Brevet FR2733539A1 — publié le 19961031

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION VARIABLE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif de distribution variable pour un moteur à combustion interne destiné notamment à équiper un véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement 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 connaît 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 pour moteur à combustion interne selon l'invention, comprend pour opérer le déplacement d'au moins une soupape régissant l'entrée ou la sortie des gaz dans une chambre de combustion de ce moteur, un premier et un second leviers basculants disposés côte à côte et dont seul le premier levier repose au contact de la soupape, chacun de ces leviers coopérant avec au moins une came de commande distincte, le profil de la came coopérant avec le premier levier étant inscrit dans le profil de la came coopérant avec le second levier, et des moyens d'accouplement sélectif du second levier avec le premier levier par engagement et désengagement de formes conjuguées. Selon l'invention, le dispositif de distribution variable est caractérisé en ce que le second levier est porté libre à pivotement par le premier levier et en ce que les moyens d'accouplement sont formés par une pièce mâle mobile solidaire du premier levier et apte à venir s'ajuster dans une pièce femelle solidaire du second levier, sous l'action de moyens de manoeuvre pilotés logés directement dans la culasse ou le couvre-culasse du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, la pièce mâle est formée par une pige cylindrique montée libre à coulissement dans un alésage correspondant agencé à travers le premier levier et s'étendant perpendiculairement à l'arbre à cames. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, la pièce femelle est formée par un trou borgne adapté à la pige cylindrique et s'étendant dans le second levier. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, un ressort est porté par le second levier pour rappeler la pièce mâle hors de la pièce femelle. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, les moyens de manoeuvre comprennent un piston monté coulissant dans un alésage de la culasse ou du couvre-culasse, et un circuit hydraulique piloté qui alimente sélectivement en huile sous pression cet alésage en arrière du piston suivant le point de fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, le premier levier est constitué par un linguet articulé sur la culasse à son extrémité opposée aux soupapes qui définit une rotule sphérique. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif de distribution variable objet de l'invention, le premier levier est en forme de U et repose sur deux soupapes à la fois par l'intermédiaire de deux bras distincts s'étendant perpendiculairement à l'arbre à cames. Selon une autre caractéristique de ce mode de réalisation particulier du dispositif de distribution variable objet de l'invention, le second levier s'étend entre les deux bras du premier levier et est articulé à l'extrémité de ces derniers par l'intermédiaire d'un axe traversant. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation. Ce mode de réalisation est bien entendu donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant notamment aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective isométrique du dispositif de distribution variable selon l'invention - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, en coupe partielle, montrant les moyens d'accouplement du second levier ; - la figure 3 est une vue latérale en coupe axiale selon le plan médian du dispositif de distribution variable, le second levier étant représenté dans sa position désaccouplée ; - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3, mais le second levier étant représenté dans sa position accouplée. Le dispositif de distribution variable figuré est adapté pour équiper un moteur à combustion interne multicylindre, à quatre soupapes par cylindre et à arbre(s) à cames en tête. Ce dispositif de distribution variable a pour objet d'adapter suivant le point de fonctionnement du moteur (caractérisé par les valeurs de paramètres représentatifs tels que la charge, le régime, etc ), la levée des soupapes à tige commandant le passage des gaz d'admission (et/ou d'échappement) dans chacune des chambres de combustion du moteur. Le dispositif de distribution variable se répétant de façon sensiblement identique pour chacune des chambres de combustion du moteur, seule la partie du dispositif associée à une chambre de combustion donnée du moteur a été figurée. Par ailleurs, seuls ont été représentés les éléments constitutifs du dispositif de distribution variable nécessaires à la compréhension de l'invention. Pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. En se reportant plus particulièrement sur les figures 1 et 2, on voit que le dispositif de distribution variable selon l'invention s'étend entre d'une part, les extrémités des deux soupapes à tige référencées 3 et 4 et d'autre part, un arbre à cames 7. Ces soupapes 3, 4 sont classiquement montées coulissantes dans des logements adaptés portés par la culasse et sont rappelées dans leur position d'obturation des conduits, en appui étanche contre des sièges rapportés, par des ressorts non figurés. L'ouverture des deux soupapes 3, 4 est opérée en exerçant une poussée axiale sur l'extrémité des tiges de ces dernières, à l'encontre des ressorts de rappel, grâce à des cames de commande portées par l'arbre à cames 7 logé dans la culasse. Les cames qui commandent l'ouverture des deux soupapes 3,4 sont selon l'invention au nombre de trois, deux cames extrêmes de profils identiques 73 et 74 entourant une came centrale 72 de profil distinct. Les profils des deux cames extrêmes 73 et 74 définissent des lois d'ouverture identiques adaptées à des plages de fonctionnement prédéterminées du moteur telles que notamment un fonctionnement à bas régime. Les profils des cames extrêmes 73, 74 sont inscrits dans le profil de la came centrale 72 dont la loi d'ouverture, permettant une levée et/ou une durée d'ouverture plus importantes, est particulièrement adaptée aux autres plages de fonctionnement du moteur telles que les hauts régimes. Ces trois cames opèrent le déplacement des deux soupapes 3 et 4 par l'intermédiaire de deux leviers basculants 1 et 2 qui s'étendent sensiblement perpendiculairement à l'arbre à cames 7. Le premier levier est formé par un linguet 1 du type à fourche, de forme générale en U. Le linguet 1 repose en appui d'une part, contre les extrémités des tiges des soupapes 3 et 4 et d'autre part, contre les cames de commande extrêmes 73,74. I1 est de plus articulé sur la culasse par son extrémité 15 opposée aux soupapes qui définit une rotule sphérique reposant librement sur une surface de contact conjuguée ménagée à l'extrémité d'une butée hydraulique 5 logée dans la culasse. Ce premier linguet 1 comporte donc deux bras sensiblement droits 13 et 14 s'étendant perpendiculairement à l'arbre à cames 7, chacun de ces bras, respectivement 13 et 14 reposant en appui sur l'extrémité supérieure d'une tige de soupape, respectivement 3 et 4. Des pastilles de réglage et des capuchons adaptés sont interposés entre les extrémités des tiges des soupapes 3,4 et les bras correspondants 13,14 du linguet 1 pour permettre un calage des queues de soupapes au même niveau, la pastille 41 et le capuchon 42 associés à la soupape 4 ont été représentés sur la figure 2. Chacun des bras 13 et 14 du linguet 1 présente par ailleurs dans sa partie centrale et en saillie sur sa face supérieure, un rouleau ou galet anti-friction monté libre en rotation, respectivement 131 et 141, pour venir au contact de la came de commande extrême associée portée par l'arbre à cames 7, respectivement 73 et 74. Le second levier 2 s'étend quant à lui en position centrale entre les deux bras 13 et 3 du linguet 1. Ce second levier 2, de forme sensiblement droite, est disposé sensiblement perpendiculairement à l'arbre à cames 7 de façon à coopérer avec la came centrale de commande 72. Ce second levier 2 est porté libre à pivotement à l'extrémité des bras 13 et 14 du linguet 1, l'articulation entre les deux leviers étant réalisée au moyen d'un élément d'axe traversant 34, telle qu'une goupille cylindrique. Cet élément d'axe 34 qui s'étend parallèlement à l'arbre à cames 7, est monté dans des logements correspondants agencés à travers les parties d'extrémité des bras 13 et 14 situées sensiblement au droit des zones d'appui des tiges de soupapes, respectivement 3 et 4, et à travers la partie d'extrémité correspondante du second levier 2. Des moyens élastiques de poussée non figurés, tel qu'un ressort à lame, rappellent en permanence le second levier 2 au contact de la came de commande 72 associée. De sorte que les deux leviers 1 et 2 s'étendent sensiblement parallèlement l'un à l'autre lorsqu'ils reposent en appui contre le dos de leurs cames de commande respectives. Le dispositif de distribution variable selon l'invention comporte par ailleurs des moyens d'accouplement pilotés 6 disposés entre les deux leviers 1 et 2. Ces moyens d'accouplement sont aptes à pouvoir immobiliser sélectivement suivant le point de fonctionnement du moteur les deux leviers l'un par rapport à l'autre, de façon à empêcher alors toute rotation relative entre le second levier 2 et le premier levier 1. Conformément à la figure 2, les moyens d'accouplement se composent d'une pièce mâle mobile solidaire du linguet 1 apte à venir s'ajuster dans une pièce femelle solidaire du second levier 2. Cette pièce mâle est réalisée sous la forme d'une pige cylindrique 61 montée libre à coulissement dans un alésage 16 correspondant agencé dans le linguet 1, tandis que la pièce femelle est elle formée par un trou borgne correspondant 26 agencé dans le second levier 2. L'alésage 16 et le trou borgne 26 sont usinés selon une direction axiale sensiblement perpendiculaire à l'arbre à came 7 respectivement à travers l'extrémité 15 du linguet 1 et à travers l'extrémité en regard du second levier 2. Leurs perçages sont opérés de façon à faire correspondre les orifices en regard lorsque les deux leviers reposent simultanément sur les dos des cames et ainsi permettre le déplacement de la pige 61 de l'un vers l'autre. La pige 61, de longueur axiale prédéterminée de façon à pouvoir déboucher simultanément aux deux extrémités de l'alésage 16, est soumise à l'action de moyens de manoeuvre pilotés pour être déplacée dans deux positions axiales distinctes selon le point de fonctionnement du moteur. La première position, dite de désaccouplement, correspond au déplacement de la pige 61 de façon que son extrémité en regard du trou borgne correspondant 26, soit placée à l'extérieur de ce dernier. Dans une telle position, le second levier 2 peut alors librement pivoter par rapport au premier levier 1 autour de l'élément d'axe 34, notamment sous l'action de la came de commande 72. La seconde position, dite d'accouplement, correspond à l'ajustement de l'extrémité de la pige 61 dans le trou borgne correspondant 26 tandis que le corps de la pige demeure dans l'alésage 16, ce qui a pour effet d'immobiliser en rotation le second levier 2 par rapport au premier levier 1. Les moyens de manoeuvre de la pige 61 sont constitués d'une part, par un ressort hélicoïdal de poussée 62 embarqué sur le second levier 2 et d'autre part, par un vérin hydraulique piloté 65 disposé à l'extérieur des deux leviers et apte à coopérer avec l'extrémité de la pige 61 opposée au second levier 2. Le ressort 62 a pour fonction de repousser la pige 61 hors du trou 26 et donc de rappeler la pige 61 dans sa position de désaccouplement des deux leviers 1 et 2. Le ressort 62 est donc logé dans le trou 26, en appui contre le fond du trou 26 d'une part et contre l'extrémité correspondante de la pige 61 d'autre part par l'intermédiaire d'une douille creuse 63 montée coulissante à l'intérieur du trou 26. L'actuateur hydraulique ou vérin 65 a lui pour fonction de pousser, en surmontant la force du ressort 62, la pige 21 en direction du trou 26 de façon à ce que son extrémité correspondante vienne s'y ajuster et ainsi opérer l'accouplement des deux leviers 1 et 2 en rotation. Conformément à la figure 3, le vérin 65 comporte essentiellement un piston 64 formant poussoir destiné à venir en appui contre l'extrémité de la pige 61 opposée au second levier 2. Ce piston 64 est monté coulissant dans un alésage borgne correspondant 66 défini dans la culasse ou dans toute autre partie fixe solidaire de cette dernière telle que le couvre-culasse. La surface de contact 68 du piston 64 et la surface correspondante de la pige 61 sont incurvées sensiblement en arc de cercle pour permettre le libre pivotement du linguet 1 malgré la poussée du piston 64 sur la pige 61. L'autre extrémité du piston présente un téton 69 destiné à venir en appui contre le fond de l'alésage 66 lorsque, en l'absence de pression hydraulique, le piston 64 est soumis à la seule action du ressort 62. Les dimensions axiales de l'alésage 66 et du piston 64 sont adaptées pour que lorsque le piston 64 repose en appui contre le fond de l'alésage 66, l'extrémité de la pige 61 opposée au piston 64 soit positionnée hors du trou borgne 26 tout en demeurant à l'extérieur de l'alésage 16 de façon à empêcher la douille 23 de venir pénétrer à son tour dans l'alésage 16. Le piston 64 est actionné à partir d'un circuit hydraulique approprié référencé 9. Ce circuit comprend une vanne trois voies 92 pilotée à partir d'une centrale de commande 91 tel que le système électronique de contrôle moteur qui commande par ailleurs la quantité de carburant injectée et/ou l'instant d'allumage des bougies dans le cas d'un moteur à allumage commandé. Cette vanne 92 est apte à mettre sélectivement en communication le circuit d'alimentation hydraulique 93 du vérin 65, débouchant dans l'alésage 66 en arrière du piston 64 par un canal 67 agencé dans la culasse, soit avec une source de pression 94 ou soit avec un conduit 95 de retour à la réserve d'huile 96. Suivant la position de la vanne 92, la pige 61 occupe alors l'une ou l'autre de ces deux positions. Dans sa position dite désaccouplée ou encore de repos, qui est représentée conformément à la figure 3, le circuit d'alimentation 93 est alors en communication avec le conduit 95 de retour à la réserve d'huile. L'huile contenue dans l'alésage 66 en arrière du piston 64 est ainsi évacuée et la pression régnant dans cet alésage est alors égale à la pression atmosphérique. La pige 61 est donc soumise à la seule action du ressort 62 et est donc repoussée hors du trou borgne 26. Le second levier 2 peut alors pivoter librement par rapport au linguet 1 autour de l'axe 34 sous l'action de la came centrale 72, sans affecter le déplacement du linguet 1 soumis lui à la seule action des cames extrêmes 73 et 74. Dans sa seconde position dite accouplée ou active, qui est représentée conformément à la figure 4, le circuit 93 est alors en communication avec la source de pression 94. L'alésage 66 est donc alimenté en huile sous pression entraînant le déplacement du piston 64 vers les leviers, la pige 61 soumise à l'action prépondérante du piston 64 pénètre alors par son extrémité opposée dans le trou borgne 26 en venant comprimer le ressort 62. Le second levier 2 est alors immobilisé en rotation par rapport au linguet 1, ce qui a pour effet d'opérer le déplacement de ce dernier par l'action de la came centrale 72 sur le second levier 2 qui s'avère prépondérante par rapport à l'action des cames extrêmes 73 et 74. Le fonctionnement du dispositif de distribution variable est conformément à la description qui précède et plus particulièrement aux figures 3 et 4, le suivant. Lors des phases de fonctionnement à bas ou moyen régime de rotation moteur, la centrale de commande 91 pilote la vanne 92 de façon à mettre en communication le circuit 93 et le conduit de retour d'huile 95. La pige 61 est alors dans sa position désaccouplée, le second levier 2 est donc libre en rotation par rapport au linguet 1 et les soupapes 3 et 4 sont alors actionnées par les bras .correspondants 13 et 14 à partir des deux cames extrêmes correspondantes 73 et 74 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 91 pilote la vanne 92 de façon à alimenter le poussoir hydraulique 65 en huile sous pression et à déplacer le piston 64 de façon à forcer la pige 61 à pénétrer dans le trou borgne 26 entraînant l'immobilisation du second levier 2 par rapport au linguet 1. La pige 61 est dans sa position accouplée et le linguet 1 transmet aux soupapes 3 et 4 la loi de levée de la came centrale 72, loi adaptée à de tels régimes de rotation. Lorsque le régime diminue et repasse sous les 4000 tr/mn, la centrale de commande 91 pilote à nouveau la vanne 92 de façon à mettre en communication le circuit 93 et le conduit de retour d'huile 95 de façon à supprimer l'alimentation hydraulique du poussoir 65, ce qui a donc pour effet de ramener la pige 61 dans sa position désaccouplée, les soupapes 3 et 4 sont alors à nouveau actionnées à partir des cames extrêmes 73 et 74 coopérant directement avec les bras 13 et 14 et dont les lois de levée sont adaptées à de telles plages de fonctionnement moteur. Les dimensionnements des différents éléments du dispositif de distribution selon l'invention et notamment les moyens d'accouplement 6 et le circuit hydraulique 9, sont adaptés 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 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, il est possible de ne commander qu'une seule soupape d'admission (ou d'échappement) par le dispositif de distribution variable selon l'invention en utilisant un linguet 1 en L ne présentant qu'un seul bras (13 ou 14). Ainsi, il est possible de remplacer l'élément d'axe traversant 34 solidarisant le levier central 2 aux bras 13 et 14 du linguet 1 par des ergots venant reposer sur la partie supérieure de ces bras. Ainsi, les moyens de manoeuvre de la pige 61 peuvent être commandés 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. REVENDICATIONS [1] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne à arbre à cames en tête comprenant pour opérer le déplacement d'au moins une soupape (3,4) régissant l'entrée ou la sortie des gaz dans une chambre de combustion de ce moteur, un premier et un second leviers basculants (1,2) disposés côte à côte et dont seul ledit premier levier (1) repose au contact de ladite soupape (3,4), chacun de ces leviers (1,2) coopérant avec au moins une came de commande distincte, le profil de la came (73,74) coopérant avec ledit premier levier (1) étant inscrit dans le profil de la came (72) coopérant avec ledit second levier (2), et des moyens d'accouplement sélectif dudit second levier (2) avec ledit premier levier (1) par engagement et désengagement de formes conjuguées, caractérisé en ce que ledit second levier (2) est porté libre à pivotement par ledit premier levier (1) et en ce que lesdits moyens d'accouplement sont formés par une pièce mâle mobile (61) solidaire dudit premier levier (1) et apte à venir s'ajuster dans une pièce femelle (26) solidaire dudit second levier (2), sous l'action de moyens de manoeuvre pilotés (65) logés directement dans la culasse ou le couvre-culasse dudit moteur. [2] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce mâle est formée par une pige cylindrique (61) montée libre à coulissement dans un alésage correspondant (16) agencé à travers ledit premier levier (1) et s'étendant perpendiculairement à l'arbre à cames (7). [3] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce femelle est formée par un trou borgne (26) adapté à ladite pige (61) et s'étendant dans ledit second levier (2). [4] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce qu'un ressort (62) est porté par ledit second levier (2) pour rappeler ladite pièce mâle (61) hors de ladite pièce femelle (26). [51 Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de manoeuvre comprennent un piston (64) monté coulissant dans un alésage (66) de la culasse ou du couvre-culasse, et un circuit hydraulique piloté qui alimente sélectivement en huile sous pression ledit alésage (66) en arrière dudit piston (64 > suivant le point de fonctionnement du moteur. [6] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit premier levier est constitué par un linguet (1) articulé sur la culasse à son extrémité (15) opposée aux soupapes (3,4) qui définit une rotule sphérique. [7] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit premier levier (1) est en forme de U et repose sur deux soupapes (3,4) à la fois par l'intermédiaire de deux bras distincts (13,14) s'étendant perpendiculairement à l'arbre à cames (7). [8] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit second levier (2) s'étend entre lesdits bras (13,14) du premier levier et est articulé à l'extrémité de ces derniers par l'intermédiaire d'un axe traversant (34).