description et histoire de la distribution desmodromique

    
Définition de "système desmodromique":

Le terme "desmodromique" est issu des mots grecs "demos": peuple qui détient le pouvoir, qui contrôle, d'où démocratie et "dromos": chemin ou route, d'où autodrome. En traduction littérale, cela peut donner contrôle de la route et par extension, contrôle du mouvement. 
Cette expression qui appartient à la cinématique, la science des mouvements et en particulier au domaine des transformations de mouvements, qualifie un mouvement précisément contrôlé. Il en existe plusieurs définitions, mais dans le cas qui nous concerne elle peut s'énoncer ainsi:

"un système qui transforme un mouvement de rotation (ou de translation) continu en un mouvement de translation alternatif, est dit desmodromique si cette action est provoquée dans les deux sens par un moyen rigide" (ce qui exclut implicitement l'utilisation d'un ressort de rappel).

Mais d’après la définition moderne, un mécanisme n’est purement desmodromique que, si et seulement si, il utilise deux moyens rigides séparés pour assurer le mouvement de la partie menée dans les deux directions.
Cette définition exclut en pratique les dispositifs basés sur un simple excentrique. De même, un système bielle-manivelle n'est pas desmodromique, puisqu'il n'utilise qu'un seul organe, la bielle, pour entraîner le piston dans les deux directions. En pratique, un système desmodromique doit nécessairement utiliser des cames classiques ou spéciales.


Commande desmodromique des soupapes:


Conformément à la définition, un systéme de distribution desmodromique a donc pour particularité qu'il est dépourvu de ressort de rappel de soupape (voir en lien).
La fermeture, à l'identique de l'ouverture, est effectuée par un organe mécanique rigide constitué sur les systèmes modernes d'un culbuteur actionné par une deuxième came située contre celle d'ouverture (groupes 5 et 6-A de la classification). Le profil de cette deuxième came, dite "came de fermeture", est l'inverse exact de celui de la came d'ouverture, sa portion circulaire correspondant à la position "soupape fermée" est située à la périphérie
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                      ducati-desmo.jpg            ducati-desmo-4v-vue-cote-filaire.png

                             Systèmes desmodromiques simple et double arbre à cames
                                                                 
(voir cette animation

           cames-desmo.jpg
        

      lois de mouvements de soupape et profils de cames

Le petit ressort accessoire faiblement taré (en bleu sur la figure de gauche) que l'on trouve tous les systèmes modernes, ne sert qu'à rattraper le jeu de fonctionnement (valve lash) afin d'assurer un parfait appui de la soupape sur son siège lorsque ce jeu augmente à cause de l'usure ou de la température. Si ce jeu restait toujours infime, entre zéro et deux centièmes de mm, ce ressort serait inutile car l'inertie de la soupape et la pression des gaz suffiraient à la maintenir fermée. Sur une machine de série, il est impératif parce qu'on ne va pas régler le jeu tous les 1000 Km, mais Ducati l'utilise quand même par précaution sur ses moteurs de compétition.

(d'ailleurs sur les Mercedes F1 desmo de 1956 et sur les premières Ducati desmo de Grand Prix de 1957, ce ressort n'existait pas et ça ne les empêchait pas de remporter des courses)

La raison qui explique le vif intérêt des motoristes pour la distribution desmodromique à l'époque des pionniers aux alentours de 1900 tient au fait qu'à cause de la mauvaise qualité des aciers les ressorts fatiguaient rapidement. De ce fait, l’affolement des soupapes ainsi que les ruptures de ressorts, limitaient gravement les performances et la fiabilité des moteurs. C'est pour cette raison que l'on montait souvent des ressorts en épingles à l'air libre faciles à remplacer.
Des dizaines de brevets de distribution desmodromique furent déposés entre 1900 et 1914. Toutefois, en ces années là, la plupart de ces systèmes avaient tendance à s'user et à prendre rapidement du jeu, car les procédés de durcissement superficiel des aciers (nitruration, cémentation) étaient mal maîtrisés.
De nos jours, grâce aux progrès de la métallurgie et à la conception assistée par ordinateur, l'affolement des soupapes n'est plus un problème et l'intérêt de ce mode de distribution est ailleurs. A présent, le principal avantage de la distribution desmodromique par rapport au système classique, réside dans le fait qu'elle permet d'utiliser des soupapes de grand diamètre ainsi que des levées importantes de soupapes. Ainsi, la distribution desmodromique peut procurer un gain de puissance significatif.

Un article intérésssant à ce sujet. 
Voir également ce site incontournable à ce sujet.

Les "plus":

En pratique, grâce à la distribution desmodromique, on peut obtenir un meilleur remplissage des cylindres, donc plus de couple moteur.

-Du fait de la suppression des ressorts de rappel, les contraintes mécaniques sur les organes destinés à l'ouverture des soupapes sont nettement diminuées. Ainsi, il est possible d'adopter des profils de cames donnant des levées et des durées de large ouverture des soupapes très importantes, sans pour autant devoir augmenter les dimensions et donc l'inertie de ces organes. Ces profils de cames procurent un meilleur remplissage des cylindres au bénéfice du couple moteur. Avec un système classique, de tels profils de cames nécessiteraient des ressorts très durs, qui imposeraient d'énormes contraintes aux organes de distribution.
Bien sûr, selon les diagrammes de distribution et les profils de cames adoptés, ce gain peut assurer un meilleur couple à moyen régime ou un surcroît de puissance à haut régime.
-Par ailleurs, ce type de distribution permet d'adopter des soupapes de plus gros diamètre. Avec une distribution classique il faudrait monter des ressorts de rappel plus durs pour vaincre l'inertie de ces soupapes à la fermeture avec les inconvéniants cités plus haut.
-De plus, on note une réduction de l'effort d'entraînement des arbres à cames à bas et moyens régimes. Par contre, on observe le phénomène inverse à haut régime, à cause de l'inertie des nombreuses pièces en mouvement.
-La distribution desmodromique apporte 
une grande douceur de fonctionnement. A condition d'être bien conçue et bien règlée à intervalles réguliers, elle est est très fiable. 
-Le gain de couple et la diminution des efforts d'entrainement procurent un autre avantage moins connu qui consiste en une certaine diminution de la consommation.

valveprofile1.jpg
            diagrammes comparés de levée et d'accélération de soupape (document Mercedes Benz)

Les performances exceptionelles des Mercedes F1 et Sport-prototype de 1954 et 1955, ainsi que des Ducati desmo de route et de compétition depuis 1958, ne sont pas dues à autre chose. Cela a été été comfirmé récemment lors d'essais effectués par les bureaux d'études de grands constructeurs comme Nissan, Toyota et Audi, qui a déposé de nombreux brevets de distribution desmodromique entre 1986 et 1993.
audi-desmo.png                                                                   dessin de brevet Audi desmo

Sur le prototype d'étude Toyota F1 desmo, le couple moteur s'est avéré légèrement supérieur à celui du modèle à rappel pneumatique des soupapes sur certaines plages de régime. Néanmoins, ce constructeur a fini par y renoncer en 2009 après des années de recherches, pour ne pas rojouter de complications à la mise au point déjà difficile de son moteur V10 de Formule 1.
Ce système desmodromique a été conçu par Luca Marmorini, un ingénieur transfuge de Ferrari, qui a été chargé de 2002 à 2009 de la conception et du développement du moteur F1 au sein de l'usine TMG (Toyota Motors Gmbh) située à Köln en Allemagne. De retour chez Ferrari, il a été nommé à la tête des départements moteurs et électronique
(Il a été injustement remercié par Ferrari à la suite des mauvaises performances de la F1 de 2014. Mais elles n'étaient pas de son fait, certains choix quant aux moteurs avaient été imposés par la Direction qui a lâchement choisi d'éliminer un "lampiste" plutôt que d'assumer ses décisions)
 
                       Toyota        Desmo show 018 1

                       Toyota desmo 3      toyota-head.jpg    

       toyota-desmo-2.jpg     toyota-desmo-1-1.jpg


les monocylindres d'essais comparatifs Toyota F1 pneumatique et desmo
remarquer les linguets d'ouverture articulés sur un même axe, ce qui permet un angle très faible entre les soupapes et aussi le papillon de gaz intégré à la culasse



Les "moins":

Un système desmodromique est plus coûteux à fabriquer et à entretenir.

-
Il est plus complexe qu’un système classique à ressorts, donc aussi plus délicat à concevoir et à réaliser. Une étude cinématique approfondie est nécessaire pour que les jeux varient le moins possible au cours de la rotation afin que les mouvements s'effectuent sans accoups. Il est impératif que les cames d'ouverture et de fermeture correspondantes soient très précisément usinées au niveau du profil et parfaitement calées angulairement l'une par rapport à l'autre en fonction de la configuration géométrique de l'ensemble formé par les arbres à cames, les linguets, les culbuteurs et leurs axes, car elle conditionne les lois de levée réelles des soupapes.
-Par ailleurs, sur un tel système, les points de contact sont relativement étroits entre les branches du culbuteur et la douille de fermeture. Il est donc très important que ces pièces reçoivent un soin particulier au niveau des traitements thermiques destinés à durcir le métal aux endroits sensibles, sinon leur durée de vie peut être limitée. 

-L'effort d'entraînement des arbres à cames est important à haut régime du fait de l'inertie du nombre important de pièces en mouvement.
-Un système desmo est aussi plus compliqué à régler au niveau des jeux (plays) de fonctionnement. En effet ces opérations demandent du temps et une grande précision. Cela entraîne un coût d'entretien élevé, particulièrement sur les modèles à 4 soupapes.


Mais la technologie des moteurs classiques a beaucoup évolué et l'avantage du desmo n'est plus aussi flagrant sur les moteurs multicylindres modernes à hautes performances qui atteignent des régimes très élevés. La conception des cames avec des profils polydines déterminés par logiciels, ainsi que la qualité et les performances des ressorts, ont fait d’énormes progès et l'on peut adopter des profils de cames de plus en plus agressifs sur ces moteurs. D'autre part, grâce à divers moyens modernes (systèmes variables de distribution ou d'admission) il est possible de nos jour d'obtenir un couple moteur conséquent à moyen régime sur ce type de moteurs. 
Par ailleurs, le rappel pneumatique des soupapes a résolu le problème des vibrations de ressort à haut régime sur les moteurs de GP. Mais pour des raisons pratiques son utilisation n'est pas envisageable sur des modèles destinés à la route. Des solutions utilisant la pression de compression des cylindres ont été explorées sans grand succès.


En conclusion:

Ce système relativement coûteux trouve surtout son intéret sur les moteurs à grosse cylindrée unitaire. Le gros avantage de la distribution desmodromique, c'est qu'elle permet d'atteindre sans inconvéniants des régimes de rotation élévés avec des levées de cames importantes et des soupapes de grand diamètres.  
Il n'est donc pas étonnant que les L-twins Ducati, et en particulier les 4 soupapes, soient aussi performants. C'est pour les mêmes raisons qu'ils ont remporté un tel succès en compétition et sur le marché des machines sportives bicylindres comme Aprilia, KTM, Moto Guzzi et BMW .

Mais, contrairement à ce que certains affirment, la distribution desmodromique n'est pas qu'un "gadget" technologique inutile et coûteux, que Ducati ne conserve que pour son image de marque. Des constructeurs aussi renommés que Norton, MV Agusta, Moto Morini, Honda, BMW, Suzuki, Porsche, Mercedes, BRM, Cosworth, Ferrari, Audi, Toyota, Mitsubishi et Nissan, entre autres, s'y sont intéressés de près. Plusieurs de ces Marques ont réalisé des prototypes déstinés à la recherche ou la compétition qui utilisaient ce type de distribution. Les brevets les plus récents, comme ceux d'Audi et de Nissan, comportent même des dispositfs intégrés de calage variable de distribution.
 
Il n'empêche qu'avec la distribution desmodromique, on peut concevoir un 4 cylindre de route très puissant grâce aux levées de soupapes importantes que permet ce système. Mais ce "plus" de puissance maxi s'obtient au détriment du couple à moyen régime, dejà un peu faible sur les 4 cylindres classiques à hautes permormances. Il est toutefois possible d'y remédier au moyen d'un système de calage variable de distribution comme le DVT de Ducati ou par un dispositif d'admission à longueur variable comme sur la Panigale V4. Pour preuve, la Ducati Panigale V4 R 1000 cc développe 234 hp à 16000 rpm avec l'échappement Akrapovic, c'est de loin la plus puissante des sportives 1000 cc sur le marché.


Quant au V4 desmo de la Ducati de MotoGP, c'est le plus puissant de tous (un ancien et un plus récent). Pour preuve, c'est la plus rapide en vitesse maxi, mais de peu. Parmi les autres, les meilleurs développent environs 270 hp à 18000 rpm (chiffre comfirmé par les constructeurs eux-mêmes). Afin de réduire le coût de fabrication, le réglement technique limite le nombre de cylindres à 4 et impose un alésage maximum de 80 mm, ce qui ne permet pas d'adopter une course très courte. Ainsi, le régime maximum et par conséquent la puissance sont limités par construction, la marge de progrès est donc faible. Il n'en reste pas moins que le petit avantage de la Ducati est sûrement dû à la distribution desmodromique.
Par ailleurs, les V8 2,4 litres utilisés de 2006 à 2009 par les Formules 1 dépassaient 300 hp/litre avec 750 hp à 19500 rpm. Un 4 cylindres 1000 cc de compétition peut donc théoriquement développer plus de 300 hp.


 
Ce principe ne s’applique pas uniquement à la distribution des moteurs, en voici quelques exemples:

-Il a existé des carburateurs à commande desmodromique. Un câble en boucle fixé à deux poulies commandait l’ouverture et la fermeture du boisseau. Sur un tel montage, le câble est considéré comme rigide puisqu'il reste toujours tendu et qu'il travaille en traction dans les deux sens. L'avantage de ce système réside dans le fait qu'il permet d'utiliser un ressort de rappel très souple, avec une une poignée de gaz moins dure à manier, tout en assurant une parfaite sécurité de fermeture. Un dispositif de ce type a été monté sur des bicylindres Moto Guzzi et sur des 4 cylindres Honda.

-Un prototype de coeur artificiel à commande desmodromique a aussi remporté un concours de design organisé par Ducati en 2004. Grâce à ce système dépourvu de ressort de rappel, l'entrainement de le membrane demande un très faible effort. Les avantages sont le poids réduit, la fiabilité et l'économie d'énergie.
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-De même, le mécanisme de sélection des boites de vitesses de motos avec le tambour qui entraîne les fourchettes en tournant, est un exemple de système desmodromique, il est basé sur une "drum cam". 
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selettore-cambio.jpg

-Des mécanismes similaires existent sur des serrures à haute sécurité qui comportent un canon et une clé à came à système desmodromique. Ces serrures qui ne comportent pas de ressort sont impossibles à forcer avec un crochet (dans ce cas particulier, il s'agit de la transformation d'un mouvement de translation continu en un mouvement de translation alternatif).
On trouve également des dispositifs de ce type sur des systèmes de vérouillage de portes d'avions qui ne comportent aucun ressort.

-On trouve aussi de nombreuses autres applications dans des domaines tels que le matériel médical ou l'industrie. Par exemple, certaines presses à emboutir destinées à fabriquer des pièces de forme en tôle, comportent des arbres à cames de type desmodromique. Grâce à ce système, ces presses sont à la fois très douces et très précises.

desmodrive.jpg

presse progessive "desmodrive" double came Sacma


 

Petite histoire de la distribution desmodromique:
 

La première trace connue de cette expression date des environs de 1875, lorsqu'un Italien utilisa le terme "desmodromico" pour traduire de l’Allemand une étude de cinématique. L'énoncé Anglais "positive-control valves operating system", a parfois été utilisé pour qualifier ce mode de commande des soupapes. Quant à l'abréviation "desmo", elle appartient exclusivement à Ducati qui l'a créée et déposée en 1971 lors du lancement des monocylindres 250 et 350 Mark 3 Desmo suivis par la 450. 
Depuis Ducati reste la seule Marque au Monde produisant encore des modèles à distribution desmodromique en grande série. Depuis 1980, Ducati produit même exclusivement des modèles "desmo".


Les toutes premières distributions desmodromiques, qui datent de la fin du 19-ème et du début du 20-ème siècles, comportaient souvent un seul élément rigide, mais il était animé par des moyens différents (grâce dans certains cas à des cames de type spécial): les deux cotés de la rainure d'une came-plateau (box cam) comme Daimler ou Arnott, les deux faces d'une came-disque oblique comme Bignan ou les deux cotés d'un étrier comme Delage.
A noter qu'au tout début le terme "desmodromique" ne figurait pas explicitement sur certains brevets car il était encore peu usité.

arnott.png bignan.jpg delage-1.jpg les systèmes Arnott, Bignan et Delage


Contrairement à certaines idées reçues, Fabio Taglioni, le célèbre directeur technique de Ducati, n’est pas du tout pas l’inventeur de ce système. De nombreux brevets ont été déposés et mis en pratique bien avant lui, mais Il fut le premier à l’avoir utilisé avec succès sur une moto dès 1956 en compétition.
Il reste également le seul qui ait osé avec Ducati le produire en grande série. Dès 1971 les monocylindres 250 et 350 Mark 3 D en étaient équipés et c'est le cas de toute la gamme de ce constructeur depuis 1980.

Par ailleurs vers 1910, l'Anglais Frank Arnott a testé un système de distribution desmodromique sur un moteur monocylindre de moto Triumph qui a cassé aux essais et n'a pu être réparé faute de moyens. Son brevet a disparu et il n'en subsite que des schémas. Le projet en est resté là, sinon cette Triumph-Arnott aurait été la première moto à ditribution desmodromique de l'histoire si on oublie le prototype Daimler de 1885.
C'est pour cette raison que l'invention du système desmodromique, qui date en réalité de 1883 (Gottlieb Daimleravec une "box cam" ou "groove cam", a parfois été attribuée à tort à Arnott.

De nombreux brevets plus ou moins viables ont été déposés entre 1883 et 1930. Par le suite, faute d'avoir prouvé sa supériorité ce système tomba dans l'oubli jusqu'à ce que Mercedes le remette au goût du jour en 1954 avec ses voitures de Grand Prix championnes du Monde en 1954 et 1955. Plusieurs constructeurs d'automobiles et de motos tentèrent alors de nouveau l'aventure jusqu'aux années 2000 mais seul Ducati a conservé ce système.

Qelques dates:

Premier moteur desmodromique: Daimler monocylindre 1883 (prototype)

Première moto desmodromique: Daimler monocylindre 1985 (prototype)

Première voiture desmodromique: Daimler monocylindre 1886 (prototype)

Première voiture de série desmodromique: Panhard & Levassor P2C 1891 (moteur Daimler V-twin type P)

Première voiture de course desmodromique: Aries voiturette VT monocylindre 1907 

Première Formule 1 desmodromique: Mercedes W 196 8 cylindres 1954 

Première moto de course desmodromique: Ducati 125 Grand Prix monocylindre 1957 

Première moto de série desmodromique: Ducati Mk 3 D monocylindre (250, 350 et 450) à partir de 1968

Tous présentés dans cette rubrique


Et la liste du site Desmodromology de tous les systèmes desmodromiques ayant existé 


 




Les premières distributions desmodromiques:


Gottlieb Daimler, un génie de l'époque des pionniers:

En 1883, Gottlieb Daimler, l'ingénieur Allemand qui avait été le directeur technique de Nikolaus Otto, son associé chez Gazmotorenfabrik Deutz, créa son propre bureau d'études nommé Daimler in Cannstatt (en lien). Avec Wilhelm Maybach, son ancien collègue de chez Deutz, il construisit alors dans son atelier un moteur monocylindre horizontal fixe de 98 cc (42 x 72 mm) fonctionnant provisoirement au gaz.
En précurseur, Daimler cherchait à démonter qu'un moteur 4 temps léger de faible cylindrée à vitesse de rotation élevée pouvait être parfaitement efficace sur une automobile.
Des voitures à vapeur avaient été produites auparavant (par Amédée Bollée en 1873 entre autres). Mais les chaudières étaient lourdes, de plus, faute de condenseur, elles nécessitaient de fréquents ravitaillements en eau. Leur production se limita à de petites séries (une cinquantaine au maximum).

En 1896, Amédée Bollée fils produisit sa première voiture à essence en série, ce fut le début de la fin des voitures à vapeur.


Daimler proto

Les premiers prototypes:

Ce moteur comportait un système de distribution desmodromique, le tout premier système de ce type connu au monde.
Les soupapes étaient actionnées par des tiges de section carrée coulissant dans des guides. A l'autre extrémité de ces tiges se trouvaient des lames courbes articulées en leur milieu, qui coulissaient (glided) dans deux rainures courbes usinées sur la face d'une came-disque "curved-groove cam" montée directement en bout de vilebrequin. L'une était en forme de came, l'autre était circulaire et les deux rainures se croisaient. Ainsi les lames passaient à chaque tour d'une rainure à l'autre et les soupapes n'étaient actionnées qu'un tour sur deux (photos ci-dessous, à droite une lame articulée).

(Les photos ci-dessous sont celles d'une réplique exacte et fonctionnelle de ce moteur construite chez Mercedes à notre époque. Voir en lien les videos de ce moteur en marche dans ses versions à essence et à gaz)
Voir par ailleurs cette page sur le musée Daimler in Cannstadt


                      Daimler cam               Daimler 1                lame-desmo-daimler.jpg



Daimler déposa 2 brevets (DRP 28022 et 28243 de Décembre 1883), qui concernaient respectivement l'allumage et la distribution de ce moteur fixe de 98 cc qui développait environs 0,15 hp à 600 rpm. L'allumage était assuré par un tube incandescent relié à la chambre de combustion et chauffé au moyen d'un brûleur à essence, parce que les systèmes à étincelle électrique de l'époque ne convenaient pas à une automobile car ils utilisaient une pile.

Les premières dynamos seront montées sur des automobiles en 1897 (auparavant, l'éclairage des automobiles était assuré par des lampes à acétylène). A la même époque on vit arriver les allumages Delco par batterie d'accumulateurs, rupteur, bobine et distributeurMais les batteries de l'époque n'étaient pas très fiables et l'on trouvait souvent des allumages par magnéto basse tension. La magnéto haute tension sera inventée dans les années 1920.

Ce moteur pouvait théoriquement fonctionner au gaz ou à l'essence. Daimler et Maybach avaient imaginé un système d'injection constitué d'une pompe nourrice et d'un pulvérisateur (image ci-dessous: "gas oder petroleum") mais il ne fut jamais réalisé. 


Daimler 1885 1

Dans sa version définitive, ce moteur fonctionnait uniquement à l'essence grâce au carburateur à surface conçu par Wilhelm Maybach en 1884 (photo ci-dessous, le carbutateur d'une pièce avec le réservoir d'essence au premier plan).
La vitesse de rotation était réglée par un robinet à 3 voies placé sur le collecteur d'admission qui permettait également à régler manuellement la richesse du mélange carburé en fonction de la charge. L'arrêt moteur se faisait en coupant l'admission avec ce robinet.


Daimler 1883 engine 1


1883-the-high-speed-engine-with-hot-tube-ignition-system-from-daimler-1.jpg 
Afin d'assurer une parfaite efficacité de la distribution à plus de 200 rpm, un régime jamais dépassé jusque là, Daimler conçut un système desmodromique destiné à l'entrainement des tiges de commande des soupapes latérales. Ces longues tiges rigides venait pousser les soupapes à l'ouverture, la fermeture s'effectuant classiquement au moyen d'un ressort de rappel.
La distribution n'était donc que "partiellement" desmodromique, puisque seules les tiges de commande des soupapes étaient actionnées par le système desmodromique, elles n'étaient pas reliées rigidement aux soupapes. Le but de Daimler était peut-être d'éviter l'affollement des lourdes tiges de commande à haut régime. Le risque était limité quant aux soupapes elles-mêmes, beaucoup plus légères.

Daimler horizontal
Sur le prototype définitif (figure du haut), dans un but de simplification, seule la soupape d'échappement était commandée par ce système. Celle d'admission, disposée alors en tête, était actionnée par dépression, une solution peu efficace pour le remplissage, mais courante à l'époque compte tenu des faibles vitesses de rotation des moteurs.
Gottlieb Daimler est donc le créateur du premier système de distribution desmodromique de l'histoire, même si ce terme pratiquement inconnu à l'époque, n'est pas spécifié dans le texte de son brevet de 1883. Le fonctionnement très particulier de son mode de commande de soupape par "curved-groove cam" (came à rainures courbes), qui figure sur la droite du dessin de brevet ci-dessous, est décrit plus loin dans la page 4 qui concerne également le bicylindre en V de 1889. Des répliques fonctionnelles de ce monocylindre construites chez Merceds sont exposées dans des musées en Allemagne et aux USA.

Voir ces extraits d'un forum au sujet d'une réplique de ce moteur: extrait 1   extrait 2  extrait 3 et cette extraordinaire galerie de photos.

En 1885, il construisit un monocylindre vertical de 264 cc (58 x 100 mm) qui reprenait les principes de son prototype horizontal à distribution desmodromique de 1883 et développait 0,5 hp à 700 rpm pour un poids d'environs 50 kg. La distribution comportait une tige de commande bien plus fine et légère que celle du prototype horizontal. Ce moteur fut surnommé "Grandfather's clock" (pendule de grand-père) à cause de sa forme.
Il était révolutionnaire par de nombreux aspects: parce qu'il pouvait fonctionner à l'essence, par son faible poids, son encombrement réduit et sa vitesse de rotation élevée qui lui procurait un excellent rendement.
Daimler avait pour projet de réaliser un moteur capable de propulser des véhicules légers. En visionnaire, il pressentait que l'automobile était l'avenir. C'est pourquoi il s'était attaché à faire fonctionner son moteur à l'essence et à réduire autant que possible le rapport poids/puissance ainsi que l'encombrement. Pour ces raisons, Daimler peut aussi être considéré comme l'inventeur du moteur à rotation rapide. C'est grâce à cette invention que leur adaptation à des vehicules automobiles à été possible. Par ailleurs, le fonctionnement de ce moteur était beaucoup plus doux et régulier que celui des autres 4 temps. 
Mais surtout, c'était le tout premier comportant un carter fermé formant réservoir d'huile. Le graissage se faisait par barbotage: l'huile était projetée sur les paliers, le système de distribution et la chemise par le vilebrequin qui venait la "lécher" au fond du carter, seules les soupapes devaitent être graissées régulièrement. C'était une technique parfaitement adaptée à l'automobile. En effet, avant cette invention, le vilebrequin et la bielle étaient à l'air libre et l'huile était amenée en divers endroits par de petits bols qu'il fallait régulièrement remplir avec une burette comme sur les machines à vapeur. A l'évidence, ce carter fermé permettait également de réduire considérablement la consommation d'huile. La lubrification sous pression par pompe à engrenages sera inventée après 1900. Quant au refroidissement, il était assuré par un ventilateur fixé en bout de vilebrequin qui soufflait l'air de bas en haut autour du cylindre au travers d'une gaine tubulaire. 
Le brevet qui concernait l'ensemble ainsi que plusieurs architectures moteur, s'intitulait "machine puissante à combustion interne et grande vitesse"... 
Le terme "moteur" était peu employé en ces temps là et c'était effectivement le plus rapide de son époque, jusque là aucun n'avait atteint un régime aussi élevé.

 

                   daimler-mono.jpg     "The grandfather's clock"   daimler-1885.jpg
                                                                                                     le dessin du brevet de 1885

Les premiers véhicules:

(plus de détails en page 3)

moto-daimler.jpg

Finalement en 1889, après avoir testé son monocylindre sur un véhicule à deux roues (la première "bicyclette à moteur" fonctionnant à l'essence), puis dans une version 462 cc sur une calèche modifiée, la "Motorkutsche", Daimler produisit un V-twin étroit à 17° de 565 cc doté du même type de distribution. Ce moteur qui développait 1,65 hp à 600 rpm est le tout premier V-twin connu et l'idée en revient à Maybach (photo du vilebrequin en lien).

(en lien l'atelier de Daimler)
daimle10-1.jpg
Daimler le monta alors dans une voiture de sa conception. Grâce à sa légèreté et à sa puissance, elle atteignait 22 Km/h. Il la présenta à l'exposition universelle de Paris de 1889, elle y remporta un grand succès..

Daimler wire wheel car 4

A cette occasion, Panhard & Levassor acheta à Daimler une une license de fabrication de ce moteur. Environs 200 voitures propulsées par ce V-twin Daimler furent fabriquées en France de 1891 à 1895. Il s'en vendit dans toute l'Europe, mais aussi en Russie et d'autres licenses furent vendues en Europe et aux USA.
Ce furent, après l'anectotique Benz Patent de 1886, les premières voitures à essence produites en série et elles comportaient une distribution desmdromique.

Pour la P2D, ce V-twin avait été poussée à 1206 cc (80 x 120 mm) par Panhard & Levassor et développait 3,75 hp à 800 rpm. La vitesse maxi était proche de 30 Km/h.
Peugeot, qui produisit une centaine de voitures propulsées par le même moteur construit sous license Daimler, remporta en 1895 la première grande course automobile, Paris Bordeaux aller-retour. Une Panhard & Levassor passa la ligne d'arrivée en premier, mais elle fut déclassée en 2ème place au profit d'une Peugeot équipée du même moteur parce que selon le règlement le Premier Prix était réservé aux voitures à 4 places.
Les Peugeot et les Panhard & Levassor remportèrent les quatre premières places, prouvant la nette supériorité du moteur Daimler V2.
Sur les dernières
 versions de ce V2 montées sur les Peugeot à partir de la type 11, la cylindrée fut augmentée jusqu'à 1645 cc.

panhard-levassor.jpg

Voir plus de détails en page 3 sur les moteurs à distribution desmodromique de Daimler.

A partir de 1892, Daimler commença à produire ses propres voitures propulsées par son V-twin au sein de son entreprise nommée Daimler Motoren Gesellschaft.

En 1896, Daimler revint à un système de distribution classique par arbre à cames avec toutefois des soupapes d'admission automatiques et un nouveau type de carburateur plus moderne. Ces moteurs à 2 cylindres en ligne de 1,10 litres conçus par Maybach (figure ci-dessous) développaient 6 hp dans la première version. Ils seront montés sur des voitures construites en série par Dailmer et sur des Panhard & Levassor.
 

Daimler phoenix motor 1892
Le moteurs bicylindres seront suivis en 1897 par la série des 4 cylindres en ligne des Daimler Phönix comportant
un allumage par magneto haute tension. Ces moteurs 2,1 litres développaient initialement 8 hp et pour la première fois, les 1000 rpm maxi seront atteints.
 

Daimler Motoren, fut dirigée à partir de 1900 par Paul Daimler, le fils de Gottlieb décédé cette année là.
Un modèle plus puissant, la "35 hp" d'une cylindrée de 6 litres fut produit de 1900 à 1902 sous la marque Mercedes, il remporta de nombreuses victoires en compétition. La marque Mercedes fut créée en l'honneur de la fille d'un riche client prénommée Mercedes.

En 1907 Maybach créa sa propre marque de voitures de luxe. En 1929, il présenta la Zeppelin DS7 équipée d'un moteur V12 (7 litres, 150 hp à 2800 rpm) suivie par la DS8 de 8 litres et 200 hp.




Les successeurs:

voir également ce site Japonais à ce sujet (qui ne se gène pas pour me copier allègrement...) et le reste de son "oeuvre"

Le Français ClaudeBonjour déposa ensuite un brevet de système hydraulique en Suisse en 1893, mais il ne fut pas suivi par une application pratique.
claude-bonjour.jpg                                                                                                  système hydraulique

Il fut suivi en 1896 par l'Allemand Gustav Mees, un constructeur d'automobiles dont le brevet resta également sans suite. Des dizaines de brevets de distribution desmodromique furent déposés entre 1900 et 1914, dont celui d'Aries en 1907.
En 1910, l'Anglais Frank Arnott conçut une distribution desmodromique pour un prototype monocylindre Triumph qui cassa lors des essais. Le desciptif du brevet d'Arnott a disparu, il n'en reste que quelques schémas (figure ci-dessous).

Arnott 1
En 1955, son fils produira un autre système desmo pour un 500 monocylindre 500 Jap de speedway (voir en page 2).


 

La préhistoire du "desmoquattro":


En 1907, l'ingénieur 
Charles Petiet le créateur de la Marque française d'automobiles Aries, conçut un moteur monocylindre simple arbre à cames en tête à distribution desmodromique avec 4 soupapes. Ce 1400 cc suralimenté par carter-pompe et distributeur rotatif développait entre 16,5 hp à 1.800 rpm et 20 hp à 2.300 rpm selon préparation
En 1908, Aries construisit une voiturette (cyclecar) équipée de ce moteur et l'engagea en compétition. Ce fut la première voiture de course de l'histoire équipée de ce type de distribution. Très fragile, l'Aries VT parvint rarement à l'arrivée d'une course mais elle termina néanmoins à une remarquable 3-ème place à la coupe de Normandie (photo ci-dessous).
Voir cette galerie de photos en lien et plus de détails en lien


   Aries voiturette 1908     
Aries7      Aries desmo 1      Aries engine 2      

sources de ces photos: sites "Yesterdays" et "Desmodromology"


La Delage type S:

Le moteur 4 cylindres 4,5 litres (115 hp à 3000 rpm) double arbre à cames en tête 4 soupapes desmodromique de la Delage type "S" de Grand Prix de 1914 est l'œuvre de l'ingénieur Arthur Michelat.
La Delage type "S" participa à plusieurs Grands Prix, mais le système desmodromique prenait rapidement du jeu. A Lyon en 1914, lors du Grand Prix de l'Automobile Club de France, Delage engagea trois Types "S" avec Bablot, Guyot et l'ingénieur Duray, mais seul Duray finit la course et se classa huitième. Par contre, le modèle précédent, la type "Y" 6,2 litres non-desmo, qui comportait également 4 soupapes par cylindre, remporta de nombreux Grands Prix et aussi les 500 Miles d'Indianapolis.

michelat-deray-dalage-duray-1914-french-grand-prix.jpg
Arthur Michelat, Arthur Duray et Louis Dalage devant une type S au GP de France 1914

Durant la guerre de 14-18, les usines Delage durent se consacrer à la fabrication de matériel d'armement. Après la course d'Indianapolis de 1915 (où la Delage cassa son moteur), des voitures de course, dont plusieurs type "S", furent revendues à des Américains qui les engagèrent dans diverses compétitions. En 1916, une type S finit 5-ème aux 500 Miles d'Indianapolis et battit le record du tour en dépassant pour la première fois les 100 Miles/Heure de moyenne. Mais il est probable que Barney Oldfield, son pilote, avait fait remplacer le moteur Delage trop fragile par un autre 4 cylindres conçu par Miller aux USA.

Il existe un unique exemplaire parfaitement restauré de la Delage desmodromique, il appartient à un collectionneur Australien (photo ci-dessous). Un bloc cylindres neuf à été construit au modèle, celui d'origine étant hors d'usage.

delage-desmo-1914-2-1.jpg
Remarquer le système original constitué d'un étrier actionné par 3 cames (une d'ouverture et deux de fermeture) qui entraîne deux soupapes en parallèle et aussi la fermeture des soupapes "finalisée" par des petits ressorts de ratrappage de jeu.
Le dessin de détail sur la deuxième figure, à été réalisé d'après des pièces de la distribution démontées et mesurées sur la voiture du collectionneur Australien. Il est donc exact, contrairement aux autres vues approximatives.

  delage-desmo-system.jpg delage-desmo-1914-3-1.jpg      

      delage-desmo-system-1.jpg      delage-1-1.jpg         

 delage-type-s.jpg           delage-desmo-1914-3.jpg


Le moteur Miller 4 cylindres desmo

En 1915 aux USA,
 Harry Miller remplaça le moteur cassé de la Delage type S de Barney Oldfield par un 4 cylindre en alliage léger de sa conception. Il comportait un simple arbre à cames en tête actionnant 4 soupapes par cylindre au moyen d'un système desmodromique à culbuteurs beaucoup mieux conçu que le système Delage à étrier. C'est l'ancêtre des distributions desmodromiques modernes.
Une version plus puissante de ce moteur destinée à l'aviation fut également produite.
En 1917, Miller construisit avec Offenhauser et Oldfield une nouvelle voiture à carrosserie fermée équipée de ce moteur desmo 4,8 litres (111 x 180 mm) développant 136 hp à 2950 rpm (une photo de ce moteur en lien). La "Golden submarine" remporta 20 victoires ainsi que de nombreux podiums en compétition et battit plusieurs records de vitesse sur 10 et 25 Miles.
Néanmoins, Miller ne persista pas dans la distribution desmodromique par la suite. Les 8 cylindres en ligne et les V16 double arbre à cames dessinés par Leo Goossen dans les années 20 comportaient une distribution classique.

En 1933, Harry Miller fit faillite et son entreprise fut rachetée par son ancien chef d'atelier Fred Offenhauser. Miller reprit alors ses activités avec d'autres associés dans une petite structure. Ses voitures continuérent néanmoins à briller en compétition aux USA jusqu'en 1939.


Miller
    Golden submarine   Miller engine   Millerdesmo2paint    Millerdesmosketch

on remarque les cames rapportées par groupe et les culbuteurs communs pour chaque paire de soupapes ainsi que les ressorts destinés à parfaire la fermeture des soupapes 



La Peugeot L 76  (photo) double arbre à cames 4 soupapes, desmo or not desmo ?

Extrait d'un article paru dans Autocar en 1981: "En 1912, l'ingénieur Suisse Ernest Henry, au sein d'une petite structure autonome de l'usine Peugeot basée en région parisienne et surnommée « Les Charlatans », participa à la conception de la révolutionnaire Peugeot L76 avec Ettore Bugatti.  Le moteur un 4 cylindres en ligne de 7,6 litres (110 x 200) reprend, pour la première fois sur une même voiture, deux technologie rares à l'époque, à savoir une culasse avec double arbre à came en tête, et quatre soupapes par cylindre avec une commande desmodromique. De plus, les chambres de combustion sont hémisphériques et la lubrification se fait par carter sec. Le moteur développe 148 ch à 2250 tr/min pour un voiture ne pesant de 900 kg, ce qui permet d'atteindre 160 km/h. La L76 triompha dès sa première apparition en compétition, au Grand Prix de l'ACF 1912 à Dieppe et aussi aux 500 miles d'Indianapolis en 1913."
Toutefois, après vérification sur une L76 dans un musée aux USA, il s'est avéré que la distribution n'était pas desmodromique"...
L'allégation du journaliste était donc fausse. D'ailleurs, la L45 de 4,5 litres, qui succéda à la L76 en 1914, comportait une distribution classique.



peugeot-l-45.jpg        Peugeot L76


Peugeot 

      peugeot-mystery-1.jpg    

les dessins fantaisistes et enbas, les dessins exacts du vrai système, non desmodromique

Dans la série des desmo 4 soupapes de cette époque, voir aussi la Bignan plus bas.


Autres réalisations du début du 20-ème siècle:



Fiat conçut également des moteurs de compétition à distribution desmodromique.


                                        Fiat7

Ce système à 4 soupapes par cylindre fut conçu en 1912 par l'ingénieur Giulio Cesare Cappa pour le moteur type 401 de la Fiat T.801 de Grand Prix. Ce 4 cylindres 3 litres développait 112 hp à 4000 rpm. Mais cette distribution desmodromique s'avéra fragile et fut rapidement abandonnée après de brefs essais au profit d'un classique double arbre à cames en tête (voir en lien).
En parallèle, une moteur 8 cylindres en ligne (type 402) fut développé pour les circuits rapides; il développait 120 hp à 4400 rpm. Toutefois, le système desmodromique ne fut pas testé sur le 8 cylindres (voir en lien).
Par ailleurs, à cause de la guerre de 14-18, les T.801 n'apparurent en Grand Prix qu'au début des années 20. Une T.802 équipée du moteur 8 cylindres termina à la 3-ème place au Grand Prix d'Italie 1921 avec le français Louis Wagner au volant.


En 1914,  Fiat étudia un nouveau système moins compliqué comportant deux doubles arbres à cames en tête pour le moteur S 52. Mais il est peu probable que ce moteur ait été construit (l'Italie était en crise à cette époque).

Fiat desmo

 

en lien un moteur Fiat de Grand Prix de l'époque

 

La Bignan 11HP Sport desmo:

             Bignan 2           bignan-1.jpg              Bignan12

        le schéma simplifié et le dessin réel du système Bignan à 4 soupapes parallèles par cylindre commandées par deux cames disque

Cette marque a été fondée par l'ingénieur Jacques Bignan en 1918.
La 11 HP Sport 4 cylindres 2 litres, produite en série de 1923 à 1925, était proposé aux clients dans une version dite "commerciale" à simple arbre à cames en tête.

Créé par l'ingénieur Causan pour les voitures d'usine, la distribution desmodromique était également disponible en option pour la clientèle. Elle procurait 70 hp à 3800 rpm avec un régime maxi de 5000 rpm
La 11 HP Sport, carrossée en torpédo, remporta de nombreux succès, dont une 3-ème et une 4-ème place aux 24 Heures du Mans en 1923, une victoire de catégorie au Grand Prix de Belgique en 1924, plusieurs victoires en course de côte et ainsi que divers records de vitesse en catégorie 2 litres. 
Bignan prit fréquemment le volant en course avec divers coéquipiers.
Mais la version desmodromique était fragile et Bignan préférait utiliser un moteur non desmo 4 soupapes par cylindres (d'ailleurs un peu plus puissant que le desmo) pour les épreuves de longue durée. Ce fut le cas aux 24 Heures du Mans.
A partir de 1926, Bignan en difficulté financière, s'orienta vers la production de berlines de tourisme, plus faciles à vendre que les voitures de sport.  



Des dizaines d'autres systèmes (AzzaritiVagova, Salmson) pour les plus connus) ont été testés par la suite dans ces années là. De nombreux brevets, plus ou moins viables ont été déposés, mais la distribution desmodromique tomba un peu dans l’oubli jusqu’aux années 1950 faute de fiabilité.

Les constructeurs d'automobiles contournèrent la difficulté en développant des moteurs multicylindres. Après les 4 cylindres lancés dès 1897, ce fut l'époque des 8 cylindres en ligne des années 1920 suivis par les V8, les V12 et les V16, comme l'Auto Union de Grand Prix de 1936. Avec des petites soupapes plus légères, les ressorts étaient moins sollicités.

En ce qui concerne les motos, dès 1905 le constructeur Belge FN produisit en série une machine propulsée par un 4 cylindres en ligne longitudinal de 410 cc (en lien). Une version 500 sera proposé ensuite (en lien).

Mais ce n'était pas la première moto à 4 cylindres. En 1897, l'Anglais Henry Holden construisit en petite série une machine propulsée par un moteur 4 cylindres à plat (photo) dont le transmission se faisait directement par les bielles (photo).
La première moto bicylindre de série fut produite en France en 1905 par les frères Werner, avec un vertical-twin de 430 cc (en lien).
En 1907 aux USA, Glenn Curtiss construisit une moto de record de vitesse propulsée par un V8 d'avion à soupapes latérales de 4000 cc et 40 hp (photo en lien). Il battit le record du Monde de vitesse à 218 Km/h (détails en lien).

 

Plus de 70 systèmes desmodromiques différents ont fait l'objet d'un brevet et ont été réalisés au cours du temps.
Ci-dessous, une classification des brevets des différentes types de distribution desmodromique:
Les Ducati "desmodue" appartiennent à la classe 6a et les "desmoquattro" à la classe 5 comme le Mercedes F1. 

 



classification1.jpg        documents "Desmodromology"           classification2.jpg

 

 

 

 

Le premier "desmo" moderne: le moteur Mercedes M 196 de Formule 1:


Deux ans avant les premières Ducati desmo de 1956, ce système a réellement prouvé sa parfaite efficacité pour la première fois chez Mercedes-Benz

voir la coupe complète et une belle photo en rubrique "documents desmo"

On remarque l’angle entre les 2 soupapes de 90° classique à l'époque, les poussoirs cylindriques d’ouverture, l’admission verticale au centre entre les arbres à cames et aussi la culasse d'une pièce avec le bloc-cylindres en aluminium. Les chambres de refroidissement des cylindres étaient rapportées par soudure. Le trou fileté en haut à gauche du cylindre venait recevoir l’injecteur du système Bosch de type direct.
On voit distinctement les soudures sur la photo du moteur qui figure plus bas. La version 3 litres de ce moteur, destinée aux courses d'endurance, était construite d'une manière un peu différente, mais il n'est pas certain que les culasses étaient démontables.
L'avantage de ce montage consitait à assurer une température plus uniforme de l'ensemble cylindre-culasse et d'éviter toute rupture de joint de culasse en cas d'échauffement. Comme l'injection, cette technique était issue des moteurs d'avions. On retrouvait ce montage sur les moteurs Offenhauser d'Indianapolis et sur le 500 Guzzi V8, entre autres. 



Mercedes commença à étudier son système dès 1952, puis déposa un brevet en 1954. Le dessin particulièrement simple, logique et compact du double arbre à cames desmo conçu par Johannes Gassmann et Manfred Lorscheidt, combinait un poussoir et un culbuteur de fermeture  monté sur un axe excentrique pour régler le jeu (valve lash). A noter que le sysème de Mercedes était dépourvu de ressorts d'aide à la fermeture. Il était donc impératif que le jeu soit presque nul.
Ce concept fit école et tous les systèmes desmodromiques conçus par la suite s'en sont inspirés. Taglioni en fit de même remplaçant le poussoir par un linguet afin de contourner le brevet.
(un brevet ne sert pas à protéger un principe mais seulement des dessins et leur description durant vingt années de validité).

desmo-1954-mercedes.jpg

 esquisse d'étude de 1952 Mercedes desmo 1952 

    Brevet mercedes      Mercedes    M196   Merceds 8 cyl desmo

   le dessin du brevet, le dessin définitif de 1954 et à droite le 8 cylindres en ligne avec la distribution par train de pignons et la prise de force au centre

Les Mercedes W196 ont été d’imbattables championnes du Monde de Formule 1 avec Juan Manuel Fangio et Stirling Moss (vice champion) en 54 et 55. Pour la première fois la distribution desmodromique faisait la preuve de sa supériorité avec une parfaite fiabilité.

Mercedes     des camions spéciaux avaient été construits par Mercedes pour transporter les voitures


Desmo show 017


Le moteur Mercedes desmo M 196:

Caractéristiques:

2,5 litres, 8 cylindres en ligne (76 x 68,8 mm), *295 hp à 8700 rpm en 1955, 2 soupapes par cylindre et double arbre à cames en tête, injection directe Bosch, double allumage et carter sec.
Le vilebrequin du type assemblé était entièrement monté sur roulements et la prise de force (power take-off) se situait au centre avec la distribution. L’ensemble du moteur était constitué de deux blocs de 4 cylindres accolés, partiellement construits en mécano-soudure et réunis un niveau des carters. Remarquer la présence, unique à l’époque sur un moteur de course, d’une boite à air avec alimentation dynamique en amont des cornets d’admission. Mais ce montage était rendu nécessaire par la présence d'un débitmètre d'air destiné à régler le débit d'injection en fonction de la charge (photo ci-dessous).

Au début des années 60, Ferrari utilisa également ce système d'injection directe Bosch sur ses moteurs de Formule 1. Toutefois, le constructeur Italien fit procéder à une étude par l'ingénieur Suisse Michael May afin d'utiliser un système de mesure d'angle d'ouverture des gaz plutôt qu'un débitmètre afin de conserver les classiques cornets d'admission.

* Ce chiffre de puissance est à relativiser car jusqu'à 1960, l'utilisation d'un carburant au méthanol était autorisée en Grand Prix. Or, ce carburant possède un indice d'octane supérieur à celui de l'essence pure ce qui permet d'augmenter le taux de compression donc la puissance. Le taux de compression du moteur M 196 s'élevait à 11/1, une valeur élevée pour l'époque.



Mercedes benz w196r
Par ailleurs, dans un souci d'aérodynamisme, le moteur était fortement incliné sur la droite.
Enfin, les 4 énormes freins à tambour étaient montés suspendus. Les versions biplaces comportaient également un volet aérodynamique de freinage situé à l'arrière et commandé manuellement. Quant à la boite de vitesses, elle était située à l'arrière avec le différentiel.

 

Mercedes benz w196 engine

 

La version 3 litres (78 x 78 mm) de ce moteur, destinée aux voitures de sport biplaces, développait 310 hp à 7600 rpm. En 1955, Stirling Moss et son copilote Denis Jenkinson remportérent les Mille Miglia (1618 Km) à 157,65 Km/h de moyenne avec la 300 SLR et Moss fut champion du Monde en catégorie "sport".
Mais Mercedes arrêta la compétition à la suite d'un dramatique accident qui causa la mort de dizaines de spectateurs lors des 24 heures du Mans de 1955. A cette occasion, l'usine décida de retirer immédiatement ses voitures de la course.

Mercedes 

Deux uniques coupés 300 SLR desmo homologués pour la route et comportant des portes en ailes de papillon, surnommés pour cette raison "coupé Gullwing", ont été construits. L'un d'eux fut utilisé par Rudolf Uhlenhaut, l'ingénieur en chef du service compétition, pour ses déplacements personnels. Ce coupé est exposé au musée Mercedes à Stuttgart. Le second appartient à un collectionneur privé.


Mercedes benz 300 slr uhlenhaut coupe 1955 103



Voilà ce qu’écrit LJK Setright, membre de "The Institution of Mechanical Engineers " dans son livre "Some unusal engines":
" Le principe du système de distriburion Mercedes-Benz était assez simple, bien qu’il soit probable que les matériaux ainsi que les moyens techniques et humains utilisés étaient de premier ordre. Mais l’aspect le plus intéressant et unique était la suppression du petit ressort de fermeture finale qui avait toujours semblé nécessaire. Mercedes découvrit qu’en laissant un minuscule jeu résiduel de 0,03 mm dans le mécanisme et en se contentant de laisser le "desmo" ramener la soupape en position fermée, l’inertie de cette soupape et la pression des gaz dans le cylindre suffisaient à la maintenir fermée.....
....durant les deux années de compétition, la puissance du moteur passa de 265 à 295 hp grâce aux colossales durées d’ouverture de soupapes avec une parfaite fiabilité et les 340 hp à 9000 rpm initialement visés auraient sûrement été dépassés si le projet avait été mené à son terme avec des pipes d’admission de longueur variable".
A cette époque, l’affolement des soupapes n’était plus vraiment un problème, mais le montage de ressorts très durs avait de gros inconvénients. Seul un système desmodromique permettait de telles lévées et durées d’ouverture de soupapes avec une parfaite douceur de fonctionnement. C’est donc à Mercedes que revient le mérite de l’avoir compris. Mais il n'aurait pas été possible de réaliser un système "desmo" fiable, sans les immenses progrès en métallurgie obtenus dans l'industrie aéronautique durant la seconde guerre mondiale.

Mercedes desmo            mercedes-196-1.jpg             Mercedes w 196 cut



Parmi les 14 voitures construites, Formules 1 et Sport biplaces comprises, dix existent encore. Six ont été conservées par Mercedes pour son musée, les autres appartiennent à des collections privées ou a des musées, dont ceux d'Indianapolis, de Vienne et de Turin.

voir également cette page intéressante au sujet de ce moteur.


Quelques autres réalisations:
 

En 1954, en Angleterre Arnott commercialisa un kit desmodromique destiné au monocylindre 500 Jap. C'était un simple arbre à cames en tête à 2 soupapes.
(voir en lien)



Les Ducati:

Quant à Fabio Taglioni, c’est en Octobre 1956 chez Ducati qu’il a fait breveter son premier système de distribution desmodromique : le "trialbero".
(voir le chapitre "histoire")

C'était un 125 monocylindre de Grand Prix équipé de trois arbres à cames (classe 9), deux pour l'ouverture et un au centre pour le fermeture des soupapes. La commande se faisait au moyen de linguets et de culbuteurs. Durant les saisons 1957 et 1958, cette machine accumulera les victoires en Grand Prix. En 1958 lorsqu'il lança les bicylindres desmo, Taglioni rajouta des ressorts annexes en épingle afin de sécuriser la fermeture des soupapes.




ducati1251detail.jpg                Taglioni trialbero


De 1966 à 1986, toutes les Ducati de compétition à part la 500 GP ont utilisé un système de distribution desmodromique simple arbre à cames et elles n'ont cessé de remporter des victoires dans divers championnats internationaux.

La première machine de route dotée de ce type de distribution, la Mk 3 D (en lien) a été produite à partir de 1968 en 3 versions, 250, 350 et 450 (436) cc (en lien une 450 de 1970).
Des versions "racing" préparées par l'usine, les "Super Corsa Desmo", se firent remarquer en compétition. La 250 SCD développait 36 hp à 9500 rpm et la 350 SCD 41 hp à 9000 rpm (une photo en lien d'une version NCR avec embrayage à sec).
Des 450 furent également engagées en compétition par l'usine, elles développaient  50 hp à 9000 rpm mais elles étaient très fragiles.
(en lien une jolie 500 collection Leoncini)

 

ducati 500 corsa.jpg

De nos jours, tous les modèles de la marque sont desmodromiques.
Voir d'autres documents en rubrique "les triabero".



Voir aussi dans la rubrique "les desmoquattro", les double arbre à cames 4 soupapes créés par Massimo Bordi en 1986. A partir de 1990, Ducati a remporté 14 titres de champion de monde en catégorie "Superbike" avec ses L-twins desmo, ainsi qu'un titre en Moto GP en 2007, avec Casey Stoner sur la V4 desmo 16 conçue par Filippo Presiosi.

                                          img075.jpg           ducati-desmo-4v-vue-cote-filaire.png

                                                 Ducati desmo simple et double arbre à cames


Ducati desmoquattro at 2009 seattle international motorcycle show 2

Autres systèmes desmodromiques de l'époque moderne:

A la suite des succès de Mercedes et Ducati il y eut un regain d’intérêt pour le desmo dans les années 60 à 70 et quelques uns ont tenté de les imiter:
Volkswagen et Porsche, Fiat, Osca, et aussi Maserati (qui procéda à des essais sur ses 6 et 12 cylindres 2,5 litres de Formule 1 en 1957), BRM, Cosworth (étude sans application)Scarab aux USA en 1960 sur une Formule 1 de 2,5 litres 4 cylindres (ci-dessous), parmi d’autres dans l'automobile.

Pour les constructeurs de motos, on peut citer entre autres Moto Morini, MV Agusta, FBMondial, Honda (11 brevets), Norton, BMG (pour les Velocette) et Takegawa (en lien).
Mais plus grand monde ne s’y est risqué après les années 70, à part Ferrari qui l'a testé sur un prototype F1 en 1989 ainsi que BMW en Superbike en 1991, même si de nombreux brevets ont été déposés.
Celà dit, les services recherche et développement des grands constructeurs continuent à s'y intéresser. Audi a déposé plusieurs brevets autour de 1990 et Toyota l'a également étudié pour son moteur de Formule 1 entre 2002 et 2009.
Finalement, à part Ducati, tous les prototypes desmodromiques en moto sont restés à l’état d’ébauche et en automobile seuls Mercedes et Osca ont mené l’aventure du desmo jusqu’au bout. Scarab a également tenté sa chance en F1 dans cette voie avec moins de succès.

De nombreux systèmes ont été crées après 1955 et seuls les plus marquants sont cités ci-dessous. L'ensemble de tous les systèmes desmodromiques ayant été conçus est répertorié dans l'ordre alphabétique sur le site Desmodromology
 

Les Formules 1 Scarab desmo:

Ce qui est à retenir, c'est le fait qu'indépendamment de leurs piètres performances, ces voiture furent les seules autres F1 desmodromiques que les Mercedes, qui aient été engagées en Grand Prix. 


                                                                        scarab-f1.jpg


En 1958, Lance Reventlow, le créateur de Scarab, décida de se lancer dans un ambitieux (et quelque peu irréaliste) projet de Formule 1, avec une voiture entièrement conçue aux USA. Il fit construire un moteur 4 cylindres à distribution desmodromique, avec un système directement inspiré de celui de Mercedes.
 
Le 4 cylindres, 2,43 litres (95 x 85,7mm) double arbre à cames desmo à 2 soupapes par cylindre, a été dessiné pour Scarab par Leo Goosen, le célèbre ingénieur en chef de Meyer Drake Offenhauser, qui était alors en semi-retraite. Comme le 8 cylindres des Mercedes, ce moteur était monté à l'avant et fortement incliné sur la droite dans un souci d'aérodynamisme. Mais il s'avéra très fragile et, malgré la distriburion desmodromique, la puissance se limitait à 220 hp à 7500 rpm. Qui plus est, il était équipé d'un système dinjection continue Travers-Hilborn totalement archaïque. De toutes façons, il ne fallait pas espérer grand-chose d'un 4 cylindres de cette cylindrée. Pour dépasser la concurrence, il aurait fallu au minimum un 6 cylindres. Par ailleurs, la solution démodée du moteur à l'avant rendait la voiture trop sous-vireuse dans les courbes lentes.
Mais il s'avéra plus tard lors de la restauration d'un moteur Scarab desmo, que les jeux de soupapes étaient règlés trop grands. Une fois ce problème résolu, la puissance atteignit 267 hp.

Voir cette video "démarrage du moteur Scarab"


 

moteur Scarab 2.5 litres desmo      Moteur 2,5 litres Scarab desmo         Scarab 

 sur la photo du milieu, deux moteurs Scarab desmo réunis chez un collectionneur 


       Scarab    Scarab


      Le premier prototype en cours de construction et le premier "roulage"

 

moteur Scarab desmo        Scarab  scarab-parts.jpg    Scarab 2

                       le moteur desmo sur la GP2 après restauration                     quelques pièces de la distribution                 le système desmo Scarab


En 1959, des difficultés de mise au point du moteur avaient contraint Reventlow de renoncer à engager ses voitures en Grand Prix. Finalement, les Formules 1 Scarab construites par Reventlow Automobiles Inc, ont couru une partie de la saison de Grands Prix 1960 sans grand succès. Trop lentes et très fragiles, elles n'ont réussi à se qualifier en fond de grille qu'à trois occasions, aux Grands Prix de Hollande, de Belgique et des Etats Unis, pour n'obtenir finalement qu'une maigre 10-ème place à l'arrivée aux USA pour seul et unique résultat. En Belgique, les deux pilotes furent victimes de casse de moteur en course. 
Lors des deux premières épreuves, Lance Reventlow prit lui-même le volant avec Chuck (Charles) Daigh, son pilote d'essais et ingénieur de développement. Stirling Moss testa la voiture lors des essais du Grand Prix de Monoco, mais il la trouva trop instable et ne parvint pas à faire un temps bien meilleur que Chuck Daigh.

                                                   Lance            1960

                Lance Reventlow et Chuck Daigh lors de essais du Grand Prix de Monaco 1960

Reventlow fut si découragé après les premières tentatives catastrophiques, qu'il commença par engager Richie Ginther pour piloter aux coté de Daigh. Mais devant l'accumulation d'échecs en qualifications, il décida ensuite de retirer purement et simplement son écurie du championnat après le Grand Prix de France en Juillet. Toutefois, Chuck Daigh réussit à le convaincre de tenter un dernier essai au GP des USA en fin de saison. Le titre étant acquis par Cooper, l'écurie Ferrari n'avait pas fait le déplacement et Daigh parvint à se qualifier en 18-ème position. Il réussit miraculeusement à terminer la course à la 10-ème place à 5 tours de vainqueur. Ce fut la seule et unique fois qu'une Scarab F1 desmo passa la ligne d'arrivée d'un Grand Prix. Mais classé trop loin, Chuck Daigh n'obtint aucun point au championnat et l'histoire de Scarab en F1 en resta là.


scarab-f1-1.jpg                reventlow-01.jpg           reventlow.jpg

Lance Reventlow avec le casque à gauche sur la première photo et au volant sur la deuxième.

plus de détails sur Scarab 
(voir aussi toutes les pages de ce site).


Les Norton Manx desmo:


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norton3.jpg   norton-mnx-head1.jpg



   norton-desmo-3.jpg


prototype Norton Manx desmo 4 arbres à cames desmo de 1958: encore plus fort que le "trialbero" Ducati !
Lors des premiers essais, la puissance n’était pas supérieure à celle du double arbre à cames (50 hp à 6800 rpm en 500 cc). Plusieurs profils de cames ont été testés mais c'est surtout faute de temps et de moyens que Herbert Hopwood et Douglas Hele, les ingénieurs de Norton qui l'ont créé, n’ont pas poursuivi son développement. Deux versions ont été réalisées entre 1958 et 1960, une 350 et une 500 cc. La 350 a d'ailleurs été testée en secret aux essais du TT en 1959 (photos ci-dessous).

norton-desmo-12-1.jpg 350-manx-desmo-1959-tt.jpg

une autre tentative de Norton dans les années 60: le distributeur rotatif, aucun gain de puissance et très difficile à fiabiliser

norton-rotatif.jpg      norton-soupape-rotative.jpg

 

Par ailleurs, un autre prototype desmo a été réalisé plus tard par le néo-zélandais Bryan Thomas. Cette fois il s'agissait d'un triple arbre à cames destiné au 350 Norton Manx.

norton-350-desmo-valve-gear.jpg norton-350-desmo1.jpg manx-desmo-bryan-thomas.png

Les oeuvres de B.Thomas sur la deuxième photo: à gauche son 350 cc, les deux moteurs dont les carters sont peints en noir sur la photo du milieu sont des répliques des 350 et 500 desmo 4 arbres à cames d'usine.

D'autres systèmes "desmo" ont été réalisés artisanalement pour les Norton Manx, comme ceux de Joe Potts, Schönenberg (4 soupapes, ci-dessous) et Harry Hinton.

        photo "Desmodromology"        Schoenenberg



A ce sujet, voir aussi en rubrique les desmo" trialbero"


Et aussi ce kit desmodromique créé en 1963 par Alfred Woods:

Il était destiné aux moteurs Velocette 350 Viper et 500 Venom à culbuteurs de 86 mm d'alésage. Produit en petite série par BMG, il fonctionnait très bien: un 350 Viper de compétition équipée de ce kit prit 9000 rpm !
(voir le brevet en lien)
Alfred Woods fit parvenir un exemplaire de son kit à l'usine Vélocette. N'obtenant pas de réponse, il fit son enquète, personne n'avait daigné ouvrir le colis...



Velocette desmo           Kit desmo velocette


(les Anglais Sid Willis et Harry Hinton ont également construit des Velocette desmo)

 

Par ailleurs, Taglioni a travaillé sur un projet de moteur de Formule 1 desmo:  

En 1960 chez Osca, il participa à la conception d'un moteur V8 1500 cc. Ce moteur était refroidi par air avec les 8 cylindres et les 8 culasses séparés.
Le vilebrequin du prototype monocylindre a explosé sur le banc d'essais mais, au grand soulagement de Taglioni, la distribution desmodromique était intacte ! Finalement ce V8 n'a atteint que 170 hp et Osca, qui prévoyait de construire une Formule 1 propulsée par ce moteur, a abandonné son projet.

osca-v8-1.jpg
Remarquer les quatre vilebrequins accouplés entre eux et aussi l’étonnant double arbre à cames superposé unique en son genre. C’est d’ailleurs le seul double arbre à cames desmo que Taglioni ait réalisé. (dessins d’époque de F.Taglioni / site "Desmodromology")

     Maserati           pa-motors0607-33.jpg

  détails de la distribution desmodromique
  le V8 exposé chez un collectionneur


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Carlo Maserati, l'un des patrons d'Osca, avec Taglioni et Monetti, les deux créateurs de ce moteur

Osca:

Auparavant dès 1957, le constructeur italien Osca (Fratelli Maserati) avait commencé à développer des moteurs 4 cylindres avec son propre système de distribution desmodromique.
Ne pas confondre avec Maserati, les trois frères avaient revendu leur marque à la famille Orsi en 1937.
Ces moteurs furent montés sur des spiders homologués pour la route, les 1500 et 2000 "Desmodromico" (137 et 172 hp), et sur les MT4 de formule 2 sport (1500 cc). 



Stritling Moss possède un superbe et unique au monde spider de course FS carrossé en aluminium par Morelli et équipé d’un moteur 372 DS 1500 desmo.
Les Osca desmo n’ont été engagées en compétition qu’à de rares occasions, mais celle de Stirling Moss a tout de même deux podiums à son actif.
Ludovico Scarfiotti participa à la Targa Fiorio, une épreuve d'endurance qui se déroulait sur route en Sicile, en 1962 au volant d'une Osca desmo 4 cylindres deux litres "desmodromico" et mena la course devant le Ferrari victorieuse avant que quelque chose, pas la distribution, ne lâche. Le moteur 498 DS développait 175 hp à 6500 rpm et Carlo Maserati, son concepteur, affirma que le couple à moyen régime était fantastique. Scarfiotti remporta également en 1961 la course de côte de Pontedocime-Giovi et la course de Vallelunga sur l'Osca 2 litres desmo.
En 1963, Osca signa un contrat de coopération technique avec MV Agusta et un prototype desmo MV-Osca aurait été construit. Finalement, les frères Maserati cessèrent toute activité en 1967 en laissant derrière eux un joli palmarès sportif.

le moteur 372 DS double arbre à cames    distribution desmo Osca

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                                                     Stitling Moss et son Osca FS 372 DS Morelli

Petite parenthèse sur l'histoire méconnue de la Marque Osca en Formule 1:

Entre temps, à part le V8 refroidi par air cité plus haut, Osca a conçu d’autres moteurs de Formule 1 à distribution classique.
Un V-12 de 4,5 litres fut commandé à Osca par Simca Gordini en 1950. Suite au retrait de Simca, il fut monté au début dans un châssis Maserati. Cette voiture remportera une victoire avec le célèbre Prince Bira dans une course hors championnat du Monde à Goodwood en Angleterre. En 1651, Osca construisit sa propre Formule 1 équipée de son V-12 qui développait 330 hp, mais elle ne ne se fit guère remarquer en GP.

Osca réalisa aussi un flat-8 de 1500 cc pour De Tomaso en 1962:

Extrait d'un article sur l'histoire de De Tomaso: "L’une des plus intéressantes monoplaces réalisées par De Tomaso est une F1 motorisée par un huit cylindres à plat construit chez Osca, une technique qui permet d’abaisser le centre de gravité et d’améliorer l’aérodynamique. Apparue en 1962 et conçue par l’ingénieur Massimino, un ancien de chez Maserati, cette voiture sophistiquée ne connaîtra pas le succès que méritait son moteur boxer super carré à quatre arbres à cames en tête et double allumage. Alimenté par quatre carburateurs Weber double corps et accouplé à une boîte à six rapports, il développait 170 hp (soit 20 hp de moins que le V6 Ferrari). Elle fera sa première apparition lors du GP de France, avec Roberto Bussinello à son volant. Avec cette voiture, il se classera en dernière position sur la grille de départ, et son moteur Osca cassera pendant la course. En Italie, trois monoplaces sont en lice, une de l'écurie officielle De Tomaso, les autres appartenant aux Scuderia Serenissima et Settecoli. Les voitures sont mal classées, et en course elles seront victimes d'un même problème, la casse du moteur. C'est à la fin de la saison, à Rome dans une épreuve hors championnat du monde, que les Formule 1 De Tomaso réalisèrent leur meilleures performances de l'année : Bussinello termine à la 4ème place, Lippi 5-ème. On reverra la De Tomaso en 1963 au GP de Rome et à Silverstone au GP de Grande-Bretagne mais elle ne parviendra pas à se qualifier".
La marque Osca a surtout brillé en catégorie Sport, en Formule 2 et en Formule 750 Junior.


osca-1500-de-tomaso.jpg   De Tomaso flat 8   de-tomaso-801-2.jpg   osca-v-12-1.jpg    

le 1500 flat 8, la De Tomaso 1500 F1 et le V 12 4,5 litres



Prototypes Honda:


Honda s'est intéressé épisodiquement à la distribution desmodromique. Trois prototypes sont connus, ils comportaient un culbuteur unique à deux bras avec un système de réglage des jeux par vis et écrou ainsi que des ressorts de rappel faiblement tarés. Il n'est pas certain que ces Honda desmodromiques ont été engagées en compétition, mais ce constructeur a tout de même déposé 11 brevets concernant ce type de distribution entre 1983 et 1985.

En 1962, une 125 cc bicylindre avec une distribution desmodromique a été testé. Mais ce 125 manquait de puissance et de fiabilité. La même chose s'est produite avec une 250/4 cylindres équipée du même type de distribution.

 

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Honda 125 twin desmo

 

Honda à également construit vers 1986 un moteur prototype à 2 soupapes doté d'une distribution desmodromique du même type destiné au TLR 200 de trial. On peut supposer que le but était d'améliorer le couple à bas régime.

                     honda-desmo-1.jpg                 honda-desmos.jpg

 

PMW "Desmo Quattro"

Un magnifique flat-twin BMW desmo simple arbre à cames 4 soupapes


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Construit artisanalement par l'Allemand Franz Pohn, ce 1100 RS développe 90 hp et fonctionne parfaitement. Auparavant il avait aussi réalisé un BMW deux soupapes desmo.

Voir le prototype BMW Superbike desmo d'usine en rubrique "beaux moteurs".


Voir également cette page en lien sur un système artisanal pour Moto Guzzi (détails)

 

Un 60 soupapes desmo Ferrari !

Le moteur V12 type 035-5 experimental desmo 5 soupapes par cylindre n'a jamais été engagé en compétition sur la Ferrari Formule 1 type 640 de 1989. Cette culasse est exposée au musée Ferrari. Elle a été conçue par l'ingénieur Marchetti. En 2000, il fut l'auteur de la culasse "testastretta" (culasse étroite) chez Ducati.

 


ferrari-035-5-1.jpg italydesmosedicitrip-0216.jpg ferrari-f1-desmo.gif    ferrari-desmo.jpg    



culasses Ducati desmo montées artisanalement sur un moteur Harley-Davidson 


                                 Harley     Desmo harley

 

 

 Le desmo show: une exposition consacrée au desmo en 2012.
voir ce document

 


Aujourd’hui Ducati reste le seul à le maîtriser et à poursuivre l’aventure avec le succès qu’on sait, alors que le principe fondamental ne peut pas être breveté (seul un dessin exact et décrit peut faire l'objet d'un brevet). Celà prouve que le secret ne réside pas que dans la distribution desmodromique, mais aussi dans l’art et la manière d’en exploiter tout le potentiel.

 

                                           

Taglioni à sa table de dessin en 1954

 

                                                                                                                            
Gottlieb Daimler, des prototypes aux premiers moteurs d'automobiles: 
(suite)


  

Les véhicules produits par Daimler in Cannstatt:
 

Daimler workshop

                                                     l'atelier de Daimler reproduit au Daimler Memorial

Pour tester son invention sur un véhicule, Daimler construisit en 1885 la "Reitwagen" (littéralement voiture montée à cheval), un engin en bois à deux roues sécurisé par deux roulettes (photo en lien) .
Ce premier deux roues au monde équipé d'un moteur à essence (264 cc et 0,5 hp à 700 rpm) disposait de deux rapports possibles avec sa transmission par courroie comportant 2 poulies motrices. Elle pouvait rouler à 12 Km/h et le fils de Gottlieb Daimler parcourut 3 Km à son guidon lors d'une démonstration publique en Novembre 1885 (une photo de Daimler avec son engin).

 

Daimler riding car 1885 560x451

Louis-Guillaume Perreaux déposa en 1868 un brevet de "vélocipède rapide à vapeur", il est officiellement l'inventeur de la moto en même temps que Sylvester H. Roper qui construisit également un vélocipède à vapeur aux Etats Unis.


Ainsi, la toute première moto propulsée par un moteur à essence bénéficiait d'une distribution desmodromique...
C'était, en son temps, le véhicule à moteur le plus léger jamais construit avec un poids à vide de 90 Kg (voir cette page en lien).

Les premières motos étaient appelées "vélocipèdes à moteur". Le terme "motocyclette" fut créé en France en 1905 par les frères Werner qui construisirent une moto propulsée par un à moteur à essence vendue sous le nom de Motocyclette Werner.

Il existe une réplique de la Reitwagen en état de rouler réalisée par Mercedes pour le Daimler Memorial (photo ci-dessous).


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En 1886, il présenta une évolution de son moteur poussée à 462 cc et refroidi par eau, qui développait 1,5 hp à 650 rpm avec un régime maxi de 900 rpm, un record à l'époque.
Daimler et Maybach montérent leur moteur sur la "Motorkutsche", une calèche modifiée avec un guidon relié à l'axe du timon. La transmission comportait 2 rapports grâce à un système de poulies et de courroies (voir plus de détails en lien)
L'
épouse de Daimler partit en promenade avec cette voiture et devint ainsi le première femme "automobiliste" au monde.


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Par la suite, ce moteur fut monté sur un bateau et aussi sur un ballon dirigeable. Il servit également à entraîner une pompe à incendie.

Mais il s'avera que le monocylindre n'était pas assez puissant pour propulser une voiture à une vitesse suffisante. Alors en 1889, Daimler déposa un nouveau brevet (DRP 50839) qui contenait plusieurs concepts de moteurs bicylindres, en ligne et en V, à distribution classique et desmodromique.
Un bicylindre en V étroit à 17° doté du système de distribution par curved-goove cam fut construit (image). Ce moteur à essence de 565 cc, dont les culasses étaient refroidies par eau, ne pesait que 60 Kg et développait 1,65 hp à 600 rpm. Par ailleurs, c'était le premier V-twin au monde, une invention de Maybach (avant la moto De Dion Bouton de 1903).
Dans les mois qui suivirent, Daimler présenta une nouvelle voiture équipée de ce moteur, la "Stahlradwagen" construite avec l'aide de Maybach, particulièrement légère et dotée de roues à rayons. Le chassis constitué de tubes soudés faisait office de radiateur d'eau, l'embrayage conique à ressorts à lames faisait l'objet d'un autre brevet de Daimler et la boite de vitesses, dont les pignons à l'air libre étaient simplement lubrifiés à la graisse, comportait quatre rapports. Elle avait été dessinée par Maybach. C'était un véhicule très abouti pour l'époque, et cette fois grâce au poids réduit de l'ensemble (300 Kg), il pouvait atteindre 22 Km/h. Il fut construit en deux exemplaires, un modèle d'essais et on modèle d'exposition (photo d'époque).


Daimler wire wheel car 4

L'époque Panhard & Levassor:

Gottlieb Daimler était ami avec Emile Levassor. A sa demande, il présenta sa voiture à l'exposition universelle de Paris en 1889 sur le stand de Panhard & Levassor qui construisait des moteurs à gaz. Elle y remporta un grand succès car elle était révolutionnaire par sa légèreté. C'était la première voiture conçue spécialement pour un petit moteur à essence.
Edouard Sarrazin, un homme d'affaires réputé, lui acheta alors une license de fabrication du moteur. La société Panhard & Levassor fut particulièrement intéressée, elle s'associa alors avec Daimler dans le but de produire des automobiles en série. L'affaire se fit par l'intermédiaire de Louise Sarrazin, la future épouse de Levassor et veuve de Sarrazin décédé en 1889, qui avait hérité de la license.

Après 18 mois de mise au point en collaboration avec Gottlieb Daimler, la production commença en 1891. La cylindrée fut augmentée à 817 cc, la puissance atteignit alors 2,4 hp et le système d'allumage fut amélioré par Levassor avec des tubes incandescents en platine. Mais à part le moteur V2 Type P qui portait la marque Daimler, la nouvelle voiture n'avait rien en commun avec le prototype que Gottlieb Daimler avait présentée en 1889. Son chassis était plus robuste et plus lourd ce qui avait conduit à augmenter la puissance du moteur désormais placé à l'avant et refroidi par un radiateur. La "type A" (renommée "P2C et P2D" par la suite) fut produite en série de 1891 à 1896 dans plusieurs versions successives (photo d'une P2D).
C'est à cette époque que les voitures à moteur furent appelées automobiles.
C'est ainsi que le premier moteur d'automobile fabriqué en série, comportait une distribution partiellement desmodromique et fut construit en France. En même temps, le génial inventeur Gottlieb Daimler atteignait la notoriété qu'il méritait.
Une trentaine de P2C furent fabriquées, dont cinq la première année. La P2D plus puissante fut produite ensuite à 180 exemplaires pour des clients Français et étrangers. Il s'en vendit même en Russie. 

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Par ailleurs, Peugeot qui s'était lancé dans l'automobile en 1889 avec la Type 1 à vapeur équipée d'une chaudière Serpollet, produisit environs 100 voitures équipés de moteurs Daimler V2 fournis par Panhard & Levassor sur différents modèles successifs de la Type 3 à la Type 13 en même temps que Panhard & Levassor. 
La mise au point du prototype, la Type 2 de 1890, une voiture très légère qui ressemblait à la Stahlradwagen, fut le fruit d'un travail commun d'Armand Peugeot et de Gottlieb Daimler. Elle était propulsée par un V-twin 565 cc de 1.65 hp construit par Daimler. La Type 3, lancée en série l'année suivante, disposait d'un 1018 cc de 4 hp construit par Panhard & Lavassor et monté à l'arrière.
                         
Les Panhard & Levassor P2 et les Peugeot Type 3 furent les premières automobiles au monde fabriquées en série, après l'anecdotique Benz Patent à 3 roues de 1886.
La version de ce V-twin développée par Panhard & Levassor pour la P2D atteignait 1206 cc (80 x 120 mm) et développait 3,75 hp à 800 rpm (photo) procurant à la voiture une vitesse maxi était proche de 30 Km/heure. A partir de 1894, Peugeot utilisa une version 1645 cc du V-twin qui fut monté au départ sur la Type 10.

Ce moteur avait atteint un excellent niveau de fiabilité (une P2C parcourut 40000 Km en 26 ans de service). En 1895, Emile Levassor et Charles d'Hostingue au volant d'une P2D remportèrent largement la première grande course d'automobiles du Monde, Paris Bordeaux aller-retour (en lien) 1178 Km d'une seule traite jour et nuit, en 48 heures et 44 minutes à 24,6 Km/h de moyenne sans la moindre panne. Mais ils furent rétrogradés à la deuxième place au bénéfice d'une Peugeot Type 7 dotée d'un moteur Daimler 1282 cc monté à l'arrière, car leur voiture ne comportait que deux places assises et selon le règlement elle ne pouvait pas remporter le Premier Prix qui était réservé aux quatre places 
(photo d'une P2D lors du Concours Paris Rouen 1894 où Panhard & Levassor et Peugeot furent classés premiers ex-aequo).

Lors de la course de 1895, sur les 10 voitures à l'arrivée pour 26 au départ (d'une douzaine de Marques Françaises différentes), 6 étaient propulsées par des moteurs Daimler V2 dont les 4 premières. La supériorité du moteur Daimler était démontrée, il révolutionnait l'automobile.
Parmi les nombreuses voitures à vapeur au départ, une seule alla au bout de l'épreuve, une Amédée Bollée qui passa la ligne d'arrivée plus de 41 heures après les vainqueurs.
En 1896, Amédée Bollée adopta à son tour le moteur à essence. Les dernières voitures à vapeur seront construites vers 1920.
Les véhicules à 2 roues étaient également admis au départ. Quatre partirent de Paris, dont deux vélocipèdes à vapeur (photo), mais aucun ne termina la course (modèles existants à l'époque: Hildebrand Wolfmüller et Felix Millet entre autres)


En 1896, Emile Mayade remporta la course Paris Marseille aller-retour (environs 1700 Km) à 25 Km/h de moyenne sur une Panhard & Levassor spéciale "8 hp" (photo). Elle était équipée d'un moteur prototype Daimler 4 cylindres en ligne 2,4 litres 8 hp à distribution par arbre à cames. Cette voiture a été conservée et restaurée (galerie de photos en lien). La Marque a continué à briller en compétition jusqu'en 1908.

A partir de 1902, pour s'affranchir du coût de la license Daimler, Panhard & Levassor commença à produire ses propres moteurs pour la B1, des type Centaure à carburateur automatique 1,1 litres à 2 cylindres en ligne 6 hp. En suite viendront les 4 cylindres 16 hp mieux équilibrés. Peugeot en avait fait de même dès 1896 avec la Type 14 propulsée par un bicylindre en ligne horizontal de 1000 cc développant 4 hp (photo). Ce fut le premier moteur de voiture à essence de Marque Française produit en série.



Les premières voitures de série de Gottlieb Daimler:

En 1889, Daimler vendit une autre license de fabrication à William Steinway, le célèbre fabricant Américain de pianos qui créa Daimler USA.
Après la mort de Steinway, elle fut renommée Daimler Manufacturing Company en 1898, Gottlieb Daimler en était copropriétaire. A partir de 1904, elle produisit ses propres voitures, des Mercedes modifiées appelées "American Mercedes", mais cette entreprise s'éteignit en 1907.


Daimler créa la société Daimler Motoren Gesellschaft en 1890 (en lien une publicité) et devint constructeur indépendant. La première voiture portant la marque Daimler fut lancée en 1892 et produite à 12 exemplaires. Elle était propulsée par un V2 de 1060 cc développant 3 hp.
En 1894, il présenta deux prototypes de moteur en ligne à distribution classique par arbre à cames, un bicylindre de 1,1 litres et un 4 cylindres de 2,1 litres (l'ancêtre du moteur des "Phönix").


A partir de 1895, Gottlieb Daimler revenu chez Daimler Motoren avec Maybach (aprés un différend avec leurs associés financiers en 1893) se dota de moyens industriels plus importants dans une nouvelle usine près de Stuttgart pour construire d'autres voitures à moteur V2 de diverses cylindrées. La Reimenwagen fut produite en série (environs 150 exemplaires) en plusieurs versions dont certaines furent carrossés en taxi fermé
Daimler commercialisa également des camions équipés d'un V2 1060 cc 3 hp ou d'un 4 cylindres en ligne 2,1 litres 5,9 hp. Le 4 cylindres fut aussi monté sur des bateaux.

En 1896, Daimler Motoren commença à produire de nouveaux moteurs pour les Reimenwagen. Ces bicylindres en ligne de 1,10 litres étaient dotés d'une distribution classique par arbre à cames et développaient 6 hp. Ils étaient équipés d'un carburateur automatique de type Benz qui apportait un grand progrès. Ils équiperont également les Panhard & Levassor jusqu'en 1902.

Daimler phoenix motor 1892

C'est à cette époque que commencera la construction des voitures de luxe Daimler en Grande Bretagne avec des moteurs construits sous license jusqu'en 1910. En 1926 Daimler GB produira une voiture à moteur V12 (7136 cc 155 hp) conçu en Grande Bretagne, la "Double-six" (la marque Anglaise Daimler Motors sera finalement absorbée par Jaguar en 1960).

(Le tout premier moteur V12 connu (18,35 litres et 155 hp) a été développé en 1904 par l'ingénieur M. Dörwald d'origine Allemande, qui vivait  en Angleterre. Construit par
Craig-Dorwald, il était destiné à des bateaux de courses de vitesse (photo du moteur en lien)
La première voiture à moteur V12 fut produite en 1915 aux USA par Packard avec la "Twin-six" de 6,8 litres et 90 hp, photo du moteur en lien)


D
e nouvelles voitures, les Daimler "Phönix"équipées de moteurs à 4 cylindres en ligne 2,1 litres de 8 hp furent lancées en 1897. Les soupapes d'admission et d'échappement étaient commandées par un arbre à cames sous carter. Le moteur était placé à l'avant contraitement aux modèles précédents et ce furent les premières voitures à 4 cylindres au monde. Ces moteurs à 4 cylindres furent un grand progrès car ils vibraient beaucoup moins que les bicylindres.
Des versions ultérieures développeront des puissances bien supérieures (jusqu'à 27 hp à 900 rpm pour la compétition) grâce à des radiateurs d'eau en nid d'abeille bien plus efficaces conçus par Maybach. Jusqu'alors, il était difficile de dépasser 10 hp sans problème de refroidissement. Et pour la première fois les 1000 rpm maxi étaient atteints. Les dernières reçurent un allumage par magnéto haute tension conçu par Robert Bosch en Allemagne, un système qui révolutionna l'automobile.

La succursale Austro Daimler fut fondée en Autriche en 1899 et produisit des moteurs d'avions à 12 cylindres en V de 300 hp et dans les années 20, des voitures de luxe (photo) et de course différentes des modèles produits en Allemagne. De 1903 à 1923, son directeur ne fut autre que Fernidand Porsche, un brillant ingénieur à qui l'on doit l'invention de la voiture hybride en 1901 (la Lohner-Porsche) et la création de Volkswagen avec la "coccinelle" (beetle) lancée en 1938.

En 1928, cette filiale fut rattachée à Steyr, une société Autrichienne qui construisait des voitures de luxe (photo) et de sport depuis 1919. Steyr obtint quelques victoires en compétition dans les années 1920. Puch, un constructeur Autrichien de voitures et de motos, fut associé en même temps et la société prit alors le nom de Steyr-Daimler-Puch (en lien). Elle produisit par le suite des armes à feu, des motos sous la Marque Puch, des tracteurs agricoles, des camions et des véhicules 4 x 4 dont le fameux Pinzgauer.

Quant à Ferninand Porsche, il fut nommé directeur général de Daimler en 1923. En 1931, il démissionna pour créér son propre bureau d'études. C'est à cette époque qu'il conçut une voiture de course, l'Auto Union Type C propulsée par un moteur V16 6 litres à compresseur de 500 hp monté en position centrale arrière (photo). Elle remporta 12 Grands Prix .(Auto Union fut plus tard à l'origine de la création d'Audi avec NSU). Il conçut également la Volkswagen "coccinelle" (photo d'un prototype de 1937).
Les premières voitures de série portant la Marque Porsche furent produites à partir de 1948 avec la 356 propulsée par un 4 cylindres à plat Volkswagen.
 
Les premières grandes victoires en compétition arriveront au milieu des années 1950 avec la 550 Spyder à moteur central arrière, une voiture très légère. Le 4 cylindres à plat 2,1 litres double arbre à cames en tête de la 550 RS de compétition dépassait 150 hp. Elle remporta la Targa Florio (tour de Sicile) en 1956 devant des Ferrari plus puissantes.
Cette voiture à été rendue célèbre par l'acteur de cinéma Américain James Dean qui trouva la mort à son volant en 1955 (en lien).

 

Mercedes à l'horizon: 

Après le décès de Gottlieb Daimler survenu prématurément en 1900 à l'âge de 65 ans, son fils Paul reprit les rênes de l'entreprise avec Maybach comme ingénieur en chef.


La  "35 hp", une commande spéciale en 36 exemplaires du richissime homme d'affaires Austro-Hongrois Emil Jellinek vendue sous la marque "Mercedes", s'illustra en compétition grâce à sa conception révolutionnaire et à son moteur 4 cylindres de 6 litres tout en aluminium. Cette voiture conçue par Maybach fut produite de 1900 à 1902. Elle est considérée comme
 la première Mercedes bien qu'elle fut construite par Daimler Motoren (voir cette page en lien). Diverses versions carrossées diffèremment seront produites dont une familiale à 4 places (photo).
Le nom "Mercedes" fut choisi en l'honneur de la fille d'Emil Jellinek prénommée Mercedes. Jellinek était distributeur exclusif de la marque Daimler en France, en Belgique, en Autriche-Hongrie et aux Etats Unis. De 1902 à 1908, il sera membre du conseil d'administration de Daimler Motoren.

Par la suite, Daimler Motoren produira divers modèles 4 cylindres de 20 à 80 hp vendus dorénavant sous la marque Mercedes. La Mercedes Simplex de 1902 dérivée de la 35 hp développait 45 hp grâce à son moteur 4 cylindres de 6,8 litres.

A partir de 1903, la Marque accumula les victoires en compétition. La Mercedes de Grand Prix de 1914 atteignait 115 hp à 3200 rpm, son 4 cylindres 4,5 litres comportait un simple arbre à cames en tête et 4 soupapes par cylindres. Elle remporta les trois premières place au Grand Prix de France et deux autre victoires aux USA.

Le premier Grand Prix automobile de l'histoire fut organisé à Pau en 1901 et remporté par une Panhard & Levassor (photo). Le premier Championnat du Monde a été organisé en 1925, il comportait 4 Grands Prix: Etats Unis (500 Miles d'Indianapolis), Belgique, France et Italie. Il fut remporté par Alfa Romeo.


Paul Daimler se retira en 1923 et son collaborateur Ferdinand Porsche lui succéda à la direction. En 1924, Mercedes mit alors ses interêts en commun avec Carl Benz, un autre pionnier de l'automobile. En 1926, la Marque fut renommée Mercedes-Benz (de nos jours elle fait partie du groupe Daimler AG) et Ferdinand Porsche en devint le premier PDG. 
 

 

Maybach, Otto, BMW et la 1000 R1 desmo:


De son coté, Wilhelm Maybach après un différend avec Paul Daimler, se mettra à son compte en 1907.

Il produira sous la marque Maybach des moteurs Diesel pour les dirigeables Graf Zeppelin dont des V12 de 410 hp (photo en lien).
Entre les deux guerres, Maybach produira des automobiles dont les luxueuses Zeppelin DS-7 et DS-8 de 1930 et 1931 équipés de moteurs à 12 cylindres en V de 7 et 8 litres développant 150 et 200 hp (photo). Ces modèles concurrençaient les Mercedes-Benz, les Bugatti, les Daimler Anglaises, les Bentley et les Rolls-Royce, entre autres. A la même époque, Maybach construira des V12 Diesel d'avions de 1200 hp (voir en lien)
Durant la seconde Guerre Mondiale, Maybach construisit des V12 de 600 à 700 hp pour les chars d'assaut Allemands dont les Panzer. 
Après la guerre, la construction des voitures fut interrompue et l'entreprise dirigée par Karl Maybach, le fils de Wilhelm décédé en 1928, se consacra à la construction de moteurs Diesel rapides pour la marine et la traction ferroviaire dont des V16 de 2000 hp (en lien).


Afin de reprendre pied dans les secteurs des moteurs Diesel et des moteurs d'avions, Mercedes racheta Maybach en 1960 en association avec M.A.N. et BMW, qui avait repris son activité aéronautique en 1959 avec la fabrication sous licence de turboréacteurs General Electric. En 1965, M.A.N. racheta BMW aéronautique et en 1969, fut fondée la sociéte MTU (Motoren und Turbinen Union) afin de produire des moteurs Diesel rapides et des turboréacteurs.
Par ailleurs, la Marque Maybach est utilisée par Mercedes depuis 2002 pour des modèles très haut de gamme, les Mercedes Maybach.

En 1909, Gustav Otto, le fils de Nokolaus Otto âgé de 26 ans, créa à Munich en Bavière la société « Gustav Otto Flug maschinen fabriken ».

(Gottlieb Daimler, le père de Paul, et Wilhelm Maybach débutèrent ensemble chez Nikolaus Otto qui fut le premier à faire fonctionner un moteur 4 temps en 1876)
Gustav Otto, qui était ingénieur et pilote breveté, construisit des avions biplans (les Otto et les AGO) et des moteurs d'avions, dont il était pionnier sur la base des moteurs inventés par son père. Les moteurs Otto 4 et 6 cylindres en ligne développaient de 50 à 130 hp.

La société prit le nom de BMW (Bayerische Motoren Werke) en 1917, lors de la fusion avec « Rapp Motoren Werke » créé en 1913 par Karl Rapp, un autre fabricant de moteurs d'avions qui fut évincé par les autorités militaires lors de la fusion. C'est ainsi que dès sa création, BMW construisit des moteurs d'avions de chasse, d'où, selon la légende, son emblème en forme d'hélice (en réalité, il reprend dans un cercle les couleurs bleu et blanc de la Bavière).
Le moteur BMW IIIa 6 cylindres en ligne 19,1 litres 180 hp, créé à l'origine chez Rapp par l'ingénieur Max Friz, était le plus performant de son époque. Il brilla particulièrement sur le Fokker D.VIIF, qui a surpassé tous les avions alliés de la Première Guerre mondiale. Son concurrent, le Mercedes D III était moins efficace.
En 1919, l'Allemagne se vit interdire provisoirement la construction de matériel militaire à cause de sa défaite dans la Première Guerre mondiale et la construction de moteurs d'avions fut suspendue. Gustav Otto quitta alors BMW pour se lancer sans succès dans l'automobile.

Après la guerre, la Marque produisit divers moteurs dont des petits flat-twins de moto (photo), avant de décider de se lancer elle même dans la moto.
La R23 conçue par Max Friz fut présentée en 1923.
C'était déjà un flat-twin (un 500 cc à soupapes latérales de 9 hp) à transmission par cardan et ce fut un succès immédiat. Elle obtint aussi de jolis résultats en compétition, les premiers de BMW.
En 1925, BMW lança la R37 qui développait 16 hp grâce à son 500 à soupapes en tête.

La production de moteurs d'avions reprit en 1926. Le BMW VI, un V12 de 45 litres et 600 hp qui fut produit à plus de 9000 exemplaires pour des avions militaires et civils (l'aviation civile commença en 1919). Il permir d'effectuer la première traversée de l'Atlantique en 1930. Ce même moteur fut monté sur le Schienenzeppelin, un train expérimental à hélice (photo) qui atteignit 230,2 Km/h en 1931, un record qu'il conservera pendant 24 ans. Mais le réseau ferroviaire n'était pas adapté aux grandes vitesses et le projet fut abandonné.

Les derniers moteurs d'avions conçus par BMW, les 801Q (14 cylindres en double étoile, turbo, injection directe, plus de 2000 hp), furent construits à la fin de la seconde Guerre Mondiale. Il furent montés sur le Focke-Wulf Fw 190, un chasseur-bombardier.
En 1939, BMW produisit le premier turboréacteur opérationnel au monde, le BMW_003, mais il était fragile et fut peu utilisé contrairement au Junkers Jumo 004, qui permettait au bombardiers biréacteurs Arado Ar 234 de 1944 d'atteindre 10000 mètres en altitude plafond et de voler à 740 Km/h. Il équipa aussi le Junkers Ju 287, un bombardier quadriréacteur de 1944 qui ne dépassa pas le stade de prototype. Le deuxième prototype comportait 6 réacteurs BMW 003 (image).
Après la guerre, des turboréacteurs Junkers Jumo 004 furent utilisés par la France sur des Triton et par l'Union Soviétique sur des Yakovlev.


Si les moteurs d'avions vous intéressent ne manquez pas le joli site Français "AviaTechno" , en particulier cette page sur les moteurs en étoile.

En 1929, BMW débuta modestement dans l'automobile avec des Austin Seven modifiées construites sous license. La première vraie BMW, la 303 propulsée par un 6 cylindres de 1173 cc 30 hp fut présentée en 1933. Elle fut remplacée en 1934 par la 315 (6 cylindres 1.5 litres 35 hp) accompagnée d'une jolie version sportive, la 315/1. En 1936, BMW présenta une voiture de course, la 328 propulsée par un 6 cylindres en ligne 2 litres de 80 hp. Elle remporta de nombreux succès en compétition en Allemagne et à l'étranger ce qui renforça le prestige de la Marque.

Beaucoup plus tard, en 1992 BMW produisit un prototype de moto de Superbike, la 1000 R1 dotée d'un flat-twin à distribution desmodromique.
 

BMW-R1.jpg

Le moteur refroidi par eau et alimenté par injection électronique était monté avec le vilebrequin dans l'axe et une transmission par cardan comme les motos de route de la Marque. La boite de vitesses comportait 6 rapports et le cadre en aluminium était l'œuvre du Hollandais Nikko Baker.

Bmw desmo 1

La distribution à 4 soupapes par cylindre du moteur desmo était inspirée de celle des Ducati Desmoquattro. Les arbres à cames étaient entraînés par chaine (photo en lien).

BMWprototypesmall.jpg

                                   
 

bmw-desmo-head.jpg

Mais lors des essais, les performances de la machine se montrèrent décevantes aussi bien au niveau de la partie-cycle peu maniable que du moteur qui vibrait beaucoup et auquel avec 140 hp il manquait 20 hp par rapport au Ducati 888 Champion du Monde. BMW n'a pas insisté et le projet a été abandonné.
(voir cet article en lien)


 

Pour revenir aux moteurs à distribution desmodromique de Daimler, leur conception très particulière mérite qu'on s'y arrête. Le degré d'ingéniosité dont il dut faire preuve avec Maybach pour faire fonctionner ses inventions est pour le moins étonnant (voir les dessins ci-dessous).
daimle10-1.jpg

Sur chaque cylindre la soupape d'admission "automatique" en tête était actionnée par dépression, un procédé courant à l'époque.
La soupape d'échappement était commandée par un système desmodromique original du type "curved-groove cam" (came à rainures courbes).
Il était constitué d'un mécanisme basé sur une came-disque solidaire du vilebrequin comportant deux rainures courbes. Les rainures qui se croisaient comportaient des tracés différents. L'une était circulaire, l'autre était en forme de came. La tige poussant la soupape recevait à son extrémité à une lame courbe articulée en son milieu qui coulissait dans ces rainures. Le système était conçu de manière à ce que la lame passe à chaque tour d'une rainure courbe à l'autre, ainsi la soupape n'était actionnée qu'un tour sur deux (voir les dessins en bas de page)).

A noter que la distribution n'était que "partiellement" desmodromique, car seules les tiges de commande des soupapes étaient actionnées par un système desmodromique. Elles n'étaient pas reliées rigidement aux soupapes, dont la fermeture était classiquement assurée par des ressorts. Le but de Daimler était probablement d'éviter l'affollement des tiges de commande à haut régime. En effet, ces tiges étaient plus lourdes que les soupapes, leur inertie était donc plus importante.


Afin d'améliorer le rendement du moteur, des clapets à ressort avaient été rajoutés dans les pistons. Leur ouverture était commandée mécaniquement au point mort bas et par différence de pression durant l'admission. Ils étaient destinés à améliorer l'échappement et à compléter le remplissage du cylindre par de l'air sous pression préalablement aspiré dans le carter par un clapet automatique. Inévitablement, quelques gouttes d'huile venaient se mélanger à cet air, ce qui contribuait accessoirement à améliorer le graissage de la partie haute du moteur.

daimler-patent-1.jpg
La culasse était refroidie par eau et le graissage de l'embiellage s'effectuait par barbotage. Au point mort bas le piston venait également "lécher" une petite réserve de lubrifiant située en bas du cylindre.
Quant à l'allumage, il se faisait au moyen de tubes réchauffées par des brûleurs à essence. Ce dispositif avait demandé une longue mise au point sur le prototype monocylindre de 1883. C'est en jouant sur le taux de compression, sur l'emplacement du tube chaud sur la culasse et sur la richesse du mélange carburé, que Daimler et Maybach parvinrent à faire que l'inflammation des gaz se produise juste avant le point mort haut. Ce système, perfectionné par Levassor en 1891 avec de tubes incandescents en platine, nécessitait un long préchauffage avant le démarrage.

Des systèmes d'allumage électrique par pile existaient déjà à cette époque sur des moteurs fixes, mais ils ne convenaient à une automobile car il fallait régulièrement remplir la pile dont la saumure s'évaporait. Les dynamos et les batteries arrivèrent après 1900.

Par ailleurs, sur le bicylindre, la vitesse de rotation du moteur était limitée par un régulateur centrifuge situé en bout de vilebrequin. Il agissait sur la levée des soupapes d'échappement en faisant varier le jeu de soupape. Grâce à des leviers intermédiaires à deux positions, ce système servait également à stopper le moteur.




 

Ces différents monocylindres et V-twins Daimler peuvent donc être considérés comme les premiers moteurs à distribution desmodromique de l'histoire même si le terme "desmodromique" ne figure pas sur les brevets. 

daimlerv2.jpg    daimler-motorpatent.jpg    daimler-v2-desmo.jpg     

le bicylindre en V Daimler desmodromique et sa came à rainures courbes (curved groove cam) au tracé complexe
le carburateur à surface solidaire du réservoir d'essence est situé sur le coté droit du moteur


1883-the-high-speed-engine-with-hot-tube-ignition-system-from-daimler-4.jpg    la culasse et le système d'allumage

 

 

Quelques autres choses à savoir:

 

 

"E" = espace entre patins de culbuteurs et "e" = espace entre douilles
"Jo"" = jeu d’ouverture et "Jf" = jeu de fermeture

Les variations des jeux du desmo sont interdépendantes: En théorie "E "et "e" sont constants (si on néglige l’effet du ressort).
Si le siège se tasse ou lorsque la soupape s’allonge avec la température, "Jf" augmente et "Jo" diminue. C’est aussi pour cela que "Jf" peut sans inconvéniant être nul à froid, à chaud il devient positif et la soupape est bien appuyée sur son siège par le ressort et la pression des gaz quel que soit ce jeu. Ce n’est donc pas un problème s’il est légèrement excessif.
Ce schéma est théorique: pour être plus explicite il suppose les culbuteurs en contact permanant avec les cames.

En dehors du dessin de la géométrie des culbuteurs, qui demande une grande attention pour obtenir la meilleure fidélité entre le profil des cames et les lois de levée des soupapes tout en limitant les frottements et les contraintes au minimum, la plus grande difficulté dans la réalisation d’un desmo réside dans l’usinage des cames.
Le profil de la came d’ouverture est déterminé en fonction des performances désirées, mais il y a une limite à l’accélération de la soupape qui est tout simplement liée aux forces d’inertie et à la résistance des matériaux.
Ensuite le profil de la came de fermeture est déduit logiquement en inversant la développée.
Tout ça c’est la théorie, la grande difficulté c’est d’obtenir un profil réel le plus exact possible.Il est clair que si l’on veut régler le jeu à la fermeture avec une tolérance de 2 centièmes, les tolérances d’usinage des cames doivent s’approcher du micron. Il est également impératif que le calage angulaire des deux cames entre elles soit le plus parfait possible.
Taglioni l’avait bien compris, à tel point que faute de moyens modernes disponibles les cames de premiers desmo étaient finies à la main à la pierre à huile...
Dans ces conditions je doute fort que les arbres à cames produits en série dans les années 70 à un coût acceptable aient pu échapper à d’inévitables défauts.
La partie la plus délicate c’est la « bosse » de la came de fermeture, à cet endroit là le profil varie brutalement et la précision d’usinage nécessaire n’est pas une mince affaire.

Autre détail : sur les moteurs avec arbres à cames agissant sur des culbuteurs ou des linguets et non des poussoirs, il faut tenir compte du fait qu'étant donné que la ligne de contact entre la came et le patin arqué se déplace pendant la rotation de l’arbre à cames, le rapport entre les longueurs actives des bras de culbuteur change continuellement (figure ci-dessous). 
La loi de levée réelle de la soupape n’est donc pas fidèle au profil de la came. C'est d'autent plus vrai que le culbuteur est court ou que la levée est importante. Les spécialistes emploient le terme de profil "pratique" de la came. 


                             

C’est en partie à cause de ce phénomène que Taglioni a déterminé que le mieux était que les deux branches du culbuteur de fermeture forment un angle de 90°. De nos jours, avec les moyens de conception assistée par ordinateur et les machines-outils modernes, ce n’est plus un problème, mais à l’époque il fallait faire d’interminables allers-retours entre la planche à dessins et la maquette d'essais (photo ci-dessous).

                                Scarabtestrig1

Si le système est bien conçu, les jeux de soupapes, à l'ouverture comme à la fermeture, restent quasi constant durant la rotation. 

C'est donc en mesurant le jeu entre soupape et culbuteurs en différentes positions angulaires de l'arbre à cames que l'on peut vérifier le système.
Sur cette illustration on remarque clairement la variation importante des jeux sur un Ducati 500 Sport desmo :

 les "bosses" à 130 et 350° 

D’ailleurs, les amateurs avertis et outillés qui ont éssayé de fabriquer des arbres à cames desmo s’en sont aperçu, c’est "la croix et la bannière" pour obtenir on fonctionnement doux, autrement dit des profils parfaitement complémentaires. Une partie délicate reste les "bosses" des cames de fermuture, à cette endroit la courbure change brutalement. C'est pour cela qu'à part Ducati il n'existe que de très rares autres fabricants d'arbres à cames desmo: Vee Two en Australie, Magacycles Cams aux USA et NCR en Italie. A noter qu'une came est d'autant plus difficile à usiner précisément que son diamètre de base est petit. Sur une came plus grande, le profil est étalé suir une circonférence plus grande.
Pour cette raison, Ducati se gardait bien de le faire savoir, mais les points durs à la rotation après réglage sur certains moteurs desmo étaient un phénomène connu des experts. Cela s’explique surtout par de petits défauts d’usinage des cames. On peut arriver alors à des situations limites où le système coince, on est alors obligé d’augmenter un peu le jeu coté ouverture. 
La preuve c’est écrit en toutes lettres dans le manuel d’atelier des 350 et 500 Sport desmo. Sur ces modèles il est vivement conseillé de vérifier la libre rotation de l’arbre à cames après réglage ce qui suppose de libérer l'entraînement de la distribution. Mais il n'est pas certain que le même soin ait été apporté à l'usinage des arbres à cames pour ces modèles "économiques" que pour les autres.
Pour la même raison le jeu « zéro » à deux centièmes près à la fermeture est délicat sur les anciennes.
Avec des tolérances d’usinage réelles des cames de l’époque et les jeux d’axes de culbuteurs ce n’est pas évident.
De plus, les faces des pastilles de fermeture ne sont pas toujouts parallèles, le jeu peut donc varier si elles tournent.
En pratique il parait que jusqu’à 2 dixièmes de jeu à la fermeture sur les 2 soupapes les mécaniciens Ducati ont pour consigne de laisser comme ça, ça passe encore au contrôle...? Il faut aussi laisser un minimum de 2 à 3 centièmes de jeu, ça limite les risques, faites aussi une seconde mesure après deux tours de rotation.
Maintenant, si vous voulez obtenir les meilleures performances possibles et un bon ralenti, il reste évident que plus les jeux sont sont proches des valeurs idéales (dites "de montage") mieux ça vaut tant que ça ne "coince" pas en rotation.

Jeux préconisés par Ducati:

                       Montage       Contrôle

              Adm: 0.10 à 0.12   0.05 à 0.12

Ouverture

              Ech: 0.12 à 0.15   0.05 à 0.15

             Adm: 0.03 à 0.05   0.03 à 0.20

Fermeture

             Ech: 0.03 à 0.05   0.03 à 0.20


Mais ils ont fait des progrès et grâce à des machines-outils "high tech" au laser, on arrive aujourd’hui à approcher le micron et les réglages sont plus fins. A l’époque des 500 SD, c’était loin d’être le cas comme on l’a constaté.
Toutefois, sur les Ducati des série il y a toujours un ressort d’aide à la fermeture, pour être sûr de bien fermer la soupape, même lorsque le jeu augmente et pour éviter le bruit et le martélement du patin de culbuteur.
Les tous premiers mono-cylindres desmo trealberi en étaient dépourvus (comme les Mercedes F1), et ça marchait très bien parce que comme les cames étaient fignolées à l’extrême, le jeu « zéro » était réalisable, la compression se chargeait de bien appuyer la soupape sur son siège. Du coup ces motos démarraient très facilement "à la poussette", parce que la compression était legèrement réduite tant que le moteur n’avait pas allumé. Mais Taglioni a décidé par la suite de monter par sécurité de petits ressorts hélicoïdaux d'aide à la fermeture.
Les ressorts en épingle sont apparus sur les twins desmo "trealberi" et sont devenus indispensables quand le système a été produit en série à partir de 1968 et qu’il n’était pas possible de produire des cames extrêmement précises en série (et aussi parce qu’on ne va pas régler le jeu à zéro tous les 100 km). De plus, sans ressorts, si le jeu à la fermeture est excessif, la compression ne suffit plus à bien fermer les soupapes. Le moteur ne démarre plus au kick et le ralenti est instable, tout redevient normal quand le régime augmente. De nos jours, même les moteurs de compétition en sont équipés afin d'éviter aux mécaniciens de régler le jeux après chaque course, alors qu'ils augmentent rapidement à la suite des hauts régimes.

Toutefois, il peut encore arriver que les cames de fermeture comportent de petits défauts de profil. Pour le savoir, il faut enlever les ressorts et après avoir réglé le jeu à zéro, vérifier que l'arbre à cames tourne librement à la main sans le moindre petit point dur (autrement dit que le jeux à l'ouverture reste quasi constant). Si ce n'est pas le cas, il faut augmenter ce jeu jusqu'à obtenir une rotation parfaitement libre. La différence se fera surtout sentir au ralenti car il va augmenter du fait de la diminution des frottements. Par contre, à haut régime, le gain de puissance sera négligeable à cause de l'inertie des pièces en rotation. Le danger avec ces points durs, c'est qu'ils peuvent être la cause d'une usure rapide des cames et patins de culbuteurs.


                                                                                                dessins d’étude  "tre alberi" de Taglioni :

Remarquer sur la figure ci-dessus, le culbuteur de fermeture en deux parties articulées et reliées par un ressort en épingle. Ce n'est donc pas un pur desmo, puisque la liaison n'est pas rigide. Sur la figure ci-dessous, un ressort hélicoïdal est monté entre le culbuteur et la coupelle de soupape. L'inconvéniant de ce montage, c'est que le culbuteur frotte constamment sur la came.



             

De nos jours, tous les moteurs desmo sont équipés de ressorts en épingle d'aide à la fermeture, cela évite des rebonds de soupape et un ralenti instable à chaud.
Voir sous rubrique "trealberi"


 



Mais qui mieux que le maître en personne peut nous exposer le pourquoi et le comment du desmo ?
Voici le texte traduit d’une conférence de Fabio Taglioni:  

 

 

     Taglioni précise les raisons d’un choix dont il ne s’est jamais départi.

"Je tiens à préciser un concept fondamental, afin d’effacer une fois pour toute des esprits, les interprétations erronées qui ont été données aux raisons qui m’ont conduit, il y a de cela quelque trente ans, d’équiper les moteurs de la Ducati 125 de GP d’une commande desmodromique. D’aucun ont prétendu qu’il s’agissait de repousser, en termes de diagramme et de régimes de rotation, les limites que les ressorts de l’époque imposaient. C’est faux : dans les années 50 de bons aciers pour ressorts, de haute technologie et de grande efficacité, existaient déjà (à l’époque de l’apparition de la Ducati 125 Desmo, grâce à ses activités aéronautiques et ses contacts aux États-Unis, Augusta utilisait des ressorts américains). Les Ducati Desmo tournaient ainsi à des régimes de plus de 13 000 tr/mn, et les MV devaient atteindre les mêmes limites. Ce qui prouve bien que la qualité des ressorts était réelle.) D’autre part, si les soupapes ont tendance à " s’affoler ", la faute doit en revenir au concepteur qui n’a pas su tenir compte des accélérations. C’est précisément là où la moindre erreur est lourde de conséquence. Après calcul des accélérations des soupapes des moteurs la conclusion nous amène au besoin d’éliminer la source des inerties qui briment la force que la came est capable d’appliquer à la soupape dès l’ouverture : la précharge du ressort. En réalité, il est toujours possible de réduire les masses pour diminuer ces inerties, mais il ne faut pas oublier que la réduction structurelle des organes (poussoirs et soupapes) est conditionnée par leur résistance mécanique à la  force appliquée. C’est pourquoi il m’a semblé plus logique d’éliminer la précharge du ressort et d’utiliser une commande mécanique de rappel de la soupape. Si l’on connaît la résistance structurelle de l’ensemble soupape/poussoir, on connaît également la force qui peut y être appliquée. Admettons qu’elle soit égale à 100. Une moitié de cette force sert à vaincre l’inertie de la soupape, tandis que l’autre moitié est utilisée pour vaincre la précharge du ressort. Comme ce dernier doit surmonter à son tour l’inertie de la soupape en phase de fermeture, la valeur de cette inertie ne peut être supérieure à la force disponible. Ce qui fait donc 100 au total. En éliminant la précharge du ressort, sans altérer pour autant l’équilibre énergético-cinématique du système, il est possible de continuer à appliquer à l’ensemble poussoir/soupape une force de 100, cette fois-ci entièrement vouée à l’obtention de l’accélération maximale de la soupape à l’ouverture, en utilisant des profils et des levées plus poussés, au bénéfice du rendement. C’est sur ce point que le desmo est de loin supérieur à la classique application à ressort de rappel ".

Fabiotaglioni professor
Mais quelles sont en fait les limites du Desmo ? 

 
" Nous pouvons déjà en identifier une, qui est la nécessité d’opérer avec un culbuteur dont le jeu est pratiquement égal à zéro. Mais ce problème, je l’ai résolu rapidement par le montage d’un ressort hélicoïdal sous le culbuteur de fermeture. La configuration et les dimensions de ce ressort ne laissent aucun doute : le ressort ne participe que dans des proportions infinitésimales au travail de rappel de la soupape, pour la simple raison que sa charge n’est absolument pas conçue pour cela donc totalement inappropriée. Mais cette pièce est déterminante pour le contrôle des rebonds successifs de la soupape, dans le cas où le culbuteur aurait un jeu supérieur à 0. Ce ressort récupère en fait le jeu éventuellement existant et assure la parfaite fermeture de la soupape. Il a également pour fonction d’amortir les rebonds, à l’instar d’un amortisseur. Une deuxième limite est liée à la géométrie de la cinématique elle-même. La position des axes d’oscillation des culbuteurs ou des doigts par rapport à celle de l’axe de la soupape doit être calculée avec la plus grande rigueur, afin de prévenir que la tige de la soupape ne soit soumise à des poussées excessives. L’expérience m’a montré que la géométrie optimale consiste à faire travailler les deux culbuteurs suivant des axes qui forment un angle de 90° avec ceux de la soupape (au quart de la levée du culbuteur d’ouverture et au quart de la fermeture pour le culbuteur correspondant). Enfin, tout comme pour la force applicable à la cinématique commandant l’ouverture de la soupape, la force applicable à la cinématique commandant sa fermeture est tributaire d’une limite. Dans le premier cas, le maillon faible est constitué non pas tant par le contact came patin du culbuteur ou par les limites d’usure correspondantes que par le contact entre l’extrémité du culbuteur et le registre au sommet de la tige de la soupape. (Je me réfère là aux moteurs Desmo à deux soupapes dont je m’occupais), car une force excessive appliquée dans cette zone, où le contact affecte la forme d’une pointe, peut provoquer l’écaillage de la pastille du registre. Dans le second cas, le maillon faible est représenté par la bague de retenue du registre de fermeture et de la gorge aménagée dans la tige de la soupape. Une force excessive appliquée à ce niveau peut provoquer le tassement de la bague et la déformation de la tige. Et les choses empirent encore si le culbuteur de rappel ne travaille pas en équerre par rapport à l’axe de la soupape, car la force n’est pas appliquée sur la totalité de la circonférence de la bague d’arrêt, mais seulement sur une portion de celle-ci. Ce qui nous renvoie au point précédent : l’exactitude de la géométrie du Desmo. Je sais très bien que la conception d’un Desmo est loin d’être un jeu d’enfant, à vrai dire c’est la croix et la bannière pour réussir à le définir d’une manière correcte, mais c’est précisément cette difficulté qui doit " interpeller " un concepteur digne de ce nom. Un Desmo qui a été proprement dessiné DOIT présenter des taux d’usure des sièges de soupapes beaucoup plus faibles que ceux qui sont généralement admis sur un système de distribution classique. La simple raison en est que le contrôle du mouvement de la soupape est autrement plus précis et complet, s’effectuant instant après instant, fraction de degré par fraction de degré.
Si ce n’est pas le cas, il faut retourner se pencher sur sa planche à dessin ".


 

(voir aussi ce site interessant sur le sujet)


  

doc Mercedes
 

Ce qu'il en est aujourd'hui des avantages du desmo:

Les arguments de Taglioni se rapportent à un système qui utilise un culbuteur pour ouvrir la soupape. Les moteurs modernes haute performance non desmo, que ce soit en moto ou en automobile, comportent un simple poussoir cylindrique ou un linguet, comme d'ailleurs les Ducati "desmoquattro". Cette pièce n'a pas besoin d'être largement dimensionnée puisqu'elle travaille principalement en compression entre la came et la soupape. Grâce aux logiciels de dessin de cames, aux ressorts à spires concentriques (ou pneumatiques) et à l'utilisation de matériaux légers comme le titane, il est parfaitement possible ne nos jours d'adopter des profils de cames très agressifs sur les moteurs "classiques". Avec des profils polydynes et le calcul du "jerk" (variation d'accélération), les ressorts sont moins sollicités.

Dans ces conditions, les avantages du desmo restent un meilleur remplissage des cylindres grâce à la possibilité d'adopter des lois de levée de cames et des diagrammes de distribution encore plus "pointus", ainsi qu'une diminution des efforts d'entraiement de la distribution à bas et moyen régimes du fait du tarage très faible du ressort accessoire de rattrapage de jeu. Les principaux gains si situent au niveau du couple moteur à moyen régime et de la consommation, mais dans de proportions assez faibles.
Par contre, les frottements restent élévés an niveau du point de contact entre le culbuteur de fermeture et la douille inférieure et l'ensemble peut devenir bruyant à cause du nombre d'organes mécaniques plus élévé. D'ailleurs, à haut régime, l'effort nécessaire à l'entraînement de la distribution est plus élevé sur un moteur desmo que sur un moteur classique, à cause de l'inertie du nombre élevé de pièces en mouvement.

Ducati est le seul à utiliser ce système qui est avant tout son image de marque (comme beaucoup d'autres, Ferrari et Toyota l'ont testé en F1). Il n'empêche que le moteur Ducati de moto GP est, parait-il, un peu plus performant que ses rivaux Honda et Yamaha. Pour en être certain il faudrait comparer les courbes de couple et de puissance qui sont bien sûr tenues secrètes.
Alors si Honda et Yamaha n'adoptent pas la distribution desmo en moto GP, c'est parce que ce n'est pas leur culture et qu'ils arrivent à gagner quand même grace à leur grande maitrise de la technologie des moteurs classiques et des parties cycles. De toutes façons, les ingénieurs sont obligés de brider les moteurs pour épargner les pneus et pour limiter la consommation.
De plus, il semblerait que la distribution desmodromique n'apporte un plus que sur les moteurs à grosse cylindrée unitaire car elle permet l'utilisation de grosses soupapes sans inconveniant. Sur les 4 cylindres dotés de 4 petites soupapes par cylindre, l'avantage du desmo est moins évident.

Alors, si les moteurs L-twins Ducati de Superbike et de route sont aussi performants que leurs concurrents à 4 cylindres, la distribution desmodromique y est sûrement pour quelque chose. Mais à puissance et cylindrée égales, les contraintes seront d'autant plus élevées sur les pistons, les bielles, le vilebrequin et les carters que le nombre de cylindres est réduit. Il est donc impératif que ces organes soient conçus en conséquence. Malgré tout, il n'est pas certain que la longévité d'un bicylindre à hautes performances tournant à 11.000 rpm soit comparable à celle d'un 4 cylindres de même puissance (la "1299" 1285 cc Panigale R de série développe un peu moins de 210 hp soit 162 hp/litre).

 
(voir cet autre article intéressant à ce sujet) 
 
 
 
 

Date de dernière mise à jour : 09/02/2020

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