Brevet FR2463850A1 — publié le 19810227

La nréserRe invention a trait, d'une manière générale, à des moyens de refroidissement de soupape et, plus rarticulièrement, à une soupape d'é chappement à refroidissement par air pour un moteur à combustion interne ou analogue. Des soupapes du type utilisé dans les passages d'admission et d'échapPement pour des moteurs à combustion interne comportent typiquement une tige allonge e possédant une tête agrandie réalisée à une extrémité de la tige. La tige est montée à coulissement, par l'intermédiaire d'un organe de guidage, dans une culasse de moteur, tandis que la tête de soupape grand die coopère avec un siège également fixé à la culasse. Le siège de soupape, qui est de forme annulaire, est ouvert à une extrémité axiale sur un cylindre du moteur et sur un passage de tubulure d'échappement à son autre extrémité axiale. IJn déplacement axial de la tige de la soupape éloigne et rapproche la tête de la soupape de son siège pour permettre et interrompre, res pectiveent, une communication à travers le passage d'échappement. Ainsi qu'il est couramment connu dans cette technique, la tête de soupape et la partie inférieure de la tige de soupape, c'est-à-dire la partie de la tige de soupape s'étendant dans le passage d'échappement ou d'admission, sont soumises à des températures élevées de la part des gaz d'échappement du moteur et ceci est particulièrement vrai pour la soupape d'é chapnement. Ces températures élevées éxigent que ces soupapes soient réalisées en acier de haute qualité, coûteux, afin d'empêcher une déformation thermique de la soupape. Cependant, même en utilisant de l'acier de haute qualité pour la réalisation de la soupape, les soupapes antérieurement connues se déforment et même se rompent en fonctionnement lorsqu'elles sont soumises à des températures particulièrement élevées. On connaît plusieurs soupapes d'échappement refroidies par fluide pour des moteurs à combustion interne mais, pour un certain nombre de raisons, ces soupapes antérieurement connues refroidies par fluide n'ont pas été acceptées universellement. Par exemple, une telle soupape est décrite dans le brevet américain NO 1 771 222 dans laquelle de l'air comprimé est émis à travers un ensemble d'orifices circonférentiellement espacés, pratiqués dans et autour du siège de soupape. Cette réalisation de soupape antérieurement connue est désavantageuse, cependant, du fait que le siège de soupape est grand et encombrant et exige un coulage et un usinage coûteux. De plus, la soupape précitée refroidie par air n'est refroidie effectivement que lorsqu'elle est ouverte. La présente invention surmonte les inconvénients précités des soupapes de moteur antérieurement connues en réalisant une sourate de moteur refroidie par air de réalisation simple et économique et cependant efficace en fonctionnement. En bref, la soupape de moteur selon la pré- sente invention comprend une tige allongée classique, montée à coulissement par l'intermédiaire d'un organe de guidage dans une tête de cylindre d'un moteur à combustion interne, et possédant une tète agrandie réalisée à une extrémité de la tige. De façon usuelle, la tête de soupape coopère avec un siège annulaire fixé à la tête de cylindre, de sorte qu'un dorlacerient axial de la tige de soupape ouvre et ferme ladite soupape. Un passage de fluide est pratiqué dans la tête de cylindre de sorte au'une extrémité du passage soit ouverte sur la tige de soupape à proximité de la tête. L'autre extrémité du passage est reliée à une source d'air comprimé. Par conséquent, l'air provenant de la source d'air comprimé descend d'un bord à l'autre de la tartie inférieure de la tige de soupape et d'un bord à l'autre de l'extrémité axiale supérieure de la tete de soupape pour ainsi refroidir à la fois la tige et la tête de la soupape. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description détaillée qui va suivre en regard du dessin annexé, sur lequel des numéros de référence identiques désignent des éléments identiques sur les différentes vires. La figure 1 est une coupe partielle représentant une soupape refroidie par air selon la présente invention. La figure 2 est une coupe partielle selon la ligne 2-2 de la figure 1 et à grande échelle dans un hut de clarté. La figure 3 est une coupe partielle similaire à la figure 1 d'une soupape refroidie par air selon la présente invention, mais renrésentant une variante de celle-ci. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2, une soupape 10 selon la présente invention y est représentée en tant que soupape dtéchappemsent d'un moteur à combustion interne. On comprendra, cependant, que ceci est donné à titre d'exemple seulement et que la soupape 10 peut être utilisée dans des applications autres qu'une soupape d'échappement de moteur. Par exemple, la soupape 10 peut être utilisée dans un compresseur, et pour cette raison le terme "moteur" englo bera collectivement des moteurs, des compresseurs, et éléments analogues. La soupape 10 comporte une tige allongée 12 possédant une tête circulaire 14 à diamètre agrandi, réalisée à son extrémité inférieure. La tige de soupape 12 et la tête 14 de la soupape sont couramment réalisées d'une seule pièce. De plus, la tête de soupape 14 coopère avec un siège annulaire 16 fixé à un carter qui, dans le mode de réalisation préféré représenté, comprend une tête de cylindre 18, de sorte que l'extrémité axiale supérieure du siège de soupape 16 est ouvert sur un passage d'échappement 20, tandis que l'extrémité inférieure du siège 16 est ouvert sur un cylindre de moteur 22.D'une manière qui sera décrite ultérieurement plus en détail, la tige 12 de la soupape 10 peut coulisser axialement à l'intérieur de la tête de cylindre 18 de sorte que lorsque la tête de soupape 14 est écartée du siège 16, une communication est établie entre le cylindre 22 et le passage d'échappement 20, tandis, de façon converse, lorsque la tête 14 de la soupape repose sur le siège 16, la communication entre le cylindre 22 et le passage d'échangement 20 est fermée. Un alésage vertical 24 est pratiqué à travers la tête de cylindre 18 coaxialement au siège de soupape 16 et entre le passage d'échappement 20 et le côté supérieur de la tête de cylindre 18. Un guide de soupape 26 en deux parties est ajusté à la presse ou fixé différemment à ltîntérieur de l'alésage vertical 24 dans la tête de cylindre 18 pour recevoir à coulissement et guider la tige 12 de la soupape. Une partie du guide 26 comporte un manchon tubulaire extérieur 28 qui s'étend depuis le passage d'échappement 20 jusqu'à une partie 30 à diamètre agrandi de l'alésage vertical 24. Un rebord radial 29, s'étendant extérieure ment à l'extrémité supérieure du manchon 28, bute contre une surface annulaire 31 pour limiter ltexten- sion axiale vers le bas du manchon 28 dans l'alésage 24. L'autre partie du guide 26 est un élément allongé 52 dont la "partie inférieure est positionnée axialement à l'intérieur du manchon tubulaire 28. Un alésage axial 34 à travers l'élément 32 reçoit à coulissement a tige 12 de la soupape, tandis qu'un rebord radial 33 s'étendant vers l'extérieur à l'extrémité supérieure de l'élément 32 se trouve au contact d'une autre surface de butée annulaire 35 pour limiter l'ex- tension axiale vers le bas de l'élément 32 dans le manchon 28. La périphérie extérieure de l'élément 32 est sensiblement cruciforme en coupe (figure 2) possédant quatre sommets 36 qui sont au contact de l'intérieur du manchon 28 et fixent le manchon 28 et l'élément 32.De plus, un passage 38 est pratiqué entre chaque naire de sommets 36 sur l'élément 320 L'élément 32 se termine à courte distance du passage d'échappement 20, tandis que le manchon 28 est élargi radialement vers l'intérieur à son extrémité inférieure de sorte que chaque passage 38 fait saillie radialement vers l'intérieur à son extrémité inférieure et est ouvert, par l'intermédiaire d'une ouverture annulaire 40, sur le passage d'échappement 20 à proximité de et autour de 7 tige de soupape 12. Un autre passage de fluide 42 dans la tête de cylindre 18 est relié à une extrémité à une source 44 d'air comprimé, par exemple une pompe à air, et à son autre extrémité coupe l'extrémité supérieure des passages de fluide 38 afin de délivrer de l'air compri mé à ces derniers. Commodément, l'autre passage 42 coupe l'alésage 24 entre les rebords 33 et 29 de l'élément 32 et du manchon tubulaire 28, respectivement. En fonctionnement, de l'air comprimé provenant de la source 44 s'écoule à travers les passages 42 et 38 et l'ouverture 40 de sorte que l'air s'écoule vers le bas le long de la partie inférieure de la tige de soupape 12 à l'intérieur du passage d'échappement 20 et d'un bord à l'autre de l'extrémité axiale supérieure 46 de la tête de soupape 14. Cet écoulement d'air refroidit à la fois la tige de soupape 12 et la tête 14 de celle-ci et, de plus, .11 écoulement d'air frappe et refroidit le siège 16 de la soupape. On re marauera également que l'écoulement d'air à travers les passages 38 refroidit également le manchon 28 et l'élément 32. Enfin, l'écoulement d'air de refroidissement s'échappe à travers le passage 20, conjointement avec les gaz d'échappement provenant du cylindre -22. On se réfère à présent à la figure 3, sur laquelle est représentée une variante de la soupape 10 selon la présente invention, comportant une tige 12 de soupape possédant une tête élargie 14 à une extrémité, qui coopère avec le siège 16 de la soupape dans la tête de cylindre 18. A la différence du mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, cependant, la tige de soupape 12 est montée à coulissement à l'intérieur d'un guide de soupape 100 qui est ajusté à la presse dans un alésage 102 de la tête de cylindre 18. Aucun passade de fluide n'est prévu le long du guide de soupape 100. Un revêtement 104 est placé à l'intérieur du passage d'échatpement 20 de manière à être écarté vers l'intérieur de ce dernier. De plus, le revêtement 104 est fermé à son extrémité extérieure 106 à la tête de cylindre 18 et vient également au contact du siège de soupape 16 par l'intermédiaire d'une ouverture circulaire 108 dans le revêtement 104. La tige de soupape 12 s'étend à travers une astre ouverture circulaire 110 du revêtement 104 qui est de diamètre sensiblement plus grand que la tige de soupape 12. La source d'air comprimé 44 est reliée, par l'intermédiaire d'un passage 112, à l'espace 114 entre le revêtement 104 et la tête de cylindre 18. Par conséquent, l'écoulement d'air depuis la source 44 se fait à travers le passage 112, dans l'espace 114 autour du revêtement 104 et s'échappe à travers l'ouverture 110. Comme auparavant, l'air traversant l'ouver- ture 110 s'boule vers le bas le long de la partie inférieure de la tige de soupape 12 et d'un bord à l'autre de l'extrémité axiale supérieure 46 de la tête de soupape 14 afin de la refroidir. On peut ainsi voir que la variante de l'invention représentée sur la figure 3 diffère de celle représentée sur les figures 1 et 2 uniquement par la manière dont les passages d'écoulement d'air de refroidissement sont pratiqués à travers -la tête de cylindre 18. De ce qui précède, il ressort que la soupape d'échappement refroidie par air selon la pré- sente invention constitue un moyen simple, peu coûteux et cependant totalement efficace pour refroidir la soupape d'échappement du moteur. De plus, à la différence des soupasses refroidies par air antérieurement conrnes, le refroidissement de la soupape peut être permanent et an pratique empêche efficacement une déformation thermique et une rupture de la tige de sounane 12 et/ou de la tête de sourate 14. De nombreuses modifications à l'invention oui vient d'être décrite apparaitront à l'homme de l'art sans sortir du cadre de ladite invention tel que délimité par la portée des revendications annexées REVENDICATIONS 1 - Soupape à refroidissement par air pour moteur, ledit moteur possédant un carter, ladite soupape étant caractérisée en ce qu'elle comporte une tige allongée et une tête de soupape agrandie rattachée à une extrémité de la tige ; des organes pour supporter à coulissement axial ladite tige dans ledit carter, une source de fluide sous pression, un passage de fluide pratiqué dans le carter, ledit passage de fluide étant relié à une extrémité à ladite source de fluide sous pression et relié à son autre extrémité à une ouverture annulaire autour de ladite tige de soupape à proximité de ladite tête de celle-ci, de telle sorte que du fluide s'écoule à travers ladite ouverture le long de ladite tige de soupape et d'un bord à l'autre d'une extrémité axiale de la tête de soupape pour ainsi refroidir ladite soupape. 2 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce qutune partie dudit passage est réalisée à travers lesdits organes de support. 3 - Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits organes de support comportent en outre un manchon tubulaire extérieur placé dans un alésage dudit carter et un élément tubulaire interne placé à l'intérieur dudit manchon et destin a recevoir à coulissement la tige de soupape, en ce qu'au moins une partie de la périphérie extérieure dudit élément tubulaire est espacée de la périphérie interne dudit manchon et délimite un passage de fluide, ledit passage étant ouvert à une extrémité sur l'ou- verture annulaire. 4 - Soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce que la périphérie extérieure de l'élé- ment tubulaire est cruciforme en coupe. 5 - Soupape selon la revendication 3, ca racterisée en ce que ledit élément tubulaire se termine à courte distance de ladite ouverture annulaire de telle sorte que ledit passage fasse saillie radialement vers l'intérieur le long de ladite tige de soupape. 6 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit carter de moteur comprend un passage de tubulure à travers lequel s'étend une tartie de la soupape et en ce nue ledit passage comporte en outre un revêtement placé dans ledit passage, ledit revêtement étant écarté dudit passage et délimitant un tassage de fluide, et en ce que ladite ouverture annuaire est une ouverture à travers ledit revêtement. 7 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est une soupape dtéchapoement de moteur 8 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la source de fluide sous pression est une source d'air comprimé.