Brevet FR2891005A1 — publié le 20070323

La présente invention concerne un dispositif de distribution d'un moteur à combustion interne du type comprenant quatre soupapes par cylindre du moteur, respectivement deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement. Un tel dispositif de distribution est connu et représenté aux figures 1 et 2. Selon ce dispositif, les deux soupapes d'admission 1 sont déplaçables en translation guidée par rapport à la culasse (non représentée) du moteur sous la commande respectivement de deux cames 2 portées par un arbre à cames 3 monté à rotation dans la culasse par deux paliers de support non représentés. Chaque came 2 agit sur la queue la de la soupape d'admission correspondante 1 par l'intermédiaire d'un poussoir 4 à déplacement en translation guidé relativement à la culasse et disposé coaxialement à la tige de soupape 1. De même, les deux soupapes d'échappement 5 sont déplaçables en translation guidée par rapport à la culasse du moteur sous la commande respectivement de deux cames 6 portées par un arbre à cames 7 monté à rotation dans la culasse par deux paliers de support non représentés. Chaque came 6 agit sur la queue 5a de la soupape d'échappement correspondante 5 par l'intermédiaire d'un poussoir 8 monté à coulissement guidé relativement à la culasse et disposé coaxialement à la tige de soupape 5. La culasse, qui est fixée au bloc cylindre du moteur, comporte pour chaque cylindre une paroi convexe extérieurement 9 définissant une chambre interne de combustion sensiblement hémisphérique. Chaque soupape d'admission 1 a sa tête lb logée dans une ouverture d'admission de combustible dans la chambre de combustion hémisphérique tandis que chaque soupape d'échappement 5 a sa tête 5b logée dans une ouverture d'échappement des gaz de combustion de cette chambre. Les axes longitudinaux des deux soupapes d'admission 1 le long desquels elles se déplacent, ainsi que les axes longitudinaux des deux soupapes d'échappement 5 le long desquels elles se déplacent, s'étendent à partir d'un même point situé sur l'axe vertical central du cylindre associé. Les deux axes longitudinaux des soupapes d'admission 1 tout comme les deux axes longitudinaux des soupapes d'échappement 5 définissent entre eux un angle déterminé, par exemple d'environ 20 , à partir de leur point d'intersection avec l'axe vertical central du cylindre associé. Les deux soupapes d'admission 1, l'arbre à cames 3 et les poussoirs 4 sont disposés symétriquement aux deux soupapes d'échappement 5, à l'arbre à cames 7 et aux poussoirs 8 relativement à un plan médian contenant l'axe vertical central du cylindre associé. Le dispositif de distribution des figures 1 et 2 permet une meilleure combustion et, par conséquent, un gain au niveau des performances du moteur et une diminution de consommation en combustible de ce moteur. Par contre, cette conception de dispositif de distribution impose des cames 2, 6 de forme tronconique d'une pente d'environ 10% et dont l'usinage est relativement complexe. En outre, lors du fonctionnement de ce dispositif connu, il se crée un frottement relatif radial FR entre chaque came 2, 6 et le poussoir correspondant 4, 8. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus des dispositifs de distribution connus en proposant un dispositif de distribution d'un moteur à combustion interne comprenant quatre soupapes par cylindre du moteur, respectivement deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement à translation guidée par rapport à la culasse et chacune commandée par une came agissant sur la queue de la soupape par l'intermédiaire d'un poussoir disposé coaxialement à la queue de soupape, les deux soupapes d'admission ainsi que les deux soupapes d'échappement ayant leurs axes longitudinaux formant un angle, par exemple d'environ 20 , à partir de la chambre de combustion hémisphérique du cylindre, et qui est caractérisé en ce que chaque came est portée par son propre arbre en ayant sa surface périphérique parallèle à l'axe de l'arbre à came, en ce que les deux arbres portant respectivement les deux cames d'actionnement des soupapes d'admission et les deux arbres portant respectivement les deux cames d'actionnement des soupapes d'échappement sont reliés l'un à l'autre par une liaison homocinétique et en ce que deux des arbres à cames d'actionnement respectivement d'une soupape d'admission et d'une soupape d'échappement situées d'un même côté sont reliés l'un à l'autre par une liaison homocinétique. Chaque liaison homocinétique reliant les deux arbres à cames d'actionnement des soupapes d'admission et les deux arbres à cames d'actionnement des soupapes d'échappement comprend deux pignons coniques en engrènement solidaires respectivement des deux extrémités adjacentes des deux arbres à cames. La liaison homocinétique reliant les deux arbres d'actionnement d'une soupape d'admission et d'une soupape d'échappement comprend un pignon conique en engrènement avec deux pignons coniques solidaires respectivement des deux extrémités de ces deux arbres. De préférence, un moyen applique à l'extrémité de chacun des deux arbres des deux cames d'actionnement d'une soupape d'admission et d'une soupape d'échappement et non reliés homocinétiquement l'un à l'autre, un effort axial maintenant en engrènement précontraint les différents pignons coniques. Chaque moyen comprend un roulement à rouleaux coniques formant palier de support de l'extrémité correspondante de l'arbre à came. Selon une variante de réalisation, chaque moyen comprend une butée à billes portant l'extrémité correspondante de l'arbre à came et une rondelle 2891005 4 élastique, telle que rondelle Belleville, ou un ressort, exerçant un effort axial sur cette extrémité. Les deux arbres à cames d'actionnement des soupapes d'admission et les deux arbres à cames d'actionnement des soupapes d'échappement sont inclinés l'un par rapport à l'autre et les arbres à cames d'actionnement d'une soupape d'admission et d'une soupape d'échappement sont mutuellement parallèles Les soupapes d'admission et leurs arbres à cames respectifs d'une part et les soupapes d'échappement et leurs arbres à cames respectifs d'autre part sont symétriques relativement à un plan médian longitudinal du cylindre. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, 15 caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de distribution d'un moteur à combustion interne conforme à l'art antérieur; - la figure 2 est une vue partielle de face d'un ensemble à arbre à came et poussoir d'une soupape 25 d'admission de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif de distribution d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention; la figure 4 est une vue de dessus du dispositif 30 de distribution de la figure 3; - la figure 5 est une vue de côté suivant la flèche V de la figure 4; - la figure 6 est une vue de face d'un ensemble à arbre à came et poussoir d'une soupape d'admission ou d'échappement du dispositif de distribution de l'invention; et 2891005 5 -la figure 7 est une variante de réalisation de la partie cerclée en VII de la figure 4. Les différents organes du dispositif de distribution de l'invention représenté aux figures 3 à 6, identiques ou accomplissant les mêmes fonctions que ceux du dispositif de distribution de l'art antérieur des figures 1 et 2 portent les mêmes références. Selon le dispositif de distribution représenté aux figures 3 à 6, l'architecture des soupapes d'admission 1 et d'échappement 5 du moteur thermique est la même que celle du dispositif de la figure 1, c'est-àdire que les deux soupapes d'admission 1 et les deux soupapes d'échappement 5 font saillie radialement de la paroi 9 définissant la chambre hémisphérique de combustion du cylindre associé en définissant entre elles un angle d'environ 20 et sont chacune actionnées par la came correspondante 2, 6 par l'intermédiaire d'un poussoir 4, 8 pouvant se déplacer en translation guidée relativement à la culasse du moteur et disposé coaxialement à la queue la, 5a de la soupape correspondante. Selon l'invention, chaque came 2 d'actionnement d'une soupape d'admission 1 et chaque came 6 d'actionnement d'une soupape d'échappement 5 est portée par son propre arbre 3, 7, c'est-à-dire que les deux arbres 3 portant respectivement les deux cames 2 d'actionnement des soupapes d'admission sont distincts l'un de l'autre et les deux arbres 7 portant respectivement les deux cames 6 d'actionnement des soupapes d'échappement 5 sont distincts l'un de l'autre. En outre, les deux arbres 3 portant respectivement les deux cames 2 d'actionnement des soupapes d'admission 1 définissant l'un par rapport à l'autre un angle interne obtus en considérant la vue de dessus de la figure 4, sont reliés l'un à l'autre par une liaison homocinétique 10 de préférence constituée par deux pignons coniques 11 à denture droite ou hélicoïdale en engrènement l'un avec 2891005 6 l'autre et solidaires respectivement des deux extrémités adjacentes des arbres 3. De même, les deux arbres 7 portant respectivement les deux cames 6 d'actionnement des soupapes d'échappement 5 et qui définissent l'un par rapport à l'autre un angle interne obtus en considérant la vue de dessus de la figure 4, sont reliés l'un à l'autre par une liaison homocinétique 12 comprenant de préférence deux pignons coniques 13 à denture droite ou hélicoïdale et solidaires respectivement des deux extrémités adjacentes des arbres 7. Bien entendu, toute liaison homocinétique autre que celle à pignons coniques en engrènement l'un avec l'autre peut convenir sans sortir du cadre de l'invention. Les deux arbres 3 à cames 2, les poussoirs 4 et les soupapes d'admission 1 d'une part et les deux arbres 7 à cames 6, les poussoirs 8 et les soupapes d'échappement 5 d'autre part sont disposés symétriquement au plan médian passant par l'axe longitudinal central du cylindre associé sur lequel se trouve le centre d'intersection des axes longitudinaux respectifs des soupapes d'admission 1 et des soupapes d'échappement 5. Ainsi, comme mieux représenté en figure 4, les arbres 3 à cames 2 d'actionnement respectivement des deux soupapes d'admission sont mutuellement parallèles aux arbres 7 à cames 6 d'actionnement respectivement des deux soupapes d'échappement 5. L'architecture du dispositif de distribution de l'invention permet de réaliser un usinage classique de chaque came 2, 6, c'est-à-dire que la surface périphérique externe de chaque came 2, 6 est parallèle à l'axe longitudinal de son arbre correspondant 3, 7, ce qui permet de conserver une poussée classique de la came 2, 6 sur son poussoir associé 4, 8. L'un des deux arbres 3 portant respectivement les deux cames 2 d'actionnement des soupapes d'admission 1 et l'un des deux arbres 7 portant respectivement les deux cames 6 d'actionnement des soupapes d'échappement 5 et situés d'un même côté, sont reliés l'un à l'autre par une liaison homocinétique 14 comprenant de préférence un pignon conique 15 à denture droite ou hélicoïdale en engrènement avec deux autres pignons coniques 16 à denture droite ou hélicoïdale solidaires respectivement des deux extrémités des deux arbres 3, 7. Par ailleurs, le dispositif de distribution de l'invention est pourvu de moyens permettant d'appliquer respectivement à l'extrémité de l'arbre 3 portant une came d'actionnement d'une soupape d'admission et à l'extrémité de l'arbre 7 portant une came 6 d'actionnement d'une soupape d'échappement 5 et qui ne sont pas homocinétiquement reliés l'un à l'autre, un effort axial maintenant en engrènement précontraint les différents pignons coniques 11, 13, 15, 16. Comme représenté en figure 4, chaque moyen comprend un roulement à rouleaux coniques 17 formant palier de support de l'extrémité correspondante de l'arbre 3, 7 à came 2, 6 opposée aux pignons coniques 11, 13; ce roulement étant monté dans la partie correspondante de la culasse C du moteur. Ainsi, chaque roulement 17 exerce sur l'extrémité correspondante de l'arbre 3, 7 un effort axial F répercuté sur la cascade de pignons 11, 13, 16, 15, ce dernier, qui est monté à rotation dans la culasse C par un roulement à billes 18, équilibrant les deux efforts F qu'il reçoit. Selon une variante de réalisation, chaque moyen permettant d'appliquer l'effort axial maintenant en engrènement précontraint les pignons coniques du dispositif de distribution peut être constitué par une butée à billes portant l'extrémité correspondante de l'arbre 3, 7 à came 2, 6 et une rondelle élastique, telle que rondelle Belleville, interposée entre l'extrémité de cet arbre coaxialemment à celui-ci et la culasse C, ou tout simplement par un ressort de compression 2891005 8 précontraint monté entre l'extrémité de l'arbre correspondant coaxialement à celui-ci et la culasse. La figure 7 représente une variante de réalisation selon laquelle le roulement 18 est du type à rouleaux coniques et dont la bague interne est solidaire axialement de l'arbre 19 du pignon conique 15 et la bague externe est montée à ajustement glissant dans le carter de culasse C, un ressort hélicoïdal de compression 20 étant monté précontraint entre la bague externe du roulement 18 et une butée 21 constituée par un couvercle amoviblement fixé, par exemple par des vis de fixation non représentées, au carter de culasse C. Le ressort 21 permet ainsi d'équilibrer les efforts F appliqués au pignon conique 15. REVENDICATIONS 1. Dispositif de distribution d'un moteur à combustion interne comprenant quatre soupapes par cylindre du moteur respectivement deux soupapes d'admission (1) et deux soupapes d'échappement (5) à translation guidée par rapport à la culasse (C) et chacune commandée par une came (2,6) agissant sur la queue (la,5a) de la soupape (1,5) par l'intermédiaire d'un poussoir (4,8) disposé coaxialement à la queue de soupape, les deux soupapes d'admission (1) ainsi que les deux soupapes d'échappement (5) ayant leurs axes longitudinaux formant un angle, par exemple d'environ 20 , à partir de la chambre de combustion hémisphérique du cylindre, caractérisé en ce que chaque came (2,6) est portée par son propre arbre (3,7) en ayant sa surface périphérique parallèle à l'axe de l'arbre à came, en ce que les deux arbres (3) portant respectivement les deux cames d'actionnement (2) des soupapes d'admission (1) et les deux arbres (7) portant respectivement les deux cames (6) d'actionnement des soupapes d'échappement (5) sont reliés l'un à l'autre par une liaison homocinétique (10) et en ce que deux des arbres (3,7) à cames d'actionnement (2,6) respectivement d'une soupape d'admission (1) et d'une soupape d'échappement (5) situées d'un même côté sont reliés l'un à l'autre par une liaison homocinétique (14). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque liaison homocinétique (10) reliant les deux arbres (3) à cames d'actionnement (2) des soupapes d'admission (1) et les deux arbres (7) à cames d'actionnement (6) des soupapes d'échappement (5) comprend deux pignons coniques en engrènement (11;13) solidaires respectivement des deux extrémités adjacentes des deux arbres (3;7) à cames (2;6). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la liaison homocinétique (14) reliant les deux arbres (3,7) à cames (2,6) d'actionnement d'une soupape d'admission (1) et d'une soupape d'échappement (5) comprend un pignon conique (15) en engrènement avec deux pignons coniques (16) solidaires respectivement des deux extrémités de ces deux arbres (3,7) . 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un moyen (17) applique à l'extrémité de chacun des deux arbres (3,7) à cames (2,6) d'actionnement d'une soupape d'admission (1) et d'une soupape d'échappement (5) et non reliés homocinétiquement l'un à l'autre un effort axial maintenant en engrènement précontraint les différents pignons coniques (11,13,15,16). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque moyen comprend un roulement à rouleaux coniques (17) formant palier de support de l'extrémité correspondante de l'arbre à came (3,7). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque moyen comprend une butée à billes portant l'extrémité correspondante de l'arbre à came (3,7) et une rondelle élastique, telle que rondelle Belleville, ou un ressort, exerçant un effort axial sur cette extrémité. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux arbres (3) à cames d'actionnement (2) des soupapes d'admission (1) et les deux arbres (7) à cames d'actionnement (6) des soupapes d'échappement (5) sont inclinés l'un par rapport à l'autre et les arbres (3,7) à cames d'actionnement (2, 6) d'une soupape d'admission (1) et d'une soupape d'échappement (5) sont mutuellement parallèles. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les soupapes d'admission (1) et leurs arbres (3) à cames (2) respectifs d'une part et les soupapes d'échappement (5) et leurs arbres (7) à cames (6) respectifs d'autre part sont symétriques relativement à un plan médian longitudinal du cylindre.