb so ue uSo9o'Et:o!PoTpueAe. -e 1 uoles edednos ap apumoo ap jT:TsodsTa -' ( e) aTTnuuu egaoS e44e3o suup %i>nbTIouess Tnb (6Z> aoTpuedd- un eluespid (gE) eS- oolq ap jueu9, I 0O e8 (0e) JTlInuu- e829oS esun ezoduroo (I) uemiednooo,p eqooaq I eanb 80 ue S7%3 'T UOolpueAea ul uoles ed8dnos sp apurmoo sp 7v7sodsr -- (b> emIo 's ap 8IIU S -e ans essed 7o-Tnlao enbsiol