Brevet FR2726602A1 — publié le 19960510

DI8P08ITIF DB DI8TRIBUTION VRIABLB POUR XOTIUR A CCKBUSTIOM IXTBRNB La présente invention concerne un dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne destiné notamment à équiper un véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulierement un dispositif de distribution variable permettant d'adapter la distribution d'un moteur à combustion interne suivant le fonctionnement de ce dernier et ce pour notamment diminuer la consommation de carburant et les émissions de polluants du moteur. On connait déjà, décrits en particulier dans les demandes de brevets EP-A-265191, EP-A276531 ou EP-A-323234, des dispositifs de distribution variable 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 levier (ou basculeur) d'actionnement de la soupape, tandis que la seconde came coopère avec un élément de levier auxiliaire sélectivement accouplable avec le levier 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, permettant un bas coût de revient et une grande fiabilité. Le dispositif de distribution variable selon l'invention comprend pour opérer le déplacement de deux soupapes régissant l'entrée ou la sortie des gaz dans une chambre de combustion de ce moteur, trois leviers basculants distincts montés côte à côte sur un même arbre et dont seuls les leviers extrêmes sont aptes par leurs extrémités à venir au contact des soupapes, chacun de ces leviers coopérant avec une came de commande distincte, les profils des cames coopérant avec les leviers extrêmes étant inscrits dans le profil de la came centrale, et des moyens d'accouplement sélectif du levier central avec les leviers extrêmes par engagement et désengagement de formes conjuguées. Selon l'invention le dispositif de distribution variable est caractérisé en ce que les moyens d'accouplement comprennent deux bagues disposées dos à dos entre l'arbre et le levier central, ces bagues pouvant pivoter et coulisser le long de l'arbre pour coopérer avec respectivement le levier central et l'un des leviers extrêmes, et des moyens antagonistes de poussée, ces moyens antagonistes de poussée étant aptes suivant le fonctionnement du moteur à déplacer les bagues entre une première position ot les trois leviers sont désolidarisés et une seconde position oû les trois leviers sont solidarisés. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, le levier central comporte un logement central dans lequel les bagues sont logées coulissantes, le logement comportant des rainures coopérant avec des dents en saillie à la périphérie des bagues de façon à solidariser en rotation les bagues et le levier central. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, le levier central comporte une chambre hydraulique définie par l'espace laissé libre entre les deux bagues, cette chambre apte à être alimentée en huile sous pression par des moyens d'alimentation en huile pilotés étant estimée à opérer sélectivement une poussée sur les bagues en direction des deux leviers extrêmes. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, les moyens d'alimentation hydraulique pilotés comprennent une vanne trois voies pilotée à partir d'une centrale de commande, un circuit amenant l'huile à la chambre par l'intermédiaire d'un canal agencé à travers l'arbre et d'un ajutage radial, une source de pression, et un conduit de retour à la boche à huile. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, les leviers extrêmes comportent des évidements latéraux correspondants à des ergots en saillie sur les faces latérales des bagues s'étendant en regard des leviers extrêmes. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, les leviers extrêmes comportent des moyens de poussée s'exerçant sur les bagues en direction du levier central, ces moyens comportant des ressorts logés dans des alésages correspondants portés par les leviers extrêmes. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'apres la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, 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 en coupe partielle d'un dispositif de distribution variable selon l'invention, les leviers 1,2,3 étant désolidarisés ; - la figure 2 est une similaire à la figure 1, les leviers 1,2,3 étant solidarisés ; - la figure 3 est une vue partielle en éclaté et en perspective isométrique du dispositif selon les figures 1 et 2. Le dispositif de distribution variable représenté sur les figures 1 à 3, est destiné à actionner deux soupapes à tige contrôlant les deux orifices d'admission ou d'échappement d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne. Seule donc, la partie du dispositif nécessaire à l'actionnement des deux soupapes d'admission ou d'échappement d'une chambre de combustion a été figurée, le dispositif se répétant de façon identique pour chacune des autres chambres de combustion du moteur. De même, seuls ont été représentés les éléments constitutifs du dispositif de distribution variable nécessaires à la compréhension de l'invention. Le dispositif de distribution variable est disposé classiquement dans la culasse du moteur, entre les soupapes et un arbre à cames de commande non figuré. Ce dispositif comprend selon l'invention trois leviers 1, 2 et 3 montés basculants autour d'un même arbre 4 et s'étendant côte à côte. Les leviers 1, 2 et 3 sont montés libres en rotation en leur partie centrale sur l'arbre 4 mais ils sont maintenus bloqués en translation par des moyens appropriés. Les leviers extrêmes 1 et 3, du type comportant un seul bras s'étendant perpendiculairement à l'arbre 4, cooperent par leurs extrémités respectives 15 et 35 avec les extrémités des tiges des soupapes non représentées et par des rouleaux ou galets anti-friction 16 et 36 montés libres en rotation sur les bras avec des cames de commandes adaptées que porte l'arbre à cames. Le levier central 2, comportant également un seul bras s'étendant perpendiculairement à l'arbre 4, coopère par un rouleau 26 monté libre en rotation sur le bras avec une troisième came et avec des moyens élastiques de rappel non représentés pour forcer le rouleau au contact de la troisième came. Les profils des cames extrêmes, dont les lois d'ouverture sont adaptées à des plages de fonctionnement prédéterminées du moteur telles que notamment un fonctionnement à bas régime et/ou à faible charge, sont inscrits dans le profil de la came centrale dont la loi d'ouverture, permettant une levée et une durée d'ouverture plus importantes, est elle plus particulièrement adaptée aux autres plages de fonctionnement du moteur telles que les hauts régimes. Deux bagues cannelées d'accouplement 18 et 38 sont positionnées dos à dos entre l'arbre 4 et le levier central 2. Ces bagues 18 et 38 sont montées sur l'arbre 4, libres en translation et en rotation. L'objet de ces bagues est d'opérer sélectivement la solidarisation en rotation des leviers extrêmes 1 et 3 avec le levier central 2, sous l'action de moyens antagonistes de poussée. Un logement 20 est agencé dans le levier central 2, à l'intérieur duquel peuvent coulisser les bagues 18 et 38. Le logement 20 comprend une pluralité de rainures longitudinales 21 dans lesquelles viennent se loger des dents correspondantes 10 et 30 en saillie à la périphérie des bagues 18 et 38. Cette disposition permet de solidariser en rotation les bagues 18 et 38 avec le levier 2 autour de l'arbre 4, tout en permettant le coulissement des bagues par rapport au levier central 2. Au centre du logement 20 est prévu une gorge annulaire 22 permettant de loger un anneau élastique 23 servant de butée aux bagues 18 et 38. Une chambre annulaire 24 est définie au droit de l'anneau 23 par l'espace libre entre les deux bagues 18 et 38. Cette chambre 24 est sélectivement alimentée en huile sous pression à partir d'une alimentation schématisée sur les figures 1 et 2 pour opérer les déplacements en sens opposés des bagues 18 et 38 en direction des leviers extrêmes respectivement 1 et 3. L'alimentation hydraulique comprend une .vanne trois voies 43 pilotée à partir d'une centrale de commande 41 qui peut être par exemple le système électronique de contrôle moteur. La vanne 43 permet de mettre sélectivement en communication un circuit 45 débouchant dans la chambre 24 avec une source de pression 42 ou avec un conduit 40 de retour à la bâche à huile. Le circuit 45 communique avec la chambre 24 par l'intermédiaire d'un canal 44 agencé à travers l'arbre 4 et débouchant dans la chambre de pression 24 par un ajutage radial 25. Les leviers extrêmes 1 et 3 comprennent des évidements latéraux 11 et 31 disposés face aux bagues respectivement 18 et 38. Ces évidements 11 et 31 présentent des formes conjuguées à des ergots 17 et 37 correspondants disposés en saillie sur la face latérale des bagues 18 et 38 faisant face respectivement aux leviers 1 et 3. Cette disposition permet, lorsque les bagues 18 et 38 sont en appui contre les leviers 1 et 3, aux ergots 17 et 37 engagés dans les évidement correspondants 11 et 31, de solidariser en rotation les leviers extrêmes avec les bagues 18 et 38 autour de l'arbre 29. Il en résulte la solidarisation en rotation des leviers 1,2 et 3, par l'intermédiaire des bagues d'accouplement 18 et 38 qui sont alors en prise respectivement avec les deux leviers 1 et 2 et les leviers 2 et 3 par les dents 10 et les ergots 17 et respectivement par les dents 30 et les ergots 37. Les leviers extrêmes 1 et 3 comprennent par ailleurs des moyens de pression exerçant une poussée sur respectivement les bagues 18 et 38 pour repousser ces dernières en direction du levier 2 et opérer le désengagement des ergots 17 et 37 des évidements correspondants 11 et 31. Ces moyens sont constitués par un ou plusieurs ressorts hélicoïdaux 12 et 32, de tarage prédéterminé. Chacun des ressorts 12 et 32 sont en appui, d'une part contre le fond d'un alésage borgne correspondant 13 et 33 défini respectivement dans les leviers 1 et 3 et, d'autre part contre une douille 14 et 34 montée coulissante dans cet alésage 13 et 33, l'autre extrémité de la douille 14 et 34 reposant respectivement contre la face latérale de la bague 18 ou 38 portant les ergots 11 ou 31. Le fonctionnement du dispositif de distribution variable est conformément à la description qui précède et aux figures 1 à 3, le suivant. Lors des phases de fonctionnement à bas ou moyen régime de rotation moteur, la centrale de commande 41 pilote la vanne 43 de façon à mettre en communication les circuits 40 et 45. L'huile contenue dans la chambre 24 est évacuée vers la bâche à huile et la pression régnant dans la chambre 24 est ramenée à la pression atmosphérique. Seuls les ressorts 12 et 32 par l'intermédiaire des douilles 14 et 34 exercent leurs actions sur les bagues 18 et 38 en obligeant cette dernière à demeurer dans le logement 20 correspondant agencé dans le levier 2, les ergots 17 et 37 demeurant hors des évidements correspondants 11 et 31 des leviers extrêmes 1 et 3. Le levier central 2 est ainsi désaccouplé des leviers extrêmes 1 et 3, cf figure 1 et les soupapes sont alors actionnées par les leviers 1 et 3 à partir des cames correspondantes dont les lois de levée sont adaptées à de telles plages de fonctionnement moteur. Lors des phases de fonctionnement à haut régime, par exemple au-dessus de 4000 tr/mn, la centrale de commande 41 pilote la vanne 43 de façon à mettre en communication la source de pression 42 et le circuit 45, ce qui entraine l'alimentation de la chambre 24 en huile sous pression. La pression de l'huile dans la chambre 24 a pour effet de déplacer les bagues 18 et 38 le long de l'arbre 4 jusqu'à faire venir ces dernières au contact des leviers extrêmes correspondants 1 et 3 et ce contre les actions des ressorts 12 et 32 qui sont alors comprimés dans leurs logements 13 et 33, la raideur des ressorts étant alors négligeable par rapport à la pression hydraulique. Les ergots 17 et 37 portés par les bagues 18 et 38 pénètrent alors à l'intérieur des évidements correspondants 11 et 31 portés par les leviers 1 et 3, ce qui a pour effet d'accoupler en rotation ces leviers aux bagues et donc au levier central 2. Les bagues 18 et 38 sont solidarisées au levier 2 grâce à leurs dents 10 et 30 qui coopèrent avec les rainures 21 correspondantes du logement 20. Le levier 2 transmet alors aux soupapes, par l'intermédiaire des leviers extrêmes 1 et 3, la loi de levée adaptée à de tels régimes de rotation, définie par la came centrale. Lorsque le régime diminue et repasse sous les 4000 tr/mn, la centrale de commande 41 pilote alors la vanne 43 de façon à couper l'arrivée d'huile sous pression dans la chambre 24 et à remettre en communication le circuit 45 et le circuit 40 de retour à la bâche à huile. La chambre 24 se vide alors de son huile et l'action des ressorts 12 et 32 sur les bagues 18 et 38 redevient alors prépondérante. Les bagues 18 et 38 sont alors repoussées dans le logement 20 du levier 2 en butée contre l'anneau élastique 23 et se désengagent des évidements 11 et 31. Les soupapes sont alors à nouveau actionnées à partir des cames coopérant directement avec les leviers 1 et 3 et dont les lois de levée sont adaptées à de telles plages de fonctionnement moteur. Le dimensionnement des différents éléments du système de commande en translation des bagues d'accouplement 18 et 38, tel que le tarage des ressorts 12 et 32 ou encore la valeur de la pression d'alimentation de l'huile dans la chambre 24, est opéré pour chaque type de moteur par des essais préalables. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qus titre 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, il est possible d'inverser le rôle des leviers dans le processus d'accouplement, en logeant les bagues 18 et 38 dans les leviers extrêmes 1 et 3, en retournant ces bagues de 180 et en disposant les évidements correspondant aux ergots 17 et 37 sur le corps du levier 2. Ainsi la centrale de commande 41 peut piloter le crabotage et le décrabotage des bagues 18 et 38 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, il est possible de prévoir une assistance hydraulique pour les moyens désaccoupleurs 14 et 34. REVENDICATION8 [1) Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne comprenant pour opérer le déplacement de deux soupapes régissant l'entrée ou la sortie des gaz dans une chambre de combustion de ce moteur, trois leviers basculants distincts (1,2,3) montés côte à côte sur un même arbre (4) et dont seuls les leviers extrêmes (1,3) sont aptes par leurs extrémités (15,35) à venir au contact des soupapes, chacun de ces leviers (1,2,3) coopérant avec une came de commande distincte, les profils des cames coopérant avec les leviers extrêmes (1,3) étant inscrits dans le profil de la came centrale, et des moyens d'accouplement sélectif du levier central (2) avec les leviers extrêmes (1,3) par engagement et désengagement de formes conjuguées, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouplement comprennent deux bagues (18,38) disposées dos à dos entre l'arbre (4) et le levier central (2), ces bagues (18,38) pouvant pivoter et coulisser le long dudit arbre (4) pour coopérer avec respectivement le levier central (2) et l'un des leviers extrêmes (1,3), et des moyens antagonistes de poussée (24,12,32), lesdits moyens antagonistes de poussée (24,12,32) étant aptes suivant le fonctionnement du moteur à déplacer lesdites bagues (18,38) entre une première position où les trois leviers (1,2,3) sont désolidarisés et une seconde position où les trois leviers (1,2,3) sont solidarisés. [2] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en- ce que ledit levier central (2) comporte un logement central (20) dans lequel lesdites bagues (18,38) sont logées coulissantes, ledit logement (20) comportant des rainures (21) coopérant avec des dents (10,30) en saillie à la périphérie des bagues (18,38), de façon à solidariser en rotation lesdites bagues (18,38) et le ledit levier central (2). (3) Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit levier central (2) comporte une chambre hydraulique (24) définie par l'espace laissé libre entre les deux bagues (18,38), ladite chambre (24) apte à être alimentée en huile sous pression par des moyens d'alimentation en huile pilotés (41,42,43,40,45) étant estimée à opérer sélectivement une poussée sur lesdites bagues (18,38) en direction des deux leviers extrêmes (1,3). (4) Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation hydraulique comprennent une vanne trois voies (43) pilotée à partir d'une centrale de commande (41), un circuit (45) amenant l'huile à la chambre (24) par l'intermédiaire d'un canal (44) agencé à travers ledit arbre (4) et d'un ajutage radial (25), une source de pression (42), et un conduit (40) de retour à la bâche à huile. (5] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les leviers extrêmes (1,3) comportent des évidements latéraux (11,31) correspondants à des ergots (17,37) en saillie sur les faces latérales desdites bagues (18,38) s'étendant en regard des leviers extrêmes associés (1,3). [6] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits leviers extrêmes (1,3) comportent des moyens de poussée (12,14,32,34) s'exerçant sur les bagues (18,38) en direction dudit levier central (2), ces moyens comportant des ressorts (12,32) logés dans des alésages correspondants (13,33) portés par lesdits leviers extrêmes (1,3).