FR2734864A1 - Systeme d'entrainement de soupapes pour un moteur a combustion interne multicylindrique - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à la commande des soupapes des moteurs. Dans le cas d'au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement pour chaque cylindre, le système comprend un arbre à cames (14) tourillonnant dans des blocs paliers ainsi que des culbuteurs tourillonnant sur un axe de culbuteurs. Le jeu de culbuteurs comprend des leviers d'actionnement pour la soupape d'admission ou d'échappement et des leviers d'accouplement qui peuvent établir un mode d'actionnement modifié à l'aide d'un dispositif d'accouplement. Un distributeur (19) monté sur au moins un des blocs paliers forme une chambre de commande de la pression qui communique par un orifice radial de l'axe de culbuteurs prévu à l'intérieur du bloc palier, avec le canal hydraulique. Principale application: moteurs à combustion interne.

Description

Système d'entraînement de soupapes pour un moteur à combustion interne

multicylindrique L'invention se rapporte à un système d'entraînement de soupapes pour un moteur à combustion interne multicylindrique comprenant au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement pour chaque cylindre, un arbre à cames tourillonné dans des blocs paliers pour l'actionnement des soupapes par l'intermédiaire d'un dispositif de culbuteurs monté rotatif sur un axe de culbuteurs et qui comprend un levier d'actionnement pour chaque soupape d'admission et d'échappement, ainsi qu'un levier d'accouplement et un dispositif d'accouplement servant à accoupler le levier d'actionnement et le levier d'accouplement, le dispositif d'accouplement pouvant être actionné hydrauliquement, des moyens de distribution étant prévus pour la commande de la sollicitation de pression du dispositif d'accouplement et

l'axe de culbuteurs étant constitué par un canal hydraulique.

On connaît déjà, par le document DE 42 21 125 Cl, un système d'entraînement de soupapes pour un moteur à combustion interne multicylindrique, dans lequel une soupape est actionnée par deux leviers d'actionnement pouvant être accouplés l'un à l'autre par des éléments d'accouplement, et étant entraînés par deux cames ayant des protubérances de cames différentes. Les éléments d'accouplement sont formés par des verrous de solidarisation guidés mobiles en translation dans les leviers d'accouplement, parallèlement à l'axe de culbuteurs, et qui peuvent être sollicités en pression en direction des leviers d'actionnement par de l'huile hydraulique. Dans le levier d'actionnement, se trouve une coupelle de guidage chargée par ressort qui sert à rappeler le verrou de solidarisation à sa position de départ à l'état sans pression. Pour la sollicitation de pression des verrous de solidarisation contenus dans les leviers d'accouplement, de l'huile est envoyée à travers un perçage longitudinal de l'axe de culbuteurs et un perçage transversal du levier d'accouplement. Comme pompe à huile, on peut utiliser l'habituelle pompe à huile lubrifiante du moteur à combustion interne et, dans une conduite d'huile de pression, est prévu un distributeur pour la commande d'une pression de commande. Un dispositif analogue est décrit dans le document EP O 576 768 A1. Ce dispositif permet de commander les éléments d'accouplement de telle manière qu'on puisse réaliser une mise hors circuit des soupapes, une mise hors circuit des

cylindres ou une commutation de la courbe de poussée.

La présente invention a pour but de réaliser l'alimentation complète en huile d'une culasse sur le chemin le plus court et avec une dépense d'usinage et de montage réduite. Ce but est atteint par un système d'entraînement de soupapes pour moteur à combustion interne multicylindrique caractérisé en ce que les moyens de distribution sont disposés sur au moins l'un des blocs paliers et forment avec ces derniers une chambre de commande de pression qui est reliée au canal hydraulique par un orifice radial de l'axe de

culbuteurs, à l'intérieur de ce bloc palier.

Les avantages essentiels de l'invention consistent dans le fait que, grâce au fait que les moyens distributeurs sont disposés sur le bloc palier de l'arbre à cames, il est possible d'obtenir une alimentation commune en huile, comportant de l'huile lubrifiante pour les paliers, et de l'huile de commande pour l'actionnement hydraulique des éléments d'accouplement, par une unique conduite d'huile de pression arrivant de la pompe à huile. Par ailleurs, les longueurs des passages d'huile entre les moyens de distribution et le dispositif d'accouplement sont réduites à un minimum, ce qui est favorable à la rapidité de la commande

du système hydraulique.

Un perfectionnement avantageux de l'objet de l'invention consiste en ce que les moyens de distribution sont agencés dans un corps de distributeur qui forme une unité modulaire avec le bloc palier. De cette façon, on peut se dispenser de couvercle de palier et de conduite de liaison entre le palier et les moyens de distribution. Grâce au fait que le distributeur est réuni à un palier de l'arbre à cames, le distributeur se trouve à l'intérieur du couvre-culbuteurs sur la culasse, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir de conduite pour renvoyer au carter l'huile de commande sortant

du dispositif d'accouplement.

Une configuration avantageuse du distributeur correspondant consiste dans le fait que, dans l'unité modulaire formée du bloc palier et du corps du distributeur, sont formés un canal d'huile de pression central et la chambre de commande de pression tandis qu'entre le canal d'huile de pression et la chambre de commande de pression, est interposé un premier orifice de distributeur et, entre la chambre de commande et le côté extérieur du corps de distributeur, dans la paroi de ce corps, est prévu un deuxième orifice de distributeur. L'huile de commande sortant du deuxième orifice de distributeur peut revenir au carter d'huile de la même façon que l'huile lubrifiante sortant des paliers. Le distributeur est de préférence constitué par un distributeur 3/2 voies, qui comprend deux organes obturateurs disposés sur un même tiroir de distributeur, le premier organe obturateur étant guidé dans un perçage qui s'étend orthogonalement au premier orifice de distributeur, dont l'axe longitudinal est confondu avec l'axe d'un perçage de la

paroi du corps qui forme le deuxième orifice de distributeur.

Grâce au fait que la direction de déplacement du tiroir de distributeur s'étend transversalement au premier orifice de distributeur, la pression qui règne dans le canal central d'huile de pression n'agit pas sur le mouvement de distributeur, ce qui garantit une haute vitesse de commutation dans les deux sens de commande. Afin que l'huile lubrifiante puisse parvenir d'une façon simple à tous les paliers de l'arbre à cames, l'arbre à cames est muni d'un canal d'huile lubrifiante qui s'étend dans sa direction longitudinale, ce canal d'huile lubrifiante étant en communication avec le canal d'huile de pression central par

un perçage radial d'huile lubrifiante.

Il est considéré comme particulièrement avantageux que l'axe de culbuteurs possède une cloison intérieure s'étendant dans la direction longitudinale, de sorte qu'il se forme un canal d'huile lubrifiante à côté du canal hydraulique. De cette façon, l'axe de culbuteurs peut conduire en même temps de l'huile lubrifiante aux paliers des culbuteurs et de l'huile de pression aux éléments d'accouplement. Cette disposition assure une nouvelle réduction des coûts d'usinage et de montage. Afin que la vitesse de commutation dans le système hydraulique du dispositif d'accouplement ne soit aucunement altérée, il faut veiller à ce qu'il ne se produise pas d'effet d'étranglement dans le canal hydraulique. Il est donc avantageux que la cloison prévue dans l'axe de culbuteurs soit disposée asymétriquement et que le canal hydraulique possède une section très supérieure à celle du canal d'huile lubrifiante. Selon le mode de construction du moteur à combustion interne, il peut être prévu deux axes de culbuteurs par culasse. Afin que les deux axes de culbuteurs puissent assurer les fonctions correspondantes de la même façon, il est avantageux que la chambre de commande de pression comprenne deux segments qui sont formés sur les deux côtés du canal d'huile de pression central et que, dans

chacun de ces segments, soit disposé un axe de culbuteurs.

Les axes de culbuteurs peuvent ici présenter des diamètres différents. Etant donné qu'habituellement la pompe à huile d'un moteur à combustion interne se trouve sur la face avant de ce moteur, il est considéré comme particulièrement avantageux que les moyens de distribution servant à la commande de la pression hydraulique soient agencés sur le bloc palier extrême avant de l'arbre à cames. De cette façon, la longueur de conduite entre la pompe à huile et la ramification en huile lubrifiante, d'une part, et huile de pression ou huile de commande pour le dispositif d'accouplement hydraulique, d'autre part, est réduite à une distance aussi courte que possible. Dans les moteurs à combustion interne possédant plusieurs rangées de cylindres, de préférence ceux qui sont constitués par des moteurs en V, des moyens de distribution identiques sont de préférence associés aux deux rangées de

cylindres dans une disposition symétrique.

Un exemple de réalisation du système d'entraînement de soupapes selon l'invention est décrit de façon plus précise ci-après en regard du dessin. Sur le dessin: la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne possédant une disposition des cylindres en V et une conduite d'huile de pression aboutissant au système d'entraînement des soupapes; la figure 2 est un segment d'une vue prise selon la coupe elle-même prise selon la ligne II-II de la figure 1, dans une représentation agrandie; la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue selon la figure 3, mais dans une

autre position de commande du distributeur.

Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la vue avant d'un moteur à combustion interne 1 possédant deux rangées de cylindres 2 et 3 disposés en V, le moteur possédant un bloc cylindre 4, une partie inférieure 5 de carter de vilebrequin, un carter d'huile 6 et des culasses 7 et 8 montées sur le bloc cylindre. Sur les culasses 7 et 8, se trouvent des systèmes 11 et 12 d'entraînement des soupapes au- dessus desquels s'étend un couvre-culbuteurs 9, 10. Les systèmes il et 12 d'entraînement des soupapes sont de même construction et comprennent chacun un arbre à cames 14 monté rotatif dans des trous allongés 13, ainsi que deux axes de culbuteurs 15, 16 avec des culbuteurs tourillonnés sur ces axes et qui agissent sur des poussoirs de soupapes, sur lesquels on reviendra avec plus de détails ci-après en regard des figures 2-4. Sur la face avant du moteur à combustion interne 1, est prévue une conduite d'huile de pression 18 qui mène d'une pompe à huile 17 au bloc palier 13 extrême avant de chaque arbre à cames 14 et qui sert à alimenter les paliers des arbres à cames et des culbuteurs avec de l'huile lubrifiante et à alimenter un dispositif d'accouplement des culbuteurs, actionné hydrauliquement, avec de l'huile de pression. Pour la commande du dispositif d'accouplement, il est prévu un distributeur 19 monté sur le palier extrême

avant 13 de chaque arbre à cames 14.

La figure 2 montre une coupe prise selon la ligne II-II de la figure 1, mais sans représenter le couvre-culbuteur, pour la clarté de la représentation. Dans la culasse 7 du moteur à combustion interne 1, sont prévues deux soupapes d'échappement 20 et deux soupapes d'admission 23 et 24 pour chaque cylindre, toutes ces soupapes étant entraînées par l'arbre à cames 14 tourillonné dans la culasse 7, par l'intermédiaire d'un dispositif de culbuteurs. Le dispositif de culbuteurs comprend un levier d'actionnement ou culbuteur d'échappement 27 en forme de fourche pour les deux soupapes d'échappement 20, ainsi que quatre culbuteurs pour l'actionnement des deux soupapes d'admission 23 et 24. Parmi ces quatre culbuteurs, deux servent de leviers d'actionnement

28, 29 et les deux autres de leviers d'accouplement 30 et 31.

De chaque côté du culbuteur d'échappement 27 disposé au centre, sont prévus un levier d'actionnement, 28 ou 29 respectivement, et un levier d'accouplement, 30 ou 31 respectivement, montés rotatifs sur l'axe de culbuteurs 16, les leviers d'actionnement 28, 29 étant directement adjacents au culbuteur d'échappement 27 qui est tourillonné sur l'autre

arbre de culbuteurs 15.

Le levier d'actionnement et le levier d'accouplement correspondant forment une unité démontable, ou une paire de culbuteurs 25, 26. Les deux paires de culbuteurs 25, 26 de chaque cylindre sont munies chacune d'un dispositif d'accouplement 21, dont chacun est composé d'un verrou de solidarisation 22 qui peut être sollicitée par la pression et d'une coupelle de guidage 32 chargée par ressort. Le verrou de solidarisation est monté mobile en translation longitudinale dans le levier d'accouplement tandis que la coupelle de guidage 32 est guidée mobile en translation longitudinale dans le levier d'actionnement, avec le ressort 33. A travers l'axe de culbuteurs creux 16, dans lequel est formé un canal hydraulique 34, est acheminée, selon la position de commande du distributeur 19, de l'huile de pression qui parvient, à travers des perçages 35, 36 formés dans l'axe de culbuteurs 16 et dans le levier d'accouplement ou 31, dans des chambres de pression 37 dans lesquelles font saillie les verrous de solidarisation 22. Le culbuteur d'échappement 27, le levier d'actionnement 28, 29 et les leviers d'accouplement 30, 31 sont munis de bossages 38, 39

qui sont appuyés sur l'arbre à cames.

Sur chacune des figures 3 et 4, on a représenté une coupe prise selon la ligne III-III de la figure 2, la position de commande du distributeur étant différente sur les figures 3 et 4. Sur la culasse 7, se trouve le bloc palier 13 qui sert au montage de l'arbre à cames 14. A l'intérieur du bloc palier 13, est formée une chambre à huile 63 dans laquelle débouche la conduite d'huile de pression 18. L'arbre à cames 14 est creux, de sorte qu'il se forme un canal d'huile lubrifiante 48 s'étendant dans la direction longitudinale de l'arbre à cames 14 et qui est en communication avec la chambre à huile 63 par un perçage d'huile lubrifiante 49 pratiquée dans l'arbre à cames 14. La chambre à huile 63 est limitée par une paroi intérieure 45 qui, dans sa région supérieure, forme un canal d'huile de

pression central 40.

On a désigné par 44 la surface de limitation supérieure du bloc palier 13 sur laquelle est monté le distributeur 19, qui est relié au bloc palier 13, de sorte que le distributeur 19 et le bloc palier 13 forment une unité modulaire commune 50. Le corps 51 du distributeur 19 est pour cela configuré de manière à correspondre aux dimensions extérieures du bloc palier 13. Un élément intérieur 47 du distributeur 19 se raccorde à l'extrémité supérieure de la paroi 45 à l'intérieur du bloc palier 13, cependant que, dans l'élément intérieur 47, sont prévus un perçage 64 s'étendant dans la direction longitudinale du canal d'huile de pression 40 et un perçage 46 qui s'étend orthogonalement au premier perçage. Le perçage 64 forme un premier orifice de distributeur 52 et, dans le perçage 46, est guidé mobile en translation un premier élément obturateur 55 du distributeur 19, de sorte que, selon la position de l'élément obturateur 55, le premier

orifice 52 du distributeur est ouvert ou fermé.

Dans le corps 51 du distributeur 19, se trouve un perçage 65 qui se trouve sur le même axe que le perçage 46 prévu dans la partie intérieure 47. A travers le perçage 65, s'étend un tiroir de distributeur 54 à l'extrémité avant duquel est fixé le premier élément obturateur 55. A une distance d'écartement correspondante, se trouve aussi, sur le tiroir 54 du distributeur, un deuxième élément obturateur 56 qui sert à ouvrir ou fermer le perçage 65, prévu comme deuxième orifice 53 du distributeur, selon l'état de

commutation du distributeur 19.

Entre l'élément intérieur 47 et le corps 51 du distributeur 19, est formée une chambre 41 de commande de la pression qui comprend, de chaque côté du canal d'huile de pression central 40, un segment 42 ou 43. Ces segments 42 et 43 se prolongent jusque dans le bloc palier 13, l'extrémité avant des axes de culbuteurs 15 et 16 étant disposée dans chacun de ces segments 42 et 43. Les axes de culbuteurs 15 et 16 possèdent chacun deux cavités qui s'étendent dans la direction longitudinale des axes. L'une de ces cavités formant le canal hydraulique 34 et 34' et l'autre un canal

d'huile lubrifiante 60, 60'.

Une cloison 59, 59' qui s'étend dans la direction longitudinale de l'axe de culbuteurs 16, 15, isole le canal hydraulique 34, 34', du canal d'huile lubrifiante 60, 60'. Le canal hydraulique 34, 34' est en communication par un orifice radial 58, 58' avec le segment 42 ou 43 de la chambre de commande de pression 41. Dans l'axe de culbuteurs 16, se trouve un orifice radial 61, qui part du canal d'huile lubrifiante 60 et auquel fait face, en coïncidence, un orifice correspondant 62 ménagé dans la paroi 45, de sorte que le canal d'huile lubrifiante 60 est en communication avec le canal d'huile de pression central 40 ou avec la chambre à huile 63. Il est prévu sur l'axe de culbuteurs 15 une configuration correspondante d'orifices 61' et 62' pour relier la chambre à huile 63 au canal d'huile lubrifiante

60'.

Ainsi que ceci ressort des figures 3 et 4, les axes de

culbuteurs 15 et 16 peuvent présenter différents diamètres.

Toutefois, l'agencement est réalisé de telle façon que les distances entre les centres des axes de culbuteurs 15, 16 et

le centre de l'arbre à cames 14 soient égales.

Le palier 13 de l'arbre à cames est configuré de manière qu'en l'absence d'un distributeur 19, il puisse être recouvert d'un couvercle de fermeture sur sa surface limite supérieure 44. Dans ce cas, on peut utiliser des blocs paliers identiques, indépendamment du fait qu'il est prévu un système d'entraînement des soupapes commandées à actionnement

hydraulique ou qu'il n'en est pas prévu.

Pour l'actionnement du dispositif d'actionnement 21 représenté sur la figure 2, le distributeur 19 est placé dans la position de commutation représentée sur la figure 4. A cet effet, le distributeur 19 est de préférence constitué par un distributeur à commande électromagnétique dont le temps de commutation est de l'ordre de quelques millisecondes. Dans cette position, le deuxième orifice de distributeur 53 est fermé et le premier orifice de distributeur 52 est ouvert, de sorte que l'huile de pression parvient dans la chambre de pression de commande 41 et, là, établit une pression hydraulique qui se transmet, à travers les orifices radiaux 58, 58' et les canaux hydrauliques 34, 34', aux chambres de

pression 37 formées dans les leviers d'accouplement 30 et 31.

De cette façon, les leviers d'accouplement 30 et 31 sont accouplés aux leviers d'actionnement 28, 29. Si le verrou de solidarisation 22 doit revenir a la position de départ et que, de cette façon, l'accouplement doit être supprimé, le distributeur 19 est placé dans la position représentée sur la figure 3, dans laquelle le premier orifice 52 du distributeur est fermé et le deuxième orifice 53 du distributeur est ouvert. De cette façon, l'huile ne peut pas être envoyée du canal d'huile de pression central 40 dans la chambre de commande de pression 41 mais, en même temps, la chambre de commande de pression 41 est reliée au côté extérieur du corps 51 sur lequel ne règne aucune pression. De cette façon, la pression dans la chambre de commande de pression 41 ainsi que dans les canaux hydrauliques 34, 34' et dans les chambres de pression 37, peut être relâchée de façon extrêmement rapide, de sorte que les ressorts 33 rappellent les verrous de

solidarisation 22 a la position de départ.

Claims (12)

R E V E N D I C A T I ONS

1. Système d'entraînement de soupapes pour un moteur à combustion interne multicylindrique (1) comprenant au moins une soupape d'admission (23, 24) et au moins une soupape d'échappement (20) pour chaque cylindre, un arbre à cames (14) tourillonné dans des blocs paliers (13) pour l'actionnement des soupapes par l'intermédiaire d'un dispositif de culbuteurs monté rotatif sur un axe de culbuteurs (15, 16) et qui comprend un levier d'actionnement (28, 29) pour chaque soupape d'admission et d'échappement (23, 24; 20), ainsi qu'un levier d'accouplement (30, 31) et un dispositif d'accouplement (22) servant à accoupler le levier d'actionnement et le levier d'accouplement, le dispositif d'accouplement (22) pouvant être actionné hydrauliquement, des moyens de distribution (19) étant prévus pour la commande de la sollicitation de pression du dispositif d'accouplement et l'axe de culbuteurs (15, 16) étant constitué par un canal hydraulique (34), caractérisé en ce que les moyens de distribution (19) sont disposés sur au moins l'un des blocs paliers (13) et forment avec ces derniers une chambre de commande de pression (41) qui est reliée au canal hydraulique (34, 34') par un orifice radial (58, 58') de l'axe de culbuteurs (15, 16), à

l'intérieur de ce bloc palier (13).

2. Système d'entraînement de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de distribution (19) sont disposés dans un corps de distributeur (51) qui est fixé à une surface limite supérieure (44) du bloc palier (13) et forme une unité

modulaire (50) avec ce bloc.

3. Système d'entraînement de soupapes selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans l'unité modulaire (50) formée du bloc palier (13) et du corps de distributeur (51), sont formés un canal d'huile de pression central (40) et la chambre de commande de pression (41) et qu'un premier orifice de distributeur (52) est agencé entre le canal d'huile de pression (40) et la chambre de commande de pression (41) et qu'un deuxième orifice de distributeur (53) est agencé entre la chambre de commande de pression (41) et la face extérieure du corps de

distributeur (51), dans la paroi de ce corps.

4. Système d'entraînement de soupapes selon la revendication 3, caractérisé en ce que le distributeur (19) est constitué par un distributeur 3/2 voies, qui comprend deux organes obturateurs (55, 56) disposés sur un tiroir de distributeur commun (54), le premier élément obturateur (55) étant guidé dans un perçage (56) s'étendant orthogonalement au premier orifice de distributeur (52) dont l'axe longitudinal est confondu avec l'axe d'un perçage (65) de la paroi du corps (51) qui forme

le deuxième orifice (53) du distributeur.

5. Système d'entraînement de soupapes selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'arbre à cames (14) possède un canal d'huile lubrifiante (48) s'étendant dans la direction longitudinale et le canal d'huile lubrifiante (48) est en communication avec le canal d'huile de pression central (40) par

l'intermédiaire d'un perçage d'huile lubrifiante radial (49).

6. Système d'entraînement de soupapes selon une des

revendications 3 à 5, caractérisé

en ce que l'axe de culbuteurs (15, 16) possède une cloison intérieure (59, 59') s'étendant dans la direction longitudinale, de sorte qu'il se forme, à côté du canal hydraulique (34, 34'), un canal d'huile lubrifiante (60, ').

7. Système d'entraînement de soupapes selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans la paroi (45) du canal d'huile de pression central (40) et dans l'axe de culbuteurs (15, 16), sont prévus des orifices (61, 61'; 62, 62') en coïncidence, à travers lesquels le canal d'huile de pression central (40) et

le canal d'huile lubrifiante (60, 60') sont en communication.

8. Système d'entraînement de soupapes selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que la cloison (59, 59') prévue dans l'axe de culbuteurs (15, 16) est asymétrique et que le canal hydraulique (34, 34') possède une section beaucoup plus

grande que celle du canal d'huile lubrifiante (60, 60').

9. Système d'entraînement de soupapes selon une des

revendications 3 à 8, caractérisé

en ce que la chambre de commande de pression (41) comprend deux segments (42, 43) qui sont formés de part et d'autre du canal d'huile de pression central (40) et un axe de culbuteurs (15, 16) est disposé dans chacun des segments (42, 43).

10. Système d'entraînement de soupapes selon la revendication 9, caractérisé en ce que les axes de culbuteurs (15 et 16) présentent des

diamètres différents.

11. Système d'entraînement de soupapes selon une des

revendications précédentes, caractérisé

en ce que les moyens de distribution (19) sont agencés sur le

bloc palier extrême avant (13) de l'arbre à cames (14).

12. Système d'entraînement de soupapes selon une des

revendications précédentes, caractérisé

en ce que le moteur à combustion interne (1) comprend deux rangées de cylindres (2 et 3) et est de préférence constitué par un moteur en V, cependant que des moyens de distribution (19) de même construction sont associés aux deux rangées de

cylindres dans des dispositions symétriques l'une de l'autre.