Brevet FR2477634A1 — publié le 19810911

Culasse pour moteurs à refroidissement par air La présente invention concerne les culasses desti- nées aux moteurs à combustion interne et en particulier aux petits moteurs à refroidissement par air. L'invention porte plus particulièrement sur une culasse pour moteurs à refroi- dissement par air qui est caractérisée en ce qu'une partie de la paroi supérieure de la culasse présente une cavité dirigée vers le bas pour former une chambre de culbuteurs, et en ce qu'un passage de courant d'air de refroidissement atteignant la partie supérieure d'un orifice d'admission à partir du côté d'un orifice d'échappement est formé entre la paroi infé- rieure de la chambre de culbuteurs et la surface supérieure de la paroi qui définit une surface de portée sur un cylindre. La figure 1 est une vue en plan d'un exemple carac- téristique d'un moteur classique à soupapes latérales et à refroidissement par air couramment utilisé. Ce type de moteur à soupapes latérales couramment utilisé est si largement emplo- yé et si commode à monter sur un bâti de support et à manipu- ler, qu'on considère qu'il est préférable de loger et de disposer un filtre à air a, un silencieux b et un carburateur entre des plans transversaux A-A et B-B représentés sur le dessin. Un mécanisme de soupapes de ces systèmes d'admission et d'échappement, associé à un orifice d'admission et un ori- fice d'échappementest ainsi monté sur un cylindre d, de façon à tre orienté dans une direction pratiquement perpen- diculaire à la direction axiale Y-Y d'un vilebrequin c. La plupart des moteurs à quatre temps à refroidisse- ment par air couramment utilisés à l'heure actuelle sont de ce type à soupapes latérales. Cependant, ce moteur à soupapes latérales présente le défaut d'avoir de mauvaises performan- ces. On sait d'autre part qu'un moteur à refroidissement par air du type dit à soupapes en tête, dans lequel le mécanisme de soupapes des systèmes d'admission et d'échappement se trouve au sommet d'un cylindre, présente de meilleures perfor- mances que le moteur à soupapes latérales mentionné ci-dessus. Le moteur à refroidissement par air à soupapes en tête mentionné cidessus présente cependant le défaut d'avoir une hauteur totale supérieure à celle d'un moteur à refrài- -2- dissement par air à soupapes latérales, ce qui fait que la hauteur de montage du moteur est élevée et que sa manipulation est difficile. On va expliquer ces points en se référant aux figures 2 et 3 qui représentent schématiquement un moteur à soupapes en tête de type classique. Une chambre de culbuteurs n qui loge un culbuteur et un ressort de soupape, non repré- sentés, est formée à la surface supérieure du sommet d'une culasse m, une chambre de combustion g est formée sous la chambre de culbuteurs n et un trou taraudé e pour une bougie est formé dans la chambre de combustion g. Il existe de plus une bride d'échappement f, comme on le voit en considérant la disposition du silencieux b,du carburateur et du filtre à air a mentionnés précédemment. On notera incidemment que les gaz d'échappement du moteur sont déviés à angle droit par un tuyau d'échappement, non représenté,et sont dirigés vers le silencieux. Sur les dessins, le symbole h désigne une ailette, i désigne un orifice de soupape d'admission, j désigne un ori- fice de soupape d'échappement, k désigne un trou de passage de tige de culbuteur et 1 désigne une bride d'admission. Dans le moteur à refroidissement par air, un courant d'air de refroidissement est dirigé de façon à refroidir essentiellement la chambre de combustion g, le trou taraudé de bougie e et les orifices de soupape d'admission et d'échap- pament i et j. Cependant, dan.s ce cas, le courant d'air de refroidissement refroidit le trou taraudé e destiné à la bou- gie, puis il frappe l'ailette h, change de direction, comme -le montre la flèche A sur la figure 2, et refroidit les orifi- ces des soupapes d'admission et d'échappement i et j ainsi que la chambre de combustion g, en passant dans un trou B qui traverse entièrement la culasse. Dans ce cas, le courant d'air de refroidissement rencontre des obstacles constitués par l'orifice d'admission et l'orifice d'échappement et de ce fait, si on donne une section élevée au passage d'air de refroidis- sement, on se trouve en présence des défauts qui consistent en ce qu&la culasse m doit avoir une hauteur importante et ein ce que la hauteur totale du moteur est importante. Le but de l'invention est de réaliserune culasse qui des o2477634 conserve intégralement l'avantage des bonnes performances du moteur à soupapes en tête classique mentionné ci-dessus, tout en réduisant au minimum le défaut qui consiste dans l'augmen- tation de la hauteur et en évitant de diminuer les performan- ces de refroidissement. L'invention consiste en une culasse pour moteurs à refroidissement par air caractérisée en ce qu'une partie de la paroi supérieure de la culasse présente une cavité dirigée vers le bas de façon à former une chambre de culbuteurs, et en ce qu'un passage d'air de refroidissement atteignant la partie supérieure d'un orifice d'admission à partir du côté d'un orifice d'échappement est formé entre la paroi inférieure de la chambre de culbuteurs et la surface supérieure de la paroi qui définit une surface de portée sur un cylindre. L'invention a également pour but de réaliser une culasse pour moteurs à refroidissement par air dans laquelle un guide de courant d'air de refroidissement destiné à guider un courant d'air de refroidissement vers le c8té de la bougie est formé d'un seul tenant avec le corps de la culasse, du côté opposé aux tiges de culbuteurs, près de l'orifice d'échappement mentionné ci-dessus. L'invention a également pour but de réaliser une culasse pour moteurs à refroidissement par air, dans laquelle le guide de courant d'air de refroidissement mentionné ci-dessus est un guide de courant d'air de refroidissement ayant une forme en L, avec une courbure à rayon relativement grand, ce guide comprenant une première surface de plaque pratiquement parallèle au courant d'air de refroidissement et une seconde surface de plaque courbée vers le bas avec un angle déterminé par rapport à la première surface de plaque. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en plan d'un moteur à refroidissement par air et à soupapes latérales de type classique; Les figures 2 et 3 son-, des représentations schéma- tiques explicatives d'un moteur L refroidissement par air et -4- à soupapes en tête, de type classique, la figure 2 étant une vue en plan tandis que la figure 3 est une vue dans la direc- tion de la flèche L portée sur la figure 2; et Les figures 4 à 6 sont des représentations schémati- ques explicatives d'un mode de réalisation de l'invention, sur lesquelles la figure 4 est une vue en plan, la figure 5 est une vue de c8té dans la direction de la flèche W de la figure 4 et la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5. Sur les figures 4 à 6, la référence 1 désigne une bride d'admission, la référence 2 désigne une bride d'échappe- ment, la référence 3 désigne un trou taraudé pour une bougie, la référence 4 désigne chacun des deux trous taraudés de mon- tage d'axe de culbuteur, la référence 5 désigne l'un des trous des vis de fixation sur le cylindre, ces trous étant placés à chacun des quatre emplacements représentés, la référence 6 désigne chacun des deux trous de passage de tige de culbuteur, la référence 7 (sur la figure 5) désigne un orifice d'échappe- ment, la référence 8 désigne chacun des deux trous de yis de fixation du tuyau d'échappement, la référence 9 désigne une paroi supérieure d'une culasse qui forme une surface de portée pour un couvre-culbuteurs (non représenté), la référence 10 désigne une surface de portée sur le cylindre, la référence 11 désigne un capot-guide, la référence 12 désigne chacun des orifices da soupape d'admission et d'échappement, la référence 13 désigne une chambre de combustion, la référence 14 désigne une paroi inférieure d'une chambre de culbuteurs, la référence désigne une paroi périphérique d'un orifice d'admission 21, la référence 16 désigne une paroi périphérique d'un trou de passage de tige de culbuteur, la référence 17 désigne une ailette et la référence 18 désigne un trou de vis de fixation du capot-guide 11. Ces pièces sont mutuellement disposées de la manière qui est représentée pour former une culasse. Conformément à l'invention, une partie appropriée de la paroi supérieure 9 de la culasse mentionnée ci-dessus présente une cavité dirigée vers le bas, avec une profondeur appropriée, comme le montre la figure 6, de façon à former une chambre de culbuteurs C, et un passage de courant d'air de 5 - refroidissement H. atteignant la partie supérieure de l'ori- fice d'admission 21 à partir du côté de l'orifice d'échappe- ment 7, est formé entre la paroi inférieure 14 de la chambre de culbuteurs C et la paroi supérieure 22 de la surface de portée sur le cylindre, 10. En outre, un guide de courant d'air de refroidissement 19 est coulé en une seule pièce avec un corps de culasse 100, du c8té d'entrée du courant d'air de refroidissement (du coté droit sur la figure 4), à l'opposé des trous de passage de tige de culbuteur 6, et ce guide pré- sente, en coupe, une forme en L avec un rayon de courbure relativement grand, en étant formé par une première surface de plaque 19a pratiquement parallèle à la direction Z du cou- rant d'air de refroidissement et par une seconde surface de plaque 19b, courbée vers le bas avec un angle déterminé à partir de la première surface de plaque 19a. Sur les dessins, le symbole K désigne un passage de courant d'air de refroi- dissement du coté opposé aux tiges de culbuteur. Avec une telle structure, on peut donner à la culasse une hauteur très inférieure à celle correspondant à la culasse classique. On notera incidemment que le carburateur, le filtre à air et le silencieux sont placés dans des positions qui conviennent au montage du moteur de la manière expliquée en relation avec l'exemple classique de la figure 1. La culasse de l'invention. a la st-,ucture indiquée ci-dessus. Lorsque maintenant on fait démarrer le moteur à refroidissement par air équipé de la culasse 100 de l'inven- -tion, un mélange gazeux introduit dans la chambre de combus- tion 13 en passant par le filtre à air et le carburateur, non représentés, et l'orifice d'admission 21, br le à l'intérieur de cette chambre 13 et il est évacué hors de la chambre de combustion 13 sous la forme de gaz d'échappement. Dans ce cas, le gaz d'échappement est dévié par un tuyau d'échappement non représenté, de façon à être dirigé dans une direction prati- quement perpendiculaire à la direction X-X' (direction axiale du vilebrequin) sur la figure 4. Dans ce cas, le courant d'air de refroidissement circule dans la direction X ->X', comme l'indique la flèche Z sur la figure 4 et une partie de ce cou- -6- rant est guidée par le guide de courant d'air de refroidisse- ment 19, ou plus particulièrement par la partie 19b, courbée en L avec un rayon relativement grand, pour refroidir la chambre de combustion 13 ainsi qu'une bougie, non représentée. Une autre partie du courant d'air de refroidissement traverse le passage d'air de refroidissement H entre la paroi infé- rieure 14 de la chambre de culbuteurs et la surface supérieure de la paroi qui définit la surface de portée pour le cylindre, , en passant entre l'ailette 17 et la bride d'échappement 2, pour refroidir la chambre de combustion 13 qui est une partie à température élevée. Ainsi, dans l'invention, du fait que la chambre de culbuteurs C, définissant une cavité dirigée vers le bas, est formée sur la surface de portée de couvre-culbu- teurs de la paroi supérieure 9, et du fait que les culbuteurs et les éléments qui les accompagnent, comme les ressorts de soupapes, sont logés dans cette chambre de culbuteurs, la hau- teur de la culasse peut ôtre beaucoup plus réduite que pour une culasse classique. De plus, le passage d'air de refroi- dissement H communiquant avec la partie supérieure de l'orifi- ce d'admission 21 à partir du côté de l'orifice d'échappement 7 est formé entre la paroi inférieure 14 de la chambre de culbuteurs C et la surface supérieure de la paroi qui définit la surface de portée sur le cylindre, 10, de façon à refroi- dir les pièces situées à l'intérieur de la culasse qui doi- vent être r.efroidies par la courant d'air de refroidissement qui traverse le passage H. De ce fait, on peut non seulement obtenir des performances de refroidissement suffisantes, mais également réduire la hauteur de la culasse à une valeur, infé- rieure à celle d'une culasse classique. En outre, du fait que le guide de courant d'air de refroidissement 19 est coulé en une seule pièce avec le corps de culasse 100, est accouplé au capot-guide 11 et est courbé en L avec un rayon de courbure relativement grand, de façon à dévier le courant d'air de refroidissement pour l'amener dans la direction nécessaire, le courant d'air de refroidissement qui circule dans le passage d'air de refroidissement K ne peut pas s'échapper, et il peut effectivement refroidir les pièces qui doivent l'être. En outre, la fonction classique du -7- capot-guide 11 et la mise en place d'un guide de courant d'air de refroidissement séparé du corps de la culasse, dans le but d'éviter que le courant d'air de refroidissement s'échappe directement, deviennent inutiles, le co t de fabrication du moteur est réduit et la structure présente une bonne esthéti- que. De plus, du fait que le guide de courant d'air de refroidissement 19 est coulé en une seule pièce avec le corps de la culasse, la rigidité des ailettes est augmentée, ce qui réduit le bruit. Du fait que la culasse de l'invention présente la structure indiquée cidessus, l'invention permet de réaliser en pratique une culasse conservant intégralement les avantages de la culasse du moteur à refroidissement par air et à soupa- ipes en tête de type classique, mentionné précédemment, tout en supprimant ses défauts, en réduisant la hauteur et en offrant une capacité de refroidissement élevée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. -8- REVENDICATIONS 1. Culasse pour moteurs à refroidissement par air, caractérisée en ce qu'une partie de la paroi supérieure (14) de la culasse (100) forme une cavité dirigée vers le bas pour définir une chambre de culbuteurs (C), et en ce qu'un passage d'air de refroidissement (H) atteignant la partie supérieure d'un orifice d'admission (21) à partir du c8té d'un orifice d'échappement (7) est formé entre la paroi inférieure (14) de la chambre de culbuteurs et la surface supérieure d'une paroi (22) définissant une surface de portée (10) sur un cylindre. 2. Culasse pour moteurs à refroidissement par air selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un guide de courant d'air de refroidissement (19) destiné à guider un courant d'air de refroidissement vers le c8té de la bougie est formé en une seule pièce avec le corps de la culasse (100) du côté opposé aux tiges de culbuteur, près dudit orifice d'échappement (21). 3. Culasse pour moteurs à refroidissement par air selon la revendication 2, caractérisée en ce que le guide de courant d'air de refroidissement (19) est un guide courbé en L avec un rayon de courbure relativement grand qui comporte une première surface de plaque (19a) pratiquement parallèle à l'écoulement du courant d'air de refroidissement et une seconde surface de plaque (19b) courbée vers le bas avec un angle déterminé à partir de la première surface de plaque.