Coup d'écrou 26

Le coup d'écrou#26 - Rappel de soupape par barre de torsion

Rappel de soupape par barre de torsion

A travers le sujet sur les moteurs à 4 temps, il a été évoqué différentes manières de rappeler les soupapes en leur position fermée. 

Rappelez-vous, l’ouverture et la fermeture des soupapes d’admission et d’échappement des moteurs à combustion interne est commandée par un arbre à cames couplé en rotation à l’arbre moteur. Afin d’assurer une ouverture et une fermeture de la soupape au moment choisi, il est indispensable que celle-ci soit maintenue en contact avec la came correspondante de l’arbre à cames. C’est la raison pour laquelle les moteurs sont équipés de dispositifs de rappel qui comportent, pour chaque soupape, un mécanisme qui sollicite celle-ci en permanence dans la direction de sa fermeture.

Ce mécanisme de rappel peut être de plusieurs natures

• ressort (mécanique ou pneumatique)
• barre de torsion

Attardons-nous sur ce dernier type de mécanisme. Quelle en est son histoire? Qui en est l’inventeur? Quels constructeurs l’a adopté? Voilà autant de questions auxquelles nous allons tenter de répondre.

Delage

C’est en 1932, le 6 décembre, que l’on trouve la trace d’un dépôt de brevet au nom de Delage et intitulé “Organe élastique et ses applications, notamment à la distribution des moteurs à explosion”. Ce brevet est également déposé en Grande-Bretagne et aux États-Unis. Si la version britannique est également déposée au nom de Delage, en revanche la version américaine est déposée au nom de Maurice Gaultier, pour Delage.

Ce brevet suggère de remplacer dans un moteur à explosions, les ressorts de rappel de soupape par des barres de torsion, qui supportent des régimes plus élevés sans perdre le contact avec le culbuteur et la came de commande. Il explique, par ailleurs, schémas à l’appui, un dispositif de réglage, ainsi qu’un dispositif intermédiaire destiné à démultiplier la déformation de l’organe élastique, d’une manière analogue à celle décrite dans un brevet en 1929 par Maurice Gaultier.

Figure 4
Les illustrations du brevet Delage pour le rappel de soupape par barre de torsion montre, dans cette configuration, les soupapes (14) verticales et alignées.

Figure 3
Les barres de torsion (1) sont alors difficiles à loger.

Maurice Gaultier

Maurice Gustave Gaultier, né le 3 décembre 1884 à Carrières sur Seine, entre en 1911 chez le constructeur automobile Delage, à la production. En 1916, en plein cœur de la Grande Guerre, une série conséquente d’obus défectueux oblige Delage à se séparer de lui. Après l’armistice, il est sélectionné par Georges Irat pour étudier la 2 litres qui est présentée au salon de Paris en 1921 sous le nom de Georges Irat 4A. En 1925, Maurice Gaultier se voit proposer par Delage la tête du bureau des études des voitures de tourisme après les départs successifs de Charles Planchon et Frégal Escure. Il va ainsi devenir le maître des modèles DM, DR, D8, D6, DS qui partageront la technique du levier démultiplicateur entre la soupape et le ressort de rappel dès 1929. Hélas Maurice Gaultier sera de nouveau évincé de l’entreprise en fin d’année 1933 suite à quelques problèmes de fiabilité, en particulier sur les modèles D6-11, D4 et D8-15. Il entrera alors chez Renault où il finira sa carrière.

Maurice Gaultier est donc bel et bien le père du rappel de soupape par barre de torsion même si aucune Delage de série n’a finalement été dotée de ce dispositif..

En tout cas, il est un constructeur qui a su profiter de ce dispositif ; je veux bien sûr parler de Panhard & Levassor.


Panhard & Levassor

Des liens avec Delage?

Il y a peu de liens connus entre les constructeurs Panhard & Levassor et Delage, hormis le fait que les plus brillants ingénieurs de Delage ont travaillé auparavant chez le constructeur de l’avenue d’Ivry mis à part Maurice Gaultier!

Nous pouvons citer :

• Léon Michelat qui débute sa carrière chez Panhard & Levassor à l’outillage entre 1902 et 1905,
• Albert Lory qui commence également sa carrière chez Panhard & Levassor à la production (1914-1915),
• Charles Planchon qui dirige le Service Expérimentation de Panhard & Levassor entre 1916 et 1919,
• Léon Pasquelin qui est responsable des études de Panhard & Levassor dans les années 1930,
• Némorin Causan, père du moteur d’avion Panhard & Levassor (V8 de 12,6 litres) en 1913.

Brevets

Pendant l’entre-deux guerres, les automobiles Panhard & Levassor occupent, tout comme Delage, le marché des voitures de luxe avec la particularité de leurs moteurs sans soupape à fourreaux (licence Knight) réputés souples et silencieux mais onéreux à fabriquer.

Le bureau d”étude songe alors vite à l’après-guerre et à sa période de reprise économique pour laquelle il faudra penser une voiture économique de gamme moyenne. Cette tâche est donnée à l’ingénieur Louis Delagarde qui fera, au passage, toute sa carrière chez Panhard & Levassor à partir de 1921.

Et c’est en 1946, lors du salon de l’auto, qu’est présenté le fruit de ses travaux : la Dyna X. Il s’agit d’un bi-cylindre de 610 cm3 refroidi par air possédant des chambres de combustion hémisphériques et comportant de nombreuses caractéristiques remarquables brevetées Panhard & Levassor parmi lesquelles on trouve des soupapes rappelées par barre de torsion. Le brevet intitulé “Perfectionnements aux dispositifs de rappel des soupapes” est déposé en France le 10 janvier 1944 mais aussi en Grande-Bretagne et aux États-Unis.

Le brevet évoque les difficultés à faire tourner un moteur à soupapes à vitesse élevée de par l’inertie provoquée par les ressorts à boudins utilisés pour le rappel des soupapes et par les coupelles mobiles qui servent à leur liaison avec la soupape. Il fait également remarquer que l’emploi de barre de torsion était jusqu’à présent compliqué à utiliser car difficilement logeable de par leur longueur excessive. Ainsi ce brevet tend à disposer de manière plus perfectionnée ces fameuses barres de torsion pour en réduire leur encombrement dans le but de les loger sans difficultés.

Les illustrations du brevet Panhard pour le rappel de soupape par barre de torsion sont très proches du brevet Delage, 

                         

Figure 1
Figure 2

Figure 3
à l’exception de la pièce 3 qui permet de faire travailler les deux barres ensemble en les liant à leur base, et donc de réduire leur longueur de moitié.

Note : La première version du bi-cylindre Panhard, contrairement aux illustrations du brevet, laissait les barres de torsions fonctionner à l’air libre sans aucun capotage.

Complémentarité

Il est très probable que Louis Delagarde eut connaissance du brevet Delage sur l’utilisation de la barre de torsion pour le rappel de soupape. Le fait que Delage n’ait pas retenu ce principe pour ses automobiles réside très certainement par la longueur excessive des barres de torsion. Louis Delagarde a su exploiter les travaux de Maurice Gaultier quelques années plus tard afin de proposer une solution au problème de longueur des barres de torsion. Il propose l’idée de jumeler l’extrémité des deux barres (celle de la soupape d’admission et celle de la soupape d’échappement) pour les faire travailler ensemble, ce qui permet de réduire leur longueur de moitié.

Le brevet Panhard & Levassor ne peut donc ainsi être dissocié du brevet Delage, auquel il vient s’appliquer par le biais de la pièce liant les barres de torsion entre elles.

Perfectionnement

Louis Delagarde poussera le principe encore plus loin en remplaçant le système de rappel à une barre de torsion par soupape, par une barre unique travaillant dans un sens ou dans l’autre avec la soupape d’admission et la soupape d’échappement. Ce brevet intitulé “Perfectionnements aux dispositifs de rappel des soupapes” est déposé le 5 mai 1948.

Dans cette configuration, une seule barre de torsion (10) rappelant alternativement la soupape d’admission (1) et la soupape d’échappement (1’).

                                         

Figure 2
Figure 3

L’origine de ce perfectionnement vient du fait que lors du démontage des deux barres, il arrivait que ces dernières soient interverties, et ne travaillant plus dans le même sens, elles cassaient. La barre unique supprime alors ce risque d’erreur, et permet encore de réduire l’encombrement de l’ensemble.

Motom

Le constructeur de motocyclettes italien, Motom, a lui aussi eu recours aux barres de torsion dans certains de ces moteurs mais les a utilisés différemment des deux précédents constructeurs.

En 1953, les études de Piero Remor, ingénieur au service de la marque, aboutissent sur une moto innovante : la Motom 98T. Il s’agit d’un deux roues à moteur monocylindre horizontal de 98 cm3. Sa variante sportive, nommée 98TS, se caractérise par l’emploi de barres de torsions au niveau de la distribution. Par contre, ce sont les culbuteurs (11) qui sont montés sur, et donc rappelés par, les barres de torsion (15), au lieu d’être articulés sur des arbres. Les soupapes (1), quant à elles, sont rappelées par de classiques ressorts hélicoïdaux (3 & 5).

                                                     

Figure 8

                                                    
Les Motom 98T et 98TS seront construites en série de 1954 à 1960.

En 1958, Motom présente un modèle dit Competizione à moteur monocylindre vertical de 48 cm3 destiné à la compétition mais non commercialisé. Il reprend le principe des culbuteurs montés sur barres de torsion, mais avec cette fois des soupapes verticales.

Honda

Après l’entrée de Honda en formule 1 en 1964 et deux années successives sans succès, l’ingénieur Tadashi Kume étudie et développe, pour le constructeur nippon, un moteur entièrement nouveau de 1000 cm3 (non dérivé de la famille S500/S600/S800) et monté sur un châssis Brabham. Une des caractéristiques remarquables de ce nouveau moteur est bien évidemment l’emploi de barres de torsion pour le rappel des soupapes. Les deux Brabham BT18 ainsi assemblées dominent de très loin la saison de Formule 2 de 1966 : douze épreuves remportées sur treize disputées!

Côté motocyclettes, Honda présente, en 1965, la CB450 propulsée par un bi-cylindre vertical doté d’un double arbre à cames en tête, et des soupapes rappelées par des barres de torsion. Ces dernières, dont la forme est très proche de celle décrite dans le brevet Delage, permettent à la CB450 d’atteindre des régimes compris entre 8500 et 9000 tr/min, soit 1000 à 2000 tr/min de plus que ses concurrentes de l’époque, les BSA, Norton, et autres Triumph.

Honda
La maquette de la distribution de la Honda CB450, réalisée par Henk Cloosterman, laisse clairement entrevoir, à droite l’arbre à came, à gauche l’axe du culbuteur et sous ce dernier la barre de torsion de rappel de la soupape.

Conclusion

Le rappel de soupape par barre de torsion initié par Maurice Gaultier chez Delage a finalement connu trente années d’applications industrielles et sportives notamment chez Panhard de 1946 à 1967 puis chez Honda de 1965 à 1978. Toutefois, les progrès réalisés sur les aciers ont permis de produire des ressorts accompagnant très précisément le mouvement des soupapes pour finalement faire tomber dans l’oubli le principe du rappel de soupape par barre de torsion.

Crédits

• Les Amis de Delage - Bulletin Décembre 2007
• Illustrations : Brevet Delage / Brevet Panhard & Levassor / Documents Motom / Maquette Henk Cloosterman

Articles sur le même thème

Coup d'oeil dans le rétro #23 - David Warburton, une passion anglaise !

Coup d'oeil dans le rétro #23 - David Warburton, une passion anglaise !

Coup d'oeil dans le rétro #24 - Ars Classic, la passion de l’excellence

Coup d'oeil dans le rétro #24 - Ars Classic, la passion de l’excellence