Brevet FR2791086A1 — publié le 20000922

Dispositif à clapets pour moteur à deux temps. Le domaine de l'invention est celui des moteurs à deux temps, utilisés notamment, mais non exclusivement, dans les véhicules tout-terrains, les motos de motocross, les motoneiges, les U.L.M., etc. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif à clapets pour moteur à deux temps. On rappelle qu'un tel dispositif est destiné à être monté entre un carburateur et un bloc d'admission, afin de permettre l'écoulement des gaz dans le sens carburateur vers bloc d'admission, tout en empêchant le passage des gaz dans le sens inverse. Par bloc d'admission, on entend généralement les cylindres ou le bas-moteur. Traditionnellement, on utilise un dispositif à clapets "en V", qualifié aisni du fait de son profil (cf fig.2A). Il est maintenant décrit brièvement, en relation avec les figures 1A, 2A, 3A et 4A, qui présentent des vues de dessus, de côté, de devant et de derrière respectivement. Ce dispositif "en V" possède sensiblement une forme de prisme à base triangulaire, avec deux faces latérales 21 et 22 de forme triangulaire, une face avant 23 de forme rectangulaire, et deux faces arrière supérieure 24 et inférieure , également de forme rectangulaire. Une colerette 26 entoure la face avant 23 sur tout son pourtour, de façon à permettre la fixation du dispositif à clapets sur le carburateur (non représenté), directement ou via une pièce de montage intermédiaire. Cette fixation est généralement effectuée par vis, grâce à des ouvertures 27 prévues à cet effet dans la colerette 26. L'intérieur du prisme constitue une cavité interne de diffusion des gaz, présentant un orifice d'entrée 28 et quatre orifices de sortie 29 à 32. L'orifice d'entrée 28 est formé sur la face avant 23. Il correspond sensiblement à toute la surface de celle-ci. Il reçoit les gaz provenant du carburateur. Parmi les orifices de sortie, on distingue deux orifices de sortie supérieurs 29 et 30, et deux orifices de sortie inférieurs 31 et 32. Ils sont formés sur les faces arrière supérieure 24 et inférieure 25 respectivement. Ils permettent l'écoulement des gaz vers le bloc d'admission (non représenté). Chacun des orifices de sortie 29 à 32 est obturé sélectivement par un clapet 33 à 36. Les clapets sont maintenus sur un de leurs côtés par des bavettes 39 et 40, elles-mêmes fixées aux faces arrière supérieure 24 et inférieure 25 par des vis 41. En fonctionnement, les gaz provenant du carburateur traversent la cavité interne et soulèvent les clapets (cf flèches référencées 37 et 38). Ainsi, ils s'écoulent vers le bloc d'admission, selon des directions axiales hautes et basses (cf flèches référencées 44 à 46) parallèles au plan 43 de symétrie droite- gauche du dispositif "en V". En revanche, en sens inverse, les gaz provenant du bloc d'admission, qui ne peuvent pas soulever les clapets, restent bloqués sans pouvoir s'écouler vers le carburateur. Par ailleurs, comme cela apparaît sur la vue de devant de la figure 3A (à travers l'orifice d'entrée correspondant sensiblement à la face avant 28), la cavité interne comporte une pluralité de parois internes 42. Ces dernières sont de forme angulaire et définissent quatre chemins d'écoulement distincts, reliant chacun l'orifice d'entrée 28 à l'un des quatre orifices de sortie 29 à 32. Il s'avère que le dispositif à clapets "en V", qui vient d'être décrit ci- dessus, présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, il ne permet pas une bonne diffusion des gaz en sortie du dispositif à clapets. En effet, avec le dispositif à clapets "en V", l'écoulement des gaz se fait uniquement selon des directions axiales hautes et basses. En effet, l'écoulement des gaz s'effectue vers l'avant d'une part par le haut (via les deux orifices adjacents de sortie supérieurs 29 et 30) et d'autre part par le bas (via les deux orifices adjacents de sortie inférieurs 31 et 32). Or, dans le bloc d'admission, une partie des gaz doit être dirigée sur les côtés, via des éléments de transferts latéraux. Par conséquent, le flux reçu par le bloc d'admission, selon les directions axiales hautes et basses de sortie de gaz du dispositif "en V", doit être divisé en un flux central et au moins deux flux latéraux. Une telle division du flux provoque malheureusement des turbulences dans le bloc d'admission (les gaz tourbillonnent en sortie du dispositif "en V"), et donc une perte de puissance du moteur. Cette perte de puissance prend d'autant plus d'importance dans les compétitions motorisées, o le moindre gain de puissance moteur peut être un avantage déterminant pour les compétiteurs. En outre, la rotation du vilbrequin (situé, au sein du moteur, en aval) perturbe les gaz dirigés selon le flux central et augmente donc l'effet de tourbillon en sortie du dispositif "en V". La division du flux en entrée du bloc d'admission est encore plus mauvaise, et par conséquent la perte de puissance du moteur est encore plus grande. Par ailleurs, du fait de la forme angulaire des parois internes de la cavité de diffusion du dispositif "en V", des points de turbulence apparaissent le long des chemins d'écoulement définis par ces parois. On connaît également un dispositif à clapets "en W", obtenu par superposition de deux dispositifs à clapets "en V". Ce dispositif "en W" présente les mêmes inconvénients que celui "en V" décrit ci-dessus, puisque l'écoulement des gaz se fait uniquement selon des directions axiales hautes et basses, parallèles au plan de symétrie droite-gauche du dispositif "en V". Il ne sera donc pas décrit en détail ici. L'invention a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique. Plus précisément, l'un des objectifs de la présente invention est de fournir un dispositif à clapets pour moteur à deux temps, permettant d'améliorer la circulation des gaz entre le carburateur et le bloc d'admission, et donc d'augmenter le rendement en puissance du moteur. L'invention a également pour objectif de fournir un tel dispositif ne présentant aucun point de turbulence le long des chemins d'écoulement de gaz définis au sein de sa cavité interne. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif permettant de réduire les effets de frottement des clapets. Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un dispositif à clapets pour moteur à deux temps, du type destiné à être monté entre un carburateur et un bloc d'admission, et comprenant: - une cavité interne de diffusion, présentant au moins un orifice d'entrée, recevant des gaz provenant du carburateur, et au moins un orifice de sortie, permettant l'écoulement desdits gaz vers le bloc d'admission; - au moins un clapet, permettant l'obturation sélective dudit au moins un orifice de sortie, de façon à permettre le passage des gaz dans le sens carburateur vers bloc d'admission de gaz, et empêcher le passage des gaz dans le sens inverse. Selon l'invention, ladite cavité interne présente au moins trois orifices de sortie, permettant l'écoulement desdits gaz selon au moins trois directions d'écoulement distinctes et non parallèles entre elles deux à deux. En outre, chacun desdits au moins trois orifices de sortie est obturé sélectivement par au moins un clapet. Le principe général de l'invention consiste donc à augmenter le nombre directions d'écoulement des gaz, en sortie du dispositif à clapet. D'une façon générale, ces directions d'écoulement des gaz peuvent être quelconques. Par exemple, le dispositif à clapets selon l'invention peut posséder, outre les directions axiales hautes et basses, une ou plusieurs directions supplémentaires latérale(s), permettant de prédiriger une partie du flux de gaz. De cette façon, on améliore la circulation des gaz en entrée et au sein du bloc d'admission, et par là même le rendement du moteur. On supprime notamment l'effet de rotation du vilebrequin sur la partie du flux de gaz prédirigée selon des directions distinctes des directions axiales. De façon avantageuse, ladite cavité interne comporte une pluralité de parois internes, définissant au moins trois chemins d'écoulement distincts, reliant chacun ledit au moins un orifice d'entrée à l'un desdits au moins trois orifices de sortie. Avantageusement, lesdites parois internes possèdent des formes arrondies. De cette façon, on évite la formation de points de turbulence ainsi que les effets de frottement des clapets. On améliore donc encore le rendement du moteur. Préférentiellement, ledit dispositif possède une forme sensiblement pyramidale, avec: d'une part, une base polygonale, possédant au moins trois côtés, et sur laquelle est formé ledit au moins un orifice d'entrée; et, d'autre part, au moins trois faces issues de ladite base, et sur chacune desquelles est formé l'un desdits au moins trois orifices de sortie. On comprend que le nombre total de directions d'écoulement est égal dans ce cas au nombre de côtés de la base polygonale, et donc également au nombre de faces issues de cette base. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, ledit dispositif possède une forme sensiblement pyramidale, avec une base rectangulaire, sur laquelle est formé ledit au moins un orifice d'entrée, et quatre faces, issues de ladite base et sur chacune desquelles est formé l'un de quatre orifices de sortie. Ainsi, on dispose de quatre directions d'écoulement distinctes, telles que par exemple deux directions axiales, haute et basse respectivement, et deux directions latérales, gauche et droite respectivement. Les deux directions latérales permettent de prédiriger les gaz, en sortie du dispositif à clapets, vers des éléments de transfert latéraux du bloc d'admission. De façon préférentielle, ladite forme pyramidale est tronquée et possède un sommet en forme de H, avec une barre centrale, correspondant à la jonction des bords supérieurs de deux faces issues de deux premiers côtés opposés de ladite base rectangulaire, et deux barres latérales, correspondant chacune au bord supérieur de l'une des deux faces issues de deux seconds côtés opposés de ladite base rectangulaire. Ainsi, dans ce mode de réalisation particulier, le dispositif à clapets selon la présente invention peut être vu, par simplification, comme la combinaison complexe d'un premier dispositif à clapets "en V" et de deux moitiés d'un second dispositif à clapets "en V", obtenues par découpe de ce dernier selon son plan de symétrie haut-bas; chacune des deux moitiés étant apposée, par sa nouvelle face résultant de la coupe (c'est-à-dire après rotation d'un quart de tour autour du plan de symétrie avant-arrière), à l'une des faces latérales (de forme triangulaire) du premier dispositif "en V". De façon avantageuse, le nombre d'orifices de sortie est égal au nombre de directions d'écoulement distinctes, et chacun desdits au moins trois orifices de sortie permet l'écoulement desdits gaz selon l'une desdites directions d'écoulement. Avantageusement, le nombre de clapets est égal au nombre d'orifices de sortie, et chacun desdits au moins trois orifices de sortie est obturé sélectivement par un seul desdits clapets. De cette façon, on limite le nombre d'orifices de sortie et le nombre de clapets, et on réduit donc encore les turbulences en sortie du dispositif à clapets, ainsi que les effets de frottements des clapets. De façon préférentielle, ladite cavité interne présente des orifices de sortie axiaux et des orifices de sortie latéraux, et la taille desdits orifices de sortie latéraux est supérieure à celle desdits orifices de sortie axiaux. De cette façon, on tient compte du fait que la plus grande partie des gaz (classiquement environ 90 %) s'écoulent dans les éléments de transfert latéraux du bloc d'admission. Préférentiellement, les clapets obturant lesdits orifices de sortie axiaux possèdent une épaisseur supérieure à celle des clapets obturant lesdits orifices de sortie latéraux. De cette façon, on tient compte du fait que les clapets ne subissent pas tous une même pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels: - les figures IA, 2A, 3A et 4A présentent différentes vues, respectivement de dessus, de côté, de devant et de derrière, d'un dispositif à clapets "en V" selon l'art antérieur; - les figures lB, 2B, 3B et 4B présentent différentes vues, respectivement de dessus, de côté, de devant et de derrière, d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif à clapets selon la présente invention. L'invention concerne donc un dispositif à clapets pour moteur à deux temps. Dans le mode de réalisation particulier illustré sur les figures lB, 2B, 3B et 4B, ce dispositif possède sensiblement la forme d'une pyramide tronquée. Cette pyramide comporte une base rectangulaire (ou face avant) 1, sur laquelle est formé un orifice d'entrée 6, et quatre faces arrière (supérieure 2, inférieure 3, gauche 4 et droite 5 respectivement), issues de la base I et sur lesquelles sont formés quatre orifices de sortie (supérieur 7, inférieur 8, gauche 9 et droite 10 respectivement). On notera que sur la vue de devant de la figure 3B, on distingue partiellement, à travers l'orifice d'entrée 6, les quatre orifices de sortie 7 à 10. Une colerette 1 entoure la face avant I sur tout son pourtour (ou fait partie intégrante de celle-ci), de façon à permettre la fixation du dispositif à clapets sur le carburateur (non représenté), directement ou via une pièce de montage intermédiaire. Cette fixation est généralement effectuée par vis, grâce à des ouvertures 12 prévues à cet effet dans la colerette. La pyramide comprend une cavité interne de diffusion des gaz, reliant l'orifice d'entrée 6 aux quatre orifices de sortie 7 à 10. L'orifice d'entrée reçoit les gaz provenant du carburateur. Les orifices de sortie permettent l'écoulement des gaz vers le bloc d'admission (non représenté). Chacun des orifices de sortie 7 à 10 est obturé sélectivement par un clapet (non représentés, dans un souci de simplification des figures). De façon classique, les clapets sont maintenus sur un de leurs côtés par des bavettes (non représentées) (ou tout autre moyen de fixation), elles-mêmes fixées aux faces arrière 2 à 5. En fonctionnement, les gaz provenant du carburateur traversent la cavité interne et soulèvent les clapets. Ainsi, les gaz s'écoulent vers le bloc d'admission, selon: - d'une part des directions axiales haute et basse (cf flèches référencées 15 et 16, fig. lB et 2B), parallèles au plan de symétrie droite-gauche 14 (cf fig. lB) du dispositif "en V"; - d'autre part des directions radiales gauche et droite (cf flèches référencées 13 et 13', fig. 1B), parallèles au plan de symétrie haut- bas 17 (cf fig.2B) du dispositif "en V". En revanche, en sens inverse, les gaz provenant du bloc d'admission, qui ne peuvent pas soulever les clapets, restent bloqués sans pouvoir s'écouler vers le carburateur. Le sommet de la pyramide est en forme de H (cf fig.4B). La barre centrale 18 du H correspond à la jonction des bords supérieurs des deux faces arrière supérieure 2 et inférieure 3. Les deux barres latérales 19 et 20 du H correspondent chacune au bord supérieur de l'une des deux faces arrière gauche 4 et droite 5. Par ailleurs, comme cela apparaît notamment en trait plein sur la vue de devant de la figure 3B (à travers l'orifice d'entrée) et en pointillé sur les vues de dessus et de côté des figures 2B et lB, la cavité interne comporte une pluralité de parois internes 50. Ces dernières possèdent des formes arrondies et définissent quatre chemins d'écoulement distincts, reliant chacun l'orifice d'entrée à l'un des quatre orifices de sortie. Optionnellement, les deux orifices de sortie supérieur 7 et inférieur 8 (ou axiaux) sont de taille inférieure à celle des deux orifices de sortie gauche 9 et droite 10 (ou latéraux). Egalement optionnellement, les clapets (non représentés) obturant les orifices de sortie supérieur 7 et inférieur 8 possèdent une épaisseur (par exemple égale à 0,42 mm) supérieure à celle (par exemple égale à 0, 38 mm) des clapets obturant les orifices de sortie gauche 9 et droite 10. Le dispositif à clapets selon la présente invention est par exemple fabriqué sous la forme d'une pièce monobloc. Le matériau utilisé est par exemple un aluminium de qualité, répondant à la norme internationale 6060 ou 6061, de façon à présenter une résistance suffisante à la déformation et au marquage provoqués par les clapets. Il est clair cependant que d'autres matériaux peuvent également être utilisés, tels que par exemple des résines cuites ou moulées. Afin de parfaire l'étanchéité des clapets et atténuer l'effet des vibrations, on peut équiper les différents orifices d'entrée et/ou de sortie de butées (non représentées), en caoutchouc ou autre matériau. Il est clair que de nombreux autres modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés. On peut notamment prévoir une forme autre que pyramidale et des directions d'écoulement en sortie autres que avant, arrière, gauche et droite. On peut également prévoir des formes et/ou des nombres différents d'orifice d'entrée et/ou d'orifice de sortie et/ou de clapets. REVENDICATIONS 1. Dispositif à clapets pour moteur à deux temps, du type destiné à être monté entre un carburateur et un bloc d'admission, et comprenant: - une cavité interne de diffusion, présentant au moins un orifice d'entrée (6), recevant des gaz provenant du carburateur, et au moins un orifice de sortie, permettant l'écoulement desdits gaz vers le bloc d'admission; - au moins un clapet, permettant l'obturation sélective dudit au moins un orifice de sortie, de façon à permettre le passage des gaz dans le sens carburateur vers bloc d'admission de gaz, et empêcher le passage des gaz dans le sens inverse, caractérisé en ce que ladite cavité interne présente au moins trois orifices de sortie (7 à 10), permettant l'écoulement desdits gaz selon au moins trois directions d'écoulement distinctes (13, 13', 15, 16) et non parallèles entre elles deux àdeux, et en ce que chacun desdits au moins trois orifices de sortie est obturé sélectivement par au moins un clapet. 2. Dispositif à clapets selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cavité interne comporte une pluralité de parois internes (50), définissant au moins trois chemins d'écoulement distincts, reliant chacun ledit au moins un orifice d'entrée (6) à l'un desdits au moins trois orifices de sortie (7 à 10). 3. Dispositif à clapets selon la revendication 2, caractérisé en ce lesdites parois internes (50) possèdent des formes arrondies. 4. Dispositif à clapets selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il possède une forme sensiblement pyramidale, avec: une base polygonale (1) possédant au moins trois côtés, et sur laquelle est formé ledit au moins un orifice d'entrée; - au moins trois faces (2 à 5) issues de ladite base, et sur chacune desquelles est formé l'un desdits au moins trois orifices de sortie. 5. Dispositif à clapets selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il possède une forme sensiblement pyramidale, avec: - une base rectangulaire (1) sur laquelle est formé ledit au moins un orifice d'entrée (6); quatre faces (2 à 5) issues de ladite base, et sur chacune desquelles est formé l'un de quatre orifices de sortie (7 à 10). 6. Dispositif à clapets selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite forme pyramidale est tronquée et possède un sommet en forme de H, avec: - une barre centrale (18), correspondant à la jonction des bords supérieurs de deux faces (2, 3) issues de deux premiers côtés opposés de ladite base rectangulaire (1); - deux barres latérales (19, 20), correspondant chacune au bord supérieur de l'une des deux faces (4, 5) issues de deux seconds côtés opposés de ladite base rectangulaire (1). 7. Dispositif à clapets selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que le nombre d'orifices de sortie est égal au nombre de directions d'écoulement distinctes, et en ce que chacun desdits au moins trois orifices de sortie permet l'écoulement desdits gaz selon l'une desdites directions d'écoulement. 8. Dispositif à clapets selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le nombre de clapets est égal au nombre d'orifices de sortie, et en ce que chacun desdits au moins trois orifices de sortie est obturé sélectivement par un seul desdits clapets. 9. Dispositif à clapets selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que ladite cavité interne présente des orifices de sortie axiaux (7, 8) et des orifices de sortie latéraux (9, 10), et en ce que la taille desdits orifices de sortie latéraux est supérieure à celle desdits orifices de sortie axiaux. 10. Dispositif à clapets selon la revendication 9, caractérisé en ce que les clapets obturant lesdits orifices de sortie axiaux (7, 8) possèdent une épaisseur supérieure à celle des clapets obturant lesdits orifices de sortie latéraux (9, 10).