Brevet FR2730522A1 — publié le 19960814

i L'invention concerne un dispositif de support ou de montage d'un arbre à cames et de plusieurs éléments de commande de distribution sur un moteur à combustion interne, comprenant au moins deux paliers d'arbre à cames formés dans des parties d'appui possédant chacune un corps de palier et un chapeau de palier fixé sur ce corps, un arbre à cames guidé dans les paliers d'arbre à cames, s'étendant dans le sens de la longueur de la culasse et coopérant avec des culbuteurs pour l'actionnement de soupapes d'admission et de soupapes d'échappement, les culbuteurs étant montés rotatifs sur au moins un axe de culbuteurs s'étendant parallèlement à l'axe de l'arbre à cames et guidé dans un alésage. Par le document DE 32 20 724 A1, on connaît un moteur à combustion interne avec un arbre à cames en tête pour commander la distribution pendant la combustion du mélange d'air et de carburant dans le cylindre du moteur. L'arbre à cames s'étend dans le sens de la longueur de la culasse et est monté rotatif en plusieurs paliers d'arbre à cames disposés dans des parties d'appui, possédant chacun un corps de palier et un chapeau de palier fixé sur ce corps. L'arbre à cames actionne des culbuteurs prévus pour la commande de soupapes qui ouvrent et ferment des conduits d'admission et d'échappement dans le cylindre. Les culbuteurs sont montés rotatifs sur des axes de culbuteurs guidés dans des alésages parallèles à l'axe de l'arbre à cames. Par suite de leur élasticité propre et en raison de jeux, les axes de culbuteurs peuvent présenter, pendant l'action des culbuteurs sur les soupapes, des vibrations de flexion indésirées qui empêchent une commande exacte des soupapes. Dans le cas le plus défavorable, la charge permanente peut même entraîner la rupture de l'axe de culbuteurs et par suite la défaillance complète du dispositif. Un autre inconvénient est que les corps de palier sont d'un seul tenant avec la culasse, laquelle doit subir un usinage dispendieux pour la formation des paliers d'arbre à cames. Pour les réparations de ces paliers, toute la culasse doit être remplacée. Le but de l'invention est de créer un dispositif de fabrication simple pour supporter ou monter un arbre à cames et plusieurs éléments de commande de distribution sur un moteur à combustion interne, dispositif qui, sous un encombrement aussi faible que possible, garantisse une haute stabilité de l'axe de culbuteurs. Selon l'invention, partant d'un dispositif comme défini au début, on obtient ce résultat par le fait que le dispositif comprend un bâti d'arbre à cames pouvant être fixé sur la culasse et composé des parties d'appui et d'une poutre longitudinale reliant les parties d'appui, l'alésage pour l'axe de culbuteurs s'étendant à travers la poutre longitudinale et cette poutre présentant des évidements pour la réception des culbuteurs. L'arbre à cames est reçu exdclusivement dans le bâti d'arbre à cames, composé des parties d'appui et de la poutre longitudinale, ce qui supprime des usinages dispendieux sur la culasse pour le montage de l'arbre à cames. Non seulement cet arbre s'étend à travers les paliers d'arbre à cames dans les parties d'appui, mais l'axe de culbuteurs est monté en plus dans l'alésage de la poutre longitudinale, donc soutenu également entre deux parties d'appui voisines, de sorte que des vibrations de flexion indésirées ne peuvent plus se produire. L'appui dans la poutre longitudinale est interrompu uniquement par des évidements servant à la réception des culbuteurs. I)'axe de culbuteurs peut encaisser d'importants efforts transversaux pendant de longues durées sans que son fonctionnement soit affecté par le vieillissement. Il devient ainsi possible de commander les soupapes de façon précise pendant de longues durées. Il est avantageux que les évidements soient disposés latéralement sur la poutre longitudinale et qu'ils possèdent une forme à peu près rectangulaire vus en direction du dessus de la culasse. Les culbuteurs peuvent être placés dans les évidements, s'ouvrant vers le côté, sans qu'ils soient gênés dans leur mouvement par la poutre longitudinale ellemême. Les évidements sont réalisables de façon simple, par fraisage par exemple. Selon un mode de réalisation avantageux, deux alésages à axes parallèles pour deux axes de culbuteurs sont prévus dans la poutre longitudinale et les évidements pour les culbuteurs sont disposés diamétralement l'un en face de l'autre dans la partie concernée de la poutre longitudinale. Les deux axes de culbuteurs sont complètement enfermés dans la poutre longitudinale, sauf dans la zone des évidements, et sont supportés dans cette poutre. Il convient que les évidements soient mutuellement décalés dans la direction de l'axe des alésages; il est alors avantageux que la largeur de la poutre dépasse la profondeur cumulée des deux évidements s'étendant dans la poutre depuis les côtés, ce qui crée dans la poutre longitudinale une partie pleine ou âme s'étendant entre les parties d'appui, qui n'est pas interrompue par des évidements et augmente la stabilité de la poutre. Il convient que l'axe de culbuteurs soit disposé dans le bâti d'arbre à cames entre la culasse et cet arbre. L'axe de culbuteurs se trouve donc à proximité immédiate du dessus de la culasse, de sorte que la tige des soupapes d'admission et d'échappement peut être aussi courte que possible. La hauteur d'encombrement du bâti d'arbre à cames est ainsi diminuée. Il est également avantageux que l'arbre à cames s'étende dans ce bâti du côté éloigné de la culasse et qu'il soit monté de façon totalement indépendante de la culasse. Le bâti d'arbre à cames peut être placé sur la culasse et être ancré sur celle-ci ensemble avec toutes les pièces ou parties, telles que corps de palier, chapeaux de palier, poutre longitudinale, arbre à cames, axe de culbuteurs et culbuteurs, à la façon d'un composant préfabriqué; des usinages supplémentaires de la culasse peuvent être supprimés. Il est avantageux que l'alésage pour l'axe de culbuteurs s'étende à travers les corps de palier, qu'il convient de réaliser d'un seul tenant avec la poutre longitudinale. Les corps de palier et la poutre peuvent ainsi constituer une pièce rigide et l'axe de culbuteurs peut être inséré simplement et d'une manière facilitant le montage dans l'alésage prévu pour lui. Au-dessus de l'axe de culbuteurs, l'arbre à cames s'étend dans les paliers d'arbre à cames délimités par les corps et chapeaux de palier. Lors du montage, l'arbre à cames peut être posé dans les évidements des corps de palier, formant une partie des paliers d'arbre à cames, et les chapeaux de palier peuvent être mis en place ensuite et ancrés aux corps de palier. D'autres caractéristiques, avantages ainsi que modes de réalisation et perfectionnements de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs; ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en perspective d'un bâti d'arbre à cames pouvant être placé sur une culasse (à 3 soupapes par cylindre dans cet exemple); - la Figure 2 est une vue en perspective d'un bâti d'arbre à cames selon un autre mode de réalisation (pour un moteur à 2 soupapes par cylindre dans cet exemple); - la Figure 3 est une vue en bout du bâti d'arbre à cames selon la Figure 2; - la Figure 4 est une vue de dessus du bâti d'arbre à cames selon les Figures 2 et 3; - la Figure 5 est une vue de dessus d'un bâti d'arbre à cames selon un autre mode de réalisation; et - la Figure 6 est une vue de dessus d'encore une autre variante de réalisation du bâti d'arbre à cames. La Figure 1 montre la culasse 3 d'un moteur à quatre cylindres en ligne dont les autres parties ne sont pas représentées et qui possède trois soupapes d'admission ou d'échappement 11a, 11b, 11c par cylindre. Comme éléments de commande pour la distribution de ce moteur à combustion interne, on a prévu des culbuteurs 10, 10' sur un bâti d'arbre à cames qui est placé sur le dessus 4 de la culasse 3 et ancré à celle-ci. Le bâti d'arbre à cames 1 est divisé en quatre parties, une pour chaque cylindre; dans la représentation selon la Figure 1, chaque partie est montrée dans un état de montage ou d'assemblage différent. Chaque soupape se compose d'une tige 27 et d'une tête 28 qui ouvre et ferme de façon cyclique le conduit d'admission ou d'échappement menant à la chambre de combustion du cylindre concerné. Les soupapes 11a, 11b, 11c sont poussés vers Le bas à leur position ouverte par les culbuteurs 10, 10', contre la force d'un ressort hélicoïdal 29 qui s'appuie sur la culasse et est maintenu du côté éloigné de la culasse par une partie de retenue discoïde 30 de la soupape. Sur chaque culbuteur 10, 10', est prévue une tige 31 dont la tête sphérique agit par l'intermédiaire d'un patin 34, 35 (voir la Figure 3) sur la soupape coordonnée en direction de sa position d'ouverture. Les culbuteurs 10, 10' sont montés rotatifs sur deux axes de culbuteurs 12, 12' dont les axes géométriques sont parallèles. Les axes de culbuteurs 12, 12' sont guidés dans des alésages 13, 13' traversant des parties d'appui 5. Dans l'exemple de réalisation montré ici, le bâti d'arbre à cames 1 comporte cinq parties d'appui 5 qui partagent le bâti 1 dans les quatre parties précitées, une pour chaque cylindre. Les culbuteurs 10, 10' sont actionnés par les cames 18 d'un arbre à cames 9 monté rotatif dans des paliers 8 formés dans les parties d'appui 5. Chacune de ces dernières se compose d'un corps de palier 6 appuyé sur la culasse 3 et d'un chapeau de palier 7 fixé sur ce corps par deux vis verticales 19, 20. Ces vis traversent le corps de palier 6 et peuvent être vissées par leurs extrémités dans des douilles taraudées 21, 22 de la culasse 3. Deux parties d'appui 5 voisines sont chaque fois reliées l'une à l'autre par une poutre longitudinale 14; les cinq parties d'appui sont ainsi reliées entre elles par quatre parties de poutre longitudinale 14a à 14d, de sorte que le bâti 1 est une pièce d'un seul tenant. Dans le but de créer un dispositif pour le montage d'un arbre à cames et de plusieurs éléments de commande, dispositif qui garantisse également, sous un encombrement aussi faible que possible, une haute stabilité de l'axe de culbuteurs 12, il est prévu que le bâti 1, composé des parties d'appui 5 et de la poutre longitudinale 14, puisse être fixé à la culasse et que l'alésage 13 pour l'axe de culbuteurs 12 s'étende à travers cette poutre, laquelle présente des évidements 15 pour la réception des culbuteurs 10. L'axe de culbuteurs 12', dont l'axe géométrique est parallèle à celui de l'axe de culbuteurs 12, est guidé de façon correspondante dans l'alésage 13' de la poutre 14, laquelle présente également les évidements 15' pour la réception des culbuteurs '. Les axes de culbuteurs 12, 12' sont donc supportés non seulement dans la zone des parties d'appui 5, mais ils sont guidés en plus par la poutre 14 dans chaque partie intermédiaire de poutre. Les axes de culbuteurs 12, 12' sont par conséquent soutenus sur la majeure partie de leur longueur- et ne peuvent pas fléchir sous des efforts transversaux; la création de vibrations de flexion, susceptibles d'affecter la commande exacte des soupapes, est empêchée dans une large mesure. Comme les axes 12, 12' sont accessibles de l'extérieur seulement au droit des évidements 15, 15' dans lesquels sont montés les culbuteurs 10, 10', la stabilité de ces axes est nettement accrue. L'arbre à cames est guidé, indépendamment de la culasse, dans le bâti d'arbre à cames exclusivement, si bien que les travaux de montage et d'entretien sont nettement simplifiés, du fait que ce bâti au complet peut être travaillé indépendamment de la culasse. La Figure 2 est une représentation à plus grande échelle du bâti 1 d'arbre à cames selon une autre exécution. Une soupape d'admission et une soupape d'échappement 11a, 11b sont disposées ici dans la zone de chaque partie 14a à 14d de la poutre longitudinale et sont commandées chacune par une came 18a, 18b de l'arbre à cames 9 par l'intermédiaire de culbuteurs. Deux alésages 13, 13' à axes parallèles sont opportunément prévus dans la poutre longitudinale 14, chacun pour l'un des axes de culbuteurs 12, 12', et les évidements 15, 15' pour les culbuteurs 10, 10' sont disposés sur des côtés opposés 16, 16' de la poutre 14. Les axes 12, 12', qui sont parallèles à l'axe de l'arbre à cames, sont disposés tous deux à la même distance de la culasse et s'étendent parallèlement au dessus d'elle. Le guidage des culbuteurs 10, 10' sur deux axes permet des mouvements opposés des soupapes lia, 11b pour la commande des cycles d'admission et d'échappement. La poutre longitudinale 14 possède une section droite à peu près rectangulaire et les évidements 15, 15' s'étendent à partir des petits côtés de cette section, donc à partir des tranches 16, 16' de la poutre. Les évidements 15, 15' ont une forme à peu près rectangulaire, vus en direction du dessus de la culasse, et sont réalisables de façon simple, par fraisage par exemple. Du côté tourné vers la culasse, les évidements peuvent être délimités par une avancée 23 de forme en partie de cercle et de préférence d'un seul tenant avec la poutre, voir les Figures 2 et 4. Les axes de culbuteurs 12 et 12' s'appuient sur les avancées en partie de cercle 23 et sont ainsi soutenus également, radialement, au droit des évidements 15, 15'. Il convient que les évidements 15, 15', situés diamétralement l'un en face de l'autre dans chacune des parties 14a à 14d de la poutre longitudinale, soient mutuellement décalés dans la direction de l'axe 17 des alésages, la largeur b de la poutre étant plus grande, selon la Figure 4, que la profondeur t cumulée des deux évidements 15, 15' s'étendant vers l'intérieur de la poutre à partir des côtés. Ainsi est formée, dans la poutre 14, une partie pleine ou âme 24 qui s'étend dans le sens de la longueur du bâti d'arbre à cames entre deux parties d'appui 5 voisines, et n'est pas interrompue par des évidements. La stabilité de la poutre 14 est ainsi accrue. On peut également voir sur la Figure 4 que les axes de culbuteurs 12, 12' présentent une gorge périphérique 32, 32' dans la zone des évidements 15, 15' pour l'amenée d'huile entre les culbuteurs et les axes. Les corps de palier et la poutre longitudinale peuvent être constitués par une seule pièce coulée. Selon la Figure 2, les transitions entre la poutre et les corps de palier sont réalisables sous la forme de congés 25, 26. Ainsi qu'on peut le voir sur la Figure 3 par exemple, les axes de culbuteurs 12, 12' sont placés dans le bâti 1 entre la culasse 3 et l'arbre à cames 9. Ces axes passent sous l'arbre à cames, de sorte que la distance entre eux et la culasse 3 est maintenue aussi petite que possible. La partie de la tige 17 de chaque soupape lia, llb dépassant du dessus 4 de la culasse 3 peut donc également être très courte, ce qui réduit globalement la hauteur d'encombrement du dispositif. On obtient en outre une commande plus exacte des soupapes du fait que des mouvements latéraux indésirés des soupapes sont exclus dans une large mesure parce que leurs tiges dépassent de peu seulement au- dessus de la culasse. Il est également avantageux que le palier d'arbre à cames 8 soit entièrement intégré dans la partie d'appui 5 et que des usinages supplémentaires sur la culasse pour le montage de l'arbre à cames soient évités. Le bâti 1 peut être fixé, avec tous les éléments, tels que les corps et chapeaux de palier, la poutre longitudinale, l'arbre à cames, les axes de culbuteur et les culbuteurs, comme un composant complet sur la culasse au moyen des vis 19, 20. Il convient que les alésages 13, 13' pour les axes de culbuteurs passent par les corps de palier 6. Les paliers d'arbre à cames 8 sont délimités par les corps 6 et les chapeaux de palier 7, chaque corps et chaque chapeau présentant, selon la Figure 3, un évidement à peu près en demi-cercle et les deux évidements formant ensemble le palier 8. Pour le montage, l'arbre à cames 9 est simplement posé dans les évidements des corps de palier 6 et les chapeaux 7 sont ensuite mis en place et fixés par les vis, de sorte que l'arbre à cames est maintenu de façon imperdable dans le bâti 1. La Figure 5 montre un exemple de réalisation dans lequel seulement un axe de culbuteurs 12 est prévu dans la poutre longitudinale 14 entre des parties d'appui 5 voisines. Le bâti 1 est représenté sans arbre à cames et sens chapeaux de palier. La poutre longitudinale 14 est pourvue de deux évidements 15 situés diamé- tralement l'un en face de l'autre, en étant décalés longitudinalement dans la direction de l'axe 17 de l'alésage, les évidements 15, partant des côtés 16, 16' opposés, étant séparés par une partie pleine transversale 33 de la poutre 14. Dans chacun des évidements 15, peut être monté un culbuteur non représenté, actionnant chaque fois une soupape d'admission ou d'échappement. La profondeur t de chaque évidement dépasse la moitié de la largeur b de la poutre d'une quantité correspondant au moins au rayon de l'axe de culbuteurs 12. Cette exécution est remarquable par une construction particulièrement compacte puisqu'on a prévu seulement un axe pour le montage des culbuteurs. La Figure 6 montre par une représentation comparable à la Figure 5 une autre exécution d'un bâti 1 d'arbre à cames. L'axe de culbuteurs 12 est guidé dans la poutre longitudinale 14 entre les parties d'appui 5; les évidements 15 pour la réception des culbuteurs sont prévus tous deux sur le même côté 16 de la poutre et sont mutuellement décalés dans le sens de la longueur de l'axe 17 de l'alésage. Les deux évidements 15 sont séparés par la partie pleine transversale 33 qui est d'un seul tenant avec la poutre 14, de sorte que les culbuteurs dans les deux évidements peuvent prendre appui sur les parois latérales de la partie 33 et sont ainsi guidés exactement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de support ou de montage d'un arbre à cames et de plusieurs éléments de commande de distribution sur un moteur à combustion interne, comprenant au moins deux paliers d'arbre à cames (8) formés dans des parties d'appui (5) possédant chacune un corps de palier (6) et un chapeau de palier (7) fixé sur ce corps, un arbre à cames (9) guidé dans les paliers d'arbre à cames (8), s'étendant dans le sens de la longueur de la culasse (3) et coopérant avec des culbuteurs (10) pour l'actionnement de soupapes d'admission (11a, b, c) et de soupapes d'échappement (lia, b, c), les culbuteurs (10) étant montés rotatifs sur au moins un axe de culbuteurs (12) s'étendant parallèlement à l'axe de l'arbre à cames (9) et guidé dans un alésage (13), caractérisé en ce qu'il comprend un bâti (1) d'arbre à cames pouvant être fixé sur la culasse (3) et composé des parties d'appui (5) et d'une poutre longitudinale (14) reliant les parties d'appui (5), l'alésage (13) pour l'axe de culbuteurs (12) s'étendant à travers la poutre longitudinale (14) et cette poutre présentant des évidements (15) pour la réception des culbuteurs (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les évidements (15) sont disposés latéralement sur la poutre longitudinale (14) et présentent une forme à peu près rectangulaire, vus en direction du dessus (4) de la culasse (3). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la poutre longitudinale (14) présente deux alésages (13, 13') à axes parallèles pour deux axes de culbuteurs (12, 12 ') et les évidements (15, ') de la poutre longitudinale (14) sont disposés sur des côtés opposés (16, 16') de cette poutre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les évidements (15, 15') sont disposés avec un décalage mutuel dans la direction de l'axe (17) de l'alésage. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la largeur (b) de la poutre longitudinale (14) est plus grande que la profondeur totale (t) de deux évidements (15, 15') s'étendant à partir des côtés de la poutre. 6. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un seul axe de culbuteurs (12) est prévu dans le bâti (1) d'arbre à cames et la profondeur (t) de chaque évidement (15) dépasse la moitié de la largeur (b) de la poutre longitudinale (14). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les évidements (15) sont disposés avec un décalage diamétral sur des côtés opposés (16, 16') de la poutre longitudinale (14). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les évidements (15) sont disposés sur un côté (16) de la poutre longitudinale (14) et séparés par une partie pleine transversale (33) de cette poutre (14). 9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les corps de palier (6) et la poutre longitudinale (14) sont d'un seul tenant. 10. Dispositif se]on une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'axe de culbuteurs (12, 12') est placé dans le bâti (1) d'arbre à cames entre la culasse (3) et l'arbre à cames (9). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'alésage (13, 13') pour l'axe de culbuteurs (12, 12') s'étend à travers les corps de palier (6). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un palier d'arbre à cames (8) est délimité par un corps de palier (6) et un chapeau de palier (7). 13. Dispositif selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le bâti (1) d'arbre à cames est fixé à la culasse (3) par des vis (19, 20) assemblant les corps de palier (6) et les chapeaux de palier (7).