Distribution desmodromique
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réglage du desmo
les desmoquattro
documents desmo
Voir en page 2: la distriution desmodromique des 350 et 500 sport
"système desmodromique": définition
Cette expression est issue des mots grecs "desmos": contrôle, et "dromos": chemin et par extension course. Elle appartient à la cinématique, la science des mouvements et en particulier au domaine des transformations de mouvements.
Un système de transformation d'un mouvement de rotation en un 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'intermédiaire d'un ressort, d’où l’expression anglaise "positively operated valves".
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 deux directions opposées.
Cette définition exclut en pratique les dispositifs basés sur un simple excentrique. Ainsi un système bielle-manivelle n'est pas desmodromique puisqu'il ne comporte qu'un seul élément menant: la bielle. En fait un système desmodromique doit nécessairement utiliser des cames classiques ou spéciales.
Cela dit, les toutes premières distributions desmodromiques comportaient souvent un seul élément menant mais il était animé par deux moyens différents: deux cames dans un étrier (voir le moteur Delage plus bas), les deux cotés de la rainure d'une "plate cam" comme Arnott ou les deux faces d'une came-disque oblique comme Bignan.
Par ailleurs, un système qui comporte un petit ressort uniquement destiné à rattraper le jeu (play) reste conforme à condition que les liaisons restent rigides.
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. Quant à l'abréviation "desmo" elle a été créée en 1968 par Ducati lors de la production en série des mono-cylindres à distribution desmodromique.
Remarque: ce principe ne s’applique donc pas uniquement à la distribution des moteurs.
Par exemple 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 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 rigidement l’ouverture mais aussi la fermeture de chaque soupape par deux cames distinctes au moyen de poussoirs, de linguets ou de culbuteurs, il est donc dépourvu de ressorts de rappel, le ressort annexe ne sert quà rattraper le jeu.
Ses principaux avantages sont une nette diminution des frottements mais surtout des contraintes mécaniques sur les organes de distribution. Cela permet de les alléger mais surtout d’obtenir un meilleur remplissage des cylindres grâce à des profils de cames procurant des levées et des durées de large ouverture des soupapes plus importantes. Les performances exceptionelles des moteurs Mercedes F1 de 1956 et des premières Ducati desmo Ducati ne sont pas dues à autre chose. Le gain est particulièrement important pour le couple moteur à moyen régime. Un autre avantage du "desmo" moins connu consiste en une certaine diminution de la consommation.
Mais la technologie des moteurs classiques a beaucoup évolué et de nos jours l'avantage du desmo n'est plus aussi flagrant en compétition, de plus ce système ne sert plus à empêcher l’affolement des soupapes: la conception des cames (avec des profils déterminés par logiciels) ainsi que les ressorts ont fait d’énormes progès. Les moteurs de Formule 1 et de Moto GP pourvus de systèmes pneumatiques de rappel des soupapes peuvent prendre 20.000 rpm.
En 1965 Honda a même fait tourner un parallel-twin de 50 cc à 22.500 rpm... 
alésage-course: 35,50 x 24,14
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 régler.
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.
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 le succès que l'on sait à partir de 1956 sur des motos de compétition.
Mais bien avant lui en vers 1910 le constructeur Anglais Jap a réalisé un mono-cylindre équipé d'un système de distribution desmodromique Arnott. Cette Jap-Arnott est la première moto desmodromique connue, c'est peut-être pour cette raison que beaucoup attribuent à tort à Arnott l'invention du "desmo", notamment chez Ducati.
En réalité le premier système "dit" desmodromique breveté date de 1885: il fut créé par l'anglais Lewis Nash pour un moteur à gaz, mais les soupapes étaient actionnées par des excentriques.
Avant l'invention du carburateur en 1889 les moteurs fonctionnaient au gaz gaz d'éclairage extrait de la houille, le premier moteur à combustion interne réellement efficace été construit par le français Etienne Lenoir en 1859, c'était un deux temps à gaz, le premier 4 temps sera construit en Allemagne par Otto en 1876 suivant le principe de Beau de Rochas. Ces moteurs n'étaient pas montés sur des véhicules, ils servaient à entraîner des machines dans des usines.
En 1889 en Allemagne Daimler déposa à son tour un brevet de commande desmodromique pour un moteur bicylindre en V qui marchait à l'essence de pétrole, beaucoup plus pratique que le gaz pour les automobiles de l'époque, grâce au carburateur inventé par Gottlieb Daimler. Panhard & Levassor puis Peugeot ont ensuite fabriqué sous license ce moteur pour des voitures de série à partir de 1890 et 1891. Ce furent les toutes premières voitures propulsées par des moteurs à combustion interne.
Remarquer l'admission par carter-pompe, c'était un deux temps (two stroke) à balayage vertical, les soupapes d'admission "automatiques" (commandées par la différence de pression) dans le carter et dans les pistons et aussi les soupapes d'échappement latérales à commande purement desmodromique par un système "plate cam" usiné directement sur le vilebrequin, ce moteur ne comportait pas d'arbre à cames.
Ce tout premier moteur à essence peut donc être considéré également comme le premier "vrai desmo" de l'histoire.
Comme quoi elle nous réserve quelques surprises: le premier moteur à distribution desmodromique n'avait pas d'arbre à cames et c'était un deux temps à soupapes, étonnant non ?
A la même époque Daimler construira un prototype de moto équipée pour la première fois d'un moteur mono-cylindre à essence.
le moteur Daimler (document "Desmodromology")
Le Français 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 en 1912 et 1914 Delage et Peugeot créèrent leurs propres systèmes assez similaires pour des monoplaces de course mais Peugeot y renonça rapidement. 
divers systèmes à cames ou "plate cams"
La préhistoire du "desmoquattro": le moteur 4 cylindres 4,4 litres (environs 120 hp à 2400 rpm) double arbre à cames en tête 4 soupapes desmodromique de la Delage de Grand Prix de 1914 est l'oeuvre de l'ingénieur Arthur Michelat. Un unique exemplaire de cette voiture existe encore, elle participa à plusieurs Grands Prix et prit la 5-ème place aux 500 Miles d'Indianapolis en 1916.
Remarquer le système original composé d'un dispositif commandé par 3 cames (une d'ouverture et deux de fermeture) et entraînant deux soupapes en parallèle.
Différents systèmes ont été testés avec plus ou moins de succès en compétition à l’époque des pionniers. La raison qui explique le vif intérêt des motoristes pour ce système tient au fait qu’on ne savait pas faire de bons ressorts 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, donc faciles à remplacer. Toutefois les systèmes desmodromiques restaient difficiles à mettre en oeuvre à cause de la qualité insuffisante des aciers de l'époque. 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.
le premier "desmo" moderne: le moteur Mercedes M 196 de formule 1 / 1955
Deux ans avant les premières Ducati desmo de 1956, ce système a réellement prouvé sa parfaite efficacité pour la première fois chez Mercedes-Benz
voir la coupe complète en rubrique "documents desmo"
On remarque l’angle des soupapes de 90°, les poussoirs cylindriques d’ouverture, l’admission verticale au centre entre les arbres à cames et aussi la culasse mécanosoudée d'un bloc avec les 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 de Manfred Lorscheidt combinait un poussoir et un culbuteur monté sur un 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).
dessin définitif du brevet Mercedes-Benz 1954 
divers projets 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..
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 obtenus en métallurgie 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:
Nous l’avons évoqué plus haut, les premiers systèmes desmodromiques connus datent de 1885, 1889 et 1893 ! ( Lewis Nash, Daimler et ClaudeBonjour). Mais de nombreux dispositifs ont été réalisés par la suite et une trentaine de systèmes purement desmodromique ont été brevetés (dont 8 par Ducati). Les plus connus sont représentés sur les illustration qui figurent ci-dessous.
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documents "Desmodromology" 
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 "trialbero"
voir aussi la rubrique "Ducati desmoquattro"
le premier "desmo" Ducati
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, 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 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, Suzuki, BMW, Mototrans et Merlin (sous license Ducati).
Mais très peu ont dépassé le stade du prototype et plus grand monde ne s’y est risqué après les années 70, à part Ferrari qui l'a testé en 1989 et BMW (sans succès) en 1991, 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.
moteur F1 Scarab desmo
Les mono-places Américaines de Formule 1 Scarab (Reventlow Company) ont couru une saison de grands prix en 1960 sans grand succès avec une seule course terminée en 10-ème place. Le moteur 4 cylindres 2,5 litres desmo à injection indirecte Hilborn était très fragile, de plus le système desmodromique proche de celui des Mercedes n'a jamais été au point.
Prototype Norton Manx desmo 4 arbres à cames de 1957: encore plus fort que le "trialbero" 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 Herbert Hopwood et Douglas Hele, les ingénieurs de Norton qui l'ont créé, n’ont pas poursuivi son développement, deux versions ont été réalisées, une 350 et une 500 cc. La 350 a d'ailleurs été testée en secret aux essais du TT en 1959. On peut constater la similitude avec le système Mercedes (un poussoir et un culbuteur).
une autre tentative de Norton: le distributeur rotatif
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.
les oeuvres de B.Thomas: à gauche son 350 cc, les moteurs dont les carters sont peints en noir sont des répliques de 500 desmo 4 arbres à cames d'usine !
D'autres Manx "desmo" ont été conçus comme ceux de Joe Potts 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 culasses séparées. Le prototype mono-cylindre a explosé sur le banc d'essais mais, au grand soulagement de Taglioni, la distribution desmodromique était intacte ! Finalement le 8 cylindres Osca 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.
Remarquer l’original double arbre à cames superposé du V8 Osca: une autre manière de contourner le brevet Mercedes plus simple 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
En 1957 Osca a commencé à développer des moteurs 4 cylindres à distribution desmodromique qui 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 restent néanmoins 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, 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
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.
Les frères Maserati réalisèrent 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 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, le système est une variante du Ducati "desmoquattro", il a été conçu par l'ingénieur Marchetti qui a également dessiné la culasse Ducati "Testastretta". Elle est visible à la "Galleria Ferrari", le musée de l'usine à Maranello.
Comptez le nombre de cames par cylindre: j’en vois 10, donc c’est un 5 soupapes...abandonné car un peu compliqué ? Ce moteur n'a jamais été engagé en compétition.
Avec ses 60 soupapes il aurait pu s’appeler le "Ferrari Desmosessanta" ! Une petite pensée pour les mécaniciens qui devaient régler les jeux des soupapes par les 120 pastilles du système desmo...
distibution Ducati desmo 16
Lois de levée et profils de cames desmo
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 (photos ci-dessous) qui n’a pas réussi à atteindre les performances espérées (années 1990 à 1992).
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
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