Brevet FR2846035A1 — publié le 20040423

L'invention concerne un dispositif de distribution rotative, pour moteur à combustion interne (type essence ou diesel) s'adaptant sur le haut du moteur en lieu et place de la culasse et de son équipement de soupapes. Il est entraîné de la même façon que l'arbre à cames des distributions conventionnelles. Dans son ensemble, le brevet N0 83 16 447 décrit une distribution par 1 tube cloisonné, qui possède, de chaque coté de cette cloison des orifices pour réaliser l'admission et l'échappement. Mais contrairement à celui précité, le dispositif selon l'invention permet de réaliser la distribution à l'aide de deux tubes. Un dédié à l'admission l'autre à l'échappement. 10 A cet effet, les tubes 1 et 2 comportant des orifices 3 et 4 tournent dans des guides 5 et 6 également percés de trous 7 et 8 dans lesquels sont logés des boisseaux 9 et 10 assurant l'étanchéité entre la culasse et les tubes d'admission et d'échappement. L'étanchéité entre les boisseaux et la culasse est assurée par un joint torique ou tout autre élément susceptible d'y remédier. Entre le boisseau et le distributeur, l'étanchéité est réalisée par un joint souple métallique. Dans sa conception, le dispositif selon l'invention est destiné aux moteurs thermiques quatre temps essence ou diesel et peut être appliqué à un moteur deux temps sans lumières. Tous les matériaux susceptibles d'êtres utilisés dans ces réalisations sont, les aciers, fontes GS les céramiques, et autres matériaux composites. Ce dispositif, avec peu de pièces en mouvement réduit le poids des moteurs ainsi équipés. Dispositif de distribution pour moteur thermique quatre temps. (Figl) L'invention, concerne un système de distribution rotative, entraînée, comme les moteurs classiques par le vilebrequin et couvrant la partie haute du moteur thermique quatre temps. Il est constitué par deux tubes (1) admission et (2) échappement, en matériaux métalliques ou composites comportant chacun des orifices (quatre pour quatre cylindres, trois pour trois cylindres etc..) réalisés de manière à assurer la distribution cyclique des cylindres lors de la 30 rotation. Le tube (1) dédié à l'admission Le tube (2) dédié à l'échappement. L'étanchéité est assurée par des joints toriques (classiques ou métalliques) entre les boisseaux 9 etlO et la culasse, et par un joint métallique souple entre les boisseaux et les tubes 1 et 2. Les tubes 1 et 2 tournent librement dans 2 guides 5 et 6 dans lesquels les boisseaux 9 et 10 sont maintenus en position. Dans la plupart des cas actuellement, et depuis l'invention du moteur thermique à combustion interne, la distribution est assurée par un équipage de soupapes rappelées par ressorts ou autre dispositif de rappel (desmodromique --) et un ou plusieurs arbres à cames positionnés soit 40 directement sur les soupapes soit en utilisant des poussoirs et culbuteurs, entraînant des pertes mécaniques importantes par frottement ainsi que des contraintes importantes aux points de contacts. D'autres systèmes éliminant soupapes et ressorts existent mais augmentent la complexité et les frottements mécaniques. Ce dispositif, selon l'invention assure, comme dans le brevet précité le cycle de distribution en éliminant beaucoup de contraintes et en conservant le bas moteur dans sa forme traditionnelle. Dans ce dispositif, la distribution est assurée par deux tubes 1 et 2 logés dans leurs guides 5 et 6 qui par leurs orifices usinés avec des angles appropriés, en fonction du moteur concerné pour son utilisation spécifique telle que puissance, souplesse, et vitesse de rotation (moteur sport, coupleux ou " dégonflé "). A l'intérieur de chaque tube, les gaz frais ou brlés sont aspirés ou refoulés par les orifices mis en concordances entre les ouvertures des tubes 1 et 2 et les ouvertures des cylindres dans la culasse, par l'intermédiaire des boisseaux 9 et 10 (assurant l'étanchéité). A titre d'illustration, des schémas de fonctionnement sont joints en ref à la figure en coupe, représentant 1 cylindre sur la totalité des cylindres du moteur (de 1 à n cylindres) en ligne ou en V (dans le cas du moteur en V, 4 tubes Add/Echap sont nécessaires). Il est à noter que le dispositif ainsi défini peut distribuer des moteurs de 1 à n cylindres. De même, pour les moteurs en V quatre tubes 10 creux sont nécessaires. Deux par tête de culasse. La figure 2 illustre la phase admission. Le piston (11) descend dans le cylindre (12) l'orifice d'admission (3) concide à l'orifice du cylindre 15 par l'intermédiaire du boisseau (9): L'air frais + mélange entrent. La figure 3 illustre la phase compression. Le piston (11) remonte dans le cylindre (12) les orifices (3) et (4) de part la rotation des tubes 1 et 2 sont masqués: la compression peut s'effectuer. La figure 4 illustre la phase combustion/détente. Le piston étant arrivé au point mort haut (PMH), à l'avance près dans le cylindre (12) les gaz sont enflammés par l'étincelle de la bougie, les gaz repoussent le piston (11) vers le bas (effet mécanique moteur). La figure 5 illustre la phase échappement. Le piston (11) remonte dans le cylindre (12) et les gaz brlés sont expulsés par l'orifice du tube (2) mis en concidence avec l'orifice du cylindre (12) par l'intermédiaire du boisseau (10). Le joint métallique souple (13) inséré entre le boisseau et les tubesl et 2 de par sa forme, assure 30 l'étanchéité lors de la compression et l'évacuation des gaz brlés par le piston (11) qui remonte dans le cylindre (12), ainsi que l'étanchéité à l'huile de graissage, l'empêchant de revenir vers les cylindres. Dans le brevet précité, les pertes mécaniques sont réduites à leur plus simple expression du fait de l'absence de cames et de frottements parasites qu'elles induisent. Les mouvements de rotations 35 permettent des grandes vitesses et une grande souplesse. La présente invention apporte, à, la différence: 1- A une distribution distincte Admission, Echappement par deux éléments séparés: tube (1) et tube (2). 2- L'interposition entre cylindres et tubes (1) et (2) de boisseaux (9) et (10) permettant une étanchéité poussée des gaz et de la lubrification. 3- La position des tubes (1) et (2) dans des guides (5) et (6) permettant d'une part, de par leur réalisation (matière et lubrification) d'assurer une parfaite rotation des tubes de distribution, sans adjonction d'éléments tels que roulements, cages à aiguilles ou paliers lisses D'autre part, de 45 pouvoir réaliser un démontage aisé de l'ensemble culasse et de tous ses éléments. 4- Une réalisation des tubes (1) et (2) très aisée car sans cloisonnement. Les cycles ouvertures/fermetures, cycles de BEAU DE BOCHAS (A.O.A - R.F. A - A.O.E - R.F.E) peuvent être aisément modifiés, sur les tubes, par simples usinages des orifices. - Existence d'une seule entrée (gaz frais) et une seule sortie (gaz brlés) d'un coté de la culasse. 50 (plus de collecteur d'admission et d'échappement) Le dispositif, selon l'invention, s'il permet d'utiliser avantageusement tous les matériaux composites, carbone et autres, l'emploi des matériaux déjà utilisés dans l'automobile pour la réalisation de toutes les pièces constitutives de l'équipage (acier au carbone traité, cémente, fonte GS, Cupro-aluminium, et Aluminium) dans leurs états connus peut aussi être envisagé et préféré. Le dispositif, tel qu'il est formulé précise également une technique d'assemblage aisée de la culasse ainsi constituée. Le montage n'exclut pas, et préconise même une alimentation en carburant par injection (essence ou diesel) indépendante de la rampe d'admission. 10 L'invention, dans son idée principale définit une distribution rotative à deux tubes (admission / Echappement) dans deux fourreaux (guides) guidant et définissant également la position des boisseaux de liaison entre les cylindres du bas moteur et les tubes de distribution rotative. Une variante peut être réalisée en remplaçant les boisseaux (9) et (10), et en modifiant les usinages sur la culasse, de manière à pouvoir laisser un degré de liberté en rotation aux fourreaux (guides) et aux boisseaux ainsi liés. Le dispositif, selon l'invention, dans ce cas de figure réalise une distribution rotative variable. Cette possibilité est rendue réalisable en donnant au fourreau une liberté " pilotée " en rotation autour du distributeur qu'il enserre. Cf. figure (6). Ce dispositif, autorise une variation des temps de distribution en fonction du régime du moteur. (Ouverture réduite lorsqu'il tourne à faible vitesse, et ouverture élargie lors des vitesses élevées). Le déplacement circulaire des deux guides permet de réaliser une distribution variable dans le temps, en fonction du régime moteur, de manière à agrandir ou réduire les ouvertures. Une vue éclatée du système de distribution est représentée dans le schéma figure. (9) permettant de mieux appréhender le fonctionnement et le circuit des gaz dans les deux tubes 1 30 et 2 (admission / échappement) Une vue fig.: (8) représente le détail des joints métalliques souples assurant l'étanchéité entre les tubes 1 et 2 et les boisseaux. Joints qui peuvent aisément être réalisés à l'aide des nouveaux matériaux à mémoire de forme entre autre. Un détail des deux types de boisseaux et de leur étanchéité associée est montré à la figure (7) 35 La géométrie des boisseaux et la forme de l'ouverture assurant le déplacement des gaz frais et brlés n'est pas impérative et peut prendre toute forme qui ne nuira pas à la nécessité de réaliser l'étanchéité entre la culasse et le boisseau et entre le boisseau et les tubesl et 2. Le dispositif, selon l'invention, permet également d'éviter tous risques de casse moteur lors 40 de la rupture ou du décalage de la courroie de distribution. En effet, aucun élément ne se trouve entre la culasse et le piston (soupapes) et rien ne peut donc entraîner de contacts destructeurs. REVENDICATIONS. 1- Dispositif rotatif assurant la distribution des gaz frais et brlés dans les cylindres de moteurs à combustion interne quatre temps et deux temps caractérisé par la présence de deux tubes creux 1 et 2 (admission et échappement) comportant chacun, des ouvertures décalées angulairement de manière à assurer un fonctionnement correct du moteur pour une utilisation spécifique, Eux-mêmes, entraînés par la partie basse du moteur à une vitesse deux fois plus lente, faisant concider, alternativement, par l'intermédiaire des boisseaux, leurs ouvertures avec celles de 10 la culasse, recouvrant comme sur tout moteur les cylindres et les pistons. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux tubes creux 1 et 2 comportant chacun des ouvertures assure, l'admission et l'échappement des cylindres du moteur. (Il est à noter que le dispositif ainsi défini peut distribuer des moteurs de 1 à n cylindres. De même, pour les moteurs en V quatre tubes creux sont nécessaires. Deux par tête 15 de culasse) 3- Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que des boisseaux 9 et 10 interposés entre la culasse et les tubes creux 1 et 2 assurent l'étanchéité lors du fonctionnement. 4 - Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce qu'un joint souple métallique 20 interposé entre les boisseaux 9 et 10 et les tubes 1 et 2 de distribution assure l'étanchéité entre la chambre de combustion et les cylindres de distribution, et l'étanchéité à l'huile de lubrification en sens inverse. - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce qu'un joint torique métallique ou en matériau tenant en haute température réalise l'étanchéité,entre les boisseaux 25 et la culasse. 6 - Dispositif selon les revendication 1, 2, 3, et 4 caractérisé en ce qu'un joint souple métallique réalisé en matériaux à mémoire de forme pouvant être également utilisé (figure -8) 7 - Dispositif selon les revendication 1, 2, 3, 4, 5 et 6 caractérisé en ce que des matériaux composites (carbone, céramiques) sont utilisés pour la réalisation des tubes, des guides, et des boisseaux, tous matériaux à bonne tenue mécanique, thermique et permettant de limiter la lubrification. 8 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, et 6 caractérisé en ce que dans une deuxième configuration, des matériaux tels que les aciers traités (traitements thermiques classiques des pièces mécaniques) des bronzes pour la fabrication des guides, des aluminiums et des fontes pour la réalisation de la culasse et du chapeau de culasse peuvent être utilisés. 9 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, et 8 caractérisé en ce que le système de guidage des tubes tels que roulements, bagues à aiguilles ou autres paliers lisses n'est plus indispensable. 10 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, et 9 caractérisé en ce que le déplacement circulaire des deux guides permet de réaliser une distribution variable dans le temps, en fonction du régime moteur, de manière à agrandir ou réduire les ouvertures.