Brevet FR3044039A1 — publié le 20170526

SYSTEME DE DECALAGE EN ROTATION ENTRE DEUX ARBRES MONTES MOBILES EN ROTATION Domaine technique de l'invention L'invention concerne un système de décalage en rotation entre deux arbres montés mobiles en rotation, équipé d'un dispositif d'amortissement. L'invention concerne plus particulièrement un système de décalage d'arbre à cames pour un moteur à combustion interne. L'invention concerne également un moteur à combustion interne comportant un tel système de décalage d'arbre à cames. Etat de la Technique Dans une configuration répandue des moteurs à combustion interne, une culasse est montée au dessus d'un carter cylindres qui loge un vilebrequin monté mobile en rotation autour d'un axe longitudinal du moteur. Le vilebrequin est entrainé en rotation par des mouvements de va-et-vient de pistons coulissant dans des cylindres et reliés au vilebrequin par des bielles. A une extrémité du vilebrequin, est disposée une roue dentée qui entraine à l'aide de moyens de transmission une seconde roue dentée aménagée en bout d'un arbre à cames monté mobile en rotation dans la culasse. La rotation de l'arbre à cames est liée à la rotation du vilebrequin. L'arbre à cames est aménagé pour entrainer en coulissement des soupapes positionnées au-dessus de chambres à combustion installées dans les cylindres. Lesdites soupapes sont destinées à l'ouverture de conduits de circulation de gaz pour l'admission de gaz dans les chambres à combustion ou pour l'échappement des gaz depuis lesdites chambres. Selon des modes de réalisation, on peut ainsi avoir des soupapes d'admission associées à des soupapes d'échappement, des soupapes d'échappement seules ou des soupapes d'admission seules, lesdites soupapes étant commandées par l'arbre à cames. Par exemple, pour un moteur 4T (quatre temps), les soupapes d'admission sont ouvertes pour admettre de l'air dans les chambres à combustion puis refermées, cet air est mélangé avec du carburant et comprimé avant d'être brûlé. Les soupapes d'échappement sont alors 3044039 2 ouvertes pour laisser s'échapper les gaz brûlés dans des conduits d'échappement. Par exemple, pour certains moteurs 2T (deux temps) de l'air frais peut être admis depuis des ouvertures disposées dans le bas du 5 cylindre entourant la chambre à combustion. L'air est ensuite mélangé avec du carburant et comprimé avant d'être brulé et aspiré hors de la chambre de combustion par l'ouverture des conduits d'échappement. Par exemple, pour d'autres moteurs 2T, la soupape peut commander l'ouverture d'admission de gaz dans la chambre. Les gaz 10 sont mélangés avec du carburant et comprimés avant d'être aspirés hors de la chambre par l'ouverture de conduits d'échappement débouchant dans ladite chambre. Pour améliorer l'efficacité du moteur, notamment pour optimiser les taux de gaz brulés et la phase de balayage des gaz dans la chambre, 15 les ouvertures des soupapes d'admission ou d'échappement peuvent fluctuer selon le régime ou la charge du moteur. Selon les régimes du moteur, il peut être efficace de jouer sur le décalage de l'arbre à carnes en avance ou en retard par rapport à la rotation du vilebrequin. 20 On connait des systèmes de décalage en rotation d'arbre comprenant des moyens de déplacement de branches des moyens de transmission situées entre les deux roues dentées, ces moyens de déplacement permettant de régler l'écartement entre ces branches, tel que, par exemple, celui décrit dans le document FR 2 979 946. 25 Toutefois, du fait du mouvement des soupapes et des acyclismes du vilebrequin, les moyens de transmission subissent des mouvements oscillatoires engendrant des efforts dynamiques importants sur les moyens de déplacement. Ces efforts dynamiques peuvent entrainer une dégradation du fonctionnement des moyens de déplacement, voire leur 30 ruine. Bref résumé de l'invention L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un système de décalage en rotation d'arbres équipé d'un dispositif permettant de réduire les efforts dynamiques subis par les moyens de déplacement. L'invention est plus particulièrement destinée au décalage d'un arbre à came de moteur thermique, mais peut être appliquée à 3044039 3 tout système de décalage en rotation d'arbres dont les moyens de déplacement subissent des efforts provenant des moyens de transmission. Un premier objet de l'invention concerne un système de décalage 5 en rotation entre deux arbres montés mobiles en rotation selon des axes sensiblement parallèles et reliés par des moyens de transmission entourant des roues dentées coplanaires portées chacune par un arbre, le système comprenant un dispositif de déplacement d'au moins une des branches des moyens de transmission situées entre les roues 10 dentées, ce dispositif de déplacement étant conformé pour faire varier les positions des deux branches, ledit dispositif de déplacement comprenant : un premier élément d'appui mobile commandé, s'étendant entre les roues dentées et en appui contre une branche des moyens de 15 transmission, un second élément d'appui mobile, s'étendant entre les roues dentées et en appui contre la deuxième branche des moyens de transmission, un élément d'actionnement commandant le déplacement 20 dudit élément d'appui mobile commandé, un moyen élastique de maintien de tension des moyens de transmission. Le déplacement de l'élément d'appui mobile commandé permet de régler la distance séparant les branches des moyens de transmission 25 entre lesquelles il est disposé, et le décalage en rotation des arbres. Les efforts dynamiques engendrés par les moyens de transmissions sont dès lors transmis à la fois à l'élément d'appui mobile commandé et à son élément d'actionnement, lesquels peuvent être fragilisés par ces efforts. Selon l'invention, le système comprend au moins deux éléments 30 amortisseurs conformés pour réduire des efforts dynamiques subis par le dispositif de déplacement et engendrés par les moyens de transmission, dont au moins un élément amortisseur fixé au premier élément d'appui mobile et au moins un élément amortisseur fixé au second élément d'appui mobile (25). 35 Le dispositif de déplacement est ainsi moins sollicité de sorte que sa durée de vie est augmentée. Le fonctionnement du système de 3044039 4 décalage s'en trouve amélioré, notamment par des temps de réponse plus courts du dispositif de déplacement. Avantageusement, le moyen de maintien de tension peut être disposé entre les deux éléments d'appui mobile. 5 Avantageusement, le système peut comprendre en outre un élément amortisseur intégré à l'élément d'actionnement. Avantageusement, en variante ou en combinaison, au moins un élément amortisseur peut être un élément amortisseur reliant un élément d'appui mobile à un point fixe. 10 Avantageusement, le système peut comprendre au moins un couple d'éléments amortisseurs distincts choisis parmi : un élément amortisseur reliant les deux éléments d'appui mobiles, un élément amortisseur reliant le premier élément d'appui 15 mobile à un point fixe, un élément amortisseur reliant le second élément d'appui mobile à un point fixe. Un tel agencement permet d'améliorer encore la réduction des efforts subis par le dispositif de déplacement, et en particulier 20 d'améliorer le temps de réponse de l'élément d'actionnement. Les premier et second éléments d'appui peuvent avantageusement être montés mobiles en rotation. Lorsque l'élément d'appui commandé est monté mobile en rotation, le système de décalage peut comprendre un, notamment un ou 25 plusieurs, élément amortisseur reliant l'élément d'appui mobile commandé à un point fixe choisi parmi : un élément amortisseur rotatif placé au point de rotation dudit élément d'appui mobile commandé et reliant ce dernier à un point fixe, et 30 un élément amortisseur linéaire placé à distance du point de rotation dudit élément d'appui mobile et reliant ce dernier à un point fixe, ledit élément amortisseur linéaire travaillant en compression et/ou en extension suivant une direction linéaire prédéterminée En variante ou en combinaison, au moins un élément amortisseur 35 est un élément amortisseur linéaire travaillant en compression et/ou en extension suivant une direction linéaire prédéterminée. 3044039 5 Avantageusement, le premier élément d'appui mobile commandé et le second élément d'appui mobile peuvent être montés mobiles en rotation autour d'axes sensiblement parallèles. Dans ce cas, les deux axes de rotation des éléments d'appui mobile peuvent avantageusement 5 être disposés à proximité d'une même roue dentée. Le système de décalage selon l'invention est adapté pour tout ensemble d'arbres rotatifs, dont un arbre entraine en rotation l'autre arbre via les moyens de transmission. Selon un mode de réalisation particulier, l'un des arbres du 10 système de décalage selon l'invention est un arbre à cames commandant le déplacement des soupapes d'un moteur à combustion interne et l'autre arbre est un vilebrequin dudit moteur. L'invention concerne également un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un système de décalage selon 15 l'invention. Brève description des figures L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels : 20 - la figure 1 est un schéma de profil d'un moteur à combustion ; - la figure 2 est une représentation en perspective d'un système de décalage selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une représentation schématique de face d'un système de décalage selon un autre mode de réalisation de 25 l'invention ; - la figure 4 est une représentation schématique de face d'un système de décalage selon encore un autre mode de réalisation de l'invention. 30 Description détaillée des figures Par sensiblement parallèle, perpendiculaire ou à angle droit, on entend une direction/un angle s'écartant d'au plus ±20°, voire d'au plus 10° ou d'au plus 5° d'une direction parallèle, perpendiculaire ou d'un angle droit. 35 Les descriptions qui suivent se réfèrent à l'axe longitudinal X du vilebrequin, transversal Y et vertical Z. 3044039 6 Dans les figures, les mêmes éléments représentés gardent les mêmes références. Selon la figure 1, un moteur à combustion interne 11 comprend une culasse 12 montée au-dessus d'un carter cylindres 13. 5 Dans le carter cylindres 13, un vilebrequin 16 est monté mobile en rotation autour d'un axe X. Une roue dentée 17 est montée solidaire du vilebrequin 16 à une extrémité de celui-ci. Dans la culasse 12, un arbre à cames 14 est monté mobile en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal X du vilebrequin 10 16. Une roue dentée 15 est montée solidaire de l'arbre à cames 14, à une extrémité de ce dernier. La roue dentée 15 et la roue dentée 17 solidaire du vilebrequin sont sensiblement coplanaires, situées sensiblement dans un plan YZ orthogonal à l'axe longitudinal X. Des moyens de transmission de distribution 18 entourent les 15 deux roues dentées 15, 17, grâce à quoi le mouvement de rotation du vilebrequin 16 est transmis à l'arbre à cames 14. Les diamètres des deux roues dentées 15, 17 sont égaux dans les modes de réalisation présentés afin de simplifier la description, mais ils pourraient être différents. Tel que visible sur les figures 2 à 4, les moyens de 20 transmission 18 entourant les deux roues dentées 15, 17 (représentées en pointillés sur la figure 2) comprennent une zone 19 en contact avec la roue dentée 15 solidaire de l'arbre à cames 14, une première branche 20, une zone de contact 21 avec la roue dentée 17 solidaire du vilebrequin 16 et une deuxième branche 22. Les deux branches 20, 22 25 des moyens de transmission 18 sont en conséquence écartées par la configuration. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 2 et 3, un système de décalage 10 comprend un dispositif de déplacement 23 d'au moins une des deux branches 20, 22. Ce déplacement d'au moins 30 une des branches est réalisé dans le plan des roues dentées 15, 17, à savoir dans le plan YZ, ici sensiblement dans la direction de l'axe transversal Y. Le dispositif de déplacement 23 permet ainsi de faire varier la les positions des deux branches 20, 22 et par conséquent le décalage en rotation du vilebrequin 16 et de l'arbre à cames 14. 35 Selon l'invention, le système de décalage 10 comprend au moins deux éléments amortisseurs conformés chacun pour réduire des efforts dynamiques subis par le dispositif de déplacement 23, et engendrés par 3044039 7 les moyens de transmission 18. Plus précisément, au moins un élément amortisseur est fixé sur chacun des deux éléments d'appui mobiles 24, 25 décrits ci-après. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 4, le 5 dispositif de déplacement 23 comprend un élément d'appui mobile commandé 24, s'étendant entre les roues dentées et en appui contre l'une de ses branches 20, 22 des moyens de transmission, ici la branche 22. Le dispositif de déplacement 23 comprend en outre un élément d'appui mobile 25 s'étendant également entre les roues dentées 10 mais en appui contre l'autre branche 20 des moyens de transmission. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les éléments d'appui mobiles 24 et 25 se présentent sous la forme de patins en appui sur les branches 20, 22, sur la majeure partie de la longueur de ces branches. Chacun de ces éléments d'appui mobiles 24, 25 est 15 monté à rotation sur le carter du moteur, autour d'axes de rotation 28, 27 sensiblement parallèles, respectivement. De manière préférentielle, lesdits axes de rotation sont disposés à proximité d'une même roue dentée, par exemple la roue dentée 15 solidaire de l'arbre à cames. Ce deuxième élément d'appui mobile 25 maintient les moyens de 20 transmission 18 en tension, il est dit « tendeur ». Autrement dit, cet élément 25 d'appui mobile joue le rôle d'un galet tendeur. L'élément d'appui mobile 25 peut ainsi être équipé d'un moyen de maintien en tension, tel qu'un ressort, apte à l'appliquer contre la branche 20. Le dispositif de déplacement 23 peut ainsi comprendre un moyen 25 de maintien en tension 33 des moyens de transmissions. Ledit moyen de maintien présente une caractéristique élastique et peut comporter selon un mode de réalisation un ressort destiné à pousser dans le plan des roues dentées sur les moyens de transmission. Selon les figures 2, 3 et 4, ledit moyen de maintien en tension est disposé de manière 30 préférentielle entre les deux éléments d'appui 24, 25 mobiles afin de maintenir un écartement sensiblement constant entre les deux éléments d'appui mobiles. Ce moyen de maintien en tension 33 peut également présenter une fonction d'amortisseur et former un élément amortisseur au sens 35 de l'invention. C'est notamment le cas dans les modes de réalisation des figures 2 et 4. 3044039 8 Le dispositif de déplacement 23 comprend en outre un élément d'actionnement 26, commandant le déplacement de l'élément d'appui mobile commandé 24. Dans l'exemple représenté, cet élément d'actionnement 26 est solidaire à l'une de ses extrémités d'un élément 5 fixe, ici le carter moteur, et à l'autre de ses extrémités à l'élément d'appui mobile commandé 24. Il est agencé de manière à déplacer ce dernier suivant l'axe transversal Y. L'invention n'est toutefois pas limitée à une réalisation ou une position particulière de l'élément d'actionnement 26. 10 On notera que sur la figure 2, l'élément d'actionnement 26 est relié sensiblement au milieu de l'élément 24 d'appui mobile commandé, suivant l'axe vertical Z. L'invention n'est toutefois pas limitée à une forme particulière des éléments 24, 25 d'appui mobiles, ni à leur nombre, ni à une position particulière de l'élément d'actionnement 26, 15 pourvu que les éléments 24, 25 d'appui mobiles permettent d'écarter les branches 20, 22 des moyens de transmission 18. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, un élément amortisseur 29 relie les deux éléments 24, 25 d'appui mobiles. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le système 20 de décalage 10 comprend un élément amortisseur 29 qui relie les deux éléments d'appui mobiles 24, 25, mais aussi un élément amortisseur 30 disposé entre l'élément d'appui mobile commandé 24 et un point fixe du système de décalage 10, par exemple ici le carter. Le mode de réalisation de la figure 3 comprend deux éléments amortisseurs 29, 30 25 favorisant ainsi la réduction des efforts dynamiques subis par les éléments d'appui mobiles 24, 25, mais subis également par l'élément d'actionnement 26. En variante, le deuxième élément amortisseur pourrait être disposé entre l'élément d'appui mobile tendeur 25 et un point fixe du 30 moteur (par exemple le carter), tel que désigné par la référence 30' sur la figure 3. Dans le mode de réalisation représenté figure 4, l'élément d'actionnement 26 comprend un élément amortisseur 31. Autrement dit cet élément amortisseur 31 est intégré à l'élément d'actionnement 26. 35 Dans cet exemple, il s'agit d'un élément amortisseur 31 linéaire, à savoir travaillant en compression et/ou en extension suivant une direction prédéterminée, par exemple ici suivant l'axe transversal Y 3044039 9 suivant la direction duquel l'élément 26 d'actionnement déplace l'élément d'appui mobile commandé 24. Dans le mode de réalisation représenté figure 4, un élément amortisseur rotatif 32 est en outre disposé au point de rotation de 5 l'élément d'appui mobile commandé 24 et relie ce dernier à un point fixe de système de décalage 10, par exemple ici le carter moteur. Cet élément d'amortissement rotatif 32, par exemple de type ressort, présente par exemple un couple prédéterminé dans au moins un sens de rotation, de préférence dans les deux sens de rotation. On dit alors 10 qu'il est bidirectionnel. On notera que l'invention n'est pas limitée par le nombre d'éléments amortisseurs, ni par leur position. On pourra ainsi prévoir deux ou plusieurs amortisseurs disposés tel que décrit en référence aux figures 2 à 4. Toutefois, de préférence, deux éléments amortisseurs sont 15 disposés afin de réduire les efforts subis par les moyens de transmission 18, lesdits éléments amortisseurs sont distincts et choisis parmi : un élément amortisseur (29) reliant les deux éléments d'appui mobiles (24, 25), 20 un élément amortisseur (30, 32) reliant l'élément d'appui mobile commandé (24) à un point fixe, un élément amortisseur (30') reliant l'autre élément d'appui mobile (25) à un point fixe. Le système de décalage peut par exemple comporter un couple 25 d'éléments amortisseurs comprenant un élément amortisseur (29) reliant les deux éléments d'appui mobiles (24, 25) et un élément amortisseur (30, 32) reliant l'élément d'appui mobile commandé (24) à un point fixe. Le système de décalage 10 selon l'invention permet ainsi d'utiliser 30 un élément d'actionnement 26 de résistance habituelle et de réduire les mouvements dynamiques des moyens de transmission 18. En outre, on observe une usure réduite de l'élément d'actionnement 26 ainsi que des éléments d'appui mobiles 24, 25, mais aussi des moyens de transmission 18. 35 REVENDICATIONS1. Système (10) de décalage en rotation entre deux arbres (14, 16) montés mobiles en rotation selon des axes sensiblement parallèles et reliés par des moyens de transmission (18) entourant des roues dentées (15, 17) coplanaires portées chacune par un arbre (14, 16), le système (10) comprenant un dispositif de déplacement (23) d'au moins une des branches (20, 22) des moyens de transmission (18) situées entre les roues dentées, ce dispositif de déplacement (23) étant conformé pour faire varier les positions des deux branches (20, 22), ledit dispositif de déplacement (23) comprenant : un premier élément d'appui mobile commandé (24), s'étendant entre les roues dentées et en appui contre une branche (22) des moyens de transmission (18), un second élément d'appui mobile (25), s'étendant entre les roues dentées et en appui contre la deuxième branche (20) des moyens de transmission (18), un élément d'actionnement (26) commandant le déplacement dudit élément d'appui mobile commandé (24), un moyen élastique de maintien de tension (33) des moyens de transmission, caractérisé en ce que le système (10) comprend au moins deux éléments amortisseurs (29, 30, 30', 31, 32) conformés pour réduire des efforts dynamiques subis par le dispositif de déplacement (23) et engendrés par les moyens de transmission (18), dont au moins un élément amortisseur fixé au premier élément d'appui mobile (24) et au moins un élément amortisseur fixé au second élément d'appui mobile (25). 2. Système (10) de décalage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système comprend un élément amortisseur (31) intégré à l'élément d'actionnement (26). 3. Système (10) de décalage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de maintien de tension (33) est disposé entre les deux éléments d'appui mobile (24, 25). 3044039 11 4. Système (10) de décalage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un élément amortisseur est un élément amortisseur (30, 32) reliant un élément d'appui mobile (24, 25) à un point fixe. 5 5. Système (10) de décalage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un couple d'éléments amortisseurs distincts choisis parmi : un élément amortisseur (29) reliant les deux éléments 10 d'appui mobiles (24, 25), un élément amortisseur (30, 32) reliant le premier élément d'appui mobile (24) à un point fixe, un élément amortisseur (30') reliant le second élément d'appui mobile (25) à un point fixe. 15 6. Système (10) de décalage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier élément d'appui mobile (24) est monté mobile en rotation et en ce qu'un élément amortisseur relie l'élément d'appui mobile commandé (24) à un point 20 fixe et est choisi parmi : un élément amortisseur rotatif (32) placé au point de rotation (28) dudit premier élément d'appui mobile (24) et reliant ce dernier à un point fixe, et un élément amortisseur linéaire (30) placé à distance du 25 point de rotation dudit premier élément d'appui mobile (24) et reliant ce dernier à un point fixe, ledit élément amortisseur linéaire (30) travaillant en compression et/ou en extension suivant une direction linéaire prédéterminée. 30 7. Système (10) de décalage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier élément d'appui mobile commandé (24) et le second élément d'appui mobile (25) sont montés mobiles en rotation autour d'axes (27, 28) sensiblement parallèles. 35 8. Système (10) de décalage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux axes de rotation (27, 28) des éléments 3044039 12 d'appui mobile (24, 25) sont disposés à proximité d'une même roue dentée. 9. Système (10) de décalage selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un élément amortisseur (30, 31) est un élément amortisseur linéaire travaillant en compression et/ou en extension suivant une direction linéaire prédéterminée. 10 10. Système (10) de décalage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'un des arbres est un arbre à cames (14) commandant le déplacement des soupapes d'un moteur à combustion interne (11) et en ce que l'autre arbre est un vilebrequin (16) dudit moteur. 15 11. Moteur à combustion interne (11) de véhicule automobile comprenant un système (10) de décalage selon la revendication 10.