FR2692933A1 - Dispositif pour l'actionnement des soupapes dans un moteur à combustion interne. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour l'actionnement des soupapes dans un moteur à combustion interne. Dans ce dispositif, qui comprend un levier d'actionnement (9) actionnant une soupape et entraîné par une came d'un arbre à cames (4), et un levier de couplage (10) entraîné par une seconde came de l'arbre à cames, les leviers pouvant pivoter l'un par rapport à l'autre et être accouplés entre eux par un élément de couplage déplaçable, et un un dispositif arrêtant ce déplacement à un instant ou pendant un intervalle de temps prédéterminé, le cercle de base (19 ou 20) de l'une des cames (7 ou 8) possède un renfoncement (31) dans la zone, où le levier associé (9 ou 10) s'applique à l'instant ou pendant l'intervalle de temps prédéterminé. Application notamment aux moteurs à combustion interne de véhicules automobiles.

Description

L'invention concerne un dispositif pour l'action-

nement des soupapes dans un moteur à combustion interne, comportant un levier d'actionnement, qui est entraîné par une première came, qui comprend un lobe de came et un cercle de base, d'un arbre à cames et entraîne une soupape, et un second levier d'accouplement, qui est entraîné par une seconde came, qui comprend un lobe de came et un cercle de base, de l'arbre à cames, ces leviers étant montés sur un axe de manière à pouvoir pivoter l'un par rapport à l'autre et pouvant être accouplés entre eux au moyen de dispositif de couplage, qui comprend un élément de couplage qui est monté sur l'un des leviers, attaque l'autre levier et peut être déplacé au moyen d'une variation de force, et comportant un dispositif pour supprimer le déplacement de l'élément de couplage à un instant ou pendant un intervalle de temps, prédéterminé par la position de l'arbre à cames, même dans le cas d'une variation de l'action de force

agissant sur l'élément de couplage.

Un tel dispositif est connu d'après la demande de brevet allemand 34 45 951 C 2 Dans ce dispositif connu, un déplacement de l'élément de couplage est empêché à un instant indésirable, par un levier de commande mécanique

supplémentaire, qui s'engage dans l'élément de couplage.

Cette forme de réalisation est onéreuse, sensible à l'usure, complexe et requiert un espace de montage supplémentaire. L'invention a pour but de créer un dispositif du type indiqué plus haut, qui empêche un couplage d'un levier d'actionnement et d'un levier de couplage à un instant indésirable ou pendant un intervalle de temps indésirable, sans que ceci conduise à une dépense élevée ou à un poids

supplémentaire et un espace de montage supplémentaire.

Ce problème est résolu, dans un dispositif du type indiqué plus haut, grâce au fait que le cercle de base de l'une des deux cames possède un renfoncement dans la zone, au niveau de laquelle le levier associé s'applique à l'instant prédéterminé ou pendant l'intervalle de temps prédéterminé. Dans le dispositif conforme à l'invention, en raison du renfoncement présent dans une zone déterminée du cercle de base et qui peut posséder notamment une forme circulaire avec un rayon légèrement inférieur à celui du cercle de base, il n'apparaît aucun poids supplémentaire ni aucun espace de montage supplémentaire La fabrication requiert de faibles coûts, notamment étant donné que le renfoncement dans le cercle de base ne requiert pas un respect particulier de cotes Une faible usure apparaît

dans le cadre des faibles déplacements supplémentaires.

L'accouplement des deux leviers à un instant indésirable ou pendant un intervalle de temps indésirable est empêché de façon simple, dans le dispositif conforme à l'invention, par le fait que les deux leviers sont légèrement pivotés l'un par rapport à l'autre aux instants indésirables, et ce contrairement à ce qui se produit pendant les intervalles de temps o ils glissent le long des cercles de base en étant accordés l'un sur l'autre, et qu'ainsi l'élément de couplage monté sur un levier ne peut pas attaquer l'autre levier Des instants et des intervalles de temps indésirables pour l'accouplement des deux leviers peuvent se présenter lorsqu'un accouplement simultané de plusieurs couples de leviers doit être évité, qu'une succession déterminée dans l'accouplement de couples de leviers doit être respectée ou bien lorsqu'il faut empêcher que l'opération d'accouplement soit exécutée, dans le cas de l'application d'une charge au levier, uniquement sur une faible partie, ce qui conduit à une usure et à des endommagements du dispositif d'accouplement ou bien des leviers des cames, dans le cas o l'accouplement est

supprimé en charge.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de couplage est constitué par un goujon qui est précontraint, est guidé dans un levier et peut être introduit partiellement dans une ouverture (perçage) ménagée dans l'autre levier, et que la modification de force, qui agit sur le goujon, est produite par une variation de pression dans une chambre de pression à liquide ou par une modification de l'action d'un ressort mécanique, ce qui représente une forme de réalisation simple à fabriquer de l'élément de couplage, qui peut être

actionné d'une manière hydraulique ou purement mécanique.

Le goujon peut être disposé dans le levier d'actionnement ou dans le levier de couplage, et l'ouverture peut être disposée de façon correspondante dans l'autre levier Il est également possible que le processus d'accouplement soit déclenché par un accroissement ou une réduction de la force

agissant sur le goujon.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la zone du renfoncement du cercle de base est située juste en amont du lobe de came et s'étend jusque sur un angle d'environ 90 de l'arbre à cames Cette forme de réalisation empêche un accouplement incomplet du levier d'actionnement et du levier de couplage, qui ne peut pas se terminer de façon sûre en raison de l'activation ultérieure du lobe de came avec sa transmission de force entre les deux leviers, alors qu'un accouplement déclenché peu avant la zone, dans laquelle le rayon du cercle de base est réduit, peut se terminer de façon sûre étant donné que dans cette zone, au maximum de faibles forces sont transmises

entre les deux leviers.

Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu des moyens, qui provoquent la modification de la force à l'intérieur d'une zone, qui reste en permanence constante par rapport à la position de l'arbre à cames et correspond à un angle de l'arbre à cames nettement inférieur à 360 , qu'il est prévu plusieurs cames, qui actionnent différentes soupapes et comportent des lobes de came décalés les uns par rapport aux autres, et qu'un

renfoncement dans le cercle de base est présent exclusi-

vement dans les cames, dans lesquelles la zone recoupe l'instant ou l'intervalle de temps (zone) du déplacement indésirable de l'élément de couplage (goujon) Selon cette disposition, le début de l'accouplement intervient toujours pendant un intervalle de temps déterminé de sorte que pour les cames, pour lesquelles l'instant ou l'intervalle de temps indésirable se situe entièrement à l'extérieur de l'intervalle de temps indiqué en premier lieu, on peut se

passer de réduire le rayon du cercle de base.

Conformément à une autre caractéristique de l'invention, les moyens comprennent une soupape de commutation, qui est insérée dans une canalisation de liquide qui s'étend entre une source de pression (pompe à huile) et l'élément de couplage (goujon) et qui, en fonction de la position de l'arbre à cames, libère ou bloque la canalisation de liquide, ces moyens pouvant être fabriqués avec une faible dépense et étant simples à commander, pour la détermination dans le temps du début de l'accouplement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la profondeur du renfoncement dans le cercle de base se situe dans la gamme comprise entre environ 0, 1 et 0,5 mm, qui est appropriée pour la profondeur de réduction du cercle de base, qui d'une part empêche de façon sûre un accouplement et d'autre part évite une trop forte déviation

du levier associé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le renfoncement dans le cercle de base est prévu sur la came associée au levier de couplage Dans cette forme de réalisation, la réduction du rayon du cercle de base n'a aucune influence sur la position de la soupape associée ou sur les forces qui agissent sur cette soupape étant donné qu'à l'état désaccouplé, il n'existe aucune liaison entre le levier de couplage et la soupape et qu'à l'état accouplé, la position du levier est déterminée par la came qui est associée au levier d'actionnement et possède un cercle de base inchangé En particulier, lorsqu'un élément hydraulique de compensation du jeu de soupape est associé, comme cela est usuel, au levier d'actionnement, on évite un

refoulement erroné de cet élément.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description donnée

ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente, selon une vue en plan, un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres comportant des leviers d'actionnement et des leviers de couplage pour l'entraînement des soupapes; la figure 2 représente une coupe transversale d'une culasse du moteur à combustion interne; la figure 3 représente le déroulement dans un plan d'une came, dont le rayon du cercle de base est réduit dans la zone située en amont du lobe de came; la figure 4 montre une représentation schématique d'une application de l'invention à un moteur à combustion interne à quatre cylindres; et la figure 5 représente un dispositif de

commande pour l'application représentée sur la figure 4.

Dans la culasse 1 d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, non représenté de façon plus détaillée, il est prévu pour chaque cylindre deux soupapes d'admission 2 et deux soupapes d'échappement 3, qui sont entraînées par un arbre à cames 4 disposé entre ces soupapes Un culbuteur 5 possédant un axe 6 est monté entre l'arbre à cames 4 et chaque soupape d'échappement 3 Deux cames 7, 8 situées sur l'arbre à cames 4 sont associées à chaque soupape d'admission 2, une came 7 actionnant un levier d'actionnement 9 agencé en tant que culbuteur et entraînant directement la soupape d'admission 2, tandis que l'autre came 8 actionne un levier de couplage 10 qui peut être accouplé au levier d'actionnement 9 Le levier d'actionnement 9 et le levier de couplage 10 sont montés de manière à pouvoir tourner sur un axe commun 11 Un ressort Belleville 12 garantit l'application du levier de couplage contre la came 8, également dans l'état désaccouplé par

rapport au levier d'actionnement 9.

L'accouplement du levier d'actionnement 9 et du levier de couplage 10 est réalisé au moyen d'un dispositif de couplage 13, qui comprend un goujon 14 agissant en tant qu'élément d'accouplement Ce dernier est guidé selon un mouvement de translation longitudinale dans un perçage 15 qui est parallèle à l'axe 11 du levier et est ménagé dans le levier de couplage 10 et est chargé par un ressort 16 par l'intermédiaire d'une cloche de guidage 17, qui est insérée de manière à être déplaçable longitudinalement dans un perçage 18 ménagé dans le levier d'actionnement 9 et qui est alignée avec le perçage 15 lorsque les deux leviers 9 et 10 sont appliqués contre les cercles de base respectifs 19, 20 des cames 7, 8 A l'état désaccouplé, le ressort 16 repousse le goujon 14 contre une butée 21 sur son côté tourné à l'opposé du levier d'actionnement 9 de sorte que le goujon 14 se termine dans le plan de contact entre les

deux leviers 9 et 10 et ne pénètre pas dans le perçage 18.

Pour l'accouplement des deux leviers 9 et 10, une pression d'huile, qui repousse le goujon en partie dans le perçage 18 du levier d'actionnement 9 à l'encontre de la force du ressort 16 et accouple ainsi les deux leviers 9 et 10 avec blocage réciproque en rotation, dans une chambre de pression 22 située sur le côté du goujon 14, tourné à l'opposé du levier d'actionnement 9 Étant donné que le lobe 23 de la came 8 associée au levier de couplage 10 est plus élevé que le lobe 24 de la came 7 associée au levier d'actionnement 9, la courbe de levée de la soupape d'admission 2 est alors déterminée par la came 8 Il est évident que, contrairement au cas de l'exemple représenté, le goujon 14 peut être disposé dans le levier d'actionnement 9 et que le levier 16 peut être disposé dans le levier de couplage 10 et que l'accouplement peut être réalisé au moyen d'une détente de pression dans la chambre de pression 22 et que le désaccouplement peut être exécuté au moyen d'une mise en pression de la chambre de pression 22. L'établissement et la suppression de la pression

dans la chambre de pression 22 s'effectuent par l'intermé-

diaire d'un passage longitudinal 25 ménagé dans l'axe du levier 11 et qui est raccordé à la chambre de pression 22 par l'intermédiaire d'un passage transversal 26 ménagé dans le levier de couplage 10 Comme cela est représenté de façon plus détaillée sur la figure 5, le perçage longitudinal 25 est alimenté en huile par l'intermédiaire d'une canalisation 28 par une pompe à huile 27, qui peut être la pompe usuelle entraînant l'huile de lubrification du moteur à combustion interne Dans cette canalisation est disposée une soupape à 3/2 voies 29, à commutation rapide, qui relie le perçage longitudinal 25 soit à la pompe à huile 27, soit à un réservoir 30 La soupape 29 peut être commandée de telle sorte que sa commutation s'effectue en un intervalle de temps déterminé, qui reste toujours

invariable par rapport à la position de l'arbre à cames.

Si l'application de la pression dans la chambre de pression 22 s'effectue un bref intervalle de temps avant le début d'actionnement des deux leviers 5, 6 par les lobes 23, 24 des cames, le goujon 14 peut alors exécuter une

partie de son déplacement à l'intérieur du perçage 18.

Étant donné qu'alors des forces intenses sont transmises entre les deux leviers 9, 10, un déplacement supplémentaire du goujon 14 n'est pas possible de sorte que ce goujon 14 et le perçage 18 sont chargés par des pressions superficielles élevées ou que le goujon 14 est éjecté du perçage 18 Une usure est associée à ces deux phénomènes, ce qui peut affecter le fonctionnement du dispositif de couplage. Pour exclure de façon sûre un tel accouplement indésirable des deux leviers 9, 10, un renfoncement 31 se présentant sous la forme d'un évidement en forme de rainure est ménagé dans la came 8 associée au levier de couplage 10, et ce dans la partie du cercle de base 20, qui précède directement le lobe 23 de la came La largeur du renfoncement 21 doit être au moins égale à la largeur de la partie du levier de couplage 10 qui glisse ou roule (galet 22) sur la came 8 La profondeur du renfoncement 31 devrait posséder au moins une valeur telle que, lors d'une pénétration du levier de couplage 10 dans le renfoncement 31, les deux leviers 9 et 10 pivotent l'un par rapport à l'autre et que par conséquent les deux perçages 15 et 18 soient décalés l'un par rapport à l'autre au point que même une pénétration seulement partielle du goujon 14 dans le perçage 18 soit impossible même dans le cas de

l'application d'une pression à la chambre de pression 22.

Étant donné qu'un accouplement est exclu également pendant l'action des deux lobes 23, 24 des cames en raison de leurs tailles différentes, l'opération d'accouplement ne peut commencer que lorsque les deux cercles de base de même taille 19, 20 sont atteints et se dérouler sans problème jusqu'à sa fin étant donné que dans cette zone, les deux perçages 15, 18 sont alignés entre eux Un processus d'accouplement commencé peu avant que soit atteint le renfoncement 31, peut être exécuté jusqu'à sa fin sans aucun problème lors du franchissement de l'évidement 31 étant donné que dans cette zone, aucune force intense n'est

transmise entre les deux leviers 9, 10.

Comme cela est représenté sur la figure 3, il est particulièrement approprié que le renfoncement 31 s'étende sur un angle d'environ 90 de l'arbre à cames, le respect précis de cette longueur n'étant pas important Il faut attacher une valeur particulière à l'obtention d'une bonne transition, produisant une faible accélération, entre le cercle de base 20 et le renfoncement 31 et entre le renfoncement 31 et le lobe de came 23 Il faut conserver une faible longueur à cette jonction afin d'empêcher un début d'accouplement, mais d'autre part il faut également que soit garantie une bonne entrée en jeu du cercle de base

19, qui est actif à l'état accouplé.

Sur la figure 4, on a représenté pour un moteur à combustion externe à quatre cylindres, les intervalles de temps 33 à 36 pour la levée de la soupape d'admission dans les différents cylindres, ces intervalles de temps se

succédant continûment, dans une hypothèse simplificatrice.

Afin d'éviter d'avoir un renfoncement dans le cercle de base au niveau de chaque came associée à un levier de couplage, l'intervalle de temps 37, pendant lequel intervient le début du processus d'accouplement, est limité à une zone déterminée de la position de l'arbre à cames, avec une relation fixe entre cet intervalle de temps et cette zone de la position de l'arbre à cames étant donné que l'opération d'accouplement s'effectue seulement à une vitesse de rotation déterminée du moteur, par exemple 250 tr/mn L'intervalle de temps 37 peut être fixé d'une manière relativement simple au moyen d'une commande temporelle correspondante de la soupape 29 Si on fixe l'intervalle de temps pour une longueur qui correspond à un angle d'environ 40 de l'arbre à cames de manière que son début se situe à un angle de 90 de l'arbre à cames ou un peu moins en amont du lobe de came pour le 1-er cylindre, il suffit de prévoir sur la came 10 pour ce 1-er cylindre, un renfoncement 31 dans le cercle de base, dans une zone 38 qui commence au moins à un angle de 900 de l'arbre à cames avant le lobe de came 23 Un accouplement peut alors intervenir pour ce 1-er cylindre, uniquement à la fin de la levée de la soupape Pour les cames 8 des autres cylindres, aucun renfoncement 31 dans le cercle de base n'est nécessaire étant donné que l'intervalle de temps 37 pour le 2-ème cylindre se situe pendant l'intervalle de temps 34 o le lobe de came 23 est actif, alors que pour les 3-ème et 4-ème cylindres, un temps suffisant subsiste pour que l'opération d'accouplement soit terminée avant la levée de

la came.

Le renfoncement 31 ménagé dans le cercle de base peut être également situé en principe dans la came 7 associée au levier d'actionnement 9, mais il est avantageux que ce renfoncement soit prévu dans la came 8 associée au levier de couplage 10 Ceci est valable en particulier lorsque sur ou dans le levier hydraulique d'actionnement 9 est prévu un élément 39 de compensation du jeu de soupape, qui pourrait être repoussé lors d'un mouvement d'abaissement du levier d'actionnement 9, ce qui peut entraîner des coincements dans le dispositif d'entraînement de soupape et des ouvertures indésirables de la soupape

d'admission 2.

il

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 Dispositif pour l'actionnement des soupapes dans un moteur à combustion interne, comportant un levier d'actionnement, qui est entraîné par une première came, qui comprend un lobe de came et un cercle de base, d'un arbre à cames et entraîne une soupape, et un second levier d'accouplement, qui est entraîné par une seconde came, qui comprend un lobe de came et un cercle de base, de l'arbre à cames, ces leviers étant montés sur un axe de manière à pouvoir pivoter l'un par rapport à l'autre et pouvant être accouplés entre eux au moyen de dispositif de couplage, qui comprend un élément de couplage qui est monté sur l'un des leviers, attaque l'autre levier et peut être déplacé au moyen d'une variation de force, et comportant un dispositif pour supprimer le déplacement de l'élément de couplage à un instant ou pendant un intervalle de temps, prédéterminé par la position de l'arbre à cames, même dans le cas d'une variation de l'action de force agissant sur l'élément de couplage, caractérisé en ce que le cercle de base ( 19 ou 20) de l'une des deux cames ( 7 ou 8) possède un renfoncement ( 31) dans la zone ( 38), au niveau de laquelle le levier associé ( 9 ou 10) s'applique à l'instant

prédéterminé ou pendant l'intervalle de temps prédéterminé.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de couplage est constitué par un goujon ( 14) qui est précontraint, est guidé dans un levier ( 9 ou 10) et peut être introduit partiellement dans une ouverture (perçage 15 ou 18) ménagée dans l'autre levier ( 10 ou 9), et que la modification de force, qui agit sur le goujon, est produite par une variation de pression dans une chambre de pression à liquide ( 22) ou par une

modification de l'action d'un ressort mécanique ( 16).

3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou

2, caractérisé en ce que la zone ( 38) du renfoncement ( 31) du cercle de base est située juste en amont du lobe de came ( 23) et s'étend jusque sur un angle d'environ 90 g de

l'arbre à cames.

4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à

3, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens, qui provoquent la modification de la force à l'intérieur d'une zone ( 37), qui reste en permanence constante par rapport à la position de l'arbre à cames et correspond à un angle de l'arbre à cames nettement inférieur à 360, qu'il est prévu plusieurs cames ( 8), qui actionnent différentes soupapes ( 2) et comportent des lobes de came ( 23) décalés les uns par rapport aux autres, et qu'un renfoncement ( 31) dans le cercle de base est présent exclusivement dans les cames ( 8), dans lesquelles la zone ( 37) recoupe l'instant ou l'intervalle de temps (zone 38) du déplacement indésirable

de l'élément de couplage (goujon 14).

Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens comprennent une soupape de commutation ( 29), qui est insérée dans une canalisation de liquide ( 28) qui s'étend entre une source de pression (pompe à huile 27) et l'élément de couplage (goujon 14) et qui, en fonction de la position de l'arbre à cames, libère

ou bloque la canalisation de liquide ( 28).

6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur du renfoncement ( 31) dans le cercle de base se situe dans la gamme comprise

entre environ 0,1 et 0,5 mm.

7 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfoncement ( 31) dans le cercle de base est prévu sur la came ( 8) associée au levier de

couplage ( 10).