FR2727180A1 - Dispositif d'equilibrage d'un arbre a cames de moteur a combustion interne - Google Patents

Dispositif d'equilibrage d'un arbre a cames de moteur a combustion interne Download PDF

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Abstract

Dispositif d'équilibrage d'un arbre à cames (1) de moteur à combustion interne comportant une pluralité de cames de commande (3) destinées à repousser des soupapes d'admission et/ou d'échappement hors de leur siège contre l'action de ressorts de rappel antagonistes, du type comprenant au moins une came de compensation (5) présentant une pluralité de lobes (6) pour équilibrer les variations de couple résultant de l'action des ressorts de soupape sur lesdites cames de commande et des moyens élastiques de poussée coopérant avec ladite came de compensation (5), caractérisé en ce que ladite came de compensation (5) est une came frontale de révolution, les lobes (6) de ladite came de compensation (5) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de ladite came de compensation (5).

Description

DISPOSITIF D'EQUILIBRAGE D'UN ARBRE A CAMES
DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention a pour objet un dispositif d'équilibrage d'un arbre & canes de moteur à combustion interne. L'invention vise plus particulièrement un dispositif d'équilibrage d'un arbre à cames propre & traiter les efforts dynamiques cycliques s'exerçant sur ce dernier.
Les arbres à cames utilisés dans les moteurs à combustion interne ont pour rôle d'assurer la levée de soupapes commandant l'admission de l'air frais et/ou l'échappement des gaz brûlés du moteur, contre la force des ressorts de rappel appliquant les soupapes sur leurs sièges.
L'arbre & cames est donc souXis du fàit de l'action des ressorts s'appliquant sur chacune des canes & BR< des variations cycliques de couple. En effet, lors du soulèvement d'une soupape, la compression du ressort associé produit un moment de rotation positif sur l'arbre à cames, tandis que lors de la phase de fermeture de cette soupape, la poussée du ressort soumet l'arbre à un moment de rotation négatif.
Les variations de couple s'exerçant sur l'arbre à cames lors du fonctionnement du moteur sont une source de résonance de celui-ci et de son système d' entratneient, ce qui génère l'usure et la fatigue des pièces ainsi qu'une bruyance importante.
Classiquement, on a cherché à atténuer les variations cycliques du couple auxquelles est soumis un arbre & cames de moteur à coMbustion interne, en augmentant le couple d ' entrainenent
Moyen, par exemple en rajoutant des sasses d'équilibrage comme cela est décrit dans la publication FR-A-2.558.232, ou encore ~en faisant entraîner directement par 1arbre cames des accessoires tels que la pompe & essence ou la pompe & huile ou encore le distributeur d'allumage. Cette approche par augmentation du couple moyen s'avère toutefois peu satisfaisante car elle n'élimine pas les variations cycliques de couple.
D'autres dispositifs ont donc été développés pour résoudre ce problème qui consistent à générer sur l'arbre & canes des couples égaux et opposés aux couples variables provoqués par les ressorts de soupapes et ce de telle façon que les arbres soient, à chaque position angulaire, souMis à des couples égaux dont la résultante s'annule. De tels dispositifs, tels que décrits notamment dans les documents FR-A-531.837, US-A'S.040.500 ou encore FR-A-2.688.563, utilisent une ou plusieurs cames de compensation calées sur l'arbre à canes qui sont soumises à l'action d'un ressort ou d'un poids et dont la forme est fonction de la nature et de la grandeur des efforts agissant sur l'arbre à canes.
La mise en oeuvre de tels dispositifs est toutefois limitée par une certaine complexité de réalisation s'accompagnant d'un coat de fabrication élevé.
Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif d'équilibrage d'un arbre & BR< cames apte & compenser les efforts exercés par les ressorts de soupapes de façon & éliminer les variations cycliques du couple, ce dispositif du type utilisant des canes de compensation soumises & BR< l'action de moyens élastiques de poissée étant simple & réaliser et d'un coat de fabrication peu élevé.
Le dispositif d'équilibrage selon l'invention coopère avec un arbre & cames de moteur à combustion interne comportant une pluralité de cames de commande destinées & repousser des soupapes d'admission et/ou d'échappement hors de leur siège contre l'action de ressorts de rappel antagonistes. Le dispositif d'équilibrage est plus précisément du type comprenant au moines une cane de compensation présentant une pluralité de lobes pour équilibrer les variations de couple résultant de
l'action des ressorts de soupape sur les canes de commande et des moyens élastiques de poussée coopérant avec ladite came de compensation
Selon l'invention, le dispositif d'équilibrage d'un arbre & cames est caractérisé en ce que la came de compensation est une cane frontale de révolution, les lobes de la cane de compensation s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de cette derniere.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'équilibrage d'un arbre & cames objet de l'invention, la came de compensation est constituée par une couronne de profil adapté.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'équilibrage d'un arbre & canes objet de l'invention, la couronne s'étend parallèlenent & BR< l'arbre & canes.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'équilibrage d'un arbre & rames objet de l'invention, la couronne est solidaire en rotation de l'arbre & cames.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'équilibrage d'un arbre & canes objet de l'invention, la couronne est portée par l'un des éléments de la channe cinématique d'entratneient de l'arbre canes.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'équilibrage d'un arbre à canes objet de l'invention, la couronne est portée par le pignon d'entralneient en rotation de l'arbre à canes.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'équilibrage d'un arbre'à canes objet de l'invention, la couronne est solidaire de la culasse ou du couvre-culasse du Moteur et les moyens élastiques de poussée sont solidaires en rotation de l'arbre à cames.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'équilibrage d'un arbre & cames objet de l'invention, les moyens élastiques de poussée reposent sur la surface de portée de la came de compensation par 1'intermédiaire d'un galet.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'équilibrage d'un arbre & cames objet de l'invention, les moyens élastiques de poussée comprennent un corps de poussoir et un ressort hélicoïdal de coipression.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, diaprès la description exposée ci-après d'une iode de réalisation de l'invention donné & titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel
- la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'équilibrage d'un arbre à canes selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de détail de la came de compensation équipant le dispositif d'équilibrage de la figure 1, et des moyens élastiques de poussées associés.
Conformément & la figure 1, on a représenté un arbre à cames référencé 1 destiné à commander l'ouverture de toute ou partie des soupapes de distribution d'un moteur & combustion interne iulticylindre. Cet arbre & cames se compose classiquement d'un arbre cylindrique 2 sur lequel sont réparties une pluralite de cames de commande 3 du type présentant un unique lobe 4 s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'arbre 2, ces cames 3 étant destinées à repousser directement ou par l'intermédiaire de basculeurs, des soupapes à tige d'admission et/ou d'échappement hors de leurs sièges contre l'action de ressorts de rappel antagonistes.
Cet arbre à cames 1 qui est destiné & outre monté rotatif dans des paliers correspondants portés par la culasse du Moteur, est entraîné en rotation par le vilebrequin par l'intermédiaire d'une chaine cinématique d'entraInement utilisant par exemple, une courroie crantée, une chaine ou encore une cascade de pignons coopérant avec un pignon d'entraInement 15 fixé & l'une des extrémité de i'arbre 2.
Comme cela a déjà été rappelé, l'action des ressorts de soupape sur les canes 3 génère des variations cyclique de couple lors de la rotation de l'arbre à canes. Conformément & l'invention, ces variations sont supprimées gracie à un dispositif d'équilibrage comprenant une came de compensation 5 portée par l'arbre & cames 1. Cette cane de compensation 5 présente une pluralité de lobes 6 et est soumise b l'action de moyens élastiques de poussée adaptés de façon à créer des variations de couple de même amplitude que les variations induites par les ressorta de soupape Mais -en opposition de phase, de façon que le couple résultant soit sensiblement exempt de variations cycliques.
Selon l'invention, la came de compensation 5 est une came de révolution frontale, les lobes 6 de cette came s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de l'arbre à cames et donc perpendiculairement aux lobes des canes de conande 4. Cette disposition permet de disposer la came 5 sur le pignon d'entralnenent 15 et de pouvoir disposer le poussoir associé parallèlement & BR< l'arbre à canes.
Le dispositif d'équilibrage de 1'arbre & BR< cames 1 est précisé conformément à la figure 2. La cane de compensation 5 est formée par une couronne de profil adapté, s'étendant en saillie & la périphérie du pignon 15 et venant de fonderie avec ce dernier. Cette couronne présente une surface de contact 7 définissant une pluralité de lobes 6 sur laquelle vient en appui un poussoir élastique 10.

Le moussoir 10 se compose d'un galet 8 porté & l'extrémité d'un bras 9 monté coulissant dans le logement correspondant 12 de la culasse ou du couvre-culasse, un ressort hélicoïdal de rappel 11 forçant en permanence le bras 9 contre la came 5.
L'action du poussoir 10 sur la came 5 soumet l'arbre & cames 1 à des efforts pouvant se décomposer en une première composante agissant parallèlement & 1 'arbre cames canes et une seconde composante agissant perpendiculairement à l'arbre, cette dernière générant seule le couple instantané destiné à équilibrer les variations de couple dues à l'action des ressorts de soupape sur les cames 3.
Pour ce faire, les lobes 6 et le ressort de rappel 11 sont dimensionnés de façon à générer des variations de couple de mêmes amplitudes, survenant aux mêmes instants et de signes opposés que les variations de couples introduits par l'action des ressorts de soupapes sur les cames 3. La disposition des lobes 6 à la périphérie du pignon d'entrainement 15, permet un agencement particulièrement compact du dispositif d'équilibrage ainsi qu'une mise en oeuvre aisée. La réalisation de la cane de compensation et son montage sont en effet extr*sement simples & BR< effectuer. Il en va de même du poussoir 10 qui s'étend parallèlement à l'arbre & canes et qui peut etre facilement intégré b la culasse ou au couvreculasse.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au Mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu' & titre d'exemple.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des Moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.
Ainsi, la came de compensation 5 peut etre portée non pas par le pignon d'entrarnement mais par un plateau spécifique fixé & l'arbre & canes.
Ainsi, les moyens élastiques de poussée peuvent hêtre constitués non pas par un mais une pluralité de poussoirs élastiques 10 afin de réduire la pression de contact et mieux répartir les efforts.
Ainsi, il est possible d'utiliser deux cames de compensation 5 sur lesquelles s'appliquent respectivement un ou plusieurs 'poussoirs 10 s'étendant dans des directions opposées de façon annuler la composante axiale des efforts.
Ainsi, il est possible de déporter la came de compensation 5 en dehors de l'arbre à cane 1 et notamment de la rendre solidaire d'un des pignons de la channe cinématique d'entraîneMent ou bien encore de la rendre solidaire des dispositifs auxiliaires entraînés en rotation à partir de l'arbre & canes.
Enfin, il est également possible d'inverser le montage entre la came de compensation 5 et le poussoir 10, en intégrant celle-ci & la culasse, ou au couvre-culasse ou encore au bloc-cylindres du
Moteur et en solidarisant en rotation le poussoir 10 & l'arbre à canes 1.

Claims (1)

    REVENDICATIONS
  1. (1)- Dispositif d'équilibrage d'un arbre & canes (1) de moteur & combustion interne comportant une pluralité de cames de commande (3) destinées & BR< repousser des soupapes d'admission et/ou d'échappement hors de leur siège contre l'action de ressorts de rappel antagonistes, du type comprenant au moins une came de compensation (5) présentant une pluralité de lobes (6) pour équilibrer les variations de couple résultant de l'action des ressorts de soupape sur lesdites cames de conande et des moyens élastiques de poussée (10) coopérant avec ladite came de compensation (5), caractérisé en ce que ladite came de compensation (5) est une came frontale der révolution, les lobes (6) de ladite came de compensation (5) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de ladite cane de compensation (5).
    t2] Dispositif d'équilibrage d'un arbre & cames (1) de moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite came de compensation est constituée par une couronne (5) de profil adapté.
    Dispositif d'équilibrage d'un arbre & canes (1) de moteur & combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couronne (5) s'étend parallèlesent & l'arbre & BR< cases (1).
    t4] Dispositif d'équilibrage d'un arbre & canes (1) de moteur & combustion interne selon 1 'une quelconque des revendications 2 & 3, caractérisé en ce que ladite couronne (5) est solidaire en rotation de l'arbre & cames (1).
    tS] Dispositif d'équilibrage d'un arbre & canes (1) de moteur & combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite couronne (5) est portée par l'un des éléments de la chaîne cinématique d'entraîneMent de l'arbre à cames (1).
    6] Dispositif d'équilibrage d'un arbre à cames (1) de moteur & combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite couronne (5) est portée par le pignon (15) d'entraîneMent en rotation de l'arbre à cames (1).
    t7] Dispositif r d'équilibrage d'un arbre & cames (1) de moteur & combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que ladite couronne (5) est solidaire de la culasse ou du couvre-culasse dudit moteur et en ce que lesdits moyens élastiques de poussée (10) sont solidaires en rotation de l'arbre & cames (1).
    t8] Dispositif d'équilibrage d'un arbre à cames (1) de moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de poussée (10) comportent un galet (8) destiné à venir en appui contre la surface de portée (7) de ladite came de compensation (5).
    [9] Dispositif d'équilibrage d'un arbre & canes (i) de moteur & combustion interne selon l'uns quelconque des revendications 1 & 8, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de poussée (10) comprennent un bras coulissant (9) et un ressort hélicoïdal de compression (11) forçant ledit bras contre la cane de compensation (5).
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