Brevet FR2742477A1 — publié le 19970620

Etat de la technique: L'invention concerne un dispositif pour le réglage d'un arbre à cames d'un moteur à combustion interne à deux ar- bres dont le premier au moins est entraîné en rotation par le moteur à combustion interne et dont au moins un second arbre est réalisé sous la forme d'un arbre à cames pour actionner une soupape d'échange de gaz du moteur, la transmission du mouve- ment de rotation du premier arbre entraîné au second arbre en- traîné se faisant au moyen d'une transmission de couplage permettant de modifier la position relative de rotation des ar- bres. Dans un tel dispositif connu d'après le document WO-94/16203, on prévoit une transmission couplée entre un arbre à cames d'ouverture et un arbre à cames de fermeture pour ré- gler la course variable d'une soupape d'échange de gaz d'un mo- teur à combustion interne. Cette transmission permet de modifier les paliers de rotation relatifs aux arbres à cames les uns par rapport aux autres. Cette transmission couplée se compose de quatre pignons ayant le même nombre de dents, engre- nant par paire. Un pignon est relié fixement avec l'arbre à ca- mes d'ouverture, un autre avec l'arbre à cames de fermeture. Ces deux pignons d'arbre à cames ne sont pas directement en prise, mais sont reliés par deux autres pignons (pignons de dé- rivation). De plus, les pignons sont disposés comme transmis- sions à articulation à charnière à quatre éléments en forme de parallélogramme dont les points de rotation supérieurs corres- pondent à l'arbre à cames d'ouverture et à l'arbre à cames de fermeture. Les deux pignons de dérivation sont montés mobiles aux deux points de rotation inférieurs. Une pièce d'articula- tion latérale guidant les pignons de dérivation et venant en prise avec un des pignons de l'arbre à cames par des points de rotation l'un au- dessus de l'autre, se prolonge par un levier dirigé vers le bas, le mouvement de rotation de ce levier ef- fectue une modification relative des paliers de rotation (modification de phase) entre l'arbre d'ouverture et l'arbre de fermeture. Le dispositif de réglage connu présente l'inconvé- nient que le réglage de la modification de phase relative des arbres à cames est limité du fait que la transmission rotative ne peut pas tourner. Le déplacement du levier est limité par deux butées mécaniques. Un autre inconvénient du dispositif de réglage connu est la nécessité de régler la position de phase désirée avant ou pendant le montage dans le moteur à combustion interne, ce qui implique un coût de fabrication et de montage supplémentaire. Avantages de l'invention: Le dispositif est caractérisé en ce que la trans- mission de couplage entre les arbres est un entraînement plané- taire dont l'arbre de support et les arbres de transmission sont reliés avec le premier et le second arbre du moteur à com- bustion interne ainsi qu'avec un arbre de réglage commandé ar- bitrairement et présente l'avantage de permettre un réglage totalement libre de la position de phase relative des arbres à cames dans une plage d'angle de rotation de 3600. Ainsi, dans le dispositif de réglage selon l'invention, les deux arbres à cames peuvent être montés dans n'importe quelle position de phase par rapport aux autres pièces de la transmission couplée et l'entraînement, ce qui réduit de manière significative les coûts de fabrication et de montage. Le calibrage de la position de phase des arbres à cames se fait alors en état monté de la transmission couplée. La transmission couplée est pour cela réalisée, selon l'invention, sous la forme d'une transmission planétaire dont les arbres de support et d'entraînement sont reliés à l'arbre à cames et à un arbre de réglage commandé ar- bitrairement. L'arbre de réglage qui effectue le réglage des positions de phase est alors de préférence actionné par un mo- teur de réglage électrique. Pour une adaptation optimale du mouvement de rota- tion de l'arbre-support et de l'arbre de transmission de la transmission planétaire aux exigences du mouvement de l'arbre à cames ou de l'arbre de réglage, on peut prévoir des états de transmission alternatifs à la transmission fixe à l'emplacement de couplage entre la transmission planétaire et l'arbre à ca- mes, ou le moteur. Les entraînements fixes, sont de préférence réalisés sous la forme de transmissions multiplicatrices à deux roues montées fixes dans le bloc du moteur à combustion in- terne. L'entraînement planétaire, comportant de préférence au moins trois roues, peut être réalisé en variante sous la forme d'une transmission plus ou d'une transmission moins et peut ainsi s'adapter de manière souple aux exigences. Le fait de prévoir deux arbres de transmission et un arbre-porteur à la transmission planétaire et deux arbres à cames dans le moteur à combustion et un arbre de réglage offre six possibilités de couplage qui se présentent sous les formes suivantes: le. Possibilité: 10.arbre à cames + 10.arbre de transmission 2 .arbre à cames + 2 .arbre de transmission arbre de réglage + arbre porteur 2e. Possibilité: 10.arbre à cames + 10.arbre de transmission 2 .arbre à cames + arbre porteur arbre de réglage + 2 .arbre de transmission 3e. Possibilité: 10.arbre à cames + 2 .arbre de transmission 2 .arbre à cames + 10.arbre de transmission arbre de réglage + arbre porteur 4e. Possibilité: 10.arbre à cames + 2 .arbre de transmission 2 .arbre à cames + arbre porteur arbre de réglage + 10.arbre porteur e. Possibilité: 10.arbre à cames + arbre porteur 2 .arbre à cames + 10.arbre de transmission arbre de réglage + 2 .arbre de transmission 6e. Possibilité: 10.arbre à cames + arbre porteur 2 .arbre à cames + 2 .arbre de transmission arbre de réglage + 10.arbre de transmission. Le dispositif de réglage peut être prévu entre deux arbres à cames comme le montrent les exemples de réalisa- tion, Le dispositif de réglage selon l'invention permet égale- ment selon une autre variante de tourner l'un par rapport à l'autre, un arbre à cames et un vilebrequin ou deux arbres en- semble. Suivant d'autres caractéristiques: - le premier et le second arbre sont réalisés sous la forme d'arbres à cames pour actionner une soupape d'échange de gaz du moteur à combustion interne, le premier arbre à cames com- mandant le mouvement d'ouverture de la soupape et le second, couplé au premier arbre à cames par la transmission de cou- plage, commandant le mouvement de fermeture de la soupape du moteur à combustion interne; - l'arbre de réglage, commandant le réglage relatif des posi- tions de rotation des arbres à cames, est actionné par un mo- teur de réglage électrique; - aux points de couplage de l'arbre-support et des arbres de transmission de la transmission planétaire avec les arbres à cames et l'arbre de réglage, on prévoit des transmissions fixes qui adaptent les mouvements de rotation aux exigences respectives; - les transmissions fixes sont de préférence réalisées sous la forme de transmissions multiplicatrices à deux roues; - la transmission planétaire est une transmission réductrice; - la transmission planétaire est une transmission épicycloidale à trois roues; - la transmission planétaire est une transmission multiplica- trice; - la transmission planétaire est une transmission épicycloidale à quatre roues. Dessins: Deux exemples de réalisation du disposi- tif selon l'invention pour régler l'arbre à cames d'un moteur à combustion interne sont représentés aux dessins et seront dé- crits plus en détail ci-après. Ainsi: - la figure 1 est un schéma de principe du dispositif de ré- glage, - les figures 2 et 3 sont deux exemples de réalisation de la transmission couplée réalisée, sous la forme planétaire. - la figure 2 représente une transmission planétaire moins comme premier exemple de réalisation, - la figure 3 représente une transmission planétaire plus comme second exemple de réalisation. Description des exemples de réalisation: Selon la figure 1, dans le schéma de principe du dispositif selon l'invention pour régler un arbre à cames d'un moteur à combustion interne, un premier arbre à cames 1 est en- traîné en rotation par un moteur à combustion interne de ma- nière non représentée plus en détail. Le premier arbre à cames 1 est relié avec un second arbre à cames 5 par une transmission de couplage 3 réalisée sous la forme d'une transmission plané- taire 3 et entraîne cet arbre à cames 5 avec une vitesse de ro- tation synchrone avec celle du moteur. Le premier arbre à cames5 1 commande ainsi de préférence le mouvement d'ouverture d'une soupape à gaz non représentée du moteur à combustion interne et le second arbre à cames 5 commande son mouvement de fermeture. Pour adapter le mouvement de rotation des arbres à cames 1 à 5, des transmissions fixes alternatives 7 sur des arbres à cames 110 et 5 dans l'exemple représenté, relient le premier arbre à ca- mes 1 à un premier arbre de transmission 9 et le second arbre à cames 5, à un second arbre de transmission 11 de la transmis- sion planétaire 3. Selon une autre variante, il est également possible de coupler directement les arbres à cames 1 à 5 aux arbres de transmission 9, 11. Pour modifier les positions de rotation re- latives des arbres à cames 1 à 5, un arbre-porteur 13 de la transmission planétaire 3 est relié à un arbre de réglage 15 actionné lui-même par un moteur d'entraînement électrique 17 commandé arbitrairement. L'arbre de support 13 est également relié à l'arbre de réglage 15 par une transmission fixe 7 par laquelle le mouvement de rotation de l'arbre de réglage 15 peut être adapté aux exigences de la transmission planétaire 3. La figure 2 représente un premier exemple de réali- sation de la transmission planétaire 3 à laquelle les arbres de transmission 9, 11 et l'arbre-support 13 sont reliés les arbres à cames 1, 5 et l'arbre de réglage 15 selon la figure 1. La re- présentation de la transmission fixe 7 se limite à un seul élé- ment de transmission prévu entre le premier arbre à cames 1 et le premier arbre de transmission 9, car les autres transmis- sions fixes 7 sont réalisées de manière analogue. La transmis- sion planétaire 3 du premier exemple est réalisée sous la forme d'une transmission planétaire au moins à trois roues dont la roue d'entraînement et les roues entraînées tournent en sens inverse. La transmission planétaire 3 présente une roue de sup- port 21 dont l'arbre de support 13 est fixé libre en rotation à un boîtier 23. La roue de support 21 présente une denture inté- rieure à son diamètre intérieur qui vient en prise avec la den- ture extérieure d'une roue périphérique (roue planétaire) tour- nant à l'intérieur de la roue de support 21. L'axe de la roue périphérique 25 est positionné coaxialement à l'axe de support 13 du boîtier 23 par un bras 29 et constitue, dans l'exemple de réalisation, le second arbre d'entraînement 11. Au centre de l'espace intérieur de la roue de support 21 est également posi- tionnée une roue solaire 27 sur le boîtier qui vient en prise avec sa denture extérieure également avec la roue périphérique ; son axe, coaxial à l'arbre de support, constitue le pre- mier arbre de transmission 9. Cet arbre de transmission 9, à son extrémité opposée à la transmission planétaire 3, est relié à une première roue dentée 31 de la transmission fixe 7 guidée dans le boîtier 23. Une seconde roue dentée 33 qui présente un diamètre différent de celui de la première roue dentée 31 et qui est reliée de son côté avec le premier arbre à cames 1. Se- lon les besoins, les transmissions fixes 7 peuvent également présenter plusieurs roues dentées et être réalisées sous la forme d'un entraînement à roues frontales. Le dispositif de ré- glage représenté aux figures 1 et 2 fonctionne comme suit: Lorsque le moteur à combustion interne fonctionne, le premier arbre à cames 1 est entraîné en rotation et transmet ce mouvement de rotation au premier arbre de transmission 9 de la transmission planétaire 3 par l'intermédiaire de la trans- mission fixe 7. Le premier arbre de transmission 9 entraîne en rotation la roue solaire 27 qui lui est solidaire, de telle sorte que la roue périphérique tourne autour de la roue solaire 27 lorsque que la roue de support 21 est bloquée. Le mouvement de la roue périphérique 25 est transformé par le bras 29 en un mouvement de rotation du second arbre de transmission 11 qui entraîne ainsi en rotation le second arbre à cames 5. Si pour régler la position de rotation du premier arbre à cames 1 par rapport au second arbre à cames 5, le moteur d'entraînement électrique 17 tourne l'arbre de réglage 15 et l'arbre de sup- port 13. La rotation de l'arbre de support 13 engendre une ro- tation de la roue de support 21, réglant la phase de la roue solaire 27 par rapport à la roue périphérique 25 et de plus celle du premier arbre à cames 1 par rapport au second arbre à cames 5. L'amplitude et la direction du réglage peuvent être déterminées librement par la direction de rotation de l'arbre de réglage qui dépend de l'alimentation électrique du moteur de réglage 17. En complément, on prévoit que les arbres de trans- mission 9, 11 et l'arbre-support 13 de la transmission plané- taire 3 puissent également être couplés aux arbres à cames 1, 5 et à l'arbre de réglage 15, selon les cinq autres possibilités mentionnées précédemment. Dans le second exemple de réalisation représenté à la figure 3, la transmission planétaire 3 est réalisée sous la forme d'une transmission plus à quatre roues dans laquelle l'arbre d'entraînement et l'arbre entraîné ont le même sens de rotation. Pour cela, la transmission planétaire 3 est consti- tuée de deux paires de roues dentées dont une première roue de chacune des paires constitue une roue solaire positionnée sur le boîtier 23. La première roue solaire 41 est solidaire en ro- tation du premier arbre de transmission 9. La seconde roue so- laire 43 est positionnée indépendamment de la première roue solaire 41 sur le boîtier 23 par le second arbre de transmis- sion 11, les arbres de transmission 9, 11 étant coaxiaux. La coopération entre la première et la seconde roue solidaire 41, 43 se fait par les roues périphériques en prise avec celle-ci. La première roue périphérique 45 en prise avec la première roue solaire 41 et la seconde roue périphérique en prise avec la se- conde roue solaire 43 sont reliées solidairement en rotation par un arbre de liaison 49 commun. Cet arbre de liaison 49 est relié fixe en rotation avec l'arbre de support 13 monté dans le boîtier par un bras 29. Ce bras est coaxial à l'arbre de trans- mission 9. La transmission des mouvements de rotation du pre- mier arbre à cames 1 au second arbre à cames 5 se fait maintenant par la première roue solaire 41, la première roue périphérique 45, la seconde roue périphérique 47 et la seconde roue solaire 43. Si pour effectuer un réglage de la phase des arbres à cames 1, 5, on modifie la position des roues périphé- riques 45, 47 couplées entre elles par l'arbre de liaison 49 par rapport à celle des roues solaires 41, 43 par l'arbre de support 13 et le bras 29. L'utilisation d'une transmission planétaire connue en tant que transmission de couplage entre deux arbres, en par- ticulier deux arbres à cames, permet de manière simple de ré- gler leurs phases l'une par rapport à l'autre sur l'ensemble d'une plage de rotation de 3600. Pour cela, en plus des exemples de réalisation des transmissions planétaires décrites, on se référera à la litté- rature spécialisée par laquelle on connaît un grand nombre d'autres exemples de réalisation d'entraînements planétaires et leur fonction, qui peuvent également être utilisés comme trans- missions de couplage entre deux arbres à cames. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Dispositif pour le réglage d'un arbre à cames d'un moteur à combustion interne à deux arbres dont le premier au moins est entraîné en rotation par le moteur à combustion interne et dont au moins un second arbre est réalisé sous la forme d'un arbre à cames pour actionner une soupape d'échange de gaz du moteur, la transmission du mouvement de rotation du premier arbre entraîné au second arbre entraîné se faisant au moyen d'une transmission de couplage permettant de modifier la position relative de ro- tation des arbres, caractérisé en ce que la transmission de couplage entre les arbres (1, 5) est un en- traînement planétaire (3) dont l'arbre de support (13) et les arbres de transmission (9, 11) sont reliés avec le premier et le second arbre (1, 5) du moteur à combustion interne ainsi qu'avec un arbre de réglage (15) commandé arbitrairement. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second arbre (1, 5) sont réalisés sous la forme d'arbres à cames pour actionner une soupape d'échange de gaz du moteur à combustion interne, le premier arbre à cames (1) commandant le mouvement d'ouverture de la soupape et le se- cond, couplé au premier arbre à cames (5) par la transmission de couplage (9), commandant le mouvement de fermeture de la soupape du moteur à combustion interne. 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de réglage (15), commandant le réglage relatif des po- sitions de rotation des arbres à cames (1, 5), est actionné par un moteur de réglage électrique (17). 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' aux points de couplage de l'arbre-support (13) et des arbres de transmission (9, 11) de la transmission planétaire (3) avec les arbres à cames (1, 5) et l'arbre de réglage (15), on prévoit des transmissions fixes (7) qui adaptent les mouvements de ro- tation aux exigences respectives. ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les transmissions fixes (7) sont de préférence réalisées sous la forme de transmissions multiplicatrices à deux roues. 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission planétaire (3) est une transmission réductrice. 7 ) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la transmission planétaire (3) est une transmission épicycloi- dale à trois roues. 8 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission planétaire (3) est une transmission multiplica- trice. 9 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la transmission planétaire (3) est une transmission épicycloi- dale à quatre roues.