Brevet FR2877991A1 — publié le 20060519

DISPOSITIF AMELIORE DE COMMANDE DE SOUPAPE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, A LEVEE VARIABLE L'invention concerne un dispositif amélioré de commande de soupape de moteur à combustion interne, à levée variable. Afin de respecter les normes anti-pollution de plus en plus strictes, les constructeurs automobiles cherchent à réduire les émissions de polluants lors du démarrage à froid du moteur et de diminuer les émissions de gaz carbonique par réduction des pertes dans les transferts de gaz pendant les temps d'admission et d'échappement du moteur. Les solutions actuelles sont fondées sur une distribution fixe qui n'autorise aucune possibilité de variation des angles d'avance d'ouverture d'admission (AOA), de retard à la fermeture d'admission (RFE), d'avance d'ouverture d'échappement (AOE), et de retard de fermeture à l'échappement (RFE). Une telle distribution fixe ne permet aucun contrôle des émissions d'hydrocarbures en départ à froid, du taux de gaz brûlés résiduels en fonctionnement pour le contrôle de la formation des oxydes d'azote, et des pertes thermiques en phase de combustion par variation de ces angles. En raison de leur structure, ces distributions, bien que peu coûteuses, ne permettent pas de respecter les futures normes anti- pollution. D'autres solutions ont été développées afin de permettre une variation des angles AOA, RFA, AOE, RFE. Il s'agit de distributions variables à levée variable de soupape et/ou à calage variable de soupape. La plupart de ces solutions sont cependant soit extrêmement coûteuses, soit insuffisantes en terme de réduction de la pollution. La Demanderesse a développé un système mécanique simple de commande de soupape à levée variable utilisant le principe de la bielle cassée. Ce système est décrit dans le document FR-2 849 465. Le dispositif de commande décrit dans ce document est du type comprenant: - un arbre de commande lié en rotation au vilebrequin du moteur, - des moyens de transformation de la rotation de l'arbre de 35 commande en un mouvement rectiligne sensiblement parallèle à l'axe de la soupape, 2877991 2 - des moyens de transmission interposés entre les moyens de transformation et une came montée pivotante autour d'un axe fixe parallèle à l'arbre de commande et perpendiculaire à l'axe de la soupape, - des moyens pilotés de réglage agissant sur les moyens de transmission du mouvement pour faire varier la levée de la soupape. Dans ce dispositif, l'interface entre la soupape et la came de commande est formée par un poussoir. Cette conception présente l'inconvénient de nécessiter un poussoir de grand diamètre afin d'éviter l'échappement de la came vers l'extérieur de la surface de contact du poussoir. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif dans lequel la came ne peut s'échapper de la surface avec laquelle elle est en contact. A cet effet, l'objet de l'invention concerne un dispositif amélioré de commande de soupape de moteur à combustion interne, à levée variable du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que la came coopère avec une contre came montée tête-bêche en dessous de la came et pivotant autour d'un axe fixe parallèle à l'axe de la came de manière à ce que les profils de la came et de la contre came soient en contact, la contre came coopérant avec l'extrémité supérieure de la soupape afin de commander la levée de celle-ci. De préférence, la came et la contre came sont conçues et disposées de manière à ce que leurs profils soient conjugués de sorte que le mouvement relatif de la came et de la contre came soit un mouvement de roulement pur, sans frottement de glissement. On obtient ainsi un mécanisme sans pertes par frottement et inusable en fonctionnement. Avantageusement, la partie du profil de la contre came destinée à recevoir l'extrémité supérieure de la soupape présente un renflement en métal durci. De préférence, la partie du profil de la contre came destinée à recevoir l'extrémité supérieure de la soupape est située sensiblement sous l'axe de rotation de la came. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels: 2877991 3 - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 représente schématiquement une came et une contre came d'un dispositif selon l'invention dans différentes positions de levée de la soupape. La figure 1 représente un dispositif de commande 1 à levée variable d'une soupape de moteur à combustion interne. Sur cette figure, sont représentés la partie de la culasse 2 du moteur comportant le logement 3 qui reçoit le dispositif de commande 1, un conduit 4 d'entrée ou de sortie des gaz moteurs débouchant par un orifice 5 dans la chambre de combustion d'un cylindre (non représentée), ainsi qu'une soupape 6 mobile en translation suivant un axe X-X sensiblement vertical et apte à fermer l'orifice 5. La tige 7 de la soupape est mobile axialement dans un orifice 8 ménagé dans la culasse 2, et son extrémité supérieure fait saillie dans le logement 3 de la culasse. L'extrémité supérieure de la soupape est pourvue de manière classique d'une coupelle 9 sous laquelle un ressort 10 est en appui. Ce ressort 10, également en appui contre la culasse 2, entoure la tige de la soupape et sollicite en permanence la soupape vers sa position haute fermée. Le dispositif de commande 1 comprend un arbre de commande 11 lié en rotation au vilebrequin du moteur (non représenté). Il comprend également des moyens de transformation 12 de la rotation de l'arbre de commande 11 en un mouvement rectiligne sensiblement parallèle à l'axe X-X de la soupape 6, des moyens de transmission 13 interposés entre les moyens de transformation 12 et une came 14 montée pivotante autour d'un axe fixe 15 parallèle à l'arbre de commande 11 et perpendiculaire à l'axe X-X de la soupape. Les moyens de transformation 12 sont constitués d'un bras de manivelle 16 et d'une bielle 17. La manivelle 16 est entraînée par l'arbre de commande 11 à l'une de ses extrémités, et articulée à son autre extrémité par un axe 18 à l'extrémité supérieure de la bielle 17. Les moyens de transmissions 13 comportent une pièce de renvoi 19 sensiblement triangulaire dont l'angle supérieur est articulé à l'extrémité inférieure de la bielle 17, et une biellette 20 dont l'extrémité 2877991 4 supérieure est articulée à la pièce de renvoi, et l'extrémité inférieure est articulée sur la came 14 autour d'un axe 21. La pièce de renvoi 19 est articulée au niveau de son angle inférieur gauche à l'extrémité supérieure de la biellette 20, et au niveau de son angle inférieur droit à des moyens pilotés de réglage 22. Ces moyens pilotés de réglage 22 agissent sur les moyens de transmission du mouvement 13, et plus précisément sur la pièce de renvoi 19, pour faire varier la levée de la soupape 6, en modifiant la distance entre les axes d'articulation 18 et 21. Ils sont constitués par un levier 23 monté pivotant autour d'un axe fixe 24, et dont l'extrémité supérieure est articulée sur la pièce de renvoi 19 autour d'un axe 25 et l'extrémité inférieure est articulée à une tige de commande 26 mobile en translation, reliée par exemple à un actionneur (non représenté). Dans cet exemple, l'ensemble des moyens qui transmettent le mouvement constituent un mécanisme de type "bielle cassée" formé notamment par la bielle 17, la pièce de renvoi 19 et la biellette 20. Le dispositif selon la présente invention comporte en outre une contre came 27 montée tête-bêche en dessous de la came 14 et pivotant autour d'un axe fixe 28 parallèle à l'axe 15 de la came 14. La came et la contre came sont agencées de manière à ce que les dos 29 de la came et 30 de la contre came soient en contact. La partie inférieure 31 du profil de la contre came 27 est en contact avec l'extrémité supérieure de la soupape 6, c'est-à-dire avec la coupelle 9, afin de commander la levée de la soupape. L'extrémité de la tige de la soupape pourrait toutefois être directement en contact avec la partie inférieure 31 de la contre came. Afin d'améliorer l'appui entre la soupape 6 et la contre came 27, la partie inférieure 31 du profil présente un renflement 32 en métal durci destiné à recevoir la soupape. Le dos 29 de la came et le dos 30 de la contre came sont de préférence en contact tangentiel, et sont conçus de sorte que, lorsque le rayon vecteur (reliant l'axe 15 de rotation de la came au point de contact entre les dos 29 et 30) commence à croître depuis la valeur du rayon de dos de came 29 (qui est constante), les efforts de poussée soient minimum, les profils des dos 29 de came et 30 de contre came étant conjugués. Ainsi, le mouvement relatif de la came 14 et de la contre came 27 est un mouvement de roulement pur, sans frottement. 2877991 5 Ces différents éléments fonctionnent de la manière suivante. L'ensemble manivelle-bielle (16, 17) des moyens de transformation est entraîné en rotation par l'arbre de commande 11 suivant la flèche dessinée sur la figure 1, et transforme ce mouvement rotatif en un mouvement rectiligne selon la direction D sensiblement verticale d'alignement de la bielle 17 et de la biellette 20. Ce mouvement rectiligne est ensuite transmis à la pièce de renvoi 19 par l'intermédiaire de la bielle 17, de sorte que la pièce de renvoi 19 oscille autour de l'axe d'articulation 25, dont la position est fixe pour une position réglée du levier 23 déterminée par la tige de commande 26. Ce mouvement oscillant est transmis à la came 14 par l'intermédiaire de la biellette 20 de sorte que la came 14 et la contre came 27 effectuent également un mouvement oscillant autour de leur axe fixe respectif 15, 28. Le déplacement vertical de la soupape 6 entre la position basse ouverte et la position haute fermée résulte de l'action de la came 14 sur la contre came 27, et de l'action de la contre came 27 sur la tige de soupape 7, éventuellement par l'intermédiaire de la coupelle 9. La figure 2 montre trois positions différentes de la came 14 et de la contre came 27. Sur cette figure, la soupape 6 est représentée décalée dans chacune des trois positions pour plus de clarté. La figure 2 montre clairement que l'amplification du mouvement de la soupape est de plus en plus importante lors de la rotation de la came 14 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, correspondant à la direction de fermeture de la soupape. Cet effet d'amplification est contrôlable à partir du rayon de courbure moyen de la came 14 et permet de réduire les émissions de bruit de la distribution. 2877991 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) amélioré de commande de soupape (6) de moteur à combustion interne, à levée variable du type comportant: - un arbre de commande (11) lié en rotation au vilebrequin du moteur, - des moyens de transformation (12) de la rotation de l'arbre de commande en un mouvement rectiligne sensiblement parallèle à l'axe (X-X) de la soupape, - des moyens de transmission (13) interposés entre les moyens de transformation (12) et une came (14) montée pivotante autour d'un axe fixe (15) parallèle à l'arbre de commande (11) et perpendiculaire à l'axe (X-X) de la soupape, - des moyens pilotés de réglage (22) agissant sur les moyens de transmission (13) du mouvement pour faire varier la levée de la soupape (6), caractérisé en ce que la came (14) coopère avec une contre came (27) montée tête-bêche en dessous de la came (14) et pivotant autour d'un axe fixe (28) parallèle à l'axe (15) de la came de manière à ce que les profils (29) de la came et (30) de la contre came soient en contact, la contre came coopérant avec l'extrémité supérieure de la soupape (6) afin de commander la levée de celle-ci. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la came (14) et la contre came (27) sont conçues et disposées de manière à ce que leurs profils (29, 30) soient conjugués de sorte que le mouvement relatif de la came (14) et de la contre came (27) soit un mouvement de roulement pur, sans frottement de glissement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie (31) du profil de la contre came destinée à recevoir l'extrémité supérieure de la soupape (6) présente un renflement (32) en métal durci. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie (31) du profil de la contre came destinée à recevoir l'extrémité supérieure de la soupape est située sensiblement sous l'axe (15) de rotation de la came (14).