Brevet FR2767557A1 — publié le 19990226

Nouveau dispositif mécanique d'ouverture fermeture de soupapes pour moteur thermique comportant au moins : deux cames sur un arbre d'entraînement, deux galets, un excentrique et un accouplement élastique solidaires d'une soupape. La présente invention a pour objet une distribution pour moteur thermique et un moteur thermique équipé d'une telle distribution. Le secteur de l'invention est le domaine de la fabrication de moteur. On connaît déjà les modes de distribution à arbre à cames avec ressorts de rappel, et les modes dits desmodromiques. L'objectif de la présente invention est de supprimer les ressorts de rappels, d'augmenter le temps d'ouverture maximale des soupapes, d'empêcher les soupapes de s'affoler, de réduire la consommation de puissance pour l'entraîner, d'accroître la vitesse de rotation des moteurs, de supprimer la lubrification et ainsi diminuer la pollution. La distribution selon l'invention comportant aux moins deux soupapes 10 d'une culasse, dont chaque soupape 10 est animée d'un mouvement alternatif d'ouverture et fermeture par un dispositif mécanique entraîné par un arbre 1 relié par exemple par courroie à un arbre moteur est caractérisée en ce que deux cames 2 et 2 bis entraînées en rotation par l'arbre 1 transmettent ce mouvement alternatif à une soupape 10 par l'intermédiaire d'une pièce de liaison 4 comportant deux galets 3 et 3 bis, un excentrique 7 ou butée, un accouplement élastique 8 et deux moyens de guidage tels que deux plaques autolubrifiantes 5. De préférence, les cames 2 et 2 bis constituent une paire solidaire, parallèles entre elles et fixées perpendiculairement sur un même arbre 1. De préférence, les cames 2 et 2 bis ont leurs périphéries respectives 24 et 25 telles que tous les segments de droite 14 passant perpendiculairement par l'axe 15 et délimités par deux points 26 et 27 sont de longueur constante. De préférence, deux arbres parallèles 9 et 9 bis fixés à la pièce 4 maintiennent libre en rotation deux galets 3 et 3 bis. De préférence, les galets 3 et 3 bis sont maintenus séparés d'une longueur constante par la pièce de liaison 4. De préférence, la pièce de liaison 4 est munie de deux plaques autolubrifiantes 5 qui la maintiennent, latéralement et longitudinalement, perpendiculairement par rapport à l'axe 15 de l'arbre 1. De préférence, I'excentrique 7 et l'accouplement élastique 8 sont maintenus par la pièce 4. De préférence, I'excentrique 7 et l'accouplement élastique 8 maintiennent une soupape 10 et la relient à la pièce de liaison 4 de telle sorte que l'axe 10 ter et l'axe 14 soient paralléles. De préférence, I'axe 14 qui passe par les axes de rotations 11 et Il bis passe également par l'axe de rotation 15 de telle sorte que les axes de rotation 11 et 1 1 bis soient situés de part et d'autre de l'axe de rotation 15.De préférence, I'excentrique 7 permet de régler le jeu de fonctionnement de la soupape 10 et de pousser la soupape 10 pour qu'elle s'ouvre. De préférence, I'accouplement élastique 8 est composé d'un écrou 16 et de au moins un contre écrou 16 ter, d'une vis porte-joint 17, d'un joint élastique 18, d'une coupelle conique 19 et de deux demi-lunes coniques 23.De préférence, I'accouplement élastique 8 permet de régler la pression de fermeture de la soupape 10 avec la culasse sans dommage pour la pièce de liaison 4, les arbres 9 et 9 bis, les galets 3 et 3 bis, les cames 2 et 2 bis, L'arbre 1 et ses paliers, et, de tirer la soupape 10 pour qu'elle se ferme.De préférence, les plaques 5 comportent au moins un renflement 5 bis venant coïncider avec une des gorges 6 de l'arbre 1. La figure 1 représente une vue d'ensemble du dispositif. La figure 2 représente les deux cames dans un plan perpendiculaire à leur arbre d'entraînement. La figure 3 représente la pièce de liaison entre cames et soupape. La figure 4 représente une variante de l'excentrique 7 et de l'accouplement élastique 8. La figure 5 représente une variante accouplant l'excentrique 7 et l'arbre 9. Ce nouveau dispositif mécanique qui permet d'ouvrir et fermer les soupapes de moteur thermique est un dispositif qui permet de transformer un mouvement rotatif en mouvement alternatif. Ce dispositif est constitué d'au moins un arbre d'entraînement 1 sur lequel sont fixées solidairement au moins une paire de cames 2 et 2 bis selon le nombre de cylindre et de soupapes par cylindre du moteur. Exemple : un arbre pour les soupapes d'échappement et un arbre pour les soupapes d'admission. Ces arbres 1 sont maintenus en rotation sur la culasse par des paliers et entraînés en rotation par l'arbre moteur par l'intermédiaire de courroies ou autres modes connus. Les deux cames 2 et 2 bis fixées par paire sur leur arbre 1 ont pour rôle, I'une 2 d'ouvrir la soupape 10, et l'autre 2 bis de la fermer. Sur la périphérie 24 et 25 de chacune des cames 2 et 2 bis roule un galet 3 et 3 bis respectivement. Chaque galet 3 et 3 bis est solidaire d'une pièce de liaison 4. Cette pièce de liaison 4 relie la soupape 10 avec les cames 2 et 2 bis. Les galets 3 et 3 bis sont chacun maintenus sur la pièce de liaison 4 par des arbres 9 et 9 bis. Sur la pièce 4 sont fixés également une vis excentrique 7 et un accouplement élastique 8. Cet accouplement élastique 8 est constitué d'un écrou 16 (fixé lui même à la pièce 4) d'au moins un contre écrou 16 ter, d'une vis porte joint 17, d'un joint élastique 18, d'une coupelle conique 19 et de deux demi-lunes coniques 23. C'est donc l'accouplement élastique 8 qui maintient ia soupape 10 et l'excentrique 7 qui la bloque dans son logement. La vis excentrique 7 sert à régler le jeu de fonctionnement de la soupape 10 en portant à l'extrémité de ia queue 10 bis et, à pousser la soupape 10 pour qu'elle s'ouvre. L'accouplement élastique 8 sert à tirer sur la soupape 10 pour qu'elle se ferme, et, à régler la pression de fermeture de la soupape 10. Cette pression de fermeture, grâce au joint élastique 18, n'a pas d'influence sur les galets 3 et 3 bis, les arbres 9 et 9 bis, les cames 2 et 2 bis, où l'arbore 1 et ses paliers. Assemblage accouplement élastique 8, excentrique 7 et soupape 10 (fig. 1). La vis porte joint 17 est vissée sur l'écrou 16 lui même fixé, soit, par vissage ou autre mode connu, à la pièce de liaison 4, la soupape 10 est glissée de bas en haut (après avoir été disposé à l'intérieur de son guide dans la culasse) à l'intérieur de la vis 17, le joint élastique 18 est mis en place sur la vis 17, la coupelle conique 19 est posée sur le joint 18, les deux demi-lunes coniques 23 sont positionnées sur la queue 10 bis de la soupape 10. La soupape 10 est glissée vers le bas afin que les demi-lunes 23 soient faites "prisonnières" par la coupelle 19. Ensuite, I'excentrique 7 est fixée, soit, par vissage, ou autre mode connu, à la pièce de liaison 4 de telle sorte qu'il appuie sur l'extrémité de la queue 10 bis de la soupape 10 afin de la bloquer dans son logement. Réglage pression de fermeture de la soupape 10 avec la culasse et du jeu de fonctionnement. Tourner l'arbre 1 de telle sorte que la came 2 bis tire la soupape 10 afin que celleci plaque sur ia culasse (piston au point mort haut), débloquer le contre-écrou 16 ter, visser ou dévisser la vis 17 afin d'obtenir la bonne pression. Une fois celle-ci obtenue, bloquer le contre-écrou 16 ter. Ensuite, en laissant la soupape dans la même position, tourner l'excentrique 7 afin de régler le jeu de fonctionnement entre celui-ci et l'extrémité de la queue 10 bis. Ainsi, lorsque l'arbre 1 tourne, entraîné par l'arbre moteur, les cames 2 et 2 bis sont entraînées en rotation, et les galets 2 et 2 bis roulant à leur périphérie 24 et 25 respective actionnent de façon alternative la soupape 10 en correspondance parfaite avec les pistons et leurs temps admission, compression, combustion détente, échappement. La came 2 d'ouverture correspond soit à l'admission, soit à l'échappement et la came 2 bis de fermeture correspond aux trois autres temps , soit compression, combustion détente, échappement pour la soupape d'admission, soit admission, compression combustion détente, pour la soupape d'échappement. L'arbre d'entraînement 1 tourne toujours deux fois moins vite que l'arbre moteur. Les galets 3 et 3 bis sont positionnés sur la pièce de liaison 4 de telle sorte que l'axe 14 qui passe perpendiculairement par l'axe de rotation 15 de l'arbre 1 passe par leur axe de rotation respectif 11 et Il bis. Les axes de rotation 1 1 et 1 1 bis sont situés de part et d'autre de l'axe de rotation 15 de l'arbre 1 suivant l'axe 14. Les galets 3 et 3 bis sont maintenus, libre en rotation, par deux arbres 9 et 9 bis. Ces arbres 9 et 9 bis sont fixés à la pièce 4 soit par vissage ou autre mode connu. La distance qui sépare les deux galets 3 et 3 bis étant constante, la forme des cames 2 et 2 bis doit être telle que les galets 3 et 3 bis roulent à leur périphérie 24 et 25 sans jeu, ni serrage. C'est donc la forme de la came d'ouverture 2 et notamment la zone 20 d'ouverture (levée) et les zones 21 d'A.O.A. (Avance Ouverture Admission) et 22 de R.F.A. (Retard Fermeture Admission) pour la soupape d'admission ou 21 d'A.O.E. (Avance Ouverture Echappement) et 22 de R.F.E. (Retard Fermeture Echappement) pour la soupape d'échappement qui induisent la forme de la came 2 bis de fermeture. L'avantage d'avoir deux cames 2 et 2 bis est qu'ainsi il est possible de définir parfaitement comme on le désire les zones 20, 21 et 22 qu'elles soient d'admission, ou d'échappement de la came 2 d'ouverture, sans se soucier de la forme de la came 2 bis de fermeture car elle est induite et lui correspond parfaitement en opposition. De plus, avec une seule came, il est impossible de faire ouvrir la soupape comme on le veut sur environ 1/4 de tour et la fermer sur les 3/4 de tour, alors qu'avec deux cames c'est parfaitement réalisable. Sur la pièce 4 sont fixées deux plaques autolubrifiantes 5. Ces plaques 5 comportent un renflement 5 bis, il peut être arrondi, mais aussi triangulaire ou autre mode connu, venant coïncider avec une gorge 6 pratiquée sur l'arbre 1 afin de maintenir en parfaite position les galets 3 et 3 bis par rapport aux cames 2 et 2 bis, tant au niveau du guidage latéral que du coulissement longitudinal. Les cames 2 et 2 bis fixées l'une à l'autre, par vissage ou autre mode connu, sont maintenues sur l'arbre 1 en bonne position soit par goupillage ou autre mode connu. Les deux cames 2 et 2 bis comme le montre la figure 2 ont leur face perpendiculaire à l'arbre 1. Les arbres 9 et 9 bis sont maintenus par la pièce 4 parallèles entre eux et parallèles à l'arbre 1 afin que les galets 3 et 3 bis puissent rouler parfaitement sur la périphérie 24 et 25 des cames 2 et 2 bis. Les points 26 et 27 sont les points de contact respectifs entre les galets 3 et 3 bis et les cames 2 et 2 bis. La périphérie 24 et 25 des cames 2 et 2 bis est donc telle que tout segment de droite 14 délimité par les deux points 26 et 27 est de longueur constante lorsque les cames 2 et 2 bis tournent. La pièce 4, afin de pouvoir faire passer l'arbre 1 entre les deux plaques 5, est constituée d'au moins deux parties reliées entre elles par vissage ou autre mode connu. L'excentrique 7 peut être remplacé par une vis 7 ter et un écrou 7 bis avec contre-écrou (Fig. 4). L'axe 10 ter est l'axe passant par le centre de la queue 10 bis de la soupape 10 et, est parallèle à l'axe 14, afin que le déplacement alternatif se réalise sans effort, ni contrainte particulière. L'accouplement élastique 8 peut être remplacé par un autre accouplement élastique 8 bis composé d'une vis porte cale 16 bis, de cales pélables, ou calibrées 24, d'une rondelle 17 bis, d'un joint élastique 18 bis, d'une coupelle conique 19 bis, et de deux demi-lunes coniques 23 bis. En variante, afin de gagner du poids, de la place, et de simplifier, l'excentrique 7 et l'arbre 9 peuvent ne faire qu'une seule pièce (Fig. 5) et sur la pièce 4 les axes 11 et 12 être confondus en un seul. REVENDICATIONS 1- Distribution comportant aux moins deux soupapes 10 d'une culasse, dont chaque soupape 10 est animée d'un mouvement alternatif d'ouverture et fermeture par un dispositif mécanique entraîné par un arbre 1 relié par exemple par courroie à un arbre moteur est caractérisée en ce que deux cames 2 et 2 bis entraînées en rotation par l'arbre 1 transmettent ce mouvement alternatif à une soupape 10 par l'intermédiaire d'une pièce de liaison 4 comportant deux galets 3 et 3 bis, un excentrique 7 ou butée, un accouplement élastique 8 et deux moyens de guidage tels que deux plaques autolubrifiantes 5. 2 - Distribution suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les cames 2 et 2 bis constituent une paire solidaire, qu'elles sont parallèles entre elles et fixées perpendiculairement sur un même arbre 1. 3- Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que les cames 2 et 2 bis ont leurs périphéries respectives 24 et 25 telles que tous les segments de droite 14 passant perpendiculairement par l'axe 15 et délimités par deux points 26 et 27 sont de longueur constante. 4- Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce deux arbres parallèles 9 et 9 bis fixés à la pièce 4 maintiennent libre en rotation deux galets 3 et 3 bis. 5- Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les galets 3 et 3 bis sont maintenus séparés d'une longueur constante par la pièce de liaison 4. 6 - Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la pièce de liaison 4 est munie de deux plaques autolubrifiantes 5 qui la maintiennent, latéralement et longitudinalement, perpendiculairement par rapport à l'axe 15 de l'arbre 1. 7- Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'excentrique 7 et l'accouplement élastique 8 sont maintenus par la pièce 4. 8- Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'excentrique 7 et l'accouplement élastique 8 maintiennent une soupape 10 et la relient à la pièce de liaison 4 de telle sorte que l'axe 10 ter et l'axe 14 soient parallèles. 9 - Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'axe 14 qui passe par les axes de rotations 11 et 11 bis passe également par l'axe de rotation 15 de telle sorte que les axes de rotation Il et 11 bis soient situés de part et d'autre de l'axe de rotation 15. 10 - Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'excentrique 7 permet de régler le jeu de fonctionnement de la soupape 10 et de pousser la soupape 10 pour qu'elle s'ouvre. Il - Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'accouplement élastique 8 est composé d'un écrou 16 et de au moins un contre écrou 16 ter, d'une vis porte-joint 17, d'un joint élastique 18, d'une coupelle conique 19 et de deux demi-lunes coniques 23. 12 - Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'accouplement élastique 8 permet de régler la pression de fermeture de la soupape 10 avec la culasse sans dommage pour la pièce de liaison 4, les arbres 9 et 9 bis, les galets 3 et 3 bis, les cames 2 et 2 bis, L'arbre 1 et ses paliers, et, de tirer la soupape 10 pour qu'elle se ferme. 13 - Distribution suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les plaques 5 comportent au moins un renflement 5 bis venant coïncider avec une des gorges 6 de l'arbre 1.