Brevet FR2006542A1 — publié le 19691226

La présente invention concerne un poussoir de soupape de moteurs à arbre à cames en tête se déplaçant dans une glissière et placé directement entre la caie de commande et la tige de soupape du moteur, ce poussoir comportant un élément de coi- pensation de jeu à réglage hydraulique automatique comprenant deux parties guidées l'une dans l'autre so déplaçant longitudina- lement et délimitant entre elles une enceinte sous pression reliée par une soupape de retenue à un réservoir d'huile alimenté en huile par le circuit de graissage du moteur, l'élément de compensation de jeu se trouvant à l'intérieur d'une partie extérieure de poussoir, se déplaçant dans la glissière, et s'appu- yant directement dans le sens de transmission de force par l'une de ses extrémités contre la partie extérieure de poussoir et par l'autre extrémité contre le tige de soupape du moteur0 Les poussoirs de soupapes de ce genre avec élément de compensation de Jeu hydraulique servent & supprimer les Jeux dus & i l'usure ou à la dilatation thermique de la commande de soupapes des moteurs à pistons à combustion interne. On peut admettre que le mode de fonctionnement général des éléments de compensation de jeu hydrauliques est suffisamment connu et on ne l'expliquera donc en détail que lors de la description qui va suivre et des dessins donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs. On connatt déjà des poussoirs de soupapes avec un élé- ment de compensation de jeu hydraulique de la commande de sou- papes des moteurs à arbre à cames en tête. Dans un poissoir de soupape connu de ce genre le réservoir d'huile de l'élément de compensation de jeu est déc@lé dans une partie de poussoir ex extérieure dans la direction de l'axe do l'enceinte sous pression. Il s'ensuit une hauteur de construction axiale relativement grande de l'ensemble de poussoir de soupape et, par conséquent, une grande masse mobile indésirable pour des commandes de sou- papes des moteurs à grande vitesse. L'invention a pour objet d'évitér les inconvénients des poussoirs de soupapes connus comportant un élément de compensa- tion de jeu hydraulique en évitant surtout la grande hauteur de construction. Le poussoir de soupape suivant l'invention est d'un fonctionnement particulièrement @ûr et utilisable en parti culier avec les grands nombres de tours que l'on exige des moteurs à combustion interne modernes. On y parvient suivant l'invention en disposant l'en- ceinte de réserve d'huile à l'intérieur de la partie extérieure de poussoir. se déplaçant dans la gliss@ère. et autour de l'élément de compensation de Jeu hydraulique. Le poussoir de soupape suivant l'invention avec un élé- ment do compensation de jeu hydraulique permet de réaliser une compensation sure du jeu de soupape mSme avec des moteurs & BR eu du poussoir de soupape et, par conséquent, le poussoir lui-même accusent une hauteur de construction axiale particuliè- rament réduite, tout en garantissant toujours malgré cela, grâce à la forme particulière et à la disposition particulière de l'enceinte de réserve d'huile, une quantité d'huile suffisante pour remplir l'enceinte sous pression.La transmission de force à la tige de soupape se fait exclusivement à l'aide de l'encein- te sous pression et des pièces métalliques s'appuyant directement l'une contre l'autre. La trajectoire de force se trouve dans l'axe de la soupape du moteur. Aucune sollicitation à à la flexion ne peut; donc se produire dans les pièces de l'élément de compensation. Les diverses pièces de l'élément peuvent done être réalisées avec de faibles épaisseurs de matériau et, par conséquent, être plus légères. On peut ainsi satisfaire à l'exigence d'avoir les masses mobiles les plus petites pessibles que l'en impose toujours aux commaudes de soupapes des meteurs à grande vitesse.Cette exigence est plus facile à satisfaire aussi à cause de la faible hauteur de construction du poussoir de soupape suivant l'invention réalisée parce que la partie inté- rieure cylindrique creuse, contenant l'enceinte sous pressien de l'élément de compensation de jeu hydraulique, et l'enceinte de réserve d'huile sent montées concentriquement l'une par rapport à l'autre, l'@une entourant l'autre. Une réalisation particulièrement avantgeuse de l'invention consiste en ce que le volume de l'enceinte de réserve d'huile est plus grand que le volume de compensation maximal possible de l'enceinte sons pression. On crée ainsi une réserve de sécurité en cas de perturbations de courte durée dans l'ali- mentation en huile de l'élément. Si on veut parvenir à ce que lors du démarrage du moteur il y ait assez huile pour remplir l'enceinte sous pression, quoique les conduits de graissage se soient vides pendant l'arrêt du moteur et la pompe à huile ne débite pas assez d'huile au début, on peut concevoir l'élément de compensation de jeu du poussoir de soupape suivant l'inven- tion de façon que l'enceinte de réserve d'huile, à l'exception du trou d'amenée d'huile et du trou de passage vers l'enceinte sous pression, soit fermée de tous les c8tés et que le trou d'amenée d'huile vers l'enceinte de réserve d'huile comporte une section qui empêche le débordement de l'enceinte de réserve d'huile. Pour empêcher la pénétration de láir, se trouvant dans le circuit de graissage, dans l'enceinte sous pression on peut concevoir l'élément de compensation de jeu du poussoir de soupape suivant l'invention de façon à réaliser au moins une deviation d'huile sur le trajet du trou d'amenée de l'enceinte de réserve d'huile jusqu'au trou de passage dans l'enceinte sous pression. On peut y arriver, par exemple, en décalant axialement et/ou à la périphérie le trou d'amenée de l'enceinte de réserve d'huile par rapport au trou de passage dans l'enceinte sous pression. Un mode de réalisation avantageux de lainvention quant à la technique de fabrication consiste en ce que la partie exté rieure se déplaçant dans le guidage à glissement est en forme de gobelet, le fond du gobelet accusant un enfoncement cylindrique central contenant la pièce de piston et enceinte sous pression et contre lequel s'appuie une plaque fermant l'orifice de la partie extérieure en forme de gobelet. a partie extérieure en forme de gobelet peut tre facilement fabriquée avec ce mode de réalisation comme pièce d'emboutissage profond, tandis que la plaque peut être en un matériau particulièrement résistant à l'usure. Un autre mode de réalisation de fabrication avantageux de l'invention consiste en ce que la partie extérieure est en forme de gobelet et que son fond s'applique contre le fond d'une partie intérieure également en forme de gobelet montée concen- triquement dans laquelle se trouvent la pièce de-piston et l'en- ceinte sous pression, l'enceinte de réserve annulaire étant placée entre la paroi intérieure de la partie extérieure en forme de gobelet et la paroi extérieure de la partie intérieure en forme de gobelet et étant fermée par le bord de forme convenable d'une partie de gobelet au moins ou par une pièce de fermeture spéciale. On peut concevoir ce mode de réalisation de ;?eçon a pouvoir réaliser en une seule pièce les deux parties en forme de gobelet s'appliquant l'une contre l'autre avec leurs fonds. Avec un élément de compensation de jeu hydraulique suivant l'invention d'une commande de soupapes à cames le trou d'amenée de l'enceinte de réserve d'huile peut être relié, suivant une autre caractéristique de l'invention, au circuit de graissage du moteur lors du passage du cercle de fond de came et à l'atmosphère lors du passage de la pointe de came. On évite ainsi également la pénétration de l'air dans 1'enceinte sons pression et en particulier le cliquetage au démarrage du moteur. L'air ayant pénétré dans l'enceinte de réserve d'huile est de nouveau évacué lors du passage de la pointe de came par le troua d'amenée de l'enceinte de réserve d'huile. La diminution de la pression de l'enceinte de réserve d'huile à partir de la pression de graissage jusqu'à la pression atmosphérique lors de passage de la pointe de came diminue: do plus, la tendance a gonfler de l'élément à grands nombres de tours. Cette diminution de la tendance à gonfler a une grande importance avec les élé- ments de compensation de jeu pour les moteurs à grande vitesse. Ce qu'on appelle gonflement d'un élément de compensation de jeu hydraulique se produit lorsqu'avec de très grands nombres de tours les forces d'inertie et les forces élastiques des soupapes elles-mêmes et d'autres pièces de ls commande de soupapes de- viennent si grandes qu'elles excèdent la force du ressort de soupape. La soupape peut ainsi s'ouvrir plus que sous l'effet de la forme de came Ce faisant entre les diverses pièces de la commande de soupape se produit provisoirement un certain jeu. L'élément de compensation tend toutefois à compenser tout jeu Si donc avec de grands nombres de tours apparat le phénomène mentionné ci-dessus, les deux parties de l'élément de compensation s'écartent assez loin l'une de autre pour supprimer le jeu qui 'est produits Lors du processus de fermeture qui suit de la soupape de moteur celle-ci ne peut plus revenir complètement sur son siège car l'huile ne peut pas sortir en quantité suffisante par la fente de fuite étranglée.Les deux parties de l'élément de compensation de jeu guidées l'une dans l'autre en se déplaçant longitudinalement s'écartent davantage l'une de l'autre à chaque levée de soupape de moteur, l'élément "gonfle1. I1 s'ensuit le danger d'une brusque baisse de puissance et do la combustion du siège de soupape. Aux forces d'inertie pouvant vaincre la force du ressort de soupape & des vitesses de rotation suffisamment élevées s'ajoutent encore les forces engendrées par le ressort de compression monté dans l'enceinte sous pression et par la pression de l'enceinte de réserve. Lorsque les forces d'inertie atteignent avec de grandes vitesses de rotation la force du ressort de soupape du moteur ou l'excédent d'abord légèrement, la pression d'huile de l'enceinte sous pression de l'élément de compensation diminue jusqu'à ce qu'elle atteigne la pression de l'enceinte de réserve d'huile.Une nouvelle baisse de la pression de l'enceinte sous pression est empêchée par l'ouverture de la soupape de retenue vers l'enceinte de ré- serve d'huile. Si donc dans l'enceinte de réserve d'huile règne la pression de graissage, la soupape de retenue s'ouvre déjà lorsque la pression de l'enceinte sous pression descend audessous de la pression de graissage. Si, par contres dans l'en- ceinte de réserve d'huile règne la pression atmosphérique la soupape de retenue ne s'ouvre que plus tard, a savoir lorsque la pression de l'enceinte sous pression est également descendue jusqu'à la pression atmosphérique.Une deeharge de pression permanente de l'enceinte de réserve huile ne peut, toutefois, pas résoudre ce problème, car cette décharge a - effet auxi liaire nuisible. C'est ainsi que, si l'élément de compensation doit compenser un jeu lors du passage du cercle de fond do came, les deux parties guidées l'une dans l'autre en se déplaçant lors gitudinalement ne sont repoussées l'une do l'autre que por ma force du ressort de compression agissant dans l'enceinte sous pression. L'action de ce ressort est, toutefois, aussi faible que possible, car dans le sens des forces d'inertie il agit à l'encontre du ressort de soupape.L'écoulement d'appoint de l'huile à partir de l'enceinte de réserve, qui n'est pas sous la pression de graissage, dans l'enceinte sons pression ne se fait que par à-coups et il y a danger que l'enceinte sous pression ne soit pas complètement remplie lorsque commence la levée de soupape suivante. En outre, avec de grands nombres de tours l'enceinte de réserve d'huile peut se vider par le trou de liaison avec l'atmosphère et peut se remplir d'air. On ne peut alors plus garantir un fonctionnement impeccable de l'élément de com- pensation. C'est pour cela qu'une décharge de pression de n- ceinte de réserve d'huile n'est judicieux que lors du passage de la pointe de came. Un élément de compensation de jeu hydraulique suivant l'invention d'une commande de soupapes à cames peut comporter un trou relié au circuit de graissage et dégagé de tempo en temps par la partie extérieure, ce trou étant destiné à graisser la surface de contact d'une autre pièce de la commande de sou- pape, en particulier de la came, agissant sur la partie exté- rieure. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui va suivre en regard des dessins annexés don- nés surtout à titre d'exemples non limitatifs. L'élément de compensation de jeu représenté à la figure 1 montre son utilisation dans un moteur à combustion interne à pistons à arbre à cames en tête, l'élément de compensation de jeu étant monté directement entre la came et la tige de soupape. L'élément comprend une partie extérieure 1 en forme de gobelet dont le fond 5 accuse un enfoncement cylindrique central. Celuici contient la pièce de piston 2 et l'enceinte sous pression 3. La partie extérieure 9 coulissa dans le guidage 4 du carter de moteur. L'extrémité ouverte opposée à la tige de soupape de la partie extérieure 1 gn forme de gobelet est fermée d'une façon étanche par une plaque 6. Celle-ci et la came 7 sont en maté- riaux dont la combinaison présente une résistance à l'usure fa vorable. La pièce de piston 2 agit directement sur la tige de soupape 8 et est empêchée de sortir par un anneau de sécurité 9. Entre la came 7 et la tige de soupape 8 on n'a, en dehors de l'enceinte 80U8 pression, que des pièces métalliques directement appliquées l'une contre l'autre, de sorte que la force provenant de la came 7 est transmise directement à la tige de soupape 8. Le mode de fonctionnement de l'élément de compensation de jeu est le suivant: partir du circuit de graissage 10 du moteur l'huile se trouvant sous pression de graissage s'écoule par le trou 11 dans la rainure annulaire 12 et à travers un trou d'amenée 13 de la paroi de le partie extérieure 1 dans l'enceinte de réserve d'hui- le annulaire 14. Par le trou de passage 15 l'huile arrive dans la rainure annulaire 16 et par les trous 17, 18 et la soupape de retenue 19 dans l'enceinte sous pression 3.S'il se produit un Jeu dans la commande de soupape lors du passage du cercle de fond de came 2O, ce jeu est compensé par le ressort 21 se trou- vant dans l'enceinte sous pression 3 & Par la dépression, qui s'établit alors dans l'enceinte sous pression par rapport à la pression d'huile de graissage dans l'enceinte de réserve d'huile, l'huile est aspirée par la soupape de retenue 19 dans l'enceinte sous pression.Pendant la levée de soupape on a, après la ferme- ture de la soupape de retenue 19, pratiquement une liaison rigide entre la tige de soupape 8 et l'endroit de contact de la came 7 avec la plaque 6 à l'aide de l'enceinte sous pression 3, car on peut considérer comme incompressible l'huile se trouvant dans l'enceinte précitée. Par la fente de fuite étranglée 22 une petite quantité d'huile peut sortir de l'enceinte sous pression et retourner dans la rainure annulaire 16. La fente de fuite étranglée 22 est formée dans le cas le plus simple par le jeu d'ajustement de la pièce de piston 2, mais elle peut aussi être déterminée par d'autres moyens qui ne font pas partie de l'in- vention.Le débit de l'huile de graissage à partir du circuit de graissage du moteur par l'enceinte sous pression est diminue parce que huile de fuite s'accumule dans la rainure annulaire 16 et retourne au moins partiellement par les trous 17 et 18 dans l'enceinte sous pression. On diminue ainsi l'encrassement de l'enceinte sous pression 3 et de la fente de fuite étranglez 22 par des particules qui se trouvent dans l'huile provenant du circuit de graissage du moteur. Le trou 13 de l'enveloppe de la partie extérieure 1 est placé de telle façon que lors du passage du cercle de fond de came 20 ce trou soit relié au circuit de graissage du moteur et lors du passage de la pointe de came atteigne la surface incli- née 23 en établissant ainsi une liaison de l'enceinte de réserve d'huile 14 avec l'atmosphère. Grâce à cette décharge de pression brusque à partir de la pression de graissage jusqu'à la pression atmosphérique, l'air ayant pénétré éventuellement dans llencein- te de réserve d'huile 14 est évacué l3a décharge de pression de l'enceinte de réserve d'huile lors da passage de la pointe de came diminue, en outre, la tendance à gonfler de l'élément de compensation de jeu. Le trou 26 est placé de façon que lors du passage de la pointe de came l'huile de graissage est projetée à partir du circuit de graissage sur la plaque Ç en assurant ainsi un bon graissage. La figure 2 représente un élément de compensation de jeu suivant l'invention d'une commande de soupape lors du passage de la pointe de came. La partie extérieure 27 et la partie inté- rieure 28 cylindrique creuse disposee concentriquement à l'intérieur de la précédente sont d'une pièce. Â l'intérieur de la partie intérieure cylindrique creuse 28 se trouve la pièce de piston 2 et l'enceinte sous pression 3 avec le ressort de compression 21 et la soupape de retenue 19 chargée du ressort 24. L'enceinte de réserve d'huile 14 est placée autour de la partie intérieure 28 cylindrique creuse et est rendue étanche à l'aide d'une plaque de fermeture 29. L'amenée d'huile dans enceinte de réserve d'huile 14 se fait à partir du conduit de graissage 10 par le trou 26 et la rainure annulaire 12. Le trou d'amenée 13 dans l'enceinte de réserve d'huile i4 établit lors du passage de la pointe de came une liaison avec l'atmosphère.Il s'ensuit une désaération de l'enceinte de réserve d'huile 14 et une diminution de la tendance à gonfler de l'élément de compensation de jeu. À partir de l'enceinte de réserve d'huile 14 l'huile arrive par le trou de passage 15, décalé radialement de 180 par rapport au trou d'amenée 13, pratiqué dans la partie intérieure cylindrique creuse 28 dans la rainure annulaire 16 de la pièce de piston 2 et de là par les trous 17 et 18 devant la soupape de retenue 19. Grâce aux diverses déviations du courant d'huile et grâce à la désaération de leenceintede réserve d'huile 14 on est assuré qu'immédiatement avant la soupape de retenue 19 on a une huile sans air pour remplir l'enceinte sous pression 3. Par la fente de fuite 22 de petites quantités d'huile peuvent de nouveau sortir de l'enceinte sous pression 3, cas quantités s'accumulent au meins en partie dans la rainure annulaire 16 et retournent devant la soupape de retenue. - REVENDICATIONS 1 - Poussoir de soupape des moteurs à arbre à cames en tSte,monté de façon à pouvoir se déplacer dans une glissibre directement entre la came de commande et la tige de soupape, comportant un élément de compensation de Jeu réglable hydrauliquement d'une façon automatique et comprenant deux parties guidées l'une dans l'autre en se déplaçant longitudinalement et délimitant entre ellés une enceinte sous pression reliée par une soupape de retenue à un réservoir d'huile aliiaeaté par l'huile provenant du circuit de graissage du moteur, l'élément de compensation de Jeu étant monté à l'intérieur d'une partie exté- rieure du poussoir, se déplaçant dans la glissière, et s'appu- yant directement de l'une de ses extrémités contre la partie exté- rieure du poussoir et de l'autre extrémité contre la tige de soupape du moteur, caractérisé en ce que le réservoir d'huile est disposé à l'intérieur de la partie extérieure de poussoir se déplaçant dans la glissière,et autour de l'élément de eo- pensation de jeu hydraulique. 2 - Poussoir de soupape comportant un élément de compen- sation de Jeu hydraulique suivant 1, caractérisé en ce que le volume du réservoir d'huile est pluB grand que le volume de compensation maximal possible de l'enceinte sous pression. 3 - Poussoir de soupape comportant un élément de compensation de jeu hydraulique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir d'huile est fermé de tous les côtés à l'exception du trou d'amenée d'huile et du trou de passage vers l'enceinte sous pression et que le trou d'amenée d'huile vers le réservoir d'huile @ccuse une section empêchant le débordement de celle-ci. 4 - Poussoir de soupape comportant un élément de compensation de jeu hydraulique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une déviation au moins est prévue pour l'huile sur le trajet du trou d'amenée de l'enceinte de rem serve d'huile au trou de passage dans l'encointe sous pression. 5 - Poussoir de soupape comportant un élément de compensation de jeu hydraulique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que trou d'amenée de l'enceinte de réserve d'hui- le est décalé axialement et/ou à la périphérie par rapport au trou de passage dans l'enceinte sous pression. 6 - Poussoir de soupape comportant un élément de compen- sation de jeu hydraulique suivant l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la partie extérieure de poussoir, se déplaçant dans le guidage à glissement, est en forme de gobelet, le fond de gobelet accusant un enfoncement cylindrique central 3 'appuyant contre une plaque fermant l'orifice de la partie extérieure de poussoir en forme de gobelet, la paroi intérieure de l'enfoncement cylindrique central délimitant avec une pièce de piston, qui s'y déplace longitudinalement, l'enceinte sous pression do l'élément de compensation de jeu hydraulique. 7 - Poussoir de soupape comportant un élément de compen- sation de jeu hydraulique suivant l'une des revendications 1-5, caractérisé en ce que la partie extérieure de poussoir est en forme de gobelet et son fond s'applique contre le fond d'une partie intérieure, également en forme de gobelet, disposée con- centriquement et contenant la pèco de piston et l'enceinte sous pression de l'élément de compensation de jeu hydraulique, l'@n- ceinte de réserve d'huile annulairo étant disposée entre la pa r@i intérieure de la partie extérieure de poussoir en forme de gobelot et la paroi extérieure de la partie intérieure en forme de gobelet et vermée par le bord de forme convenable d'une par- tie de gobelet ou par une pièce de fermeture spéciale. 8 - Poussoir de soupape comportant un élément de compen- sation de jeu hydraulique suivant la revendication 7, caracté- risé en ce que les deux parties en forme de gobelet, s'appli- quant l'une contre l'autre avec leurs fonds, sont d'une pièce. 9 - Poussoir de soupape comportant un élément de compen- sation de jeu suivant l'une des revendications précédentes, ca ractérisé en ce que le trou d'amenée de l'enceinte de réserve d'huile est reliée au circuit de graissage du moteur lors du passage du cercle de fond de cerne et à l'atmosphère lors du passage de la pointe de came.