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Distribution desmodromique
la distribution desmodromique

la distribution desmodromique

en page 3: autres choses à savoir sur la distribution desmodromique
en page 4: la distribution desmo des Ducati 350 et 500 Sport

sous pages:
méthode de réglage des jeux du desmo
les Ducati "desmoquattro"
divers documents desmo

Définition de "système desmodromique":

Cette expression qui qualifie un mouvement précisément contrôlé, est issue des mots grecs "desmos": contrôle, et "dromos": chemin, et par extension course et mouvement. Elle appartient à la cinématique, la science des mouvements, et en particulier au domaine des transformations de mouvements. 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 en un mouvement de translation bidirectionnel est dit desmodromique si cette action est provoquée dans les deux directions par un moyen rigide" (ce qui exclut 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. Ainsi, 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.

Par ailleurs, un système qui comporte un petit ressort accessoire faiblement taré uniquement destiné à rattraper le jeu (play) reste conforme.

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.
La fermeture de chaque soupape, 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.



Le petit ressort accessoire faiblement taré, en bleu sur la figure de gauche, que l'on trouve sur la plupart des systèmes, ne sert qu'à rattraper le jeu (play) de fonctionnement afin de bien appuyer la soupape sur son siège.

La raison qui explique le vif intérêt des motoristes de l'époque des pionniers pour la distribution desmodromique, tient au fait que les ressorts fatiguaient rapidement et 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. Toutefois, en ces années là, les systèmes desmodromiques avaient souvent tendance à s'user et à prendre rapidement du jeu à cause de la mauvaise qualité des aciers.
De nos jours, grâce aux progrès des aciers à ressorts 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 procure un gain de couple moteur à moyen régime.
Un article intérésssant à ce sujet.

Les "plus":
En pratique, grâce à la distribution desmodromique on peut obtenir plus de puissance d'un moteur tout en bénéficiant d'un gain de couple à moyen régime.

-Grâce à 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 plus 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. Avec un système classique, de tels profils de cames nécessiteraient des ressorts très durs qui imposeraient d'énormes contraintes aux organes de distribution et causeraient des vibrations à hauts régimes.
-De plus, on note une réduction de l'effort d'entraînement des arbres à cames à bas et moyens régimes ainsi qu'une grande douceur de fonctionnement de la distribution. A condition d'être bien conçu et bien règlé à intervalles réguliers un système desmodromique 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.
                                                                                 profils de cames développés sur 360° de rotation

Les performances exceptionelles des Mercedes F1 et Sport-prototype de 1954 et 1955 ainsi que des Ducati desmo de route et de compétition de 1958 à nos jours 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.
                                                                                                 dessin de brevet Audi desmo

Le prototype Toyota desmo de Formule 1, s'est avéré supérieur au modèle à rappel pneumatique des soupapes en termes de couple moteur. Néanmoins, ce constructeur a fini par y renoncer en 2009 après 7 années d'essais pour ne pas rojouter de complications à la mise au point déjà difficile de ce moteur.

                                                                 les monocylindres d'essais Toyota F1 pneumatique et desmo
                                                                          remarquer les 4 linguets d'ouverture sur un même axe

Les "moins":
Un système desmodromique est plus coûteux à fabriquer et à entretenir.

-Il est plus complexe qu’un système classique à ressorts, il est aussi plus délicat à concevoir et à réaliser. En effet, pour que le système fonctionne parfaitement il est impératif que les cames d'ouverture et de fermeture correspondantes soient très précisément usinées et calées angulairement l'une par rapport à l'autre en fonction de la forme des linguets et culbuteurs, de la position des axes et des déplacements relatifs de ces organes. Cela demande une étude approfondie pour que les jeux varient le moins possible en cours de la rotation et que les mouvements s'effectuent sans accoups.
-Par ailleurs, sur un tel système les points de contact sont relativement étroits entre les branches du culbuteur de fermeture et la douille inférieure, il est donc impératif que ces pièces soient bien lubrifiées et recoivent un soin particulier au niveau des traitements thermiques destinés à durcir le métal aux endroits sensibles, sinon leur durée de vie peut être limitée.
-Un système desmo est aussi plus compliqué à régler au niveau des jeux (plays) de fonctionnement car ces réglages demandent une grande précision et nécessitent des démontages, cela entraîne un coût d'entretien élevé, particulièrement sur les modèles à 4 soupapes.
-Enfin, une distribution desmodromique doit nécessairement être réglée à des intervalles assez fréquents. Faute de quoi, à cause du nombre plus élévé d'organes mécaniques en mouvement, ce type de distribution peut devenir bruyant et sujet à des usures prononcées lorsque les jeux augmentent.

Mais la technologie des moteurs classiques a beaucoup évolué et de nos jours 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 il est 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, d'injection, d'admission, etc.) il est possible de nos jour d'obtenir un couple moteur acceptable 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.

En conclusion:
Ce système relativement coûteux trouve surtout son intéret sur des modèles pour lesquels le prix n'est pas un critère déterminant et en particulier sur les machines sportives bicylindres à grosse cylindrée unitaire dont le régime maximum est moins élevé que celui des 3 ou 4 cylindres équivalents.
Il n'est donc pas étonnant que les L-twins Ducati et en particulier les 4 soupapes soient aussi performants tout en restant très fiables à condition de faire l'objet d'un entretien scrupuleux. C'est pour les mêmes raisons qu'ils remportent un tel succès en compétition et sur le marché de ce type de machines constitué principalement des marques Ducati, Bimota, Moto-Guzzi, Moto-Morini, Aprilia, BMW, Buell-Rotax et KTM.

Et que ceux qui affirment que la distribution desmodromique n'est qu'un "gadget" technologique inutile et coûteux que Ducati ne conserve que pour son image de marque expliquent pourquoi des constructeurs aussi renommés que Norton, MV Agusta, Moto Morini, BMW, Suzuki, Porsche, Mercedes, BRM, Cosworth, Ferrari, Honda, Audi, Toyota, Mitsubishi et Nissan, entre autres, s'y sont intéressés au point de réaliser 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.

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

-Il existe des carburateurs à commande desmodromique avec un câble en double fixé sur une poulie reliée à un levier qui commande l’ouverture et la fermeture du boisseau. 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 très souple. 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, 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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-Des mécanismes similaires existent sur des systèmes à haute sécurité comme des serrures de coffres-forts de casinos qui comportent un ensemble clé-cylindre desmodromique, et aussi sur des dispositifs de fermeture de portes d'avions.

-Il en existe de nombreuses autres applications dans des domaines tels que le matériel médical ou l'industrie, par exemple on trouve des systèmes desmodromiques sur des presses à emboutir destinées à former des pièces en tôle d'acier.

presse progessive "desmodrive" Sacma

Petite histoire de la distribution desmodromique:

Voir aussi à ce sujet l’excellent site "Desmodromology" dont cette page très intéressante (de nombreux documents de ce chapitre lui sont empruntés).
Et aussi le début du chapitre "histoire" des Ducati desmo.

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 1968 lors du lancement des mono-cylindres Mark 3 D. Depuis Ducati reste la seule marque au monde ayant produit et produisant encore des modèles à distribution desmodromique en grande série. De nos jours 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 comme Daimler ou Arnott, les deux faces d'une came-disque oblique comme Bignan ou plusieurs cames dans un étrier comme Delage.

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 1968 les mono-cylindres 250, 350 et 450 Mark 3 D en étaient équipés et c'est le cas de toute la gamme de ce constructeur depuis 1980.
Vers 1910, l'anglais Frank Arnott a testé un système de distribution desmodromique sur moteur Triumph, son brevet a disparu et il n'en subsite que des schémas. Le projet n'a pas abouti, sinon cette Triumph-Arnott aurait été la première moto à ditribution desmodromique.
C'est pour cette raison que l'invention du "desmo" qui date en réalité de 1893 est parfois attribuée à tort à Arnott notamment dans la rubrique historique du site officiel Ducati.

Les pionniers:

Les premiers moteurs:

Le premier moteur à combustion interne fabriqué en série a été conçu par l'ingénieur belge Etienne Lenoir en 1859, c'était un deux temps (2 stroke) à gaz à double effet et sans compression dont le rendement était très faible. L'allumage électrique s'effectuait par l'intermédiaire d'un tiroir distributeur de flamme. C'est donc à Lenoir que revient l'invention du cycle à 2 temps qui sera amélioré par l'anglais Dugald Clerck en 1878 avec la compression préalable des gaz avant l'allumage au moyen d'un deuxième cylindre. Le principe du carter-pompe sera inventé par l'américain Joseph Day vers 1890.
Avant l'invention du carburateur en 1882, les moteurs fonctionnaient au gaz, le plus couramment utilisé était le gaz d'éclairage extrait de la houille. La plupart de ces moteurs servaient à entraîner des machines dans des usines.
Le premier 4 temps (4 stroke), plus fiable et plus économe que le 2 temps, sera construit chez Deutz en Allemagne par Nikolaus Otto avec son directeur technique Gottlieb Daimler en 1876, le principe du cycle à 4 temps fut breveté par le français Beau de Rochas en 1862.
La première automobile propulsée par un moteur à combustion interne sera construite en France en 1884 par Delamare Deboutteville, c'était un bicylindre horizonal à 4 temps qui tournait au gaz de pétrole (GPL). En 1885, il présentera la toute première voiture à essence dotée du rudimentaire carburateur à mèche qu'il avait inventé en 1882. C'était un progrès important car ce carburant était beaucoup plus pratique à ravitailler que le gaz.
La même année le français Forest conçut un carburateur bien plus efficace comportant une cuve à niveau constant, un gicleur et un système de réglage de richesse, c'est l'ancêtre des carburateurs modernes.
Quant aux moteurs Diesel fonctionnant à "l'huile lourde", ils ont commencé à se développer vers 1900.
En ce qui concerne la première moto à essence construite en série, il y a de fortes chances que ça soit une moto française. En 1893, Millet produisit un "bicycle" équipé d'un moteur 5 cylindres en étoile de 1924 cc dans la roue arrière développant 1.2 hp à 366 rpm.

Les premières distributions desmodromiques:

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

En 1883, Gottlieb Daimler, l'ingénieur allemand qui avait créé le premier moteur 4 temps avec Nikolaus Otto en 1876, construisit un moteur horizontal de 98 cc (42 x 72 mm) qui comportait un système desmodromique.
Sur ce tout premier système de ce type connu au monde, les soupapes étaient actionnées par des tiges reliées à des lames courbes articulées qui coulissaient (glided) dans les rainures croisées d'une came-plateau "curved-groove cam" solidaire du vilebrequin (photo ci-dessous, à droite une lame articulée).

Il pouvait fonctionner au gaz ou à l'essence grâce au carburateur à vaporisation par surface créé en 1883 par Wilhelm Maybach, l'ami et employé de Daimler, qui est considéré comme l'un des inventeurs du carburateur.
Daimler déposa 2 brevets (DRP 28022 et 28243 de Décembre 1883) qui concernaient respectivement l'allumage et la distribution de ce moteur qui développait environs 0,15 hp à 600 rpm.

Il cherchait à démonter qu'un moteur léger de faible cylindrée à vitesse de rotation élevée pouvait être parfaitement efficace, mais la qualité médiocre des aciers de l'époque ne permettaient pas d'atteindre ces vitesses sans risque d'afollement des soupapes et de rupture des ressorts. Il fut donc contraint de mettre au point un système desmodromique aussi fiable que possible. Sur le prototype définitif (figure ci-dessus), dans un but de simplification, seule la soupape d'échappement était commandée par ce système, celle d'admission 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 bas dans le paragraphe qui concerne le bicylindres en V de 1889. Des repliques de ce mono-cylindre fonctionnent chez Daimler-Benz 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

En 1885, il construisit un mono-cylindre vertical de 264 cc (58 x 100 mm) qui reprenait les principes de son prototype horizontal à distribution desmodromique de 1883, il développait 0,5 hp à 700 rpm et pesait environs 50 kg.
Ce moteur 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, par son principe de distribution original et par ses systèmes d'allumage et de lubrification élaborés.
Daimler, inventeur indépendant depuis qu'il avait quitté Deutz en 1882, 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 réduire autant que possible le rapport poids/puissance et l'encombrement par rapport aux pesants moteurs fixes utilisés dans les usines de l'époque.
De plus c'était le tout premier moteur comportant un carter fermé formant réservoir d'huile, le graissage se faisait par barbotage: l'huile était projetée sur les paliers, le système desmodromique et la chemise par le vilebrequin qui venait la "lécher" au fond du carter, seuls les guides de soupapes devaient être huilés régulièrement. C'était une technique parfaitement adaptée à l'automobile, en effet avant cette invention les pièces en mouvement des moteurs 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. De plus ce carter fermé permettait 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 autour du cylindre au travers d'une gaine tubulaire.
Le brevet qui concernait l'ensemble s'intitulait "machine puissante à combustion interne et grande vitesse"... C'était effectivement le moteur plus rapide de son époque, jusque là aucun n'avait dépassé 200 rpm.

le dessin du brevet de 1885

Pour tester son invention sur un véhicule, Daimler construisit un engin à deux roues sécurisé par des roulettes. Ce premier "bicycle à moteur" au monde équipé d'un moteur à combustion interne disposait de deux rapports de transmission et roulait à 11 Km/h. Ainsi, la toute première "moto" (si c'en est une) propulsée par un moteur à combustion interne bénéficiait d'une distribution desmodromique...
C'était en son temps le véhicule automobile le plus léger jamais construit.

il en existe une réplique en état de rouler !

En 1886, il présenta une évolution de son moteur poussée à 462 cc qui développait 1,1 hp à 650 rpm avec un régime maxi de 900 rpm. Pour valider et mettre leur invention en valeur, Daimler et Maybach montérent leur moteur sur une calèche, la "Motorkutsche" (photo cidessous), modifiée de façon rudimentaire avec un guidon fixé sur l'axe du timon et dépourvue de boite de vitesses.
L'épouse de Daimler partit en promenade avec cette voiture et devint ainsi le première femme "automobiliste" au monde.

Mais il s'avera que le mono-cylindre n'était pas assez puissant pour propulser une automobile à une vitesse suffisante, alors en 1889, Daimler déposa un nouveau brevet (DRP 50839) pour un bicylindre en V à 17° doté du même procédé de distribution. Ce moteur à essence de 565 cc pesait 40 Kg, développait 1,65 hp à 600 rpm et les culasses étaient refroidies par eau. Par ailleurs c'était le premier V-twin au monde, une invention de Maybach.
Dans les mois qui suivirent, Daimler présenta une nouvelle voiture équipée de ce moteur, la "Stahlradwagen", construite de ses mains avec l'aide de Maybach, particulièrement légère et dotée de roues à rayons. Les tubes du chassis faisaient office de radiateur d'eau, l'embrayage 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. Quant au différentiel il était abrité dans un carter d'huile fermé avec un couple conique car le moteur était monté avec le vilebrequin dans l'axe. C'était un véhicule très abouti pour l'époque et cette fois grâce au poids réduit de l'ensemble la vitesse maximum atteignait 30 Km/h.

Daimler présenta sa voiture à l'exposition universelle de Paris en 1889, elle y remporta un certain succès. Edouard Sarrazin, un homme d'affaires réputé ami de Daimler, lui acheta une license de fabrication du moteur.
La société Panhard & Levassor, qui fabriquait des moteurs à gaz industriels depuis 1876, 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 du moteur. La cylindrée fut augmentée à 817 cc et après 18 mois de mise au point la production commença en 1891. A part le moteur qui portait la marque Daimler et la transmission, le nouveau modèle n'avait rien en commun avec celui de 1889.
C'est ainsi que le premier moteur d'automobile fabriqué en série comportait une distribution desmodromique et fut construit en France, en même temps le génial inventeur Gottlieb Daimler atteignait la notoriété qu'il méritait.
Une trentaine de voitures furent fabriquées, dont cinq la première année, pour des clients français et étrangers. Par ailleurs Panhard & Levassor se mit à fabriquer ces moteurs pour les automobiles Peugeot. Ces Panhard & Levassor et ces Peugeot furent les premières automobiles au monde fabriquées en série. La dernière version de ce V-twin atteignait 1206 cc (80 x 120 mm) et développait 3,5 hp à 800 rpm. Ce moteur avait atteint un bon niveau de fiabilité, en 1895 Emile Levassor remporta largement l'une des premières courses d'automobiles du monde, Paris Bordeaux aller-retour avec escales, en un peu plus de 48 heures à 24,6 Km/h de moyenne. Mais il fut rétrogradé à la deuxième place au bénéfice d'une Peugeot dotée du même moteur car sa voiture ne comportant que deux places assises elle n'était pas exactement conforme au règlement de la course.

A partir de 1895, Daimler commença à produire lui même ses moteurs en série au sein la société industrielle Daimler Motoren Gesellschaft qu'il avait créée avec Maybach en 1890 et d'autres constructeurs les produisurent sous license en Europe et aux USA. Jusqu'en 1902 les Panhard & Levassor seront équipées de 2 et 4 cylindres en ligne Daimler Phönix de 6 et 8 hp dotés d'une distribution classique.
Quelques années plus tard, après le décès de Gottlieb Daimler survenu en 1900, son fils Paul s'associera avec Karl Benz, un autre pionnier de l'automobile, pour créer Daimler-Benz qui sera à l'origine de la marque d'automobiles Mercedes-Benz.
De son coté Maybach, après un différend avec Paul Daimler, fondera en 1907 sa propre marque pour produire des moteurs d'avions et de dirigeables puis, après la première guerre mondiale, des automobiles de luxe concurrentes des Mercedes. Après avoir été absorbé par Daimler-Benz, Maybach s'est reconverti depuis 1960 sous la marque MTU dans les gros moteurs Diesel hautes performances.

Pour revenir à ces ces premiers moteurs desmodromiques des années 1883 à 1895, leur conception très particulière mérite qu'on s'y arrête. Le degré d'ingéniosité dont Daimler dut faire preuve pour faire fonctionner ses inventions est pour le moins étonnant (voir les dessins ci-dessous).

Sur chaque cylindre la soupape d'admission "automatique" en tête était actionnée par dépression, un procédé courant à l'époque.
La soupape d'échappement latérale était commandée par un système desmodromique original du type "curved-groove cam".
Il était constitué d'un mécanisme basé sur deux rainures courbes usinées sur un disque solidaire du vilebrequin qui se croisaient en plusieurs points, l'une était purement circulaire, l'autre était profilée comme une came. Les biellettes qui commandaient les tiges actionnant les soupapes comportaient des lames courbes articulées qui coulissaient dans ces rainures. Le système était dessiné de manière à ce que pour que les lames passent tour à tour d'une rainure courbe à l'autre, ainsi les soupapes n'étaient actionnées qu'un tour sur deux (voir plus haut les photos de détail du mono-cylindre). De petits ressorts hélicoïdaux servaient à assurer le bon appui des soupapes en position fermée.
Afin d'améliorer le rendement, des clapets avaient été rajoutés dans les pistons, leur ouverture était commandée mécaniquement au point mort bas. Ils étaient destinés à améliorer l'évacuation des gaz d'échappement et à compléter le remplissage grâce à un balayage vertical par de l'air préalablement aspiré dans le carter d'huile par un clapet automatique à dépression, inévitablement quelques gouttes d'huile venaient se mélanger à cet air. Gottlieb Daimler, qui ne manquait pas d'idées, avait combiné les systèmes d'admission des 2 temps et des 4 temps.
Le graissage de l'embiellage s'effectuait par barbotage et au point mort bas, le piston venait également "lécher" une petite réserve de lubrifiant.
Quant à l'allumage, il se faisait au moyen de tubes réchauffées par des brûleurs à essence. Cet dispositif, qui autorisait une plus grande vitesse que les systèmes à tiroir de flamme utilisés jusque là, avait demandé une longue mise au point sur le prototype mono-cylindre de 1883. C'est en jouant sur la forme de la chambre de combustion et sur la richesse du mélange carburé que Daimler et Maybach parvinrent à faire que l'inflammation des gaz ne se produise pas avant le point mort haut. Ce dispositif sera perfectionné par Levassor en 1891 avec de tubes incandescents en platine.
L'allumage électrique existait déjà à cette époque, mais il n'avait pas encore atteint un degré de fiabilité suffisant. C'est en 1902 que Bosch inventera la magnéto et perfectionnera la bougie d'allumage, ce sera un immense progrès pour les moteurs.
Par ailleurs, sur le bi-cylindre, 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. Gràce à un levier intermédiaire ce système servait aussi d'accélérateur comme sur les mono-cylindres car le carburateur à surface ne comportait pas de volet des gaz.

Ces différents mono-cylindres et V-twins Daimler peuvent donc être considérés comme les premiers moteurs à distribution desmodromique de l'histoire. Au centre la "curved-groove cam" avec ses deux rainures courbes qui s'entrecroisent.

                                                 la culasse et le système d'allumage

                                                                 le bicylindre en V Daimler desmodromique et sa came à rainures courbes
                                                             le volumineux carburateur à surface est situé sur le coté droit du moteur

Les successeurs:

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

Le Français ClaudeBonjour déposa ensuite un brevet de système hydrostatique en Suisse en 1893 mais il ne fut pas suivi par une application pratique.
système hydrostatique

Il fut suivi en 1896 par l'Allemand Gustav Mees dont le brevet resta sans suite, et en 1910 par l'Anglais Frank Arnott qui conçut une distribution desmodromique pour un mono-cylindre Triumph qui resta également à l'état de prototype. En 1955, son fils produira un autre système desmo en collaboration avec Jap pour un 500 mono de speedway.

Dans les années qui suivirent, de nombreux dispositifs ont été brevetés et plus de 70 systèmes desmodromiques différents ont été réalisés au cours du temps.
Ci-dessous les différentes types: les Ducati "desmodue" appartiennent à la classe 6a et les "desmoquattro" au groupe 5 comme le Mercedes F1.

documents "Desmodromology"

divers systèmes à cames classiques ou "groove cams"

La préhistoire du "desmoquattro":

Delage:
Le moteur 4 cylindres 4,4 litres (environs 115 hp à 2500 rpm) double arbre à cames en tête 4 soupapes desmodromique de la Delage type "S" de Grand Prix de 1914 est l'oeuvre de l'ingénieur Arthur Michelat. Ce fut la première voiture de course de l'histoire équipée de ce type de distribution, il en existe encore un unique exemplaire qui se trouve chez un collectionneur en Australie.
La Delage desmodromique participa à plusieurs Grands Prix mais s'avéra difficile à mettre au point. A Lyon en 1914, lors du Grand Prix de l'Automobile Club de France, Delage engagea trois types "S" desmodromiques avec Bablot, Guyot et l'ingénieur Duray, mais seul Duray finit la course à la huitième place. Le meilleur résultat de cette voiture serait une 5-ème place aux 500 Miles d'Indianapolis en 1916 dans une version modifiée aux USA par son nouveau propriétaire. Durant la guerre de 14, les Delage de course furent revendues à des américains. Mais un doute subsiste quant au type précis de la voiture qui finit à cette place. En effet, une type "Y" 6,2 litres non-desmo comportant également 4 soupapes par cylindre était également engagée.

Arthur Michelat, Arthur Duray et Louis Dalage au GP de France 1914

Remarquer le système original constitué d'un étrier actionné par 3 cames (une d'ouverture et deux de fermeture) et 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 qui figure 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.

Peugeot, le mystère:
Extrait d'un article: "En 1912, l'ingénieur suisse Ernest Henry, au sein d'une petite structure autonome basée en région parisienne et surnommée « Les Charlatans » de l'usine Peugeot, participa à la conception de la révolutionnaire Peugeot L76 avec Ettore Bugatti. Le moteur est un 4 cylindres en ligne de 7,6 litres (110x200) 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 a 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 aux 500 miles d'Indianapolis en 1913." La L45 de 4,5 litres, plus légère, succéda à la L76, apparemment elle comportait des ressorts de soupapes.
Toutefois un doute subsiste car, après vérification sur une L76 dans un musée aux USA, il s'est avéré que la distribution était du type classique, autrement dit "non-desmo"...
Cela dit, il n'est pas impossible que Peugeot ait testé des systèmes semi-desmodromiques sur la L76. Faute de came de fermeture, la liaison ente l'étrier et la soupape devait nécessairement comporter un élément élastique, ce n'était donc qu'un "semi-desmo".

les trois systèmes Peugeot: semi-desmo, semi-desmo avec ressorts et non-desmo.

Des dizaines de systèmes (Azzariti, Bignan, Vagova, Fiat, etc.) ont été testés par la suite au début du 20-ème siècle. De nombreux brevets, plus ou moins viables ont été déposés. Peu ont été appliqués et le "desmo" tomba un peu dans l’oubli jusqu’aux années 50.

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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 avec Mercedes-Benz

voir la coupe complète en rubrique "documents desmo"

On remarque l’angle entre soupapes de 90°, les poussoirs cylindriques d’ouverture, l’admission verticale au centre entre les arbres à cames et aussi la culasse mécanosoudée d'une pièce avec le 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 qui figure plus bas. La version 3 litres de ce moteur destinée aux courses d'endurance était construite autrement, l'ensemble n'était plus mécanosoudé mais il n'est pas certain que les culasses étaient démontables.

Mercedes commença à étudier son système dès 1952 puis déposa un brevet en 1954. Le dessin particulièrement simple, logique et compact conçu par Hans Gassmann et Manfred Lorscheidt combinait un poussoir et un culbuteur monté sur un axe excentrique pour régler le jeu (play).
Ce concept 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 sert pas à protéger un principe mais seulement des dessins et leur description durant vingt années de validité).

l'esquisse de 1952 le dessin définitif du brevet Mercedes-Benz 1954
à droite le 8 cylindres en ligne avec la distribution par train 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. Pour la première fois la distribution desmodromique faisait le preuve de sa supériorité.

Ce même moteur en version 3 litres (310 hp) permit à Stirling Moss de remporter les Mille Miglia avec la 300 SLR sport-biplace ainsi que le championnat du monde "sport" en 1955. Deux uniques coupés 300 SLR desmo 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 à Stuttgart. Mercedes se retira de la compétition à la suite d'un dramatique accident lors des 24 heures du Mans en 1955

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, 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.

Le moteur Mercedes desmo M 196: 8 cyl en ligne, double arbre 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 blocs de 4 cylindres accolés et 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 !

Quelques autres réalisations:

Quant à Fabio Taglioni, c’est en Octobre 1956 chez Ducati qu’il a fait breveter son premier système de distribution desmodromique pour un 125 monocylindre de Grand Prix avec trois arbres à cames: le "trialbero" (classe 9). Durant les saisons 1957 et 1958 ces machines accumuleront les victoires en Grand Prix et depuis 1972 toutes les Ducati de compétition ont utilisé la distribution desmodromique.

voir aussi la rubrique "les desmoquattro": à partir de 1990 Ducati a remporté 14 titres de champion de monde en catégorie "Superbike" avec ses L-twins 4 soupapes desmo ainsi qu'un titre en Moto GP avec la V4 desmo16 .

le premier "desmo" Ducati

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 avec un prototype V12- 2,5 litres desmo de Formule 1 en 1959, BRM, Cosworth, 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 Moto Morini, MV Agusta, Honda (11 brevets), Norton, BMG-Velocette et Suzuki.
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.

Les Formules 1 Scarab desmo:

Scarab F1 desmo

Les mono-places Américaines de Formule 1 Scarab (Reventlow Company) ont participé en partie à une seule saison de GP en 1960 sans grand succès avec une unique épreuve terminée en fin de saison à une maigre 10-ème place. Le moteur 4 cylindres 2,4 litres desmo à injection indirecte Hilborn était très fragile et placé à l'avant, de plus le système desmodromique proche de celui des Mercedes n'a jamais été au point et la puissance était décevante.

Les Norton Manx desmo:

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), 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).

une autre tentative de Norton: le distributeur rotatif

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

les oeuvres de B.Thomas: à gauche et à droite 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 !

pour en savoir plus

D'autres Manx "desmo" ont été conçus comme ceux de Joe Potts, Schönenberg (4 soupapes) et Harry Hinton.
Voir en rubrique les desmo" trealberi"

Et aussi ce kit desmodromique créé par Alfred Woods en 1963 pour BMG et destiné aux moteurs Velocette Viper et Venom à culbuteurs. Produit en petite série, il fonctionnait très bien: un 350 Viper de compétition prenait 9000 rpm !
Les Anglais Sid Willis et Harry Hinton ont également construit des Velocette desmo.

Par ailleurs Taglioni a travaillé sur un projet de Formule 1 desmo. En 1960 chez 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 les 8 cylindres et les 8 culasses séparés. Le prototype mono-cylindre a explosé sur le banc d'essais mais, au grand soulagement de Taglioni, la distribution desmodromique était intacte ! Finalement le V8 a atteint 170 hp à 11.000 rpm, chiffre très correct pour l’époque, mais ce projet en est resté là faute de moyens.

Remarquer l’original double arbre à cames superposé unique en son genre: une autre manière de contourner le brevet Mercedes plus simple quant au nombre de pignons que le "trialbero". C’est d’ailleurs le seul double arbre à cames desmo que Taglioni ait réalisé. (dessins d’époque de F.Taglioni / site "Desmodromology")

le V8 exposé chez un collectionneur

Maserati, Taglioni et Monetti, les 3 créateurs de ce moteur

Auparavant en 1957 Osca avait commencé à développer des moteurs 4 cylindres avec son propre système de distribution desmodromique.
Ils furent montés sur des spiders homologués pour la route, les 1500 et 2000 "Desmodromico" (137 et 172 hp), et les MT4 de formule 2 sport (1500 cc). De fait, les spiders "desmodromico" produits en très peu d'exemplaires sont peut-être les uniques voitures desmodromiques au monde à avoir été commercialisées.

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

Osca FS 372 DS Moretti

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 non-desmo dont un V-12 de 4,5 litres commandé par Simca Gordini en 1950. Suite au retrait de Gordini il fut monté au début dans un châssis Maserati, il remportera une victoire dans une course locale. Par la suite Osca construisit sa propre Formule 1 avec son V-12 qui développait 330 hp mais elle ne ne se fit guère remarquer en GP.
Osca réalisa aussi un flat-8 1500 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 la reverra 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.

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

Le magnifique flat-twin BMW desmo simple arbre à cames 4 soupapes PMW "Desmo Quattro"

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.

Un 60 soupapes desmo Ferrari !

Culasse desmo expérimentale de 1989 pour moteur V 12 3,5 litres tipo 035-5 de Formule 1:
Elle est visible à la "Galleria Ferrari", le musée de l'usine à Maranello.
Le système est une variante du Ducati "desmoquattro", c'était un 5 soupapes par cylindre, il a été conçu par l'ingénieur Angiolino Marchetti qui a également dessiné quelques années plus tard la culasse "Testastretta" pour Ducati.
Malgré ses très hautes performances ce moteur n'a jamais été engagé en compétition et le projet est resté sans suite, abandonné car un peu compliqué ? Avec ses 60 soupapes il aurait pu s’appeler le Ferrari "Desmosessanta" ! Une petite pensée pour les techniciens qui durent régler les jeux de soupapes par les 120 pastilles du système desmo...

Quelques réalisations modernes:

distibution Ducati desmo 16

prototype d'étude Toyota 300 cc desmo destiné à la Formule 1

Lois de levée et profils de cames desmo

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 le prototype R1 flat-twin 1000 cc desmo de Superbike des années 1990 à 1992 (photos ci-dessous) qui n’a pas réussi à atteindre les performances espérées. Cette machine était trop lourde, peu maniable, pas assez fine aérodynamiquement et manquait de puissance avec ses 140 hp à 11.000 rpm. Elle n'était pas à même de concurrencer les Ducati et BMW a jeté l'éponge.

Le desmo show: une exposition consacrée au desmo en 2012.

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 desmodromique, mais aussi dans l’art et la manière d’en exploiter tout le potentiel.

Taglioni à sa table de dessin en 1954

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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:

mesures effectuées sur un 500 sport desmo

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 de très rares autres fabricants d'arbres à cames desmo: Vee Two en Australie, Magacycles Cams aux USA et NCR en Italie.
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 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 après réglage ce qui suppose de libérer l'entraînement de la distribution.
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 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 sous les culbuteurs de 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 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, 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.

dessins d’étude "tre alberi" de Taglioni :

Remarquer ci-dessus 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 ensuite ajouté un ressort hélicoïdal (fig 1) intermédiaire pour assurer le maintien fermé de la soupape avec un culbuteur rigide, ce ressort n’existait pas sur les tout premiers mono-cylindres "tre-alberi"de 1956, sur les parallel-twins en 1960 il est revenu au ressort en épingle. De nos jours tous les moteurs Ducati en sont équipés, cela évite les rebonds de soupape. En théorie avec "un jeu zero" c'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 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 ".

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 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 calcul, aux ressorts en aciers spéciaux (ou pneumatiques) et à l'utilisation de matériaux légers il est parfaitement possible ne nos jours d'adopter des profils de cames très agressifs sur les moteurs "classiques".
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 ressort accessoire de rattrapage de jeu. Les principaux gains si situent au niveau du couple moteur à moyen régime et de la consommation.
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.
Ducati est le seul à utiliser ce système qui est avant tout son image de marque et comme beaucoup d'autres, Ferrari et Toyota l'ont testé en F1. Il n'empêche que le moteur Ducati de moto GP est 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 tenues secrètes, mais selon certains experts, la Ducati développerait une vingtaine de chevaux de plus que les autres. Alors si Honda et Yamaha n'adoptent pas la distribution desmo, 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.
Cela dit, les moteurs L-twins Ducati "Superbike" sont aussi performants que leurs concurrents à 4 cylindres et la distribution desmodromique y est sûrement pour quelque chose.

(voir cet article intéressant à ce sujet)

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Réglage des jeux de soupapes des 350 et 500 Sport Desmo:

-à faire tous les 5000 km: voir sous-rubrique "méthode de réglage des jeux du desmo"
-également dans le Manuel d’alelier (partie desmo à la fin à partir de la page 144)
-une autre méthode (par "Sergio"): reglage-jeux-desmo-doc.doc

Methode pour les Ducati modernes: le principe est le même, on en trouve plusieurs sur le net, en voici un exemple: reglagedesmo.pdf

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 libérer la distribution, 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.
Une astuce: déposer la cloche d'embrayage de façon à libérer l'arbre qui entraîne la chaine de distribution, ainsi on peut assez facilement faire tourner l'arbre à cames avec un tournevis (bien vérifier au remontage que tous les repères de calage sont alignés).

Les pastilles de réglage du desmo posent aussi problème, celles de fermeture de ces modèles sont devenues introuvables. L’interposition d’une douille adaptée permet d’utiliser des pastilles modernes (photos) et bien sûr on peut aussi faire fabriquer un jeu de pastilles de fermeture de différentes cotes et identiques à celles d'origine.
Une autre solution radicale consiste à faire usiner et cémenter des gorges pour les anneaux de retenue (1/2 lunes) 9 mm plus bas sur les tiges de soupapes.

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)