Brevet FR2891004A1 — publié le 20070323

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale I'actionnement des soupapes d'admission et/ou d'échappement d'un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'actionnement d'une soupape d'un moteur à combustion interne comprenant un arbre à cames et une came mobile montée sur l'arbre à cames de manière à pouvoir se déplacer en translation radiale entre une position rentrée et une position sortie. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation d'un dispositif d'actionnement d'une soupape dans lequel l'arbre à 10 cames est décentré par rapport à l'axe de la soupape qu'il commande. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Généralement, un dispositif d'actionnement d'une soupape d'un moteur à combustion interne comprend au moins un arbre à cames qui porte au moins une came, sorte d'excentrique qui prend appui sur un actionneur de soupape afin de transformer le mouvement circulaire de l'arbre à cames en un mouvement alternatif rectiligne de la soupape. Ce mouvement alternatif permet de réguler l'entrée et la sortie des gaz dans la chambre de combustion du moteur en obturant cycliquement ses conduits d'admission et d'échappement. Par ailleurs, on sait que l'amplitude du mouvement des soupapes permet de réguler la quantité d'air admise à chaque cycle du moteur, influençant alors la puissance et la consommation de ce dernier, et par conséquent ses émissions polluantes. Afin de réguler la quantité d'air admise dans la chambre de combustion à chaque cycle du moteur, on a développé, comme l'illustre en particulier le document US 4 886 022, des dispositifs de levée variable de soupapes par des cames mobiles. Un tel dispositif utilise généralement une came mobile en translation radiale par rapport à l'arbre à cames, accolée à une came fixe. Ainsi, lorsque la came mobile est en position rentrée, seule la came fixe appuie sur l'actionneur de la soupape. En revanche, lorsque la came mobile est en position sortie, le nez de la came mobile vient en appui contre l'actionneur de la soupape, augmentant ainsi l'amplitude de ses mouvements. 2891004 2 Ce dispositif nécessite, à côté de la came mobile, un dispositif de mise en mouvement et de maintien en position sortie de cette dernière. Le fait qu'avec un tel dispositif de commande on appuie de manière décentrée par rapport à l'axe de la soupape peut engendrer des problèmes de commande et d'usure prématurée de la soupape et/ou de l'actionneur. En outre, il est prévu dans un tel dispositif, en surplus de la came fixe, des moyens de guidage, d'actionnement et de butée de la came mobile, ce qui augment l'encombrement de l'ensemble du dispositif. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose dispositif d'actionnement d'une soupape d'un moteur à combustion interne peu encombrant, fiable et de réalisation aisée, adapté à créer un appui centré sur l'actionneur de la soupape. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un dispositif d'actionnement d'une soupape d'un moteur à combustion interne tel que défini dans l'introduction, dans lequel l'arbre à cames porte, de part et d'autre de ladite came mobile, deux cames fixes liées l'une à l'autre par une poutre qui coopère avec la came mobile pour la guider lors de sa translation radiale et qui forme au moins une butée d'arrêt de ladite came mobile. Ainsi, grâce à l'invention, l'encombrement du dispositif d'actionnement d'une soupape est diminué en prévoyant deux cames fixes reliées par une poutre qui permet non seulement de guider la translation radiale de la came mobile mais aussi de former une butée d'arrêt de cette dernière. Par ailleurs, ce dispositif est conçu de sorte que le point d'appui moyen de la came mobile ou des cames fixes sur l'actionneur de la soupape est centré sur l'axe de celui-ci. Selon une première caractéristique avantageuse du dispositif d'actionnement conforme à l'invention, l'arbre à cames comprend uniquement des conduits d'huile longitudinaux dans lesquels les pressions d'huile sont adaptées à commander la position de la came mobile. Ainsi, de simples perçages longitudinaux de l'arbre à cames permettent de mettre en place à eux seuls les moyens d'actionnement de la came mobile, aucun perçage supplémentaire et coûteux n'étant requis. 2891004 3 Selon une autre caractéristique avantageuse du dispositif d'actionnement conforme à l'invention, les positions rentrée et sortie de la came mobile sont distantes d'environ dix millimètres. Ainsi, l'amplitude de déplacement de la soupape est suffisante pour avoir un impact réel sur la consommation ou sur la puissance du moteur, selon la position de la came mobile. Avantageusement, en position sortie, les faces latérales du nez de la came mobile sont tangentes aux faces latérales des cames fixes. Ainsi, lorsque la came mobile est en position sortie, les dos des cames fixes suppléent à l'absence de dos de la came mobile de telle sorte que l'ensemble des cames présente un profil global continu. Cette continuité est en effet indispensable pour le bon fonctionnement du moteur. Selon un premier mode de réalisation du dispositif d'actionnement conforme à l'invention, la poutre présente une section en T et la came mobile présente un logement qui reçoit ladite poutre en T et dont les parois sont adaptées à coulisser le long de cette dernière. Avantageusement, selon ce premier mode de réalisation, la face supérieure de la dalle supérieure de la poutre et les parois du logement délimitent une chambre de compression étanche de volume variable destinée à recevoir un fluide de commande de la came. Ainsi, lorsque la came mobile change de position, le volume compris entre la face supérieure de la dalle supérieure de la poutre en T et la face supérieure du logement varie. Réciproquement, faire varier ce volume en injectant un fluide de commande permet de commander la position de la came mobile. Préférentiellement, selon ce premier mode de réalisation, la dalle supérieure de la poutre en T forme des butées d'arrêt en position rentrée et sortie de la came mobile. Selon un deuxième mode de réalisation du dispositif d'actionnement conforme à l'invention, la poutre présente une section en U et la came mobile comporte deux logements adaptés à accueillir les branches de la poutre en U. Ainsi, les deux branches du U réalisent des guides le long desquels peuvent coulisser les logements de la came mobile. Avantageusement, selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'actionnement comprend un ressort de rappel placé en compression entre la came mobile et la poutre, et adapté à rappeler la came mobile en position sortie. Ainsi, lorsqu'aucun autre effort n'est appliqué sur la came mobile, cette dernière est poussée par le ressort de rappel en position sortie. En revanche, lorsqu'elle vient en contact du corps de la soupape et qu'elle n'est maintenue en position sortie que par le ressort de rappel, la faible raideur de ce dernier permet à la came mobile de prendre sa position rentrée. Avantageusement, selon ce deuxième mode réalisation, les trois cames définissent des alésages coaxiaux lorsque la came mobile est en position sortie dont l'un d'eux, appartenant à une des cames fixes, renferme une goupille cylindrique adaptée à coulisser de moitié dans l'alésage de la came mobile. Ainsi, lorsque la goupille coulisse dans l'alésage de la came mobile, cette dernière reste en position sortie même lorsqu'elle entre en contact avec le corps de la soupape, permettant à ladite soupape de présenter un mouvement rectiligne alternatif d'amplitude plus importante. Avantageusement alors, le coulissement de la goupille est commandé au moyen de conduits d'huile débouchant dans les alésages des cames fixes. Ainsi, lorsque la came mobile est en position sortie, la pression d'huile peut varier d'un côté ou de l'autre de la goupille cylindrique de manière à faire coulisser cette dernière dans ou en dehors de l'alésage de la came mobile. Avantageusement, selon ce deuxième mode de réalisation, les sommets des branches de la poutre en U forment une butée d'arrêt en position rentrée de la came mobile. Il est par ailleurs prévu sur une came fixe une butée d'arrêt en position sortie de la came mobile. Avantageusement alors, la butée d'arrêt en position sortie de la came mobile comprend un pion sur lequel une rainure réalisée sur la came mobile est adaptée à coulisser et à buter. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés: - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'actionnement selon l'invention; - les figures 2A et 2B sont des schémas en coupe de fonctionnement de la came mobile du dispositif d'actionnement de la figure 1; les figures 3A et 3B sont des schémas en coupe de fonctionnement d'une came mobile d'un deuxième mode de réalisation du dispositif d'actionnement selon l'invention; et les figures 4A et 4B sont des schémas de côté de fonctionnement de la came mobile des figures 3A et 3B. En préliminaire, on notera que les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation représentés sur les différentes figures seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois. Sur les figures 1 à 4B, on a représenté deux modes de réalisation d'un dispositif d'actionnement d'une soupape 1 d'un moteur à combustion interne. Sur la figure 1, on a représenté une soupape 40 et un arbre à cames 10 portant des excentriques appelées cames 20,21,30. L'arbre à cames 10 est adapté à tourner autour de son axe, appelé axe de rotation V. La soupape 40, de type connu, comprend, à l'une de ses extrémités, un pied de soupape 42 adapté à réguler l'entrée ou la sortie d'air dans une chambre de combustion du moteur à combustion interne. Elle comprend par ailleurs un corps cylindrique 43 d'axe W et, à l'autre de ses extrémités, un poussoir mécanique 41. Le poussoir mécanique 41 présente une face supérieure plane sur laquelle les cames 20,21,30 de l'arbre à cames 10 sont adaptées à appuyer pour engendrer un déplacement rectiligne alternatif de la soupape 40. L'axe de rotation V de l'arbre à cames 10 est orthogonal à l'axe W de la soupape 40. Ces deux axes V,W ne sont en revanche pas coplanaires, les cames 20,21,30 sont donc dites décentrées. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, pour chaque soupape, l'arbre à cames 10 porte une came mobile 30 prise en sandwich entre deux cames fixes 20,21. La came mobile 30 est adaptée à se déplacer en translation radiale entre une position rentrée et une position sortie. Les deux cames fixes 20,21 sont reliées l'une à l'autre par une poutre 22; 22' qui coopère avec la came mobile 30 pour la guider lors de sa translation radiale et qui, en formant au moins une butée d'arrêt, limite l'amplitude de son mouvement. Les cames fixes 20,21 présentent une section ovoïdale qui décrit un nez de came et un dos de came adaptés à appuyer successivement et continûment sur le poussoir mécanique 41 de la soupape 40 lorsque la came mobile 30 est en position rentrée. La came mobile 30 présente quant à elle globalement la forme d'un triangle dont le sommet est arrondi et constitue un nez de came. Cette came mobile 30 ne présente ainsi pas de dos de came de sorte que, lorsqu'elle est en position sortie, les dos des cames fixes 20,21 font office de dos de came à la came mobile 30. En outre, les faces latérales supérieures du triangle formé par la came mobile 30 sont, lorsque cette dernière est en position sortie, tangentes aux faces latérales des cames fixes 20,21. Ainsi, en position sortie, l'ensemble des cames 20,21,30 présente un profil global continu, ce qui leur permet d'appuyer continûment sur le poussoir mécanique 41 de la soupape 40. L'arbre à cames 10 est percé de conduits d'huile 51;12' longitudinaux permettant de commander la position de la came mobile 30. Cette commande est réalisée de sorte que seules les positions rentrée et sortie de la came mobile 30 sont autorisées en position stable. Les autres positions intermédiaires de la came mobile 30, entre la position rentrée et la position sortie, sont des positions instables. En outre, le déplacement de la came mobile 30 d'une position stable à l'autre est rapide et n'intervient que lorsque les dos des cames fixes 20, 21 sont en contact du poussoir mécanique 41 de la soupape 40. Ainsi, l'ensemble des cames 20,21,30 appuie toujours continûment sur le poussoir mécanique 41 de la soupape 40 quelque soit la position de la came mobile 30. Les positions rentrée et sortie de la came mobile 30 sont par ailleurs séparées d'environ 10 millimètres. Cette valeur permet de faire suffisamment varier l'amplitude du mouvement de la soupape 40 dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne pour que cette variation ait un impact réellement bénéfique sur sa puissance ou sa consommation. En fonctionnement, lorsque le moteur est peu ou moyennement sollicité, la came mobile 30 est maintenue en position rentrée. L'amplitude du mouvement de la soupape 40 est par conséquent limitée par la taille des cames fixes 20,21. Le volume d'air inspiré ou expiré par le moteur est alors faible, ce qui diminue le travail nécessaire pour vider et remplir la chambre de combustion, abaissant ainsi la consommation globale du moteur à combustion interne. Les émissions polluantes du moteur à combustion interne sont par conséquent réduites. À haut régime, lorsque le moteur est fortement sollicité, la came mobile est maintenue en position sortie. Dans cette position, l'amplitude du mouvement d'ouverture de la soupape 40 est plus importante. La chambre de combustion du moteur à combustion interne est alors mieux ventilée, ce qui accroit la puissance de ce dernier. Sur les figures 2A et 2B, on a représenté un premier mode de réalisation du dispositif d'actionnement d'une soupape 1 dans lequel la poutre 22 liant les deux cames fixes 20,21 présente une section en T. Cette poutre 22 comporte ainsi une nervure et une dalle supérieure. Dans ce mode de réalisation, la came mobile 30 comporte un logement 31 adapté à recevoir la poutre 22. Ce logement 31 comprend ainsi deux parois latérales, une paroi supérieure et une paroi inférieure. La paroi inférieure de ce logement 31 est ouverte en son centre et débouche sur la base de la came mobile 30. La largeur de cette ouverture est égale à l'épaisseur de la nervure de la poutre 22, de sorte que les parois de cette ouverture sont adaptées à coulisser le long de cette nervure. Les parois latérales du logement 31 sont quant à elles adaptées à coulisser le long de la dalle supérieure de la poutre 22. Les largeurs de la dalle supérieure de la poutre 22 et du logement 31 sont ajustées de manière à ce que la face supérieure de la dalle supérieure de la poutre 22 et la paroi supérieure du logement 31 délimitent un chambre de compression 50 étanche de volume variable destinée à recevoir un fluide de commande de la came mobile 30, ici de l'huile. Enfin, la paroi supérieure du logement 31 comporte un renfoncement 33. L'arbre à cames 10 est percé de trois conduits d'huile 51 tous longitudinaux qui traversent les cames fixes 20,21 et débouchent audessus de la dalle supérieure de la poutre 22. La position de ces trois conduits d'huile 51 leur permet de déboucher dans cette chambre de compression 50 quelque soit la position de la came mobile 30. En effet, lorsque cette dernière est en position rentrée, la paroi supérieure du logement 31 prend appui contre la dalle supérieure de la poutre 22 mais le renfoncement 33 permet de conserver un volume de chambre de compression 50 non nul dans lequel débouche les conduits d'huile 51. Afin de faire varier la position de la came mobile 30, de l'huile est injectée dans la chambre de compression 50 par l'intermédiaire des conduits d'huile 51, ce qui provoque un mouvement de levée de la came mobile 30 vers sa position sortie. Ce mouvement est arrêté en position sortie au moyen d'une butée d'arrêt formée par la dalle supérieure de la poutre 22, contre laquelle butte la paroi inférieure du logement 31. Afin de déplacer la came mobile 30 vers sa position rentrée, l'huile comprise dans la chambre de compression 50 est évacuée par ces mêmes conduits d'huile 51. Ce mouvement est arrêté en position rentrée au moyen d'une butée d'arrêt formée par la dalle supérieure de la poutre 22, contre laquelle butte la paroi supérieure du logement 31. Sur les figures 3A à 4B, on a représenté un deuxième mode de réalisation du dispositif d'actionnement d'une soupape 1 d'un moteur à combustion interne selon lequel la poutre 22' liant les deux cames fixes 20,21 présente une section en U. Dans ce mode de réalisation, l'arbre à cames 10 est percé d'un unique conduit d'huile 12' longitudinal. La came mobile 30 présente ici une forme de triangle dont la base comporte deux logements 31' parallèles adaptés à accueillir précisément les branches de la poutre 22' en U. La came mobile 30 est ainsi adaptée à coulisser le long des branches de ce U. En outre, la profondeur des logements 31' est inférieure à la longueur des branches dudit U, de sorte que les extrémités des branches de la poutre 22' en U forment une butée d'arrêt de la came mobile 30 en position rentrée lorsqu'elles entrent en contact avec le fond des logements 31'. La came mobile 30 porte par ailleurs une rainure 33' disposée radialement sur sa face en regard de la came fixe 21. Cette rainure 33' est débouchante d'un seul côté, du côté du nez de la came mobile 30. La came fixe 21 porte quant à elle un pion 24' qui est inséré dans la rainure 33'. Ainsi, lorsque la came mobile 30 se déplace radialement, la rainure coulisse le long du pion 24', ce qui a pour effet de rigidifier la translation radiale de la came mobile 30 par rapport à la poutre 22'. Par ailleurs, lorsque la came mobile 30 atteint sa position sortie, le côté non débouchant de la rainure 33' vient en butée contre le pion 24'. Le pion 24' et la nervure 33' forment ainsi une butée d'arrêt en position sortie de la came mobile 30. Comme le montre plus particulièrement la figure 4A, les trois cames 20,21, 30 sont percées d'alésages qui sont coaxiaux lorsque la came mobile 30 est 15 en position sortie. Plus précisément, la came fixe 21 est percée d'un alésage 23' d'un diamètre égal à celui du conduit d'huile 12'. Cet alésage 23' débouche en outre sur ce dernier. La came fixe 20 est quant à elle percée d'un alésage 25' d'un diamètre supérieur à celui du conduit d'huile 12'. Cet alésage 25' débouche sur un alésage 11', de même diamètre, réalisé dans l'arbre à cames 10. Cet alésage 11' débouche sur le conduit d'huile 12'. Enfin, la came mobile 30 est percée d'un alésage 32' dont le diamètre en vis-à-vis de la came fixe 20 est égal au diamètre de l'alésage 25' réalisé dans la came fixe 20. Cet alésage 32' présente un rétrécissement subit de diamètre de sorte qu'en regard de la came fixe 21, son diamètre est égal à celui de l'alésage 23' réalisé dans la came fixe 21. Ces alésages 23',25',32' sont destinés à permettre le blocage en position haute de la came mobile 30. Dans ce but, les alésages 11',25' accueillent une 30 goupille cylindrique 61' adaptée à coulisser dans l'alésage 32' de la came mobile 30. Un ressort de rappel 60' est par ailleurs disposé en compression entre la base de la poutre 22' en U et la paroi de la came mobile 30 s'étendant entre les deux logements 31'. Ce ressort de rappel 60' est adapté à pousser la came mobile vers sa position sortie. Il présente en outre une raideur faible de sorte que, lorsque le nez de la came mobile 30 entre en contact avec la soupape 40, le came mobile 30 se déplace en position rentrée. Afin, de maintenir la came mobile 30 en position sortie lorsqu'elle entre en contact avec la soupape 40, de l'huile est injectée sous pression dans le conduit d'huile 12' de manière à pousser la goupille cylindrique 61' vers la came mobile 30. Ainsi, lorsque cette dernière est en position sortie, la goupille cylindre 61' s'insère de moitié dans l'alésage 32' de la came mobile 30 jusqu'au rétrécissement subit de diamètre de cet alésage 32'. La came mobile 30 est ainsi fermement maintenue en position sortie, en particulier lorsque son nez entre en contact du poussoir mécanique 41 de la soupape 40. Dans cette position, la puissance que développe le moteur à combustion interne est optimale. Lorsqu'une telle puissance n'est plus nécessaire, de l'huile sous pression est injectée du côté opposé dans le conduit d'huile 12', de manière à chasser la goupille 61' de l'alésage 32', replaçant ainsi cette goupille 61' en position initiale. Ainsi, lorsque le nez de la came mobile 30 entre à nouveau en contact avec le poussoir mécanique 41 de la soupape 40, la came mobile 30 se place en position rentrée. La consommation du moteur à combustion interne est ainsi diminuée. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'actionnement d'une soupape (1) d'un moteur à combustion interne comprenant un arbre à cames (10) et une came mobile (30) montée sur l'arbre à cames (10) de manière à pouvoir se déplacer en translation radiale entre une position rentrée et une position sortie, caractérisé en ce que l'arbre à cames (10) porte, de part et d'autre de ladite came mobile (30), deux cames fixes (20,21) liées l'une à l'autre par une poutre (22;22') qui coopère avec la came mobile (30) pour la guider lors de sa translation radiale et qui forme au moins une butée d'arrêt de ladite came mobile (30). 2. Dispositif d'actionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre à cames (10) comprend uniquement des conduits d'huile (51;12') longitudinaux dans lesquels les pressions d'huile sont adaptées à commander la position de la came mobile (30). 3. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les positions rentrée et sortie de la came mobile (30) sont distantes d'environ dix millimètres. 4. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en position sortie, les faces latérales du nez de la came mobile (30) sont tangentes aux faces latérales des cames fixes (20, 21). 5. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la poutre (22) présente une section en T et en ce que la came mobile (30) présente un logement (31) qui reçoit ladite poutre (22) en T et dont les parois sont adaptées à coulisser le long de cette dernière. 6. Dispositif d'actionnement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la face supérieure de la dalle supérieure de la poutre (22) et les parois du logement (31) délimitent une chambre de compression (50) étanche de volume variable destinée à recevoir un fluide de commande de la came mobile (30). 7. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la dalle supérieure de la poutre (22) en T forme des butées d'arrêt en positions rentrée et sortie de la came mobile (30). 8. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la poutre (22') présente une section en U et en ce que la J came mobile (30) comporte deux logements (31') adaptés à accueillir les branches de la poutre (22') en U. 9. Dispositif d'actionnement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort de rappel (60') placé en compression entre la poutre (22') et la came mobile (30) et adapté à rappeler la came mobile (30) en position sortie. 10. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les trois cames (20,21,30) définissent des alésages (23',32',25') coaxiaux lorsque la came mobile (30) est en position sortie dont l'un d'eux, appartenant à une des cames fixes (20,21), renferme une goupille cylindrique (61') adaptée à coulisser de moitié dans l'alésage (32') de la came mobile (30). 11. Dispositif d'actionnement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le coulissement de la goupille cylindrique (61') est commandé au moyen de conduits d'huile (12') débouchant dans les alésages (23', 25') des cames fixes (20,21). 12. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que les sommets des branches de la poutre (22') en U forment une butée d'arrêt en position rentrée de la came mobile (30) et en ce qu'il est prévu sur une came fixe (20,21) une butée d'arrêt en position sortie de la came mobile (30). 13. Dispositif d'actionnement selon la revendication 12, caractérisé en ce que la butée d'arrêt en position sortie de la came mobile (30) comprend un pion (24') sur lequel une rainure (33') réalisée sur la came mobile (30) est adaptée à coulisser et à buter.