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Mecanisme a dephasage progressif d'un arbre a cames dans un moteur a combustion interne

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Antoine Fabi
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Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION:
Mécanisme à déphasage progressif pour un arbre à cames d'un moteur à combustion interne. Il comporte un premier disque relié à l'arbre-vilebrequin du moteur pour y être entraîné en rotation à la vitesse dudit arbre-vilebrequin, ce premier disque étant pourvu de deux cavités radiales et alignées dans chacune des-quelles coulisse une masselotte. Le mécanisme inclut également un second disque, coaxial et adjacent au premier, pourvu de deux fentes courbées de façon identi-que et allant du centre vers la périphérie du second disque. Le second disque est relié à l'arbre à cames de façon à amener celui-ci à tourner à la même vitesse que le second disque. Enfin, des goupilles solidaires des masselottes pénètrent librement dans les fentes courbées pour entraîner le second disque en rotation lorsque le premier tourne.

Description

3 ~

..

` Domaine de l'invention ,~ La presente invention concerne un mecanisme ` destine à causer le dephasage d'un arbre à cames dans un ~
moteur à combustion interne par rapport a son arbre- `
vilebrequin pour tenir compte de l'acceleration et de la ; décélération de ce dernier.
Description de l'art antérieur Dans un moteur à combustion interne, les . .. . .
pistons a mouvement alternatif dans les cylindres sont relies directement à l'arbre-vilebrequin et sont en phase ou sont dephases les uns par rapport aux autres ~; selon un angle fixe predetermine ou un multiple de celui-ci. D'autre part, les soupapes d'admission et `~, d'echappement sont actionnees par un jeu de cames , 15 rotatives montees sur un arbre à cames dont la rotation est aussi commandee directement par l'arbre-vilebrequin.
Ces cames sont disposees, autour de leur arbre, selon ; une sequence angulaire fixe determinee par la position relative des pistons dans les cylindres. L'arrangement est tel que le moment où une soupape doit s'ouvrir durant chaque cycle du moteur est fixe dans le cycle.
Or, il est connu que le fait de pouvoir anticiper ou .. .. ~, de retarder l'ouverture des soupapes diadmission et ~;~ d'echappement, par rapport à la position des pistons '''~'!j 25 dans les cylindres qu'elles desservent, modifie avanta-geusement la valeur du couple produit par le moteur a differents regimes, ce qui n'est actuellement pas pos-sible en raison de l'arrangement rigoureux decrit ci-dessus.
~`` 30 Presentement, la fabricants optent pour l'une ~, des deux solutions suivantes: un moteur à couple ' maximum à bas regimes ou un moteur a couple maximum à
hauts regimes. sien que des suggestions aient éte faites à ce sujet ~voir brevets canadien n 1,202,850 ~`~
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~ et U.S. Nos. 2,260,983; 2,279,413; 2,281,883 e-t '`. 4,502,425) pour atteindre l'idéal qui reside dans un .; ,.,.
~ moteur capable de fournir un couple maximum à tous les ;, regimes, les mecanismes proposes ne sont pas satisfaisants ' 5 en raison de leur complexite et de ieur co~t eleve.
C'est donc le but de la presente invention de ; proposer un mecanisme susceptible d'amener un moteur a j:. ,`! combustion interne à ~ournir un couple qui soit maximum ., a tous les régimes et qui soit très simple et peu .~ 10 coûteux a realiser.
,.. -; . . .
' SOMMAIRE DE L ' INVENTION
Selon l'invention, ce but est obtenu dans un mecanisme faisant usage d'un ~eu de deux disques rotatifs, :, a phases variables, montes sur l'arbre à cames ou encore `` 15 sur un prolongement de l'arbre-vilebrequin; l'arbre a cames pouvant en être un qui actionne les soupapes i.; d'admission, un qui actionne les soupapes d'echappement ~ ou un qui actionne les deux.
;~ , Plus precisement, l'.invention consiste, dans-~n~
, 20 moteur à combustion interne ayant un arbre-vilebrequin et un arbre à cames, en un mecanisme comportant un pre-mier disque rotatif relie à l'arbre-vilebrequin pour y .j être entraîné en rotation à la vitesse de celui-ci, ce ~: premier disque etant pourvu de deux cavites radiales et i~ i 25 alignees dans chacune desquelles sont montés une masselotte et un ressort de rappel, ledit ressort poussant la masselotte vers le centre du premier disque. Le mecanisme comprend egalement un second disque rotatif, coaxial au premier, pourvu de deux fentes disposees bout , ~l 30 a bout et courbees de facon identique, ces fentes allant du centre vers la peripherie du second disque et en sens oppose; des moyens reliant ce second disque a l'arbre a . cames pour amener ce dernier a tourner a la même vitesse que le second disque, et des tourillons d'entrainement solidaires des masselottes et penetrant librement dans ~ les fentes courbees pour entralner le second disque en ;:~ - 2 -.. . .

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rotation lorsque le premier disque tourne. Selon cette disposition et sous l'effet de la force centrifuge developpee lorsque la vitesse de rotation de l'arbre-vilebrequin varie, les masselottes se déplacent dans les cavites du premier disque, amenant les tourillons à se deplacer dans les fentes courbees du second disque pour ainsi causer le dephasage progressif des disques.
Avec ce dispositif et a titre d'exemple, plus ~^ le regime moteur est eleve plus les soupapes d'admission ~:~ 10 s'ouvrent plus tôt avant le point mort superieur du piston, qui est celui atteint par le piston lorsqu'il est le plus rapproche de la bougie d'allumage. Inverse-ment, plus le regime moteur est bas, plus les soupapes d'admission s'ouvrent pres du point mort superieur du piston. Le système de disques à phases variables permet d'obtenir ces deux attributs ensemble dans un même moteur.
Selon un mode preferentiel, le pr ~ier disque est monte libre en rotation sur l'arbre à cames et est relie a l'arbre-vilebrequin au moyen d'un entrainement à roues dentees et chaine sans fin, et selon lequel le second disque est monte solidaire de l'arbre à cames.
^l On peut maximiser le rendement en s'assurant que la courbe des fentes soit tracee pour permettre le dephasage des disques en fonction du régime propre de chaque type de moteur.
r D'autres avantages et particularites de l'in-vention apparaltront à la lecture de la description qui suit d'une realisation preferentielle de l'invention~
jj~ 30 faisant reference aux dessins annexes.
`^~`l BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
.,~`1 La Figure l est une vue, partielle et .;~ schematisee, en elevation d'une extremite d'un moteur à combustion interne comportant un mecanisme conforme à l'invention;
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, La Figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la Figure l;
,, Les F`igures 3 et,4 son-t des vues schematisees ; du jeu de disques rotatifs dans deux positions dif~erentes , 5 des masselottes, et , La Figure 5 est un schéma d'un moteur en V
pourvu de deux arbres ~ cames entralnés en synchronisme.
DESCRIPTION DE LA REALISATION PREFERENTIELLE
`! . , , Se référant aux schemas des Figures 1 et 2, , 10 on y voit deux pistons 1 se dépla~ant dans des cylindres ,~ 3 d'un moteur ~ combustion interne 5 les pistons 1 étant reliés a un vilebrequin 7 par une bielle 9, de façon habituelle. Deux s,oupapes~ 13 qui peuvent ~; être d'admission ou d'éc~appementt sont actionnees par des mécanismes à bascules 15 dont les poussoirs 17 . .
viennent buter contre un arbre 19 portant cames 21. Les pistons 1 illustrés sont en phase tandis que , " 1 ~,, d'autres, non illustrés, sont déphasés par rapport a eux.
. ' A
,~ 20 Le mécanisme de déphasage progressif, cons-truit selon les donnees de l'invention, est illustré
, , particulièrement à la Figure 2. Il consiste en un ,,~ premier disque rotatif 23 dont la periphérie est dentée ,, en 25, et est en prise avec une chaine sans fin 27 , 25 elle-même en prise avec un pignon 29 calé sur l'arbre ~`, vilebrequin 7. De,cette facon, le premier disque tourne ,r, avec le vilebrequin 7. Le premier disque 23 est aussi ,~,; pourvu de deux cavi~s radiales et alignées 31 dans ~ chacune des~uelles coulisse librement une masselotte 33.
,~, 30 Il est monté libre en rotation sur un prolongement de ~,~ l'arbre à cames 19 au moyen d'un roulement à billes 35.

~, Le-mecanisme comporte un second disque `,~ rotatif 37, coaxial au premier en etant cale sur l'arbre ;, 35 a cames 19 au moyen d'une clavette 39 de sorte qu'11 ~,...
, , - 4 -,., ~ .

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tourne a la même vitesse que l'arbre 19. Le disque 37 est pourvu de deux fentes 41 disposees bout à bout et j courbees de façon identique comme le montrent les ; Figures 3 et 4; ces fentes allant du centre du disque a sa peripherie et courbant en sens oppose, dans le sens de rotation du disque par exemple, mais selon que l'on veuille retarder ou anticiper l'ouverture des soupapes 13.
, . , ~ Enfin, des tourillons d'entra~nement 43, ., .
solidaires des masselottes 33, penètrent librement dans les fentes courbees 41, passant au travers d'ouvertures radiales percees dans la paroi des evidements 31 faisant face au second disque 37. Ces tourillons 43 peuvent ;~ ainsi faire tourner le second disque 37 lorsque le ,,.,j .
premier 23 lui-meme tourne.
I5 De cette façon et sous l'effet de la force centrifuge developpee lorsque la vitesse de rotation du vilebrequin 7 augmente, les masselottes 33 se deplacent dans les cavites radiales 31 (flèches Fig. 2) ce qui amène, en consequence, les tourillons 43 à se deplacer dans les fentes courbees 41 du second disque 37, causant ainsi le dephasage progressif des deux disques l'un par ~`j rapport à l'autre. Les Figures 3 et 4 illustrent , clairement le mouvement qui cause le dephasage d'un angle a, ce qui permet le retard ou l'anticipation de ~ 25 la fermeture des clapets 13 dont il a ete question ci-t~''j','~ dessus.
Des ressorts 45 de rappel-sont prevus dans les cavites 31 pour ramener les masselottes 33 vers le centre lorsqu'il y a deceleration du moteur.
La courbure des fentes 41 suit evidemment une trace qui permet un dephasage des disques 23, 37, ~j qui soit en fonction directe de la vitesse du regime du moteur.
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On peut aussi prevoir des moyens elastiques de liaison entre les deux disques 23, 37, moyens destines à compenser la pression laterale se developpant entre eux. Ces moyens prennent ici la forme d'lm ressort de rappe] 44 en arc dont les extrémites sont fixees aux deux disques, respectivement.
La Figure 5 illustre que deux mecanismes, tels que celui décrit ci-dessus peuvent etre montés sur deux arbres à cames identiques 19 et être entralnés par le même arbre-vilebrequin 7, dans un moteur 47en V
(voir Figure 5). Le même mecanisme peut bien sûr être utilise sur un double arbre à cames en tete. Dans un tel cas, on comprendra que les fentes 41 de l'un des disques 37 peuvent etre orientees dans une direction ; 15 opposee à celles de l'autre disque 37.
; Comme mentionne precedemment, le mecanisme ~' selon l'invention peut s'appliquer sur un arbre à cames actionnant des soupapes d'admission, des soupapes d'echappement ou un arbre actionnant les deux. Les disques peuvent egalement être montés sur un prolongement ~ de l'arbre-vilebrequin.
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Claims (8)

1. Mécanisme à déphasage progressif monté dans un moteur à combustion interne ayant un arbre-vilebrequin et un arbre à cames; mécanisme comportant:
- un premier disque rotatif relié audit arbre-vilebrequin pour y être entraîne en rotation à la vitesse de celui-ci; ce premier disque étant pourvu de deux cavités radiales et alignées dans chacune desquelles sont montés une masselotte et un ressort de rappel, ledit ressort poussant ladite masselotte vers le centre dudit premier disque;
- un second disque rotatif, coaxial au premier, pourvu de deux fentes disposées bout à bout et courbées de façon identique; ces fentes allant du centre vers la périphérie dudit second disque et en sens opposé;
- des moyens reliant ce second disque audit arbre à cames pour amener ce dernier à tourner à la même vitesse que ledit second disque, et - des tourillons d'entraînement solidaires desdites masselottes et pénétrant librement dans les dites fentes courbées pour entraîner le second disque en rotation lorsque le premier disque tourne, - de sorte que, sous l'effet de la force cen-trifuge développée lorsque la vitesse de rotation de l'arbre-vilebrequin varie, les masselottes se déplacent dans les cavités du premier disque, amenant les tou-rillons à se déplacer dans les fentes courbées du second disque, causant ainsi le déphasage progressif des disques.
2. Mécanisme selon la revendication 1, dans lequel le premier disque est monté libre en rotation sur l'arbre à cames et est relié à l'arbre-vilebrequin au moyen d'un entraînement à roues dentées et chaîne sans fin, et selon lequel le second disque est monté
solidaire de l'arbre à cames.
3. Mécanisme selon la revendication 2, dans lequel les fentes sont courbées dans le sens de rotation des disques.
4. Mécanisme selon les revendications 1, 2 ou 3, dans lequel la courbe des fentes est fonction du degré de décalage désiré entre les disques.
5. Mécanisme selon les revendications 1, 2 ou 3, dans lequel la courbe des fentes est tracée pour permettre le déphasage des disques en fonction du régime propre dudit moteur.
6. Mécanisme selon les revendications 1, 2 ou 3, comportant en outre des moyens élastiques de liaison entre les deux disques destinés à compenser la pression latérale se développant entre ceux-ci.
7. Un mécanisme selon les revendications 1, 2 ou 3, comportant en outre un ressort de rappel en boudin entre les deux disques, ce ressort étant fixé
à ses extrémités respectivement aux premier et second disques et étant destiné à compenser la pression latérale se développant entre ceux-ci.
8. Un mécanisme selon la revendication 2, dans lequel une des roues dentées dudit entraînement est le premier disque lui-même et l'autre est un pignon fixe à l'arbre-vilebrequin.
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