Brevet FR2739411A1 — publié le 19970404

I L'invention concerne un agencement de cames pour moteur à combustion interne, avec un arbre à cames se composant d'un arbre intérieur et d'éléments de cames disposés dessus, servant à actionner périodiquement des soupapes de changement de charge, chaque élément de came présentant deux disques de came, disposés axialement à une certaine distance l'un de l'autre, et un élément de support, en forme de manchon, qui porte ces disques, avec un logement cylindrique creux allant de bout en bout, servant au montage coaxial sur l'arbre intérieur, et cet élément de came étant maintenu sur l'arbre intérieur de façon à pouvoir pivoter de façon limitée, une butée, qui fonctionne entre l'élément de came et l'arbre intérieur, limitant la zone de pivotement et dans ce but venant en prise dans un évidement, rempli d'huile, de l'élément de came. On connaît par le document DE-43 22 246 Al un agencement de cames du type indiqué ci-dessus, dans lequel deux cames disposées axialement à une certaine distance l'une de l'autre sont disposées sur un élément de support, constitué en forme de manchon. Ce manchon est disposé de façon coaxiale par rapport à un arbre intérieur et peut lors de la fabrication être enfilé sur celui-ci. Cet agencement connu offre de multiples avantages en ce qui concerne la fabrication d'un arbre à cames, car les différentes cames ou l'élément de came tout entier peuvent être fabriqués indépendamment de l'arbre intérieur. Cet agencement sert fondamentalement à influencer, en fonction de la vitesse de rotation, les flancs de fermeture des soupapes de changement de charge des gaz. En outre il est connu de façon fondamentale par le document DE-32 34 640 C2 et par le document DE-41 00 087 Al d'amortir le mouvement de pivotement des cames disposées de façon mobile par rapport à un arbre intérieur grâce à l'agencement d'alésages pourvus le cas échéant d'étranglements. Dans ce cas les cames pivotantes présentent des évidements, remplis d'huile, qui s'étendent sur une partie limitée de leur pourtour, évidements dans lesquels on a disposé un nez, qui est relié de façon solidaire à l'arbre intérieur et qui présente ces alésages ou ces étranglements. L'agencement de cames selon le document DE-43 22 246 A de l'état de la technique, mentionné au début, présente aussi ce type de possibilité limitée de pivotement. L'invention a pour objet de créer un agencement de cames pour un moteur à combustion interne, dans le cas duquel on puisse avoir des soupapes de changement de charge servant à l'admission et à l'échappement des gaz, corres- pondant, selon une construction aussi simple que possible, au moyen de cames pivotantes, en fonction de la vitesse de rotation, aux différents flancs de fermeture d'un cylindre du moteur à combustion interne. On résout ce problème grâce au fait que l'élément de came est réalisé de façon divisée dans le sens axial, chaque élément partiel de came, ainsi formé, portant au moins un disque de came et pouvant pivoter de façon limitée indépendamment de l'autre élément partiel de came. Selon des dispositions préférées, éventuellement combinées: - dans l'agencement de cames présentant un canal longitudinal, faisant passer de l'huile sous pression, dans l'arbre intérieur et des canaux d'alimentation partant de là radialement, qui débouchent dans l'évidement, l'on dispose pour les éléments partiels de cames respectivement au moins un canal d'alimentation, ces canaux présentant des résis- tances à l'écoulement différant les unes des autres. - l'étendue axiale des éléments partiels de came est différente d'un élément à l'autre. - dans la région de la division de l'élément de came on dispose une bague d'étanchéité, qui entoure coaxialement l'arbre intérieur et qui sépare de façon étanche à l'huile les évidements des éléments partiels de came les uns par rapport aux autres. - les canaux d'alimentation présentent des surfaces de section transversale différentes les unes des autres. - les canaux d'alimentation présentent des orifices de sortie différents les uns des autres. - l'on associe un certain nombre de canaux d'alimentation, différents les uns des autres, aux éléments partiels de came. - au moins l'un des canaux d'alimentation présente un clapet anti-retour. - les éléments partiels de came portent un certain nombre de disques de cames différant les uns des autres. - l'élément de came est réalisé en étant plusieurs fois divisé dans le sens axial. On conserve totalement les avantages en ce qui concerne la possibilité de fabriquer les éléments de came séparément de l'arbre intérieur et en ce qui concerne leur montage sur l'arbre intérieur, mais l'on obtient cependant en plus l'avantage que les soupapes de changement de charge, qui sont actionnées par les éléments partiels de came, présentent sur leurs flancs de fermeture des courbures d'élévation de soupape qui diffèrent les unes des autres. Dans le cas d'une application à un arbre à cames servant à l'admission on peut de cette façon obtenir un mouvement d'alimentation adéquat, car les soupapes d'admission actionnées respectivement par les éléments partiels de cames présentent une durée d'ouverture de longueur différente. Selon une configuration avantageuse on peut obtenir des possibilités de pivotement des éléments partiels de came différant les unes des autres par exemple grâce au fait que l'élément de came n'est pas divisé de façon symétrique, mais que les étendues axiales des éléments partiels de came, obtenus de cette façon, diffèrent les unes des autres. De cette façon on obtient un mode d'amortissement différent à l'intérieur de l'évidement rempli d'huile, car les volumes d'huile à déplacer des deux éléments partiels de came sont différents l'un de l'autre. En plus de cela ou indépendamment de cela les canaux d'alimentation, qui font passer l'huile sous pression et qui partent d'un canal longitudinal constitué dans l'arbre intérieur, pour alimenter l'évidement, présentent des résistances à l'écoulement et/ou des configurations ou des agencements différents les uns des autres, grâce à quoi il s'établit à leur tour des modes d'amortissement différents les uns des autres. Pour cela les canaux d'alimentation peuvent présenter des sections transversales, dont les surfaces diffèrent les unes des autres, des orifices de sortie et des positionnements et/ou en plus des clapets anti- retour qui sont différents les uns des autres. Les canaux qui sont pourvus d'un clapet anti-retour sont prêts pour un amortissement brusque au début de chaque mouvement de pivotement de la came, tandis que dans les autres cas l'amortissement se met en place peu à peu. En plus des mesures constructives que l'on vient de mentionner, le mode d'amortissement tout entier des éléments partiels de came est influencé par les forces des ressorts des soupapes d'admission et d'échappement des gaz actionnées par les disques de cames ainsi que par les masses mises en mouvement dans ce cas. On peut utiliser l'agencement de cames selon l'invention de façon avantageuse dans le cas de chaque moteur à combustion interne, commandé par des soupapes, ayant au moins deux soupapes d'admission et/ou d'échappement de même type, et par exemple dans le cas de trois soupapes servant à l'admission un élément partiel de came peut présenter deux disques de came pour actionner de manière synchrone deux des trois soupapes d'admission et l'autre élément partiel de came peut présenter un disque de came servant à actionner la troisième soupape d'admission. En outre il est possible, en conservant une unité de construction, de prévoir plus d'une division sur un élément de came, pour de cette façon régler séparément par exemple les propriétés d'amortissement respectives pour les trois soupapes d'admission que l'on vient d'évoquer. D'autres avantages de l'invention vont ressortir de l'exemple de réalisation que l'on va décrire plus en détail ci-après, à partir des dessins sur lesquels: la figure 1 montre une vue latérale d'un agencement de cames selon l'invention, la figure 2 montre une coupe le long de la ligne II-II de la figure 1, les figures 3a, 3b, 3c montrent différentes réalisations d'un fragment de la figure 2 et les figures 4a, 4b, 4c montrent des vues de dessus des réalisations selon les figures 3a à 3c. Un agencement de cames pour un moteur à combustion interne comprend un arbre à cames se composant d'un arbre intérieur 1 et d'éléments de cames 2, disposés dessus, servant à actionner périodiquement des soupapes de changement de charge pour l'admission ou l'échappement des gaz, non représentées, en interposant des poussoirs 3. Les éléments de came 2 présentent plusieurs disques de came 4, 5 situés à une certaine distance les uns des autres axialement et un élément de support 6, en forme de manchon, supportant ces disques, avec un logement 7 cylindrique creux, qui va d'un bout à l'autre, servant au montage coaxial de l'arbre intérieur 1. L'élément de came 2 est maintenu sur l'arbre intérieur 1 de façon à pouvoir pivoter d'une manière limitée, une butée 8, qui fonctionne entre l'élément de came 2 et l'arbre intérieur 1 et est fixée sur l'arbre intérieur 1, limitant la zone de pivotement. Les disques de came 4, 5 présentent un évidement 9 correspondant à cette butée 8, évidement dans lequel vient en prise cette butée 8. L'arbre intérieur 1 présente un canal longitudinal 10 faisant passer de l'huile sous pression et des canaux d'alimentation 11, 12 qui partent de là radialement et débouchent dans l'évidement 9. L'élément de came 2 est réalisé en étant divisé dans le sens axial de l'arbre à came, un disque de came 4 ou étant respectivement associé aux éléments partiels de came 2a et 2b, formés de cette façon. Entre deux éléments partiels de came 2a, 2b on a disposé une bague d'étanchéité 13 de façon coaxiale par rapport à l'arbre intérieur 1, bague d'étanchéité qui sépare de façon étanche à l'huile l'évidement 9, rempli d'huile, entre ces deux éléments partiels de came 2a, 2b. Comme on peut le voir à partir de la figure 1, les étendues axiales des éléments partiels de came 2a, 2b sont différentes les unes des autres, grâce à quoi on associe une section de la butée 8 à l'élément partiel de came 2a, qui porte le disque de came 4, d'une surface plus grande que celle de l'autre élément partiel de came 2b. Pour obtenir des amortissements différents des éléments partiels de came 2a, 2b les canaux d'alimentation 11, 12 présentent des résistances à l'écoulement différant l'une de l'autre, qui sont obtenues selon la figure 1 par exemple par des sections transversales ayant une surface différente. En outre ces canaux d'alimentation 11, 12 peuvent, en ce qui concerne leur position relative par rapport à l'évidement 9, en ce qui concerne leur nombre et/ou leur configuration géométrique, être modifiés à leurs orifices de sortie. On a indiqué pour cela différentes formes de réalisation sur les figures 3a à 3c ou 4a à 4c. La figure 3 montre dans ce cas respectivement le canal longitudinal 10 de l'arbre intérieur 1, l'un des canaux d'alimentation 11, 12, leurs orifices de sortie 14 dans l'évidement 9, ainsi que la butée 8 constituée ici de façon cylindrique, qui peut être déplacée en même temps que l'arbre intérieur 1 entre les surfaces de butée 15, 16 de l'évidement 9. Pour pouvoir remplir sans problème l'évidement 9 avec de l'huile servant à amortir dans le court intervalle de temps dont on dispose dans le cas de vitesses de rotation élevées, on ne doit pas tomber en dessous d'une grandeur déterminée pour l'orifice de sortie 14. Par ailleurs le trajet dans le sens périphérique que la surface de butée 15 doit parcourir jusqu'à la fermeture complète de l'orifice de sortie 14 doit être aussi court que possible, pour obtenir un pivotement amorti même en cas de vitesses de rotation élevées. L'amortissement n'intervient pas dans ce cas avant la fermeture des orifices de sortie 14, la surface de butée ne se déplaçant que faiblement par rapport à l'arbre intérieur 1 dans les zones des vitesses de rotation élevées. Ces exigences contraires, en ce qui concerne la grandeur des orifices de sortie 14 et l'intervalle de temps dont on dispose, peuvent être remplies par exemple selon les figures 3b et 4b par un agencement de plusieurs canaux d'alimentation parallèles les uns aux autres. Selon les figures 3c et 4c le canal d'alimentation 11 qui, quand la butée 8 est en appui sur la surface de butée 16, ne présente pas de recouvrement avec l'évidement 9 ou présente seulement un faible recouvrement, peut déboucher dans une rainure 17, qui s'étend seulement légèrement dans le sens longitudinal de l'évidement 9, mais offre une surface de sortie suffisante. Pour éviter que ne se produise un amortissement abrupt, à la manière d'un choc, lors de la fermeture complète de l'orifice de sortie 14, on peut former sur celui-ci selon les figures 3a et 4a un microcanal 18 s'étendant en pointe dans le sens périphérique. Pour influencer davantage l'amortissement, on peut disposer selon la figure 2, qui par rapport à la figure 1 représente un disque de came 5 tournant dans le sens de la flèche lors de la descente du poussoir 3, un clapet anti- retour 19 dans un ou dans deux canaux d'alimentation 11, 12. En outre on peut disposer en plus sur la butée 8 des alésages d'étranglement 20 associés aux éléments partiels de came 2a, 2b d'une section transversale définie. A l'aide des clapets anti-retour 19, qui sont constitués d'une manière avantageuse sous la forme de billes, on peut réaliser un début d'amortissement relativement rapide, car lors du moindre mouvement relatif de l'élément de came 2, la bille est amenée à se mettre en position de fermeture par suite du relâchement de la pression d'huile. En outre on peut exercer une influence sur la caractéristique de l'amortissement qui peut être obtenue au moyen de la forme de construction du clapet anti-retour 19. Par exemple un cône en Téflon présente une plus faible inertie qu'une bille d'acier, grâce à quoi on peut obtenir alors un mouvement de fermeture plus rapide. On peut obtenir en outre une fermeture rapide au moyen d'un trajet relativement court de la bille, que l'on peut le cas échéant disposer en la soutenant par un ressort. Si l'on a un amortissement trop raide par suite des mesures que l'on vient d'évoquer en ce qui concerne la masse de la bille, son soutien par un ressort et son trajet de fermeture, dans des zones déterminées de la vitesse de rotation, on peut en plus pourvoir le clapet anti-retour 19 d'une dérivation 21 comparable par ses effets à l'alésage d'étranglement 20. Alors que dans le cas de la solution avec l'alésage d'étranglement 20 dans la butée 8 la quantité d'huile envoyée au circuit d'huile sous pression en tant qu'huile de fuite est perdue et crée une demande de puissance accrue sur la pompe à huile, il est possible avec la dérivation 21 mentionnée d'avoir une solution plus favorable quant au degré global d'efficacité, car par cette dérivation on amène à nouveau au circuit d'huile sous pression de l'huile sous pression refoulée. Cette dérivation 21 peut, en variante par rapport à la figure 2, être disposée n'importe o entre l'évidement 9 et le canal longitudinal 10. La position relative d'une telle dérivation 21 par rapport à l'évidement 9 détermine dans ce cas la caractéristique de l'amortissement. Un agencement à proximité de la butée 8 présente l'avantage que, lors du remplissage de l'évidement 9, on amène en plus à travers cette dérivation 21 le volume d'huile, ce qui conforte le mouvement de retour de l'élément de came 2 à sa position de départ. Dans le cas d'un agencement éloigné de la butée 8 on réduit de préférence l'amortissement vers les vitesses de rotation plus élevées. Quand l'agencement de cames que l'on vient de décrire est en fonctionnement, les deux disques de came 4, 5 roulent dans le sens de rotation indiqué à la figure 2 sur leurs poussoirs correspondants 3, la butée 8, qui est reliée de façon solidaire à l'arbre intérieur 1 à entraîner, repose sur la surface de butée correspondante 16 des disques de came 4, 5. Lors de la descente des disques de came 4, 5, représentée sur la figure 2, le ressort de soupape, que l'on n'a pas représenté, presse le poussoir correspondant 3 vers le haut, grâce à quoi la vitesse angulaire des disques de came 4, 5 s'écarte brièvement de celle de l'arbre intérieur 1 et la butée 8 parcourt l'évidement 9 en fonction de la vitesse de rotation au maximum jusqu'à ce qu'elle ait atteint la surface de butée opposée 15. En se basant sur les mesures qui ont été décrites au préalable, sous la forme des différents canaux d'alimentation 11, 12, du clapet anti- retour 19, de l'alésage d'étranglement 20, de la dérivation 21 et des différentes étendues axiales des éléments partiels de came 2a, 2b, on peut établir un mode d'amortissement différent de ces éléments. En conséquence il s'établit des flancs de fermeture différents les uns des autres dans le cas des soupapes de changement de charge actionnées par les disques de came 4 ou 5. On notera que la cohésion axiale de l'élément de came 2, constituant une unité de construction, en variante par rapport à la figure 1, peut être réalisée dans ce cas au moyen de manchons de sécurité 22, 23, et aussi par exemple par un agencement à recouvrement des parties de l'élément de support 6, qui correspondent aux deux éléments partiels de came 2a, 2b. Dans ce cas l'une des sections de l'élément de support 6 peut par exemple venir en prise sur l'autre et venir en prise dans celle-ci par engagement par la forme, mais en permettant une rotation. I 0 REVENDICATIONS l.Agencement de cames pour moteur à combustion interne, avec un arbre à cames se composant d'un arbre intérieur (1) et d'éléments de cames disposés dessus (2), servant à actionner périodiquement des soupapes de changement de charge, chaque élément de came (2) présentant deux disques de came (4, 5), disposés axialement à une certaine distance l'un de l'autre, et un élément de support (6), en forme de manchon, qui porte ces disques, avec un logement cylindrique creux (7) allant de bout en bout, servant au montage coaxial sur l'arbre intérieur (1), et cet élément de came (2) étant maintenu sur l'arbre intérieur (1) de façon à pouvoir pivoter de façon limitée, une butée (8), qui fonctionne entre l'élément de came (2) et l'arbre intérieur (1), limitant la zone de pivotement et dans ce but venant en prise dans un évidement (9), rempli d'huile, de l'élément de came (2), agencement de cames caractérisé en ce que l'élément de came (2) est réalisé de façon divisée dans le sens axial, chaque élément partiel de came (2a, 2b), ainsi formé, portant au moins un disque de came (3, 4) et pouvant pivoter de façon limitée indépendamment de l'autre élément partiel de came (2b, 2a). 2.Agencement de cames selon la revendication 1, avec un canal longitudinal (10), faisant passer de l'huile sous pression, dans l'arbre intérieur (1) et des canaux d'alimentation (11, 12) partant de là radialement, qui débouchent dans l'évidement (9), caractérisé en ce que l'on dispose pour les éléments partiels de cames (2a, 2b) respectivement au moins un canal d'alimentation (11, 12), ces canaux présentant des résistances à l'écoulement différant les unes des autres. 3.Agencement de cames selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'étendue axiale des éléments partiels de came (2a, 2b) est différente d'un élément à l'autre. 4.Agencement de cames selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que dans la région de la division de l'élément de came (2) on dispose une bague l1 d'étanchéité (13) qui entoure coaxialement l'arbre intérieur (1) et qui sépare de façon étanche à l'huile les évidements (9) des éléments partiels de came (2a, 2b) les uns par rapport aux autres. 5.Agencement de cames selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans la mesure o cette dernière se réfère à la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux d'alimentation (11, 12) présentent des surfaces de section transversale différentes les unes des autres. 6.Agencement de cames selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans la mesure o cette dernière se réfère à la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux d'alimentation (11, 12) présentent des orifices de sortie (14) différents les uns des autres. 7.Agencement de cames selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans la mesure o cette dernière se réfère à la revendication 2, caractérisé en ce que l'on associe un certain nombre de canaux d'alimentation (11, 12), différents les uns des autres, aux éléments partiels de came (2a, 2b). 8.Agencement de cames selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans la mesure o cette dernière se réfère à la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins l'un des canaux d'alimentation (11, 12) présente un clapet anti-retour (19). 9.Agencement de cames selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments partiels de came (2a, 2b) portent un certain nombre de disques de cames (4, 5) différant les uns des autres. lO.Agencement de cames selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de came (2) est réalisé en étant plusieurs fois divisé dans le sens axial.