Brevet FR2484531A1 — publié le 19811218

Poussoir hydraulique de soupape à fuite hydraulique et amortisseur de retombée de la soupape L9invention se rapporte aux poussoirs hydrauliques de soupapes, notamment pour moteurs à combustion interne. De tels poussoirs sont habituellement utilisés pour rattraper les jeux de culbuterieZ La demande de brevet française Ne 79 26654 de la demanderesse se rapporte a un poussoir hydraulique permettant en outre d'assurer des levees de soupape variables par action sur un organe de réglage de fuite de l'huile comprise entre deux pistons constitutifs du poussoir, l'un actionne par la came de commande, l'autre actionnant la culbuterie. La demande de brevet française N 79 26585 vise la m8me fonction par une action de décompression brutale de l'huile entre les deux pistons constitutifs du poussoir a un angle particulier du vilebrequin du moteur grâce à un boisseau tournant W phase réglable. Dans les deux cas, on obtiens une levée de soupape plus ou moins réduite, et une fermeture plus ou moins avancées Lorsque la fermeture a étd avancée à angle tel que la came commande encore une descente du piston qui lui est lid9 la soupape va arriver sur son siege avec une vitesse trop importante. Il faut donc amortir ce mouvement pour éviter autant un bruit excessif qu'une deterioration rapide4 Les brevets français 1 357 151 et 1 602 356 proposent un dispositif amortisseur comprenant une collerette associée au piston du poussoir actionnant la culbuterie, cette collerette obligeant un volume d'huile sous elle de s'échapper par des jeux réduits au moment de la fermeture, ce qui crée une pression donc un effort de retenue d'autant plus grand que la vitesse est grande. Un tel dispositif présente l'inconvénient de nécessiter une collerette assez large si l'on veut un amortissement assez grand sans entre obligé d'avoir des jeux trop réduits difficiles å obtenir en grande série, D'où des problèmes d'encombrement du poussoir. Un autre inconvénient est qu'il y a "amortissement" aussi au moment du début de levée, d'où des cavitations dans le volume d'huile sous la collerette, et il faudrait donc-y adjoindre un clapet de remplissages L'invention a pour but, dans un poussoir hydraulique du genre précité, de réaliser un dispositif amortisseur uniquement dans le sens de la retombée de soupape et qui ne surdimensionne pas le poussoir. À cet effet, le poussoir hydraulique de soupape selon l'invention, à commande par came, comprenant une chemise et deux pistons montés coulissants dans celle-ci à ses deux extrémités, l'un des pistons étant destiné k coopérer avec la came de commande et l'autre avec un organe d'actionnement de la soupape, l'espace intérieur au poussoir étant normalement gavé en fluide hydraulique et communiquant avec un conduit à fuite variable à l'actionnement de la soupape destiné à en faire varier la levée et la fermeture, un dispositif amortisseur hydraulique étant associé au piston coopérant avec ledit organe d'actionnement de la soupape pour amortir sa retombée, est caractérisé en ce que ce piston renferme un clapet sollicité en butée unidirectionnelle dans le piston sous ltaction d'un ressort et dans le sens du mouvement du piston 8 la retombée de la soupape, ce clapet coopérant en butée dans le même sens avec un épaulement interne de la chemise avant la fin de course du piston correspondant $ la retombée de la soupape, et ledit clapet présentant un passage étrangleur intérieur N a zone de butée avec l'épaulement de la chemise et calibré pour introduire l'effet hydraulique amortisseur en fin de course de retombée de la soupape. Une forme de réalisation d'un poussoir hydraulique de soupape selon l'invention est d'ailleurs ci-après décrite, b titre d'exemple, et en référence au dessin annexé, dans lequel s - la figure 1 est une vue en coupe axiale du poussoir hydrau lique en phase d'actionnement de la culbuterie de soupape t - la figure 2 est une vue partielle du mtme poussoir en début de phase d'amortissement de retombée de la soupape ; - la figure 3 est une autre vue partielle du même poussoir en fin de retombée de la soupape. Le poussoir hydraulique représenté comprend une chemise 1 aux extrémités de laquelle sont montés coulissants deux pistons 2 et 3. Le piston 2 coopère avec une came de commande 4, au contact de laquelle il est normalement sollicitd sous l'action d'un ressort 5. Le piston 3 coopère avec la culbuterie de soupape dont est ici représentée la rotule 6 d'appui d'un eulbuteur d'actionnement de la soupape La chemise 1 présente un orifice 7 dans l'intervalle des pistons 2 et 3 auquel est raccordée, par l'intermédiaire d'une canalisation 8 et d'un clapet anti-retour 9, une pompe X huile b basse pression, telle que la pompe à huile du moteur schématisée en 10, de sorte que cette pompe gave l'intérieur du poussoir en huile dès que sa pression interne tend à tomber en dessous de la pression de refoulement de la pompe. Cela permet de rattraper tous les jeux de culbuterie de manière bien connue. Egalement branché sur la canalisation 8, un dispositif à fuite 11, qui peut être une restriction réglable tel que cela est schématisé ou être un distributeur tournant, comme prévu dans les demandes de brevet françaises précitées, permet à l'huile du poussoir de s'échapper de façon contrôlée vers un réservoir ou, comme représenté, sur le circuit de refoulement de la pompe à huile 10 du moteur, où règne une basse pression de l'ordre de quelques bars0 Ainsi, de manière connue, la came 4 par sa rampe active actionne le piston 2 qui, par l'intermédiaire de l'huile enfermée dans le poussoir, transmet son mouvement au piston 3, qui actionne le culbuteur commandant l'ouverture de la soupape0 La pression hydraulique dans le poussoir résulte des efforts conjoints du ressort de rappel de la soupape et des inerties 'a vaincre. Lorsque le dispositif 'a fuite il est fermé, le piston 3 suit fidèlement les mouvements du piston 2 actionne par la came 4. Lorsque le dispositif à fuite il est ouvert, la levée de la soupape se trouve restreinte par rapport au cas précédent et elle retombe sur son siège avant que le piston 2 soit revenu à sa position de non-actionnement par la came, qui est ici sa position la plus basse, ce dont il résulterait que la soupape reviendrait alors sur son siège avec une vitesse relativement accrue, en l'absence de dispositif amortisseur0 Le dispositif amortisseur ici prévu comprend essentiellement un clapet 12 monté coulissant dans le piston 3 et normalement sollicité par un ressort 13 en butée contre un anneau de retenue fendu 14 encastr dans une gorge 15 du piston, ce clapet étant adaptez pour coopérer aussi en butée unidirectionnelle, dans le sens du mouvement du piston 3 X la retombée de la soupape et, en fin de course de ce dernier, avec un épaulement interne 16 de la chemise0 De plus, le clapet 12 présente un orifice étrangleur 17 intérieur a sa zone de butée avec le siège cireulaire 18 que constitue l'épaulement 16. En fait, le dispositif est agencé de telle sorte que, lors du mouvement de fermeture de la soupape, le clapet 12 entre en contact avec le siège 18 quand la soupape n'est plus qnPB une faible levée, de l'ordre de 1 millimètre par exemple, ce qui correspond ici à l'état du poussoir représenté à la figure 2. Quand la soupape continue de se fermer, le piston 3 continue de descendre de sorte que la collerette du clapet se décolle de l'anneau 14. La figure 3 représente la position relative des pièces quand la soupape est entièrement fermée La dis tance D séparant l'anneau de la collerette représente, à un facteur près qui dépend de la géométrie du culbuteur et que l'on supposera égal à d dans la suite, la course de la soupape pendant laquelle le clapet 12 est sur son siège 18, et qui correspond 'a la course d'amortissement0 On voit sur la figure 2 qu'k partir du moment où le clapet 12 repose sur son siège, le volume d'huile intérieur au poussoir est partagé en deux par le clapet s un volume 19 du côté du piston 2 s un volume 20 du cote du piston 3 En fait, on peut distinguer un troisième volume 2t sous la collerette du clapet et autour de son siège.Un ou plusieurs orifices 22 mettent les volumes 20 et 21 en communicationK L'exposé de fonctionnement qui suit ne se rapporte qetau cas où le dispositif k fuite li est mis en service et où, en cônse- quence, la levée de soupape étant restreinte, elle va se fermer alors que la came 4 commande encore un mouvement de descente. À partir du moment où le clapet 12 arrive sur son siège, les volumes 20 et 21 vont décroitre k une allure qui est fonction de la vitesse V de descente du piston 3. Si l'on appelle S la section de la chemise 1 au niveau du piston 3, la diminution des volumes 20 et 2t va provoquer un débit q = f (S.V) qui va passer dans l'orifice calibré 170 On voit ici l'intérêt des orifices 22 qui permettent l'évacua- tion libre de la fraction du débit q qui provient de la diminution du volume 21. Le diamètre de l'orifice 17 est calculé de telle sorte que le débit q le traversant provoque une montée en pression P du rluide dans les volumes 20 et 21, donc un effort de freinage F = S.P du piston 3. Si l'on choisit un orifice 17 du type dit en mince paroi, c'est k-dire dont le diamètre est assez grand devant l'épaisseur de la paroi, on sait que la pression P sera sensiblement fonction du carré de la vitesse V et très peu sensible aux variations de viscosité du fluide. On voit alors que I1 effort d'amortissement sera F = K S V2, K étant une constante qui dépend de la géométrie du trou 17 et de la masse volumique du fluide. Lé dispositif d'amortissement s'adapte de lui-même aux différents cas de fonctionnement puisque effort F, donc la décélération de la soupape, est d'autant plus fort que la vitesse est rapide. On voit qu'au début du cycle suivant, le clapet ntapportera aucun freinage de la levée de la soupape. En effet, lors de la levée du piston 2, l'huile contenue dans le volume 19 va cher- cher à passer par l'orifice calibré 170 Si le débit d'huile correspondant provoque une montée en pression du volume 19, le clapet 12 va se soulever car la poussée du ressort 17 est faible. Ainsi le volume 21, ainsi que le volume 20 par les orifices 22, sont mis librement en communication avec le volume 19. C'est au cours de la levée de la soupape que le clapet 12 viendra se mettre en appui sur l'anneau 14 pour assurer un nouvel amortissement éventuel. Pour que le poussoir hydraulique fonctionne correctement, en particulier pendant la phase de freinage à la retombée de la soupape, il est nécessaire que le volume 20 soit purgés En effet, une présence d'air abaisserait le module d'élasticité apparent de l'huile, donc la rigidité de la culbuterie0 Pour que cette purge se fasse automatiquement des les premiers cycles, le fond du piston 3 présente une forme tronconique 23 terminée par un trou 24 débouchant dans un conduit 25 traversant de part en part le piston à un niveau qui ne sort jamais de la chemise 1o On prévoira l'angle au sommet du cône tel que, compte tenu de l'inclinaison du poussoir par rapport à la verticale, le sommet du cône soit un point haut du fond de piston où l'air résiduel viendra naturellement se loger. On voit donc que dès la première mise en pression l'air sera chassé par le trou 24 et conduit 25, puis par le jeu entre le piston 3 et la chemise 1 sans que cela corresponde z une fuite d'huile excessive en marche normales Dans une variante, le trou 24 ponrrait déboucher sous la rotule 6 de la culbuterie à condition que la géométrie de la portée sphérique soit suffisamment bonne pour éviter toute fuite excessive REVENDICATIONS 1. Poussoir hydraulique de soupape à commande par came, comprenant une chemise et deux pistons montés coulissants dans celleci à ses deux extrémités, l'un des pistons étant destiné k coopérer avec la came de commande et l'autre avec un organe d'actionnement de la soupape, ltespace intérieur au poussoir étant normalement gavé en fluide hydraulique et communiquant avec un conduit fuite variable à l'actionnement de la soupape destiné à en faire varier la levée et la fermeture, un dispositif amortisseur hydraulique étant associé au piston coopérant avec ledit organe d'actionnement de la soupape pour amortir sa retombée, caractérisé en ce que ce piston renferme un clapet sollicité en butée unidirectionnelle dans le piston sous l'action d'un ressort et dans le sens du mouvement du piston à la retombée de la soupape, ce clapet coopérant en butée dans le même sens avec un épaulement interne de la chemise avant la fin de course du piston correspondant à la retombée de la soupape, et ledit clapet présentant un passage étrangleur intérieur à sa zone de butée avec l'épaulement de la chemise et calibré pour introduire l'effet hydraulique amortisseur en fin de course de retombée de la soupape. 2. Poussoir hydraulique de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage étrangleur du clapet est constitué par un orifice en mince paroi. 3. Poussoir hydraulique de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston coopérant avec 11 organe d'actionnement de la soupape comporte un point haut de purge d'air communiquant par un conduit avec une zone de coopération glissante du piston avec l'un des organes que sont la chemise ou organe d'actionnement de la soupape0 4e Poussoir hydraulique de soupape selon la revendication 3, caractérise en ce que ledit point haut communique avec un conduit transversal du piston débouchant dans la zone de jonction coulissante de ce dernier avec la chemise0