Brevet FR2898385A1 — publié le 20070914

"Dispositif de pilotage d'une distribution d'un moteur à combustion interne et moteur à combustion interne comportant un tel dispositif" L'invention concerne un dispositif de pilotage d'une distribution d'un moteur à combustion interne à double culasse en V et un moteur à combustion interne à double culasse en V comportant un tel dispositif. La disposition des cylindres d'un moteur à combustion interne dans deux culasses angulairement décalées l'une par rapport à l'autre autour du vilebrequin de manière à former un V permet d'obtenir des moteurs axialement plus courts qu'avec une culasse dans laquelle les cylindres sont tous alignés les uns par rapport aux autres. Cependant, cette disposition en V entraîne le désavantage de devoir doubler certains organes, notamment les arbres à cames et les moyens pour les commander. En effet, dans sa forme la plus simple, un moteur à combustion interne à double culasse en V comporte dans chaque culasse un ou plusieurs cylindres dont chacun a au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement. Alors que toutes ces soupapes d'admission et d'échappement peuvent être commandées par un seul arbre à cames dans un moteur à cylindres alignés, le moteur en V demande au moins deux arbres à cames, un pour chacune des deux culasses. Dans les moteurs à combustion interne plus récents, chacun des cylindres est équipé de trois, voire quatre soupapes, à savoir une ou deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement. Lorsque les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement de chaque culasse doivent être ouvertes et fermées avec des décalages fixes entre deux soupapes successives, conformément au cycle de fonctionnement du moteur, un seul arbre à cames pour chacune des culasses peut être suffisant. Par contre, lorsque les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement de chacune des culasses doivent pouvoir être commandées, à un certain degré, indépendamment les unes des autres, notamment de manière à pouvoir donner plus ou moins d'avance à l'ouverture ou à la fermeture des soupapes d'admission ou d'échappement, il est nécessaire de prévoir pour chacune des deux culasses un arbre à cames d'admission et un arbre à cames d'échappement et des moyens pour les commander individuellement. Toutefois, comme cela est représenté schématiquement sur la figure 1 des dessins annexés, l'ensemble des arbres à cames est généralement entraîné par le vilebrequin moyennant une courroie unique. En effet, un moteur à combustion interne à double culasse en V comporte habituellement un carter de cylindre 1, une première culasse 2 et une seconde culasse 3 angulairement disposés de manière à former ensemble un V et, sur chacune des deux culasses, un arbre à cames d'admission 5 ou 6 et un arbre à cames d'échappement 7 ou 8. Chacun des arbres à cames est pourvu d'un pignon comme l'est aussi le vilebrequin 4 qui entraîne les arbres à cames en rotation moyennant, par exemple, une courroie crantée de distribution 9. Afin de ne pas surcharger les figures montrant la face de distribution d'un moteur, les pignons ne sont pas dessinés ni référencés, sauf exception précisée dans la description. Abstraction faite de pignons de renvoi et de pignons tendeurs, nécessaires pour une transmission sans faille du mouvement de rotation du vilebrequin sur les arbres à cames, la courroie crantée 9 passe par le pignon du vilebrequin 4 et les pignons des quatre arbres à cames. En conséquence, pour pouvoir donner plus ou moins d'avance à l'ouverture ou à la fermeture des soupapes d'admission ou d'échappement, il faut pourvoir chacun des arbres à cames avec un moyen pouvant introduire un décalage angulaire entre l'arbre à cames et le pignon associé sur lequel passe la courroie crantée 9 ou un autre moyen de transmission approprié. Pour la configuration représentée sur la figure 1, cela veut dire que chacun des arbres à cames doit être équipé d'un moyeu à calage variable et qu'il faut prévoir quatre électrovannes de pilotage à trois voies, quatre cibles de détection, quatre capteurs de recopies de position, et des moyens de transmission et d'entrée de données pour pouvoir commander l'ensemble des arbres à cames. Une telle disposition étant désavantageuse en raison du grand nombre de pièces nécessaires pour assurer la fonction voulue, et les moyeux étant grands consommateurs d'huile, sans parler des moyens importants pour commander les moyeux à calage variable, une simplification du pilotage de la distribution d'un moteur à combustion interne en V s'impose. Par ailleurs, les moyeux à calage variable étant généralement assez volumineux, leur implantation sur l'une ou l'autre des deux culasses peut s'avérer être difficile, selon la disposition du groupe moto-propulseur dans le compartiment moteur. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de pilotage d'une distribution de moteur à combustion interne à double culasse en V qui relève d'une conception plus simple et moins spacieuse. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif de pilotage d'une distribution d'un moteur à combustion interne à double culasse en V comportant des arbres à cames en nombre égal sur chaque culasse et au moins un moyen de transmission reliant les arbres à cames à un vilebrequin qui les entraîne de cette manière. Conformément à l'invention, le dispositif comprend un moyen de transmission principal reliant le vilebrequin à l'arbre à cames (ou aux arbres à cames) d'une première des deux culasses, cet arbre à cames (ou ces arbres à cames) étant pourvu(s chacun) d'un moyeu à calage variable, et autant de moyens de transmission relais qu'il y a d'arbres à cames sur chaque culasse pour relier le (ou les) arbre(s) à cames de la première culasse à l'arbre à cames (ou aux arbres à cames correspondants) de la seconde des deux culasses. Le dispositif de l'invention permet de supprimer les inconvénients énoncés plus haut des dispositifs de pilotage antérieurs par réduction du nombre de pièces coûteuses, lourdes et volumineuses et difficile à implanter, et en simplifiant ainsi l'intégration du moteur à combustion dans l'environnement du véhicule. Le dispositif permet donc de piloter la distribution d'un moteur à combustion interne à double culasse en V avec possibilité de varier la position angulaire des arbres à cames par rapport à leur pignon d'entraînement sans augmenter pour autant le nombre de moyeux à calage variable et d'organes de commande et de contrôle associés par rapport aux dispositions correspondantes d'un moteur à combustion interne à culasse simple. Les deux sous ensembles d'entraînement/moyeu à calage variable, généralement des sous ensembles pignons/moyeu à calage variable, sont avantageusement assemblés sur les arbres à cames d'admission et d'échappement de la culasse avant lorsque le moteur est disposé transversalement dans le compartiment moteur. La limitation des moyeux à calage variable à deux permet aussi de limiter le nombre d'électrovannes pour en assurer le pilotage ainsi que les moyens de réglages sous la forme de seulement deux kits capteurs de recopie/cible de détection. Les dispositions de l'invention permettent par ailleurs d'utiliser, à la place d'une très longue courroie crantée passant sur tous les pignons du vilebrequin et des arbres à cames et généralement difficile à tendre de manière homogène, une courroie principale permettant au vilebrequin de transmettre son mouvement de rotation aux arbres à cames pourvus de moyeu à calage variable et par deux courroies relais dont la première transmet intégralement le déphasage du premier arbre à cames d'admission à son homologue de la culasse opposée et dont la seconde courroie relais transmet, de façon similaire, le déphasage du premier arbre à cames d'échappement à son homologue de la culasse opposée. Il va sans dire que cette disposition d'une courroie principale et de deux courroies relais peut être réalisée indifféremment, à la place des courroies crantées, par des chaînes passant sur des pignons appropriés ou par des cascades de pignons. Le principe de la transmission selon l'invention est donc celui d'utiliser un moyen principal de transmission entre le vilebrequin et les deux arbres à cames de la culasse pourvus de moyeux à calage variable et d'utiliser un premier et un second moyen de transmission relais respectivement entre les deux arbres à cames d'admission et les deux arbres à cames d'échappement des deux culasses. Bien que habituellement, on ne mélange pas les transmissions par courroies crantées et par chaînes dans un même moteur, on ne sort pas du principe de la présente invention lorsque l'on utilise une courroie ou une chaîne comme moyen de transmission principal et respectivement des chaînes ou des courroies comme moyens de transmission relais. Selon une variante de réalisation, applicable notamment dans le cas d'un entraxe important entre les arbres à cames correspondants de la première et de la seconde culasse, un au moins des moyens de transmission relais peut être formé par une suite de deux moyens partiels de transmission relais. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci- après d'un mode de réalisation de l'invention et d'une variante de celui-ci, description faite en référence aux dessins annexés. Dans ces dessins la figure 1 rappelle la structure traditionnelle d'un moteur à combustion interne à double culasse en V avec l'entraînement des arbres à cames par le vilebrequin moyennant une courroie unique et des moyens de commande pour chacun des arbres à cames, la figure 2 représente un schéma de fonctionnement de la disposition de distribution selon la figure 1, la figure 3 représente une vue de la face distribution d'un moteur à combustion interne à double culasse en V avec un dispositif de pilotage selon l'invention, les figures 4 et 5 représentent des schémas fonctionnels de l'entraînement représenté sur la figure 3 et la figure 6 représente, en une vue de la face de distribution, une variante du mode de réalisation de l'invention. Selon la figure 1 décrite plus haut et selon le schéma de fonctionnement représenté sur la figure 2, un moteur à combustion interne à double culasse en V comportant un arbre à cames d'admission et un arbre à cames d'échappement pour chacune des deux culasses nécessite, si l'on ne recours pas à l'invention, un équipement assez important si l'on veut permettre un déphasage angulaire des arbres à cames. En effet, un moteur à combustion interne à double culasse en V comporte habituellement un carter 1, une première culasse 2, une seconde culasse 3, un arbre à cames d'admission 5 et un arbre à cames d'échappement 7 sur la première culasse 2 et un arbre à cames d'admission 6 et un arbre à cames d'échappement 8 sur la seconde culasse 3, les arbres à cames 5 à 8 étant entraînés par un vilebrequin 4 moyennant une courroie crantée de distribution 9. Pour obtenir dans un tel moteur une commande de déphasage des arbres à cames les uns par rapport aux autres, il faudrait quatre moyeux à calage variable 10 avec, pour chacun des moyeux, une commande électrique 11 destinée à piloter des circuits d'huile 12 à 14 agissant sur la commande correspondante, ainsi que quatre capteurs de recopies de position 15 et quatre cibles de détection 16, c'est-à-dire quatre kits capteurs de recopie/cible de détection pour contrôler la position angulaire de chacun des arbres à cames 5 à 8. L'invention telle que représentée sur les figures 3 à 5 selon un mode de réalisation préféré de l'invention et sur la figure 6 selon une variante de celui-ci, permet de réduire la quantité des moyens coûteux et encombrants à une dimension raisonnable et notamment facilitant l'intégration du moteur à combustion interne dans l'environnement d'un véhicule automobile. En effet, selon les dispositions de l'invention, dans un moteur à combustion interne à double culasse en V qui comprend un carter de cylindre 1 et deux culasses 2, 3 ainsi qu'un arbre à cames d'admission 5 ou 6 et un arbre à cames d'échappement 7 ou 8 pour chacune des deux culasses 2, 3, le vilebrequin 4 entraîne directement uniquement les arbres à cames d'admission et d'échappement de l'une des deux culasses à l'aide d'un moyen de transmission principal 21. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le vilebrequin 4 et les arbres à cames d'admission 5 et d'échappement 7 de la première culasse 2 sont pourvus de pignons sur lesquels passe une courroie crantée de distribution 21. Les arbres à cames d'admission 5 et d'échappement 7 sont pourvus de moyeux à calage variable 10 pour obtenir un décalage angulaire des arbres à cames par rapport à leur pignon. Les arbres à cames d'admission 6 et d'échappement 8 de la seconde culasse 3 n'ont pas de moyeux à calage variable, mais sont entraînés par les arbres à cames de la première culasse 2 à l'aide de moyens de transmission relais 22, 23. Plus précisément, l'arbre à cames d'admission 5 de la première culasse 2 entraîne l'arbre à cames d'admission 6 de la seconde culasse à l'aide du moyen de transmission relais 22 et l'arbre à cames d'échappement 7 de la première culasse 2 entraîne l'arbre à cames d'échappement 8 de la seconde culasse 3 à l'aide du moyen de transmission relais 23. Dans l'exemple représenté, les arbres à cames 5 à 8 sont pourvus chacun de pignons appropriés permettant d'établir une liaison en entraînement, par exemple à l'aide de courroies crantées, passant sur les pignons associés. Abstraction est faite ici dans la description de pignons tendeurs ou d'autres pignons nécessaires selon la configuration spécifique d'un moteur à combustion donné pour guider les moyens de transmission relais sur les pistes appropriées et de les maintenir tendues. Les figures 4 et 5 montrent l'économie des moyens respectivement pour l'entraînement des deux arbres à cames d'admission 5, 6 et pour les deux arbres à cames d'échappement 7, 8. Les figures 4 et 5 montrent en même temps que le nombre de commandes électriques 11 pour chacun des moyeux à calage variable 10 et les circuits d'huile 12 à 14 sur lesquels la commande électrique 11 agit pour varier le déphasage angulaire des moyeux 10, sont limités aux deux arbres à cames d'admission 5 et d'échappement 7 de la culasse 2, c'est-à-dire la culasse avant selon la disposition choisie. On réduit donc à la moitié les moyens de pilotage dont on aurait besoin pour un pilotage des arbres à cames en déphasage angulaire sans application de l'invention. Suivant l'exemple représenté sur la figure 6, qui est une variante de réalisation du mode de réalisation de la figure 3, le moyen de transmission relais reliant les deux arbres à cames d'échappement 7, 8 l'un à l'autre est remplacé, principalement en raison de l'entraxe assez important des deux arbres, par une suite de deux moyens partiels des transmission relais, référence 33 et 34, passant sur un pignon commun 35 disposé à peu près au milieu entre les deux arbres à cames. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pilotage d'une distribution d'un moteur à combustion interne à double culasse (2, 3) en V comportant des arbres à cames (5 à 8) en nombre égal sur chaque culasse et au moins un moyen de transmission (21) reliant les arbres à cames (5 à 8) à un vilebrequin (4) qui les entraîne de cette manière, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de transmission principal (21) reliant le vilebrequin (4) à l'arbre à cames (ou aux arbres à cames) (5, 7) d'une première (2) des deux culasses (2, 3), cet arbre à cames (ou ces arbres à cames) (5, 7) étant pourvu(s chacun) d'un moyeu à calage variable (10), et autant de moyens de transmission relais (22, 23) qu'il y a d'arbres à cames sur chaque culasse pour relier le (ou les) arbre(s) à cames (5, 7) de la première culasse (2) à l'arbre à cames (ou aux arbres à cames correspondants) (6, 8) de la seconde (3) des deux culasses (2, 3). 2. Dispositif selon la revendication 1 appliqué à un moteur à combustion interne à double culasse (2, 3) en V avec deux arbres à cames (5, 7 ; 6, 8) par culasse, caractérisé en ce qu'il comprend, outre le moyen de transmission principal (21), un premier moyen de transmission relais (22) et un second moyen de transmission relais (23) reliant respectivement l'un (5) et l'autre (7) des deux arbres à cames (5, 7) de la première culasse (2) à un arbre à cames correspondant (6, 8) de la seconde culasse (3) . 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le (ou au moins un des) moyen(s) de transmission relais est formé par une suite de deux moyens partiels de transmission relais (33, 34). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de transmission principal (21) est formé par une courroiecrantée passant sur des pignons appropriés dont sont pourvus le vilebrequin (4) et les arbres à cames (5, 7). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou chacun des moyens de transmission relais (22, 23) est formé par une courroie crantée passant sur des pignons appropriés dont sont pourvus les arbres à cames (5, 7 ; 6, 8). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le moyen de transmission principal (21) est formé par une chaîne passant sur des pignons appropriés dont sont pourvus le vilebrequin (4) et les arbres à cames (5 à 8). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ou chacun des moyens de transmission relais (22, 23) est formé par une chaîne passant sur des pignons appropriés dont sont pourvus les arbres à cames (5 à 8). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de transmission principal et relais (21, 22, 23) sont formés chacun par une cascade de pignons. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend autant de kits capteur de recopie / cible de détection (15, 16) que de moyeux à calage variable (10) pour contrôler le positionnement angulaire des arbres à cames (5 à 8). 10. Moteur à V, caractérisé en l'une quelconque des revendications 1 à 9. combustion interne à double culasse en ce qu'il comprend un dispositif selon30