Brevet FR2735178A1 — publié le 19961213

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION VARIABLE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne 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 discontinue 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 court de revient et une grande fiabilité. Le dispositif de distribution variable objet de l'invention, est plus particulièrement destiné à un moteur à combustion interne, ce dispositif 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 montés côte à côte sur un même axe et dont seuls les deux leviers extrêmes reposent au contact des soupapes, chacun de ces trois leviers coopérant avec une came de commande distincte, les profils des cames extrêmes coopérant avec les deux leviers extrêmes étant inscrits dans le profil de la came centrale coopérant avec le levier central, et des moyens d'accouplement sélectif du levier central avec les leviers extrêmes par engagement et désengagement de formes conjuguées, de façon à obtenir suivant les conditions de fonctionnement du moteur une plus grande loi de levée des soupapes. Selon l'invention, le dispositif de distribution variable est caractérisé en ce que les moyens d'accouplement comprennent deux bagues disposées respectivement entre le levier central et chacun des leviers extrêmes, chacune des bagues pouvant pivoter et coulisser le long de l'axe pour coopérer avec le levier extrême correspondant et le levier central, et des moyens antagonistes de poussée pilotés, les moyens antagonistes de poussée étant aptes suivant le fonctionnement du moteur à déplacer les bagues entre une première position où les trois leviers sont solidarisés, une seconde position où les trois leviers sont désolidarisés et une troisième position où seul l'un des leviers extrêmes est solidarisé avec le levier central. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, chacun des leviers extrêmes comporte un logement dans lequel la bague correspondante d'accouplement est logée coulissante, le logement comportant des rainures axiales coopérant avec des dents en saillie à la périphérie de la bague, de façon à entraîner la solidarisation en rotation de la bague et du levier extrême. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, chacun des leviers extrêmes comporte une chambre annulaire hydraulique définie entre le fond du logement et la bague d'accouplement, la chambre définissant des moyens de poussée s'exerçant sur la bague en direction du levier central, en étant sélectivement alimentée en huile sous pression à partir de moyens d'alimentation en huile pilotés. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, les moyens d'alimentation comprennent deux vannes trois voies pilotées à partir d'une centrale de commande, une source de pression, et un conduit de retour à la bache à huile, chacune des vannes coopérant avec un circuit débouchant dans une chambre hydraulique, ce circuit empruntant un canal agencé dans l'axe des leviers et des ajutages radiaux débouchant dans la chambre hydraulique correspondante. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, le levier central comporte des évidements latéraux correspondants à des ergots en saillie portés par chacune des bagues d'accouplement. Selon une autre caractéristique du dispositif de distribution variable objet de l'invention, le levier central comporte des moyens de poussée s'exerçant sur chacune des bagues d'accouplement en direction du levier extrême correspondant, ces moyens étant formés par des ressorts de rappel logés dans des alésages correspondants portés par le levier central. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après 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 de dessus en coupe partielle d'un dispositif de distribution variable objet de l'invention - la figure 2 est une- similaire à la figure 1 précisant le fonctionnement du dispositif Conformément aux figures, seuls ont été représentés les éléments constitutifs du dispositif de distribution variable nécessaires à la compréhension de l'invention. Pour simplifier la lecture de ces figures, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Le dispositif de distribution variable représenté sur les figures 1 et 2, est destiné à actionner les deux soupapes d'admission non figurées, du type à tige, régissant l'entrée de l'air frais ou du mélange carburé de l'une des chambres de combustion de ce moteur. Ce dispositif peut tout aussi bien actionner les deux soupapes d'échappement régissant la sortie des gaz brûlées. Ce dispositif comprend pour ce faire, trois leviers basculants 1, 2 et 3 disposés côte à côte sur un même axe de rotation 4. Ces leviers 1, 2 et 3 sont montés libres en rotation sur l'axe 4 mais ils sont maintenus bloqués en translation par des moyens appropriés. Les deux leviers extrêmes 1 et 3, s'étendant de part et d'autre du levier central 2, sont formés par un bras sensiblement droit s'étendant perpendiculairement à l'axe 4. Chacun des leviers extrêmes 1 et 3 repose en appui, par son extrémité opposée à l'axe 4, respectivement 11 et 31, contre la tige d'une soupape et vient au contact d'une came de commande que porte un arbre à cames également non représenté, par l'intermédiaire d'un rouleau monté libre en rotation. Le levier central 2, se présente également sous la forme d'un bras sensiblement droit s'étendant perpendiculairement à l'axe 4. Il coopère par un rouleau monté libre en rotation avec une troisième came de commande contre laquelle il repose sous l'action de moyens élastiques de rappel non représentés. Les profils des cames extrêmes coopérant avec les leviers extrêmes 1 et 3, définissent des lois d'ouverture des soupapes adaptées à un fonctionnement du moteur à bas et/ou moyen régimes de rotation. Ces profils sont inscrits dans le profil de la came centrale associée au levier central 2, dont la loi d'ouverture est plus particulièrement adaptée aux hauts régimes. Deux bagues cannelées d'accouplement 5 et 6 sont positionnées respectivement entre chacun des leviers extrêmes 1 et 3 et le levier central 2. Ces bagues sont montées sur l'axe 4 libres en translation et en rotation. L'objet de ces bagues est d'opérer sélectivement la solidarisation en rotation des leviers 1, 2 et 3 sous l'action de moyens antagonistes de poussée. Un logement débouchant en direction du levier central 2, respectivement 13 et 33, est agencé dans chacun des leviers extrêmes 1 et 3, à l'intérieur duquel peut coulisser la bague d'accouplement correspondante, respectivement 5 et 6. Les logements 13 et 33 comprennent une pluralité de rainures longitudinales dans lesquelles viennent engrener des dents correspondantes, respectivement 52 et 62, en saillie à la périphérie des bagues 5 et 6. Cette disposition permet de solidariser en rotation les bagues 5 et 6 et les leviers extrêmes 1 et 3 autour de l'axe 4, tout en permettant le coulissement des bagues 5 et 6 par rapport à ce dernier. Une chambre annulaire, respectivement 53 et 63, est définie entre le fond de chacun des logements 13 et 33 ménagés dans les leviers extrêmes et la bague d'accouplement correspondante 5 et 6. Ces chambres 53 et 63 sont sélectivement alimentées en huile sous pression à partir d'une alimentation schématisée à la figure 1 pour opérer le déplacement des bagues 5 et 6 en direction du levier central 2. L'alimentation hydraulique comprend deux vannes trois voies 71 et 72 pilotées à partir d'une centrale de commande 7 qui peut être par exemple le système électronique de contrôle moteur. Les vannes 71 et 72 permettent de mettre sélectivement en communication deux circuits 75 et 76 débouchant respectivement dans les chambres hydrauliques 53 et 63 avec une source de pression 73 ou avec un conduit de retour à la bâche à huile 74. Les circuits 75 et 76 communiquent avec les chambres hydrauliques 53 et 63 par l'intermédiaire d'un canal 42 agencé au centre de l'axe 4 et compartimenté par un bouchon 41 disposé au droit du levier central 2 et par des ajutages radiaux 43. Le levier central 2 comprend quant à lui des évidements latéraux disposés face aux bagues 5 et 6. Ces évidements présentent des formes conjuguées à des ergots 51 et 61 correspondants portés par les bagues 5 et 6 et s'étendant en saillie sur les faces latérales des bagues 5 et 6 faisant face au levier central 2. Cette disposition permet, lorsque l'une et/ou l'autre des bagues 5, 6 est en appui contre le levier central 2, les ergots correspondants 51, 61 engagés dans les évidements correspondants du levier central 2, de solidariser en rotation ce dernier à la bague 5, 6 autour de l'axe 4 et donc la solidarisation en rotation du levier extrême correspondant 1, 3 avec le levier central 2 par l'intermédiaire de la bague d'accouplement 5,6 qui est alors en prise simultanément avec le levier central et le levier extrême respectivement par les ergots 51, 61 et les dents 52, 62. Le levier central 2 comporte par ailleurs des moyens de pression exerçant une poussée sur les bagues 5 et 6 pour repousser chacune de ces dernières en direction du levier extrême correspondant 1 et 3, et opérer le désengagement des ergots 51 et 61 des évidements correspondants du levier central 2. Ces moyens sont constitués par des ressorts hélicoïdaux de rappel 23, de tarage prédéterminé. Chacun de ces ressorts 23 est en appui d'une part contre le fond d'un alésage 24 correspondant défini dans le levier central 2 et d'autre part contre une douille 25 montée coulissante dans cet alésage 24, l'autre extrémité de la douille 25 débouchant sur l'une des faces latérales du levier central pour venir reposer contre la face latérale de la bague d'accouplement correspondante 5 et 6. Le fonctionnement du dispositif de distribution variable est conformément à la description qui précède et aux figures 1 et 2, le suivant. .Lors des phases de fonctionnement à bas régimes de rotation moteur, la centrale de commande 7 pilote les vannes 71 et 72 de façon à mettre en communication les circuits 75 et 76 avec le conduit de retour à la bâche à huile 74. L'huile contenue dans les chambres hydrauliques 53 et 63 est évacuée vers la bâche à huile 74 et la pression régnant dans les chambres 53 et 63 est ramenée à la pression atmosphérique. Seuls les ressorts 23 par l'intermédiaire des douilles 25 exercent leurs actions sur les bagues d'accouplement 5 et 6 en obligeant les bagues 5 et 6 à demeurer dans leurs logements 13 et 33 correspondants agencés dans les leviers extrêmes 1 et 3, les ergots 51 et 61 demeurant alors hors des évidements correspondants du levier central 2. Les leviers 1 et 3 sont ainsi désaccouplés du levier central 2 (cf. figure 1) et les soupapes sont alors actionnées par les leviers extrêmes correspondants à partir des cames extrêmes dont les lois de levée sont adaptées à de tels plages de fonctionnement moteur. Lors des phases de fonctionnement à plus hauts régimes, l'un des deux leviers extrêmes 1 ou 3 est alors accouplé au levier central 2 pour améliorer le remplissage de - la chambre de combustion. La centrale de commande 7 pilote alors l'une des deux vannes par exemple la vanne 71, de façon à mettre en communication le circuit 75 avec la source de pression 73, l'autre vanne à savoir la vanne 72 étant pilotée pour maintenir en communication le circuit 76 avec le conduit de retour à la bâche à huile 74. La chambre hydraulique 53 est alors alimentée en huile sous pression tandis que la chambre 63 est maintenue à la pression atmosphérique. La pression de l'huile dans la chambre 53 a pour effet de déplacer la bague 5 le long de l'axe 4 jusqu'à faire venir cette dernière au contact du levier central 2 contre l'action des ressorts 23 correspondants qui sont alors comprimés dans leurs logements 24, les ergots 51 pénètrent alors dans les évidements correspondants du levier central 2 ce qui a pour effet d'accoupler en rotation le levier central 2 avec la bague 5 et donc le levier extrême 1, tandis que la bague 6 demeure dans son logement 33 correspondant agencé dans le levier 3. Le levier extrême 1 est ainsi accouplé avec le levier central 2 tandis que le levier extrême 3 demeure désaccouplé, le levier 1 actionne sa soupape correspondante à partir de la came centrale dot la loi de levée permet un remplissage plus important tandis que le levier 3 continue à actionner sa soupape correspondante à partir de la came extrême associée. Cette disposition permet alors d'adapter le remplissage du moteur aux conditions de fonctionnement du moteur. Lors des phases de fonctionnement à très hauts régimes, par exemple au-dessus de 4000 tr/mn, les deux leviers extrêmes 1 et 3 sont alors accouplés au levier central 2 pour améliorer encore le remplissage de la chambre de combustion. La centrale de commande 7 pilote donc les vannes 71 et 72 de façon à mettre en communication les circuits 75 et 76 avec la source de pression 73. Les chambres hydrauliques 53 et 63 sont alors toutes les deux alimentées en huile sous pression. La pression de l'huile dans la chambre 63 opère donc le déplacement de la bague 6 le long de l'axe 4 jusqu'à faire venir cette dernière au contact du levier central 2 et ceux contre l'action des ressorts 23 correspondants qui sont alors comprimés dans leurs logements 24, les ergots 61 pénètrent alors dans les évidements correspondants du levier central 2 ce qui a pour effet d'accoupler en rotation le levier central 2 avec la bague 6 et donc le levier extrême 3. Les leviers extrêmes 1 et 3 sont ainsi tous les deux accouplés avec le levier central 2 (cf. figure 2), ce dernier actionnant alors les deux soupapes par l'intermédiaire des leviers extrêmes 1 et 3 selon la loi de levée définie par la came centrale. Lorsque le régime diminue et repasse sous les 4000 tr/mn, la centrale de commande 7 pilote alors les vannes 71 et/ou 72 de façon à couper l'arrivée d'huile sous pression dans les chambres 53 et/ou 63 et à remettre en communication les circuits 75 et/ou 76 avec le circuit de retour à la bâche à huile 74. Les chambres 53 et/ou 63 se vident alors de leurs huiles et l'action des ressorts 23 sur les bagues 5 et/ou 6 redevient alors prépondérante. Les bagues 5 et/ou 6 sont repoussées dans leurs logements 13 et/ou 33 et leurs ergots 51 et/ou 61 se désengagent des évidements correspondants du levier central 2. Les leviers extrêmes 1 et/ou 3 sont alors désaccouplés du levier central 2 et peuvent alors actionner leurs soupapes correspondantes à partir des cames extrêmes associées. Le dimensionnement des différents éléments du système de commande en translation des bagues d'accouplement 5 et 6, tels que le tarage des ressorts 23 ou encore la valeur de la pression d'alimentation de l'huile dans les chambres hydrauliques 53 et 63 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 la centrale de commande 7 peut piloter le crabotage et le décrabotage des bagues 5 et 6 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, la centrale de commande 7 peut piloter simultanément ou séquentiellement le crabotage et le décrabotage des leviers extrêmes 1 et 3 avec le levier central 2 suivant des conditions de fonctionnement moteur prédéterminées. Ainsi, le levier central peut être conformé de façon à venir en appui contre la tige d'une soupape en lieu et place de l'un des leviers extrêmes 1 ou 3. Dans ce cas, c'est la came associée au levier extrême ne reposant plus sur une soupape qui définit la loi d'ouverture adaptée aux hauts régimes. Ainsi, il est possible de prévoir une assistance hydraulique pour les moyens désaccoupleurs 23. REVENDICATIONS [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 axe (4) et dont seuls les deux leviers extrêmes (1,3) reposent au contact des soupapes, chacun desdits leviers (1,2,3) coopérant avec une came de commande distincte, les profils des cames extrêmes coopérant avec lesdits leviers extrêmes (1,3) étant inscrits dans le profil de la came centrale coopérant avec le levier central (2), et des moyens d'accouplement sélectif dudit levier central (2) avec lesdits leviers extrêmes (1,3) par engagement et désengagement de formes conjuguées, de façon à obtenir suivant les conditions de fonctionnement du moteur une plus grande loi de levée des soupapes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouplement comprennent deux bagues (5,6) disposées respectivement entre ledit levier central (2) et chacun desdits leviers extrêmes (1,3), chacune desdites bagues (5,6) pouvant pivoter et coulisser le long dudit axe (4) pour coopérer avec ledit levier extrême (1,3) correspondant et ledit levier central (2), et des moyens antagonistes de poussée pilotés (23,53,63), lesdits moyens antagonistes de poussée (23,53,63) étant aptes suivant le fonctionnement du moteur à déplacer lesdites bagues (5,6) entre une première position où les trois leviers (1,2,3) sont solidarisés, une seconde position où les trois leviers (1,2,3) sont désolidarisés et une troisième position où un seul desdits leviers extrêmes (1,3) est solidarisé avec ledit levier central (2). [2] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits leviers extrêmes (1,3) comporte un logement (13,33) dans lequel ladite bague d'accouplement (5,6) correspondante est logée coulissante, ledit logement (13,33) comportant des rainures axiales coopérant avec des dents (52,62) en saillie à la périphérie de ladite bague (5,6), de façon à entraîner la solidarisation en rotation de ladite bague (5,6) et dudit levier extrême. [3] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun desdits leviers extrêmes (1,3) comporte une chambre annulaire hydraulique (53,63) définie entre le fond dudit logement (13,33) et ladite bague d'accouplement (5,6), ladite chambre (53,63) définissant des moyens de poussée s'exerçant sur la bague en direction du levier central, en étant sélectivement alimentée en huile sous pression à partir de moyens d'alimentation en huile pilotés (7,71,72,73,74,75,76). [4] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation comprennent deux vannes trois voies (71,72) pilotées à partir d'une centrale de commande (7), une source de pression (73), un conduit de retour à la bâche à huile (74), chacune desdites vannes (71,72) coopérant avec un circuit (75,76) débouchant dans une desdites chambres hydrauliques (53,63), ledit circuit empruntant un canal (42) agencé dans ledit axe (4) et des ajutages radiaux (43) débouchant dans ladite chambre hydraulique correspondante (53,63). (5] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit levier central (2) comporte des évidements latéraux correspondants à des ergots en saillie (51,61) portés par chacune des bagues d'accouplement (5,6). t6] Dispositif de distribution variable pour moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit levier central (2) comporte des moyens de poussée s'exerçant sur chacune des bagues d'accouplement (5,6) en direction du levier extrême correspondant (1,3), ces moyens étant formés par des ressorts de rappel (23) logés dans des alésages (24) correspondants portés par le levier central (2).