FR2758857A1 - Dispositif de commande de soupape pour un moteur a combustion interne - Google Patents

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rocker arm
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rocker
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Eiji Miyachi
Hisashi Kodama
Yosuke Tateishi
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

Un dispositif de commande de soupape pour un moteur à combustion interne comprend un arbre à cames rotatif (40) disposé sur une tête du cylindre (50), une première came (41) prévue sur l'arbre à cames (40), une seconde came (42) prévue sur l'arbre à cames en ayant une portion de nez plus importante que celle de la première came, un premier bras de culbuteur (11) supporté par un premier point d'appui de levier de manière à pouvoir osciller et effectuant un mouvement oscillant pour ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement (54) par l'effet de la première came, en réponse à la rotation de l'arbre à cames, un second bras de culbuteur (15) supporté par un second point d'appui de levier, de manière à pouvoir osciller et effectuant un mouvement oscillant pour ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement par l'effet de la seconde came, en réponse à la rotation de l'arbre à cames et un moyen de déplacement (25) pour déplacer sélectivement le second point d'appui de levier, de manière à commander l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement (54) par le second bras du culbuteur (15).par.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L'INVENTION
Dispositif de commande de soupape pour un moteur à combustion interne
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine l'invention
La présente invention concerne un dispositif de commande de soupape pour un moteur à combustion interne.
2. Description de l'art antérieur
Un dispositif conventionnel de commande de soupape est décrit, par exemple, dans la publication de brevet japonais mise à la disposition du public pour consultation N" 7 (1995)286506. Ce dispositif conventionnel comprend un arbre à cames rotatif qui est supporté en rotation sur une tête de cylindre, une première came prévue sur l'arbre à cames, une seconde came prévue sur l'arbre à cames et ayant une portion de nez plus importante que celle de la première came, un arbre de culbuteur qui est supporté par la tête de cylindre, un premier bras du culbuteur qui est supporté en rotation par l'arbre du culbuteur et qui oscille autour de l'arbre du culbuteur en réponse à la première came, de manière à ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement, un second bras de culbuteur qui est supporté en rotation sur l'arbre du culbuteur et qui oscille autour de l'arbre du culbuteur en réponse à la seconde came et un moyen de connexion pour connecter sélectivement le second bras du culbuteur au premier bras du culbuteur.
Dans ce dispositif, quand le premier bras oscillant n'est pas connecté au second bras du culbuteur, on obtient une caractéristique de levage de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement, qui est déterminée par la première came.
Par contre, quand le premier bras du culbuteur est connecté au second bras du culbuteur, on obtient une caractéristique de levage de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement, qui est déterminée par le second bras du culbuteur. Quand le premier bras du culbuteur n'est pas connecté au second bras du culbuteur, le second bras du culbuteur effectue un mouvement à vide.
Dans le dispositif antérieur ci-dessus, il faut toutefois, en plus, un dispositif de levage qui est disposé sur la tête de cylindre, uniquement pour assurer un tel mouvement à vide du second bras du culbuteur. Par conséquent, le nombre de composants du dispositif de réglage de la soupape est augmenté et son coût de fabrication est également augmenté.
RESUME DE L'INVENTION
Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif amélioré de commande de soupape pour un moteur à combustion interne, qui surmonte les inconvénients ci-dessus.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un dispositif amélioré de commande de soupape pour un moteur à combustion interne, qui permet de réduire le nombre de composants de celui-ci.
Pour atteindre ces objectifs, on fournit un dispositif de commande amélioré de soupape pour un moteur à combustion interne, qui comprend un arbre à cames rotatif disposé sur une tête de cylindre, une première came prévue sur l'arbre à cames, une seconde came prévue sur l'arbre à cames, en ayant une portion de nez plus importante que celle de la première came, un premier bras de culbuteur supporté par un premier point d'appui de levier de manière à pouvoir osciller et effectuant un mouvement oscillant pour ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement, par l'effet de la première came, en réponse à la rotation de l'arbre à cames, un second bras de culbuteur supporté par un second point d'appui de levier de manière à pouvoir osciller et effectuant un mouvement oscillant pour ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement, par l'effet de la seconde came, en réponse à la rotation de l'arbre à cames et un moyen de déplacement pour déplacer sélectivement le second point d'appui de levier, de manière à commander l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement par le second bras du culbuteur.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres objets et avantages de la présente invention deviendront plus apparents à la lecture de la description détaillée de formes d'exécution préférées de cette invention, faite en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels
La figure 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution d'un dispositif de commande de soupape, dans lequel un second point d'appui de levier n'est pas mobile et dans lequel des portions circulaires de base de la première came et de la seconde came viennent en contact avec le premier bras et le second bras du culbuteur, selon la présente invention;
la figure 2 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution d'un dispositif de commande de soupape dans lequel le second point d'appui de levier n'est pas mobile et dans lequel la connexion opérationnelle entre le premier bras et le second bras du culbuteur est défaite, selon la présente invention;
la figure 3 est une vue en plan du premier bras et du second bras du culbuteur de la figure 2 et elle constitue une vue latérale, quand on regarde depuis la direction indiquée par la flèche C1 de la figure 2;
la figure 4 est une vue en coupe, prise suivant la ligne
Al - Al de la figure 2;
la figure 5 est une vue en coupe, prise suivant la ligne B1 - B1 de la figure 4;
la figure 6 est une vue en coupe de la première forme d'exécution du dispositif de commande de soupape dans lequel second point d'appui de levier n'est pas mobile et dans lequel la connexion opérationnelle entre le premier bras et le second bras du culbuteur est maintenue, selon la présente invention;
la figure 7 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution du dispositif de commande de soupape dans lequel second point d'appui de levier est mobile et dans lequel la connexion opérationnelle entre le premier bras et le second bras du culbuteur est maintenue, selon la présente invention;
la figure 8 est une vue en plan du premier bras et du second bras du culbuteur de la figure 7 et elle constitue une vue latérale, quand on regarde depuis la direction indiquée par la flèche C2 de la figure 7;
la figure 9 est une vue en coupe prise suivant la ligne
A2 - A2 de la figure 7;
la figure 10 est une vue en coupe prise suivant la ligne
B2 - B2 de la figure 9;
la figure 11 est une courbe caractéristique de levage d'une première forme d'exécution d'un dispositif de commande de soupape selon la présente invention;
la figure 12 est une vue en coupe prise suivant la ligne
A - A de la figure 3;
la figure 13 est une vue partiellement en coupe d'une seconde forme d'exécution d'un dispositif de commande de soupape, selon la présente invention;
la figure 14 est une vue en plan du premier bras et du second bras du culbuteur de la figure 13;
la figure 15 est une vue latérale, quand on regarde suivant une direction indiquée par la flèche D sur la figure 14;
la figure 16 est une vue partiellement en coupe d'un mécanisme de commande de levage faible d'une seconde forme d'exécution du dispositif de commande de soupape, selon la présente invention;
la figure 17 est une vue partiellement en coupe d'un mécanisme de commande de levage important d'une seconde forme d'exécution du dispositif de commande de soupape, selon la présente invention;
la figure 18 est une vue en coupe d'un dispositif de levage à pression hydraulique d'une seconde forme d'exécution, dans laquelle le fonctionnement du second bras du culbuteur est régulé;
la figure 19 est une vue partiellement en coupe illustrant une condition de fonctionnement du mécanisme de commande de levage faible, d'une seconde forme d'exécution d'un dispositif de commande de soupape selon la présente invention;
la figure 20 est une vue en coupe du dispositif de levage à pression hydraulique d'une seconde forme d'exécution, dans laquelle le fonctionnement du second bras du culbuteur n'est pas régulé; et
la figure 21 est une vue partiellement en coupe du mécanisme de commande de levage faible d'une seconde forme d'exécution d'un dispositif de commande de soupape selon la présente invention.
DESCRIPTION DES FORMES D'EXECUTION PREFEREES
Un dispositif de commande de soupape selon les formes d'exécution préférées de la présente invention sera décrit en se reportant aux dessins annexés.
Les figures 1 à 12 montrent une première forme d'exécution d'un dispositif de commande de soupape pour un moteur à combustion interne selon la présente invention. Lorsqu'on se reporte à la figure 1, le dispositif de commande de soupape, qui est prévu pour ouvrir et fermer une paire de soupapes d'admission (ou d'échappement) 54, a un arbre 40 à cames tournant, supporté en rotation sur une tête 50 du cylindre, un premier bras 11 du culbuteur supporté par un arbre 12 à bras, de manière à pouvoir osciller, un second bras 15 du culbuteur, supporté par l'arbre 12 à bras, de manière à pouvoir osciller, une première came 41 prévue sur l'arbre 40 à cames et ayant une portion de nez Ns et une portion de base circulaire Bs, une seconde came 42 prévue sur l'arbre 40 à cames et ayant une portion de nez Ng et une portion de base circulaire Bg, et un élément de retenue 20 disposé sur la tête 50 du cylindre de manière à pouvoir se déplacer sélectivement, verticalement par rapport à la tête du cylindre et à supporter l'arbre 12 à bras.
La portion de nez Ng est plus importante que la portion de nez
Ns et la portion de base circulaire Bs a le même diamètre que la portion de base Bg. L'élément de retenue 20 fonctionne comme une première portion de point d'appui de levier, pour le premier bras 11 du culbuteur, ainsi que comme seconde portion d'appui de levier pour le second bras 15 du culbuteur. La première came 14 vient normalement en contact avec le premier bras 11 du culbuteur et la seconde came 42 vient normalement en contact avec le second bras 15 du culbuteur. Une extrémité oscillante du second bras 15 du culbuteur est connectée de manière opérationnelle au premier bras 11 du culbuteur. En outre, le dispositif de commande de soupape a un moyen de déplacement 25 pour déplacer sélectivement l'élément de retenue 20, en réponse à la pression hydraulique du moyen de commande à pression hydraulique (non représenté) et un élément 45 de point d'appui de levier (troisième portion de point d'appui de levier) qui supporte l'extrémité de base du premier bras 11 du culbuteur quand l'élément de retenue 20 est déplacé par le moyen de déplacement 25. Le dispositif de commande de soupape comprend en outre un moyen de déconnexion 30 pour défaire sélectivement la connexion entre le premier bras et le second bras 11 et 15 du culbuteur, en réponse à la pression hydraulique du moyen de commande à pression hydraulique, comme représenté sur la figure 3 et sur la figure 8.
Le dispositif de commande de soupape a une caractéristique permettant un levage important, lorsqu'on connecte le premier bras et le second bras du culbuteur 11 et 15, comme représenté sur la figure 6 et la figure 7, ou lorsqu'on immobilise l'élément de retenue 20 par rapport à la tête 50 du cylindre, comme représenté sur la figure 1, la figure 2 et la figure 6, comme cela sera expliqué ci-après.
L'élément de retenue 20 a une configuration cylindrique étagée et il est installé de manière coulissante dans un alésage de réception 51 qui est formé sur la tête 50 du cylindre. Le moyen de déplacement 25 comprend une portion concave 26 (figure 4 et figure 5) qui est formée sur la tête 50 du cylindre, de manière à s'ouvrir dans l'alésage de réception 51, et qui s'étend de manière à couper à l'angle droit la direction axiale de l'alésage de réception 51, une rainure circulaire 21 qui est formée sur une portion étagée de l'élément de retenue 20 et un élément de plaque 27 qui est installé de manière coulissante dans la portion concave 26 et dans la rainure circulaire 21. L'élément de plaque 27 s'engage sélectivement avec la rainure circulaire 21, en réponse à son mouvement de coulissement, de sorte que l'élément de retenue 20 s'immobilise par rapport à la tête 50 du cylindre. L'élément de plaque se désengage sélectivement de la rainure circulaire 21, de sorte que l'élément de retenue 20 puisse se déplacer par rapport à la tête 50 du cylindre.
Le premier bras oscillant et le second bras oscillant 11 et 15 ont des premier et second alésages d'engagement respectifs 31 et 32. Les alésages d'engagement 31, 32 sont coaxiaux et ils sont aménagés l'un sous l'autre, si bien que les portions de base circulaires Bs et Bg viennent en contact avec le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur (figure 3 et figure 8). Le moyen de libération 30 comprend un élément d'engagement 33 (une première partie 33g, une seconde partie 33c et une troisième partie 33b), qui est installé d'une manière coulissante dans les alésages d'engagement 31, 32. Quand l'élément d'engagement 33 est engagé avec les alésages d'engagement 31, 32, comme représenté sur la figure 8, le second bras 15 du culbuteur est connecté de manière opérationnelle avec le premier bras 11 du culbuteur. Quand l'élément d'engagement 33 est désengagé du second alésage d'engagement 32, la connexion entre le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur est défaite.
Comme représenté sur la figure 1, la soupape d'admission 54a est normalement sollicitée vers la position fermée par le ressort de la soupape 54a. Sur la figure 1, les chiffres 54c et 54d indiquent un guide de soupape et un élément de retenue. Une extrémité 54b de tige de la soupape d'admission 54 vient en contact avec une vis de réglage llc qui est prévue sur une extrémité oscillante du premier bras 11 du culbuteur. Dans ces conditions, la soupape d'admission 54 monte et descend en réponse au mouvement oscillant du premier bras 11 du culbuteur et la soupape ouvre et ferme ainsi un orifice d'admission 55.
Presque au centre du premier bras 11 du culbuteur, comme cela est représenté sur la figure 3 et sur la figure 8, un alésage de réception lla en forme de T s'étend dans la direction longitudinale du premier bras 11 du culbuteur.
L'alésage de réception lla pénètre dans le premier bras 11 du culbuteur, sauf dans la portion qui se trouve sur le côté de l'extrémité oscillante du premier bras 11 du culbuteur. Un alésage llb est formé sur le premier bras 11 du culbuteur de manière à couper à angle droit la direction longitudinale du premier bras 11 du culbuteur. L'alésage llb est ouvert sur l'alésage de réception lla, qui se trouve sur le côté de l'extrémité de base du premier bras 11 du culbuteur. Le second bras 15 du culbuteur qui a presque la forme d'un Y, se trouve dans l'alésage de réception lla.
Un alésage 15a, qui est coaxial avec l'alésage llb, est formé sur le second bras 15 du culbuteur, qui se trouve sur le côté de l'extrémité de base du premier bras 11 du culbuteur.
L'arbre 12 à bras est monté dans les alésages llb et 15a. Dans ces conditions, le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur sont supportés par l'arbre 12 à bras, de manière à pouvoir osciller. Comme représenté sur la figure 1 et sur la figure 2, un ressort 15b est placé entre la portion inférieure de l'alésage de réception lla et l'extrémité oscillante du second bras 15 du culbuteur. Ainsi, le second bras 15 du culbuteur est normalement sollicité dans le sens des aiguilles d'une montre, de manière à ce qu'une portion de contre-came formée sur l'extrémité oscillante vienne normalement en contact avec la seconde came 42. Une partie du premier bras 11 du culbuteur, qui se trouve dans la même position que la portion de contre-came du second bras 15 du culbuteur dans la direction longitudinale du premier bras 11 du culbuteur, porte des portions lld de contre-cames (figure 3 et figure 8) s'opposant à la première came 41.
Comme représenté sur la figure 3 et sur la figure 8, sur la partie du premier bras 11 du culbuteur sur laquelle sont formées les portions lld de contre-came, il y a une paire de premiers alésages d'engagement 31 qui s'étendent de manière à couper à angle droit la direction longitudinale du premier bras 11 du culbuteur. En outre, sur la partie du second bras 15 du culbuteur sur laquelle est formée la portion de contre-came, se trouve les seconds alésages d'engagement 32, dont le diamètre est le même que celui des premiers alésages d'engagement 31 et qui s'étendent de manière à couper à l'angle droit la direction longitudinale du premier bras 11 du culbuteur. Ces premiers alésages et ces seconds alésages d'engagement 31, 32 sont coaxiaux et se trouvent l'un sous l'autre lorsque le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur viennent en contact avec les portions circulaires de base des première et seconde cames respectives 41, 42.
L'élément d'engagement 33 se trouve dans les premiers alésages et dans les seconds alésages d'engagement 31, 32.
L'élément d'engagement 33 comprend une première partie 33g, dont la longueur axiale est la même que celle du second alésage d'engagement 32 et qui est installée de manière coulissante dans le second alésage d'engagement 32, une seconde partie 33c qui est normalement sollicitée dans la direction de la flèche
Y3 (figure 3 et figure 8) par un ressort 33a disposé dans un des premiers alésages d'engagement 31 et dont une extrémité est normalement en contact avec une extrémité de la première partie 33g, et une troisième partie 33b qui est installée de manière coulissante dans l'autre des premiers alésages d'engagement 31 et dont une extrémité est normalement en contact avec l'autre extrémité de la première partie 33g, par l'intermédiaire d'un ressort 33a. La troisième partie 33b peut être déplacée vers le second alésage d'engagement 32 contre la force exercée par le ressort 33a quand une pression hydraulique est appliquée à l'autre extrémité de la troisième partie 33b, par le moyen de commande de la pression hydraulique (non représenté). Ainsi, quand la troisième partie 33b est positionnée de manière à être installée dans le premier alésage et le second alésage d'engagement 31, 32, le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur se trouvent connectés de manière opérationnelle.
D'autre part, lorsqu'aucune pression hydraulique n'est appliquée à l'autre extrémité de la troisième partie 33b, comme représenté sur la figure 3, la troisième partie 33b ne fait pas saillie dans le second alésage d'engagement 32, tout comme la première partie 33g ne fait pas saillie dans le premier alésage d'engagement 31. Ainsi, le second bras 15 du culbuteur peut être déplacé par rapport au premier bras 11 du culbuteur et le premier bras 11 culbuteur effectue un mouvement oscillant par l'effet de la première came 41. Comme représenté sur la figure 12, chacune des deux extrémités de la première partie 33g et également la première extrémité de la seconde partie 33b et la première extrémité de la troisième partie 33c ont une surface plate qui est parallèle à un plan coupant à l'angle droit l'axe de l'arbre 12 à bras.
Quand les portions circulaires de base Bs et Bg sont en contact avec le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur, comme représenté sur la figure 1, que les premiers alésages d'engagement 31 et les seconds alésages d'engagement 32 sont coaxiaux et que de l'huile sous pression est appliquée à l'autre extrémité de la troisième partie 33b par l'intermédiaire des passages à huile 33h, 33d, comme indiqué par la flèche Y2 sur la figure 8 et la figure 9, la troisième partie 33b fait saillie dans le second alésage d'engagement 32 contre la force du ressort 33a et vient se loger dans le premier alésage et le second alésage d'engagement 31, 32. En même temps, la première partie 33g fait saillie dans le premier alésage d'engagement 31 contre la force du ressort 33a et vient se loger dans le premier alésage et dans le second alésage d'engagement 31, 32. Ainsi, le second bras 15 du culbuteur est connecté de manière opérationnelle au premier bras 11 du culbuteur, de sorte que les deux bras 11, 15 du culbuteur peuvent effectuer un mouvement oscillant ample dans un corps, par l'effet de la seconde came 42. Dans ces conditions, les came (la première came et la seconde came 41, 42) pour entraîner le premier bras 11 du culbuteur sont changées par la pression d'huile qui est appliquée au moyen de libération 30.
D'autre part, comme représenté sur la figure 4 et sur la figure 9, l'élément de retenue 20 comprend une portion de tête 20a, une portion de retenue 20b de petit diamètre et une portion 20 de grand diamètre. La portion 20b de petit diamètre et la portion 20c de grand diamètre sont logées de manière coulissante dans l'alésage de réception 51 ayant une configuration étagée. La rainure circulaire 21 est formée sur une partie de la portion 20b de petit diamètre qui jouxte la portion 20c de grand diamètre. La portion de tête 20a se trouve disposée entre les portions bifurquantes du second bras 15 du culbuteur et elle comprend un alésage 20al dans lequel est logé en rotation l'arbre 12 à bras. Un ressort 20d se trouve entre le fond de l'alésage de réception 51 et la portion à grand diamètre 20c et il pousse normalement l'élément de retenue 20 vers le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur. Un passage 33f pour l'huile est aménagé axialement au centre axial de l'élément de retenue 20.
Le passage 33f pour l'huile est en communication avec un passage 33d pour l'huile qui est formé au centre axial de l'arbre 12 à bras et il est simultanément en communication avec le passage 33h pour l'huile formé dans la tête 50 du cylindre.
L'alimentation en huile sous pression vers le passage 33h pour l'huile est commandée par un moyen de commande de la pression hydraulique. En outre, comme représenté sur la figure 3 et sur la figure 8, le passage 33d pour l'huile est en communication avec le premier alésage d'engagement 31 par l'intermédiaire d'un passage 33e pour l'huile formé sur le premier bras 11 du culbuteur.
L'élément de plaque 27 est installé de manière coulissante dans la portion concave 26 qui est formée sur une partie de la portion à petit diamètre de l'alésage de réception 51 jouxtant la portion à grand diamètre. La portion de plaque 27 est pourvue d'un alésage circulaire dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la portion à petit diamètre. Un ressort 26b est disposé dans la portion concave 26, de manière à pousser normalement l'élément de plaque 27 vers la gauche sur la figure 5. Ainsi, l'élément de plaque 27 est installé dans la rainure circulaire 21 et l'élément de plaque 27 est engagé avec l'élément de retenue 20, de sorte que l'élément de retenue 20 est immobilisé par rapport à la tête 50 du cylindre, comme représenté sur la figure 4 et sur la figure 5. Ainsi, l'arbre 12 à bras n'est pas mobile par rapport à la tête 50 du cylindre et le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur oscillent autour de l'arbre 12 à bras, tenu en place.
Dans ces circonstances, la distance R2 entre le point d'appui de levier (l'arbre 12 à bras) et le point de contact Sc du second bras 15 du culbuteur (ou du premier bras 11 du culbuteur) en contact avec la seconde came 42 (ou la première came 41) diminue, comme représenté sur la figure 6. Dans ces circonstances, le mouvement oscillant du point de contact Sp du premier bras 11 du culbuteur, qui vient en contact avec l'extrémité de la tige de la soupape d'admission 54, devient important.
Comme représenté sur la figure 9 et la figure 10, quand l'huile sous pression est fournie à la portion concave 20c par l'intermédiaire d'un passage 26a pour l'huile, comme indiqué par la flèche Y1, l'élément de plaque 27 est déplacé vers la droite et l'alésage circulaire de l'élément de plaque 27 et la rainure circulaire 21 sont coaxiaux, si bien que l'élément de retenue 20 peut se déplacer par rapport à la tête 50 du cylindre. Dans ces circonstances, l'élément de retenue 20 et l'arbre 12 à bras se déplacent vers le bas et le premier bras 11 du culbuteur oscille autour du point d'appui 45 de levier, comme illustré sur la figure 7.
Dans ces circonstances, la distance R1 entre le point d'appui de levier (l'élément d'appui 45 de levier) et le point de contact Sc du second bras 15 du culbuteur (ou du premier bras 11 du culbuteur) avec la seconde came 42 (ou la première came 41) devient plus importante que la distance R2 (figure 6), comme représenté sur la figure 7. D'autre part, la distance entre le point de contact Sp et le point de contact Sc n'est pas changée. Dans ces circonstances, le mouvement oscillant du point de contact Sp du premier bras 11 du culbuteur devient petit.
Comme indiqué ci-dessus, selon la première forme d'exécution et comme représenté sur la figure 11, le dispositif de commande de soupape permet quatre caractéristiques de levage 61, 62, 63 et 64, grâce au contrôle du moyen de déplacement 20 et du moyen de libération 30. En l'occurrence, quand l'élément de retenue 20 n'est par mobile par rapport à la tête 50 du cylindre et que la connexion entre le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur n'est pas défaite, on obtient la caractéristique de levage 61. Lorsque l'élément de retenue 20 est mobile par rapport à la tête 50 du cylindre et que la connexion entre les premier et second bras 11, 15 du culbuteur n'est pas défaite, on obtient la caractéristique de levage 62.
Lorsque l'élément de retenue 20 n'est pas mobile par rapport à la tête 50 du cylindre et que la connexion entre le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur est défaite, on obtient la caractéristique de levage 64. En outre, quand l'élément de retenue 20 est mobile par rapport à la tête 50 du cylindre et que la connexion entre le premier bras et le second bras 11, 15 du culbuteur est défaite, on obtient la caractéristique de levage 63.
La caractéristique 63 est mise en oeuvre lorsque le moteur est au ralenti, pour diminuer la friction du mécanisme de la soupape et les caractéristiques 61, 64 sont mises en oeuvre dans des conditions de charge moyenne du moteur, en tant que caractéristiques de levage optimales. Enfin, la caractéristique 62 est mise en oeuvre dans des conditions de charge élevée du moteur, en tant que caractéristique de levage optimale. Dans ces conditions, on évite que la puissance du moteur ne varie brutalement lors des transitions entre les caractéristiques de levage et on empêche que la puissance du moteur ne change avant et après le changement de la caractéristique de levage. Dans ces conditions, on peut mettre en oeuvre une caractéristique de levage optimale par rapport au régime du moteur et, en même temps, on peut économiser le carburant. Ces résultats exceptionnels sont obtenus sans compliquer la structure et sans augmenter la taille du dispositif de commande de soupape.
Lorsqu'on se reporte à la figure 13, elle représente une seconde forme d'exécution du dispositif de commande de soupape pour un moteur à combustion interne selon la présente invention. Le dispositif de commande de soupape, qui est prévu pour ouvrir et fermer une paire de soupapes d'admission (ou d'échappement) 123a et 123b, a un mécanisme 110a de commande de levage faible, un mécanisme 110b de commande de levage important et un dispositif 110c de levage à pression hydraulique qui est un élément principal du mécanisme 110b de commande de levage important. Il est à noter, que ce dispositif de commande de soupape peut être utilisé, sans aucun changement ou modification, pour ouvrir et pour fermer une paire de soupapes d'échappement (non représentées).
Comme représenté sur les figures 13 à 17, le mécanisme 110a de commande de levage faible comprend une came 111 à levage faible montée de manière fixe sur un arbre 121 à cames et un premier bras 112 du culbuteur.
Le premier bras 112 du culbuteur a une portion principale 112a qui, en plan, a sensiblement la configuration d'un T. Une portion d'extrémité proximale (portion d'extrémité à droite sur la figure 14) de la portion principale 112a est formée avec un alésage hémisphérique 112b ouvert vers le bas. Une portion d'extrémité distale (portion de gauche sur la figure 14) de la portion principale 112a, qui est considérée comme étant la portion oscillante, est contrôlée par une paire de vis de réglage 112c et 112d. Une tige 113 est connectée à une tête 122 du cylindre et elle est disposée verticalement. Une portion terminale supérieure 113a de la tige verticale 113 est formée avec une configuration hémisphérique et elle est installée dans un alésage 112b de la portion terminale 112a, ce qui a pour résultat que la portion d'extrémité proximale de la portion principale 112a est supportée par la tête 122 du cylindre au moyen de la tige verticale 113. Les vis de réglage 112c et 112d viennent buter contre des portions supérieures des soupapes d'admission respectives 123a et 123b. Un profil de la came 111 à levage faible vient s'engager en coulissant avec une surface externe de la portion principale 112a de l'arbre 112 à levage faible.
La soupape d'admission 123a pour ouvrir et pour fermer une ouverture d'admission 122al passe par une ouverture allongée étroite 122bl formée dans la tête 122 du cylindre et elle est sollicitée par le ressort 124a de soupape dans la direction vers le haut, ce qui provoque un engagement élastique avec les vis de réglage 112c connectées au premier bras 112 du culbuteur, alors que la soupape d'admission 123b pour ouvrir et pour fermer une autre ouverture d'admission 122a2 passe par une ouverture étroite allongée 122b2 formée dans la tête 122 du cylindre et est sollicitée par un ressort 124b de soupape dans la direction vers le haut, ce qui provoque un orientée vers la bas. Le dispositif de levage à pression hydraulique 110c est installé dans la tête 122 du cylindre et il a un tige verticale mobile ou extensible 116, dont la portion d'extrémité supérieure 116b forme une saillie hémisphérique. La portion d'extrémité terminale supérieure 116 du dispositif de levage 110a à pression hydraulique est installée dans la portion terminale proximale 115b du bras 115 du culbuteur à levage important.
Le second bras 115 du culbuteur vient buter contre un profil de la came 14 à levage important. La partie saillante 115c formée sur la portion d'extrémité distale du bras 115 du culbuteur à levage important vient buter contre la portion d'extrémité distale de la portion principale 112a du premier bras 112 du culbuteur. La position de butée résultante par rapport à la came 114 à levage haut est plus proche que la position de la vis de réglage 112 (112d) par rapport à la came 114 à levage haut.
Dans le mécanisme de came de commande 110b à levage important, par suite de la rotation de la came 114 à levage important quand elle est solidaire en rotation avec l'arbre 121 à cames, un mouvement oscillant vertical est imprimé au second bras 112 du culbuteur, autour de la portion d'extrémité terminale 116b de la tige verticale 116, ce qui provoque des mouvements verticaux des soupapes d'admission 123a et 123b.
Ceci permet l'ouverture et la fermeture de chacune des ouvertures d'admission 122al et 122a2. Il est à noter que le profil de la came 114 à levage important est choisi pour avoir un rayon plus grand que celui de la came 111 à levage faible, pour permettre un mouvement oscillant du second bras 115 du culbuteur plus ample que celui du premier bras 112 du culbuteur lors de la rotation de l'arbre 121 à cames.
Comme cela se voit le mieux sur les figures 18 et 20, le dispositif de levage 110c à pression hydraulique comprend une tige verticale extensible 116, un logement 117 pour loger la tige verticale 116 en étant installé dans un alésage 122c de la tête 122 du cylindre et un piston 118 logé dans un alésage 122 dont l'axe est perpendiculaire à celui de l'alésage 122c. En plus, le dispositif de levage 100c à pression hydraulique comprend en outre une bille de non retour 119a, un ressort 119b sollicitant la bille de non retour 119a et un ressort 119c sollicitant la tige 116 dans la direction vers le haut.
Une chambre de pression R1 est définie entre le logement 117 et la tige verticale 116, sous l'effet de la sollicitation dirigée vers le haut du ressort 119c. Une chambre réservoir R2 est délimitée entre une portion découpée externe de logement 117 et la tête 122 du cylindre. C'est entre les deux chambres de pression R1 et R2 qu'est installée la bille de non retour 119a. Le bille de non retour 119a est poussée à s'engager avec le siège de soupape 119e par l'effet du ressort 119b, ce qui permet de fermer un passage P. Il est à noter, que la chambre de pression R1 est alimentée avec une huile par l'orifice d'alimentation 122e formé dans la tête 122 du cylindre.
Sur un côté arrière du piston 118, il y a une chambre R3 à huile dans l'alésage 122d. Le piston 118 est sollicité dans la direction de la chambre R3 à huile par un ressort 119d qui est positionné sur le côté avant de l'alésage 122d. Le piston 118 est pourvu sur son extrémité distale d'une tige 118a qui vient buter contre la bille de non retour 119a poussée par le ressort 119b après passage par la chambre réservoir R2. Un passage 122f est formé dans la tête 122 du cylindre et permet d'amener de l'huile dans la chambre R3 à huile et de l'en évacuer.
Normalement, dans le dispositif de levage 110c à pression hydraulique, la chambre R3 à huile est remplie complètement avec l'huile, le piston 118 est dans la position représentée sur la figure 18 et il déplace la bille de non retour ll9a en l'éloignant du siège 119e de soupape, ce qui met en communication fluide la chambre de pression R1 et la chambre réservoir R2, par le passage P. Ainsi, l'huile sous pression peut entrer dans la chambre réservoir R2, pour invalider le support du second bras 115 du culbuteur par la tige verticale 116.
Pendant que cet état reste inchangé, la came 111 à levage faible qui est solidaire en rotation avec l'arbre 121 à cames, sollicite le premier bras 112 du culbuteur, de manière répétée, de sorte que le bras 112 du culbuteur effectue un mouvement oscillant répété autour de la portion de support 113, qui sert de point d'appui de levier, comme cela se voit le mieux sur la figure 19. Ceci assure les opérations répétées d'ouverture et de fermeture de chacune des soupapes d'admission 123a et 123b.
Durant cette opération, la came 114 à levage important, qui est également solidaire en rotation avec l'arbre 121 à cames, provoque un mouvement oscillant répété du second bras 115 du culbuteur. Toutefois, comme indiqué par la ligne discontinue sur la figure 19, le mouvement oscillant du bras 116 à levage important du culbuteur, qui n'est pas supporté par la tige verticale 116, ne fait que comprimer le ressort ll9c et ne provoque pas le fonctionnement des soupapes d'admission 123a et 123b. Dans ces conditions, la course de chacune des soupapes d'admission 123a et 123b dépend du degré de levage faible ou de la quantité déterminée par la caractéristique ou par le profil du premier bras 112 du culbuteur.
Dans ces circonstances, l'huile dans la chambre R3 à huile est drainée, le piston 118 est reculé vers la position représentée sur la figure 20, la bille de non retour 119a est amenée sur le siège de soupape 119e, ce qui a pour effet de couper la communication fluide entre la chambre de pression R1 et la chambre réservoir R2. La tige verticale 116 est alors levée par la pression de l'huile dans la chambre de pression R1 et maintenue à la hauteur prévue, ce qui a pour effet que la tige verticale 116 retrouve sa fonction de support du second bras 115 du culbuteur.
Lorsque les conditions résultantes restent inchangées, la came 112 à levage important qui est solidaire en rotation avec l'arbre 121 à cames, provoque des mouvements oscillants répétés du second bras 115 du culbuteur, autour de la portion terminale supérieure 116b de la tige verticale 116 qui remplit le rôle d'un second point d'appui de levier, comme représenté sur la figure 21 et permet ainsi un mouvement répété de va-et-vient de chacune des soupapes d'admission 123a et 123b. Puisque le profil de la came 112 à levage important a un rayon plus grand que celui de la came 111 à levage faible, comme cela a déjà été mentionné, le mouvement oscillant provoqué par la came 111 à levage faible est incorporé dans celui provoqué par la came 112 à levage important. Ainsi, la course de chacune des soupapes d'admission 123a et 123b dépend du degré de levage important ou de la quantité déterminée par la caractéristique ou par le profil du second bras 113 du culbuteur.
Dans le dispositif de commande de soupape ayant la structure susmentionnée, à une étape initiale du fonctionnement du moteur à combustion interne, le mécanisme 110a de commande de levage faible est actionné et ensuite, consécutivement à une augmentation du nombre de tours du moteur et/ou à une augmentation de la charge du moteur, le mécanisme de commande 110b de levage important est mis en service alors que, en même temps, le mécanisme de commande 110a de levage faible est mis hors service. Cette sélection du mécanisme de commande 110a de levage faible ou du mécanisme de commande 110b de levage important, se faisant en fonction de la charge du moteur, permet de faire passer les soupapes d'admission d'une position pour régime haut vers une position pour régime bas et vice versa. Ceci permet d'améliorer le rendement du moteur, de diminuer la consommation du carburant et d'améliorer les caractéristiques de fonctionnement du moteur au ralenti.
Dans le dispositif de commande de soupape décrit ci-dessus, la mise en fonction du mécanisme de commande 110a de levage faible au lieu du mécanisme de commande llb de levage important ne peut se faire qu'en invalidant la fonction de support de la tige verticale 116 qui supporte le bras 115 à levage important du culbuteur et qui constitue un élément essentiel du mécanisme de commande 110b de levage important. Comme cela a déjà été mentionné, le fait d'amener la tige verticale dans une situation d'invalidation, ne peut être réalisé qu'en drainant l'huile pour baisser la pression appliquée à la came à levage important. Un tel drainage peut être facilement réalisé. Ainsi, le dispositif de commande de soupape, bien qu'ayant les fonctions décrites ci-dessus, peut être d'une construction simple et peut facilement être assemblé.
En outre comme aucun des bras 112 et 115 du culbuteur n'a besoin d'être modifié par l'adjonction d'autres composants ayant une masse importante, la masse de chaque bras du culbuteur reste inchangée, par rapport à l'art antérieur.
Ainsi, chaque bras du culbuteur peut fonctionner sans aucun problème.
Les principes, formes d'exécution préférées et mises en oeuvre de la présente invention ont été décrits dans l'exposé ci-dessus. L'invention, qui est destinée à être protégée par la présente demande, ne doit toutefois pas être comprise comme se limitant aux formes d'exécution particulières décrites, car celles-ci doivent être considérées comme illustrant l'invention plutôt que la délimitant. Des modifications et changements peuvent être faits par ceux versés dans l'art, sans se départir de l'esprit de la présente invention. Dans ces conditions, la description détaillée qui précède doit être considérée comme illustrant l'invention et non comme étant de nature à limiter sa portée ou son esprit, définis dans les revendications annexées.
Ces revendication concernent un dispositif de commande amélioré de soupape, pour un moteur à combustion interne, comprenant:
un arbre à cames rotatif disposé sur une tête du cylindre,
une première came prévue sur l'arbre à cames,
une seconde came prévue sur l'arbre à cames, en ayant une portion de nez plus importante que celle de la première came,
un premier bras de culbuteur supporté par un premier point d'appui de levier, de manière à pouvoir osciller et effectuant un mouvement oscillant pour ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement, par l'effet de la première came, en réponse à la rotation de l'arbre à cames,
un second bras de culbuteur supporté par un second point d'appui de levier, de manière à pouvoir osciller et effectuant un mouvement oscillant pour ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement par l'effet de la seconde came, en réponse à la rotation de l'arbre à cames et
un moyen de déplacement pour déplacer sélectivement le second point d'appui de levier, de manière à commander l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement par le second bras du culbuteur.
Une extrémité oscillante du premier bras du culbuteur peut être en contact avec la soupape d'admission ou la soupape d'échappement et dans lequel une extrémité oscillante du second bras du culbuteur est connectée de manière opérationnelle au premier bras du culbuteur.
Le moyen de déplacement peut invalider l'opération d'ouverture et l'opération de fermeture de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement, par le second bras du culbuteur.
Ledit mouvement de déplacement peut comprendre un dispositif de levage hydraulique ayant une fonction permettant un mouvement à vide.
Un point de connexion entre le premier bras et le second bras du culbuteur peut se trouver sur le premier bras du culbuteur entre le point de contact avec la soupape d'admission ou la soupape d'échappement et le point de contact avec la première came.
Le dispositif de commande amélioré de soupape pour un moteur à combustion interne pour comprendre en outre un moyen de déplacement, pour déplacer sélectivement le premier point d'appui de levier, de manière à commander l'opération d'ouverture et l'opération de fermeture de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement, par le premier bras du culbuteur et un troisième point d'appui de levier pour supporter le premier bras du culbuteur de manière à osciller quand le premier point d'appui de levier déplacé dans lequel le troisième point d'appui de levier est plus éloigné de l'extrémité oscillante du premier bras du culbuteur que du premier point d'appui de levier, et dans lequel une fente est formée sur la position circonférentielle externe.
Le dispositif de commande amélioré de soupape pour un moteur à combustion interne peut comprendre en outre un moyen de libération pour défaire sélectivement la connexion entre le premier et le second bras du culbuteur.
Le premier point d'appui de levier et le second point d'appui de levier peuvent être constitués comme un élément coulissant commun, qui est logé de manière coulissante dans un alésage formé sur la tête du cylindre, et dans le lequel le moyen de déplacement comprend une portion concave formée dans l'alésage, une rainure formée sur l'élément coulissant et un élément d'engagement qui est capable de s'engager avec la portion concave et la rainure et dans lequel l'élément coulissant peut coulisser par rapport à la tête du cylindre quand l'élément d'engagement n'est pas engagé avec la rainue et l'élément coulissant ne peut pas coulisser par rapport à la tête du cylindre quand l'élément d'engagement est engagé avec la rainure et la portion concave.
Le moyen de libération peut comprendre des alésages qui sont formés dans le premier bras et dans le second bras du culbuteur, de manière a être coaxiaux quand la position relative du premier bras et du second bras du culbuteur est une position prédéterminée, et un élément de connexion qui est logé dans un des alésages et qui est sélectivement logé dans l'autre des alésages tout en étant logé dans le premier alésage.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande amélioré de soupape, pour un moteur à combustion interne, comprenant:
un arbre à cames rotatif (40) disposé sur une tête du cylindre (50),
une première came (41) prévue sur l'arbre à cames (40),
une seconde came (42) prévue sur l'arbre à cames (40), en ayant une portion de nez plus importante que celle de la première came (41),
un premier bras de culbuteur (11) supporté par un point d'appui de levier, de manière à pouvoir osciller et effectuant un mouvement oscillant pour ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement (54), par l'effet de la première came (41), en réponse à la rotation de l'arbre à cames (40),
un second bras de culbuteur (15) supporté par un second point d'appui de levier, de manière à pouvoir osciller et effectuant un mouvement oscillant pour ouvrir et fermer une soupape d'admission ou une soupape d'échappement (54) par l'effet de la seconde came (42), en réponse à la rotation de l'arbre à cames (40) et
un moyen de déplacement (25) pour déplacer sélectivement le second point d'appui de levier, de manière à commander l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement (54) par le second bras du culbuteur (15).
2. Dispositif de commande amélioré de soupape, pour un moteur à combustion interne, selon la revendication 1, dans lequel une extrémité oscillante du premier bras du culbuteur (11) est en contact avec la soupape d'admission ou la soupape d'échappement (54) et dans lequel une extrémité oscillante du second bras (15) du culbuteur est connectée de manière opérationnelle au premier bras du culbuteur (11).
3. Dispositif de commande amélioré de soupape pour un moteur à combustion interne, selon la revendication 2, dans lequel le moyen de déplacement (25) invalide l'opération d'ouverture et l'opération de fermeture de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement (54), par le second bras du culbuteur (15)
4. Dispositif de commande amélioré de soupape pour un moteur à combustion interne, selon la revendication 3, dans lequel ledit mouvement de déplacement (25) comprend un dispositif de levage hydraulique ayant une fonction permettant un mouvement à vide.
5. Dispositif de commande amélioré de soupape pour un moteur à combustion interne, selon la revendication 4, dans lequel un point de connexion entre le premier bras (11) et le second bras (15) du culbuteur se trouve sur le premier bras du culbuteur (11) entre le point de contact avec la soupape d'admission ou la soupape d'échappement (54) et le point de contact avec la première came (41).
6. Dispositif de commande amélioré de soupape pour un moteur à combustion interne, selon la revendication 2, comprenant en outre un moyen de déplacement (25), pour déplacer sélectivement le premier point d'appui de levier, de manière à commander l'opération d'ouverture et l'opération de fermeture de la soupape d'admission ou de la soupape d'échappement (54), par le premier bras du culbuteur et un troisième point d'appui de levier pour supporter le premier bras du culbuteur (11) de manière à osciller quand le premier point d'appui de levier est déplacé, dans lequel le troisième point d'appui de levier est plus éloigné de l'extrémité oscillante du premier bras du culbuteur (11) que du premier point d'appui de levier, et dans lequel une fente est formée sur la portion circonférentielle externe.
7. Dispositif de commande amélioré de soupape pour un moteur à combustion interne selon la revendication 6, comprenant en outre un moyen de libération (30) pour défaire sélectivement la connexion entre le premier (11) et le second (15) bras du culbuteur.
8. Dispositif de commande amélioré de soupape, pour un moteur à combustion interne, selon la revendication 6, dans lequel le premier point d'appui de levier et le second point d'appui de levier sont constitués comme un élément coulissant commun, qui est logé de manière coulissante dans un alésage formé sur la tête du cylindre, et dans lequel le moyen de déplacement (25) comprend une portion concave formée dans l'alésage, une rainure formée sur l'élément coulissant et un élément d'engagement qui est capable de s'engager avec la portion concave et la rainure et dans lequel l'élément coulissant peut coulisser par rapport à la tête du cylindre quand l'élément d'engagement n'est pas engagé avec la rainure et l'élément coulissant ne peut pas coulisser par rapport à la tête du cylindre quand l'élément d'engagement est engagé avec la rainure et la portion concave.
9. Dispositif de commande amélioré de soupape, pour un moteur à combustion interne, selon la revendication 8, dans lequel le moyen de libération (30) comprend des alésages qui sont formés dans le premier bras (11) et dans le second bras (15) du culbuteur, de manière à être coaxiaux quand la position relative du premier bras (11) et du second bras (15) du culbuteur est une position prédéterminée, et un élément de connexion qui est logé dans un des alésages et qui est sélectivement logé dans l'autre des alésages tout en étant logé dans le premier alésage.
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