la distribution desmodromique

 

Voir en milieu de page: la distriution desmodromique des 350 et 500 sport

Sous rubrique en bas de page: méthode de réglage du desmo, les "desmoquattro" et autres

"système desmodromique": définition

Expression issue des mots grecs "desmos": contrôle, et "dromos": chemin et par extension course.
Un système de transformation de mouvement de rotation continu en mouvement de translation alternatif est dit desmodromique si la course (dromos) du mouvement qui en résulte est "positivement" controlée, c’est à dire par un moyen mécanique rigide (desmos) donc sans l'aide d'un ressort, d’où l’expression anglaise "positive distribution".
Mais, d’après la définition actuelle exacte, un entrainement mécanique n’est purement desmodromique que si et seulement si l’élément rotatif menant utilise deux moyens rigides séparés pour assurer le mouvement de la partie menée dans deux directions différentes.
Un système à deux cames actionnant rigidement un même organe est donc desmodromique alors q'un excentrique ou un système bielle-manivelle ne le sont pas puisqu'ils ne sont constitués que d'un seul élément menant.
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.

Remarque: ce principe ne s’applique donc pas uniquement à la distribution des moteurs, par exemple il existe des carburateurs Dell’orto à commande "desmodromique" des gaz avec un câble en double qui actionne séparément l’ouverture et la fermeture. Le câble est considéré comme rigide puisqu'il travaille uniquement en traction et ce système assure une parfaite sécurité de fermeture tout en utilisant un ressort de rappel plus souple.
Un prototype de coeur artificiel à commande desmodromique a aussi remporté un concours de design organisé par Ducati en 2004. Grâce à ce système l'entrainement de le membrane demande un très faible effort. Les avantages sont le poids réduit, la fiabilité et l'économie d'énergie.

 

 

Commande desmodromique des soupapes:

Le systéme de distribution desmodromique
 a pour particularité qu’il permet d’assurer l’ouverture mais aussi la fermeture de chaque soupape par deux cames distinctes au moyen de poussoirs ou de culbuteurs, il est donc pratiquement dépourvu de ressorts de rappel.
Ses principaux avantages sont une importante diminution des contraintes mécaniques et des frottements sur les organes de distribution et donc la possibilité d’obtenir un meilleur remplissage des cylindres grâce à des levées et des durées d' ouverture efficace plus importantes des soupapes. Les performances exceptionelles des moteurs Mercedes F1 de 1956 et des Ducati ne sont pas dues à autre chose. Le gain est particulièrement important pour le couple moteur à moyen régime.
Contrairement à ce qui se dit il n’a plus pour but d’empêcher l’affolement des soupapes: les ressorts et autres systèmes non desmo ont fait d’énormes progès. Les F1 à "ressort" pneumatique peuvent prendre 20.000 rpm et dès les année 60 Honda a fait tourner un 50 twin à 22.000 rpm.
En contrepartie le desmo est plus complexe donc plus délicat à concevoir et plus coûteux qu’un système classique à ressorts, il est aussi plus difficile à regler.
Nota: le petit ressort de rappel en épingle des Ducati n’a qu’une fonction annexe, il vient simplement parfaire ce système desmodromique qui reste "conforme". 

 


 

le premier "desmo" moderne: le moteur Mercedes M 196  de formule 1 / 1955
(coupe complète en rubrique "documents desmo")

On remarque l’angle des soupapes de 90°, les poussoirs cylindriques d’ouverture, l’admission très droite au centre et enfin la culasse soudée au bloc cylindres. Le trou fileté en haut à gauche du cylindre vient recevoir le pulvérisateur d’injection directe.
On voit distinctement les soudures sur la photo du moteur déposé plus bas. On peut se demander comment ils remplaçaient une soupape éventuellement brulée...

Petite histoire de la distribution desmodromique:


Voir aussi à ce sujet le début du chapitre "histoire" des Ducati desmo et l’excellent site "Desmodrologie"

Contrairement à certaines idées reçues, Fabio Taglioni n’est pas du tout pas l’inventeur du système de distribution desmodromique, mais il reste le seul qui ait osé le produire en grande série dès 1968 sur les mono-cylindres Ducati. Il fut aussi le premier à l’avoir utilisé avec succès de 1956 à 1960 sur des motos de Grand Prix. Mais il parait que bien avant lui, vers 1910, le constructeur Anglais Condor aurait produit une moto de course avec un moteur V-twin équipé d'un système de distribution desmodromique Arnott. C'est peut-être pour cette raison que chez Ducati on attribue à Arnott l'invention du système.

En réalité le premier système breveté connu date de 1889: il fut créé en Allemagne par Daimler-Benz pour une voiture équipée d'un bicylindre en V. Panhard & Levassor puis Peugeot l’ont même fabriqué sous license pour des modèles de série en 1890 et 1891 !
Le Parisien ClaudeBonjour déposa ensuite un brevet de système hydrostatique en Suisse en 1893 suivi par l'Allemand Gustav Mees en 1896 et l'Anglais Arnott en 1910. Par le suite, Delage et Peugeot  l'ont utilisé sur des monoplaces de course en 1911 et 1912 et d’autres ont testé différents systèmes en compétition à l’époque des pionniers. Ci-contre le système Delage.
La raison qui explique le vif intérêt des motoristes pour ce système tient au fait qu’à l’époque on ne savait pas faire de bons ressorts et l’affolement des soupapes limitait gravement les performances et la fiabilité des moteurs. De plus les ruptures de ressort étaient fréquentes, c'est pour cette raison qu'à l'époque les motoristes montaient souvent des ressorts en épingles apparents, donc faciles à remplacer. Toutefois le "desmo" restait difficile à mettre au point, de nombreux brevets plus ou moins viables ont été déposés, peu ont été appliqués et le système tomba un peu dans l’oubli jusqu’aux années 50.

Deux ans avant les premières Ducati desmo de 1956, ce système a réellement prouvé sa parfaite efficacité  pour la première fois chez Daimler-Benz (Mercedes) qui le remis à l’étude dès 1952 puis déposa un brevet en 1954. Le dessin particulièrement simple, logique et compact combinait un poussoir et un culbuteur monté sur excentrique. Il a été dit que le concept dérivait d'une idée de Norton.
Ce système fit école par la suite et Taglioni s’en est inspiré en le modifiant avec deux culbuteurs par soupape pour contourner le brevet (qui ne s’applique jamais à un principe mais seulement à des dessins et à leur description).

Mercedes desmo 1952   dessin définitif du brevet Daimler-Benz 1954
 le projet de 1952                               à droite le 8 cylindres en ligne avec la distribution par cascade de pignons  au centre

Les Mercedes W196 (2,5 litres 8 cyl / 290 hp à 8700 t/mn) ont été d’imbattables championnes du monde de Formule 1 avec Juan Manuel Fangio et Stirling Moss (vice champion) en 54 et 55.
Ce même moteur en version 3 litres (310 hp) permit à Stirling Moss de remporter les Mille Miglia avec 300 SLR sport-biplace ainsi que le championnat du monde "sport" en 1955. Deux uniques coupés 300 SLR destinés à la route avec des portes en ailes de papillon surnommés coupé "Gullwing" ont été construits, l'un des deux est exposé au musée Mercedes (voir photos en fin de rubrique "bibliographie").

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 et 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. 

 Mercedes desmo               écorché W196  

Le moteur Mercedes desmo M 196: 8 cyl en ligne, 2 arbres à cames en tête, injection directe Bosch, double allumage et carter sec. La prise de force (power take-off) est au centre du vilebrequin et l’ensemble est constitué de deux 4 cylindres accolés partiellement construits en mécano-soudure. Remarquer la présence, unique à l’époque sur un moteur de course, d’une boite à air avec alimentation dynamique avant les cornets d’admission.
Mercedes était un précurseur !

Nous l’avons évoqué plus haut, les premiers systèmes desmodromiques connus datent de 1889, 1893 et 1896 ! ( Daimler-Benz, brevets ClaudeBonjour et Gustav Mees). Mais de nombreux systèmes ont été réalisés par la suite et une trentaine de systèmes purement desmodromique ont été brevetés (dont 4 par Ducati). Les plus connus figurent sur cette illustration:
(voir ce lien à ce sujet).
Quant à Fabio Taglioni, c’est en Octobre 1956 qu’il a fait breveter son premier desmo pour un 125 Ducati monocylindre de Grand Prix avec trois arbres à cames: le "trealberi".

 

A la suite des succès de Mercedes et Ducati il y eut un regain d’intérêt pour le desmo et quelques uns ont tenté de les imiter: Volkswagen et Porsche, Fiat, Ferrari, Osca, et aussi Maserati avec un prototype V12- 2,5 litres desmo de formule 1 en 1959, BRM, Cosworth, Scarab aux USA en 1960 sur une Formule 1 (2,5 litres 4 cylindres), et d’autres en automobile. Morini, MV Agusta, Honda (11 brevets), Norton, BMG-Velocette, Suzuki, BMW, Mototrans et Merlin (sous license Ducati) en moto pour ne citer que ceux là. Mais très peu ont dépassé le stade du prototype et plus grand monde ne s’y est risqué après les années 70 à part BMW (sans succès) en 91 même si de nombreux brevets ont été déposés. 
Finalement à part Ducati tous les prototypes desmo en moto sont restés à l’état d’ébauches et en automobile seuls Mercedes, Osca et Scarab ont mené l’aventure jusqu’au bout.
Voir la galerie "desmo" dans l’album photos.
 

Norton 350 desmo  Norton desmo  
Prototype Norton Manx desmo 4 arbres à cames de 1957: encore plus fort que le "trealberi" Ducati ! Lors des premiers essais la puissance n’était pas supérieure à celle du double arbre à cames, mais c'est surtout faute de temps et de moyens que Norton n’a pas poursuivi son développement. On peut aussi constater la similitude avec le système Mercedes (un poussoir et un culbuteur).

Par ailleurs un autre prototype desmo a été réalisé par Bryan Thomas. Cette fois il s'agissait d'un double (ou triple ?) arbre à cames destiné au 350 Norton Manx.

norton-350-desmo-valve-gear.jpg


Un "desmo" anglais de 1962: le kit BMG pour pour Velocette mono à culbuteurs. Produit en petite série, il fonctionnait très bien:
un 350 Viper de compétition prenait 9000 rpm !  Velocette desmo

Par ailleurs Taglioni a participé à des projets de Formule 1 desmo mais aucun n'a été engagé en course. D’abord en 1960 pour Osca Fratelli Maserati, à ne pas confondre avec Maserati, les frères avaient revendu la marque à la famille Orsi. Il participa à la conception d'un moteur V8 1500 cc refroidi par air avec culasses séparées. Il également probable qu’il ait fait partie d’une équipe de consultants Ducati pour Ferrari (V12 desmo 3,5 litres 5 soupapes) en 89, alors qu’il était en retraite !
Le Ferrari a été testé mais a-t-il couru ? c’est un mystère...
Quant au V8 Osca le prototype monocylindre a explosé lors des essais au banc mais, au grand soulagement de Taglioni, la distribution était intacte ! Finalement le 8 cylindres 1500 a atteint 170 hp à 11.000 rpm, chiffre très correct pour l’époque, mais ce projet en est resté là faute de moyens.
Entre temps les frères Maserati ont conçu d’autres moteurs de Formule 1 non-desmo: un V 12 de 4,5 litres commandé par Simca pour Gordini en 1950, monté finalement dans un châssis Maserati il remportera une victoire; ils réalisèrent aussi un décevant flat-8 1500 pour De Tomaso en 1962. La marque Osca a surtout brillé en catégorie "sport", en Formule 2 et en Formule Junior.
osca-1500-de-tomaso.jpg  osca-v-12-1.jpg  le 1500 flat 8 et le V 12 4,5 litres
  

         

 

remarquer l’original double arbre à cames superposé du V8 Osca: une autre manière de contourner le brevet Mercedes plus simple que le "tre alberi". C’est d’ailleurs le seul double arbre à cames desmo que Taglioni ait réalisé.
(dessins d’époque de F.Taglioni / site "Desmodrologie")

En 1957 Osca a commencé à développer des moteurs 4 cylindres à distribution desmodromique qui furent montés sur des spiders, les 1500 et 2000 "Desmodromico" (137 et 172 hp) et 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 en 1962 au volant d'une Osca desmo 4 cylindres deux litres (photo) 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, 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    
Le magnifique flat-twin desmo simple arbre à cames 4 soupapes BMW-"desmoquattro" construit artisanalement par l'Allemand Franz Pohn

Mais, après Mercedes-Benz, Taglioni restera le maître incontesté du desmo moderne et Ducati lui doit tout. Ceux qui remettent en doute la superiorité de ce système n’en ont tout simplement pas compris les réels avantages et surtout pas su l’imiter: voir la tentative avortée de BMW avec la R1 superbike (photo ci-dessous) qui n’a pas réussi à atteindre les performances espérées. Il y a quand même eu quelques belles réussites privées comme le superbe flat-twin BMW de F.Pohn à 4 soupapes et couples coniques.  

 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 n’est même pas breveté. Celà prouve que le secret ne réside pas que dans la distribution, mais aussi dans l’art et la manière d’en exploiter tout le potentiel.

 

               

 Taglioni à sa table de dessin en 1954

Un 60 soupapes desmo Ferrari !

 
  

Culasse experimentale moteur V 12 3,5 litres desmo de Formule 1 1989-1890 moteurs tipo 034 et 035-5
Comptez le nombre de cames par cylindre: j’en vois 10, donc c’est un 5 soupapes...abandonné car un peu compliqué  ? Plus de 200 hp/litre tout de même.
Avec ses 60 soupapes il aurait pu s’appeler le "Ferrari Desmosessanta" ! Une petite pensée pour les mécaniciens qui devaient régler les jeux des 120 pastilles d’ouverture et de fermeture de 60 soupapes desmo...

 distibution Ducati desmo 16

 

 Lois de levée et profils de cames desmo

 

 

 

Réglage du desmo des 350 et 500 SD:  

 

 

 

A faire tous les 5000 km:  voir sous-rubrique "méthode de réglage desmo" et dans le Manuel d’alelier (partie desmo à la fin)
                                


Methode pour les Ducati modernes: le principe est le même, on en trouve plein sur le net, je vous en mets deux en raccourci:

Une première : lisez tout, commentaires très interessants sur les jeux, en particulier la notion de jeu "de réglage" et jeu "de contrôle", ça permet de relativiser.

Une autre: bien illustrée.
Et pour ceux qui lisent l’Anglais: méthode "Ducati tech" et le reste de ce site interessant aussi.

Attention aux éventuels et destructeurs coincements d’arbre à cames sur ces moteurs. Si c’est le cas augmentez le jeu. Il est donc prudent de vérifier la libre rotation de l’arbre à cames après des changements de réglage  ce qui suppose de déposer la culasse et de l’assembler sur l’établi: voir "courrier". C’est d’ailleurs expressément conseillé dans la méthode du manuel d’atelier, alors ne soyez pas trop pointilleux: 0,05 mm à la fermeture est acceptable.

Les pastilles de réglage du desmo posent aussi problème, celles de fermeture sont introuvables. Mais l’interposition d’une douille adaptée permet d’utiliser des pastilles modernes (photos). Celà dit c’est du dépannage, la meilleure solution étant de faire usiner un jeu de pastilles de fermeture de différentes cotes.

    

 

Pour utiliser des pastilles modernes:

Il faut savoir que le diamètre des tiges de soupapes étant le même (8 mm) les pastilles d’ouverture sont utilisables telles quelles (sauf celles des 1000 qui ont des soupapes plus grosses). Par contre celles de fermeture sont plus courtes de 9 mm sur les modernes.  On peut donc interposer une douille cylindrique de cette hauteur entre le culbuteur de fermeture et un pastille de fermuture moderne (photo de droite). Diamètre ext 15 (non fonctionnel), alésage 8H7, hauteur 9 ( voir plus si les siéges ou soupapes sont rectifiés). Acier dur, faces d’appui durcies par trempe ou cémentation et rectifiées parfaitement parallèles entre elles et perpendiculaires à l’axe

Extraits manuel Mototrans :en grand format en sous rubrique "méthode de réglage desmo" (Mototrans traduite en français)

          

        

 
remarquer l’aspect inquiétant de l’intérieur de la fonderie, certaines culasses sont encore pires...

 

 

 
extraits manuel d’atelier et manuel du propriétaire 

 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: "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, il suppose les culbuteurs en contact permanant avec les cames pour être plus explicite.

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 (et non des poussoirs), il faut tenir compte du fait que 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. La loi de levée réelle de la soupape n’est donc pas fidèle au profil de la came. C’est en étudiant ce phénomène que Taglioni a déterminé que le mieux était que les culbuteurs de fermeture travaillent à 90°. De nos jours, avec les moyens de dessin et d’usinage modernes, ce n’est plus un problème, mais à l’époque il fallait faire d’interminables allers-retours entre la planche à dessins et le prototype. 

Ces dispersions de dimensions dans l'usinage des cames se vérifient d'ailleurs en mesurant le jeu entre soupape et culbuteurs en différentes positions angulaires de l'arbre à cames. Théoriquement il doit rester constant, on voit parfaitement que ce n'est pas le cas sur l'illustration suivante:

 

 la "bosse" à 130°

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. C'est pour cela qu'à part Ducati il n'existe que deux autres fabricants d'arbres à cames desmo: Vee Two en Australie et Magacycles Cams aux USA.
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 ou des pastilles dont les faces ont un défaut de parallélisme. On peut arriver alors à des situations limites où le système coince, on est alors obligé d’augmenter un peu le jeu coté ouverture ou fermeture selon les cas. 
La preuve c’est écrit en toutes lettres dans le manuel d’atelier des 500 desmo :
Sur les sport desmo il est donc vivement conseillé de vérifier la libre rotation de l’arbre à cames au préalable culasse assemblée sur l’établi...( ce qui suppose de déculasser à chaque modification importante des jeux, alors ne soyez pas trop pointilleux sur les parallel-twins)
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 du même ordre 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 au laser et à des machines outils "high tech" 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.
C’est pour ça que sur les Ducati des série il y a un ressort d’aide à la fermeture, pour être sûr de bien fermer la soupape même avec du jeu et éviter le bruit et le martélement du patin de culbuteur.
Les tous premiers monocylindres desmo trealberi en auraient été 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 finalement décidé de rajouter des petits ressorts par sécurité.
Ces 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 plus possible de produire des cames aussi précises en série (et aussi parce qu’on ne va pas régler le jeu à zéro tous les 100 km). De plus dès que le jeu augmente 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.

 

 

                   dessins d’étude  "tre alberi" de Taglioni :
remarquer à gauche le culbuteur de fermeture en deux parties articulées et reliées par un ressort en épingle, ce n'est donc qu'un semi-desmo puisque la liaison n'est pas rigide.
             

Il avait d’abord pensé à un ressort hélicoïdal (fig 1), pour assurer le maintien fermé de la soupape, mais ce n'était encore qu’un semi-desmo. C’est ensuite qu’il a pensé à un culbuteur rigide avec un ressort en épingle (fig 2) qui n’était pas indispensable sur les premiers "tre-alberi" à condition de mettre un jeu pratiquement nul comme le faisait Mercedes. Par contre les twins en étaient équipés. Cela dit, de nos jours même les moteurs de compétition sont équipés de ce ressort qui évite les rebonds de soupape. En théorie avec "un jeu zero" ce ressort est inutile mais ce jeu augmente avec la température.
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:   (voir aussi ce site interessant sur le sujet)

 

 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 ".

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 par le montage d’un ressort hélicoïdal sur 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 ".

  

doc Mercedes