Brevet FR2496931A1 — publié le 19820625

L'invention concerne les régleurs de jeux hydrauli- ques (poussoirs), et en particulier un régleur de jeu de faible encombrement, convenant à des moteurs modernes à arbre à camesen tête. Dans cet environnement, l'huile du moteur doit pénétrer dans le poussoir par un canal ménagé dans la partie inférieure ou dans la partie médiane de ce poussoir. L'invention utilise un joint flexible, analogue à du caoutchouc, permettant à l'huile du moteur de péné- trer dans le poussoir et d'y former un réservoir de fluide hydraulique, tout en empêchant la libération ultérieure de ce fluide. De cette manière, une réserve permanente de fluide hydraulique est disponible pour un fonctionnement convenable du poussoir, en particulier après une période d'arrêt prolongé du moteur. La chambre de compression hydraulique est ménagée dans un ensemble à piston qui est disposé dans le centre de l'ensemble du poussoir. Les ensembles à pistons inter- changeables de diverses longueurs peuvent être substitués les uns aux autres, offrant ainsi une technique souple et peu coûteuse pour produire une famille de poussoirs pou- vant être utilisés dans divers moteurs. L'invention a pour objet principal un poussoir peu volumineux, comportant une source de fluide hydraulique située en un point autre que son sommet et comprenant éga- lement un réservoir de fluide hydraulique immédiatement disponible, même après des périodes d'arrêt du moteur. L'invention a également pour objet un joint flexi- ble, analogue à du caoutchouc, permettant l'introduction du fluide hydraulique nécessaire dans un réservoir ménagé à l'intérieur du poussoir pendant des périodes de fonc- tionnement du moteur, tout en empêchant la perte ultérieure de ce fluide du réservoir, en particulier lorsque le moteur est arrêté. L'invention a pour autre objet un poussoir peu vo- lumineux, pouvant être utilisé dans des moteurs compacts modernes à arbre à cames en tête, notamment des moteurs ou le poussoir est placé immédiatement entre la queue de soupape et la came. 249693î L'invention a également pour objet un poussoir comportant des ensembles à pistons interchangeables, ce qui facilite la mise en oeuvre d'un procédé peu coûteux de fabrication d'une famille de poussoirs. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale partielle de la partie supérieure d'un cylindre de moteur à arbre à cames en tête, utilisant le régleur de jeu selon l'in- vention.; et la figure 2 est une coupe axiale du régleur de jeu selon l'invention. L'invention sera décrite sous sa forme de réali- sation comme régleur de jeu hydraulique à compensation automatique ("poussoir"). L'invention concerne plus par- ticulièrement un organe d'obturation analogue à un clapet, qui fonctionne d'une manière permettant l'admission de fluide hydraulique dans un réservoir interne du régleur, et empêchant tout retour ou tout écoulement du fluide de ce réservoir pendant l'arrêt du moteur. Des régleurs de jeux hydrauliques à compensation automatique sont connus depuis de nombreuses années. La plupart des régleurs classiques comprennent un plongeur ou corps cylindrique qui est inséré et qui peut coulisser axialement dans un élément suiveur ou commandé cylindrique plus grand. Une chambre de compression de fluide hydrauli- que est ainsi formée entre ces éléments. Une seconde cham- bre à fluide ou réservoir est habituellement formée à l'in- térieur du cylindre constitué par le corps du plongeur, le niveau de fluide de ce réservoir étant maintenu par une alimentation en lubrifiant du moteur s'effectuant au moyen de canaux et de cavités appropriés. Un ressort de rappel tend à déplacer le corps du plongeur vers l'extérieur du corps de l'élément commandé lorsqu'aucune force extérieure de retenue n'est appliquée. Ce mouvement relatif provoque l'ouverture d'un clapet de retenue placé à une première extrémité du corps du plongeur, afin de permettre au fluide hydraulique de passer du réservoir de fluide dans la cham- bre hydraulique lorsque le volume de cette dernière augmente. Une description plus complète de ce type de régleur est don- née ci-après. Des régleurs classiques de ce type utilisent géné- ralement des éléments relativement longs, comme c'est le cas en particulier du corps du plongeur. Ceci facilite l'in- corporation d'un réservoir de fluide important à l'intérieur du plongeur, ce réservoir étant alimenté à partir d'une source d'huile moteur à la partie supérieure du régleur. Des régleurs classiques sont conçus et montés de manière que le fluide pompé dans le réservoir pendant la marche du moteur reste dans ce réservoir lors de l'arrêt. Cette ca- ractéristique est nécessaire et souhaitable car les régleurs exigent souvent un apport de fluide supplémentaire dès la mise en marche du moteur. Dans un régleur classique, ce fluide est rendu disponible instantanément par l'intermé- diaire du clapet de retenue lui permettant de s'écouler du réservoir de fluide adjacent. Cependant, en l'absence de ce réservoir de fluide ou dans le cas o ce dernier s'est vidé pendant les périodes d'arrêt, aucun apport de fluide n'est disponible pour le régleur avant que le moteur développe une pression d'huile suffisante et refoule de nouveau.du. fluide vers le régleur. L'absence d'un réservoir contenant du fluide hydraulique disponible peut avoir pour résultat une mauvaise compensation de longueur par le régleur pen- dant une durée importante lors du démarrage, en particulier par temps froid. Dans le cas de moteurs à combustion interne effi- caces et petits et avec l'utilisation croissante des arbres à camesen tête, des régleurs de jeux hydrauliques ayant une dimension axiale considérablement plus petite ont été demandés. En outre, le positionnement de ces régleurs dans le mécanisme de commande des soupapes rend souvent diffici- le ou impossible l'arrivée de l'huile à la partie la plus haute des régleurs. La figure 1 représente un tel régleur compact moderne 10 disposé axialement au-dessus de la sou- pape correspondante 21 et immédiatement au-dessous de l'ar- bre à cages 14 en tête. Dans cette configuration, la partie 249693; supérieure 16 du régleur 10 s'étend sensiblement au-dessus du bloccylindresl8-du moteur dans lequel des galeries et canaux 20 d'huile sont formés. En conséquence, le fluide hydraulique ou l'huile du moteur doit entrer dans le ré- gleur 10 en un point 22 situé nettement au-dessous de la partie la plus haute de ce régleur. L'invention concerne un régleur de jeu hydraulique à compensation automati- que, de faibles dimensions, ainsi qu'un dispositif destiné à maintenir un réservoir de fluide hydraulique pendant les périodes d'arrêt du moteur. La figure 2 représente le régleur de jeu ou "pous- soir" complet selon l'invention. Une chambre hydraulique à haute pression est formée entre un corps cylindrique 32 en forme de coupelle et un plongeur cylindrique 34. Le corps 32 et le plongeur 34 sont dimensionnés de manière à pouvoir se déplacer axialement l'un par rapport à l'au- tre. En outre, les diamètres relatifs de ces éléments sont choisis de manière qu'une petite quantité prédéterminée de fluide hydraulique puisse s'échapper de la chambre 30 de compression dans un réservoir 38a de fluide hydraulique le long de l'interface cylindrique 36 lorsqu'une force de compression est appliquée au corps 32 par rapport au plon- geur 34. Un bossage 40 est formé sur la partie inférieure du corps 32 de manière à recevoir la queue de soupape et en- trer en contact avec elle pendant le fonctionnement normal du moteur. Une gorge annulaire 56 est ménagée sur la par- tie supérieure du corps 32 afin de recevoir un anneau 50 de retenue qui peut être du type fendu e'; à compression. L'anneau 58 de retenue empêche le corps 32 de descendre sans retenue, ce qui assure le maintien du poussoir complet, une fois assemblé, fn.- - pendant l'assemblage du moteur et, ultérieurement, pendant le fonctionnement du moteur. La gorge 56 est dimensionnée pour recevoir l'anneau 58 de retenue sur toute sa section, ce qui permet au corps 32 d'être introduit sans retenue dans la structure du poussoir. Un orifice de dosage hydraulique 42 est réalisé sur l'axe central du plongeur 34 et permet au fluide hydraulique de passer du réservoir 38b dans la chambre 30 de compres- sion lorsque le clapet de retenue est ouvert. Ce clapet de retenue est constitué d'une bille 44 obturant l'orifice, d'un organe 46 de retenue de la bille et d'un ressort hé- licoldal 48 de rappel. La bille 44 est normalement mainte- nue dans sa position de fermeture, comme représenté, par la force du ressort 48 de rappel qui agit contre l'organe 46 de retenue, ou bien par la pression du fluide hydrauli- que régnant dans la chambre 30 de compression lorsqu'une force axiale de compression est appliquée au poussoir. L'organe 46 de retenue de la bille présente plusieurs trous ou perforations permettant un écoulement libre du fluide hydraulique à l'intérieur de la chambre 30 de com- pression, à la fois au-dessus et au-dessous de l'anneau de retenue. Un second ressort hélicoïdal 50, plus gros que le précédent, a pour fonction de maintenir rigidement l'or- gane 46 de retenue de la bille contre le plongeur 34. Le ressort hélicoïdal 50 a pour seconde fonction, qui est également sa fonction principale, d'exercer une force axiale de rappel entre le corps 32 et le plongeur 34 afin de tendre à provoquer à force un mouvement axial re- latif d'extension de ces éléments. Cette extension se pour- suit tant que le plongeur 34 est en contact avec l'organe suiveur ou commandé 52 qui, lui-même, force le corps 32 vers le bas ou vers l'extérieur par rapport à l'ensemble du poussoir, jusqu'à ce que cet ensemble soit simultané- ment en contact avec la queue de soupape de la partie in- férieure et avec la came à la partie supérieure. Des enco- ches 54 sont ménagées à distance les unes des autres dans la partie annulaire supérieure du plongeur 34 pour facili- ter l'écoulement libre du fluide hydraulique du réservoir extérieur 38a vers le réservoir intérieur 38b. Le corps 32, le plongeur 34, le ressort 50 de rap- pel et le clapet de retenue décrits ci-dessus forment un ensemble à piston d'un seul bloc qui, par compression du ressort 58 de retenue, est inséré dans la structure globale du poussoir. Cette géométrie permet à des ensembles à pistons de diverses longueurs d'être insérés dans une structure unique et commune de poussoir. En conséquence, une famille de poussoirs, conçus pour des moteurs exigeant des poussoirs de différentes longueurs, est obtenue sim- plement au moyen d'une série d'ensembles à pistons qui peuvent être insérés dans une structure globale commune de poussoir. Cet ensemble à piston est disposé centralement à l'intérieur d'une entretoise annulaire 60 de section en L comportant une bride 62 le long de son périmètre exté- rieur. Cette bride est placée le long d'une partie entail- lée 64 de la surface cylindrique intérieure de l'organe commandé 52 afin de porter contre une butée non entaillée 66. L'entretoise 60 est maintenue dans cette position par un ressort annulaire 68 de retenue inséré dans une gorge annulaire 70. La surface cylindrique intérieure 72 de l'en- tretoise 60 réalise un ajustement étroit, mais non serré, avec la surface extérieure 74 du corps 32. Ce dernier peut -20 s'élever librement dans les limites permises par les di- mensions axiales du plongeur 34 et il peut descendre jus- qu'à ce que l'anneau 58 de retenue porte contre la surface supérieure 76 de l'entretoise 60. L'huile du moteur conte- nue dans le réservoir 38a lubrifie le joint coulissant for- mé entre le corps et l'entretoise, mais l'ajustement étroit entre ces éléments empêche toute perte importante d'huile par cette interface. Pour la même raison, le fluide ne s'échappe pas par la bride 62. Le corps extérieur ou organe suiveur ou commandé 52 de ce régleur de jeu hydraulique est un élément cylin- drique en forme de coupelle, fermé à sa partie supérieure et ouvert à sa partie inférieure, La surface intérieure comprend une partie entaillée 64, une butée 66 et une gorge , comme décrit précédemment. Le diamètre extérieur de l'organe commandé 52 est choisi de manière que la totalité du poussoir établisse, comme montré sur la figure 1, un ajustement étroit, mais non serré, avec le bloc-cylindres 249693'l 24. Une gorge annulaire 22 de forme en V est formée dans la surface périphérique extérieure de l'organe commandé 52. Cette gorge est disposée de manière à être en commu- nication avec une source de lubrifiant 20 du moteur, comme montré sur la figure 1. Un canal 78 est ménagé au travers la paroi latérale de l'organe commandé afin de permettre l'écoulement du fluide de la gorge extérieure 22 dans le réservoir interne 38a. Un organe annulaire 84 d'étanchéité est disposé entre l'entretoise 60 et l'organe commandé 52. Cet organe 84 d'étanchéité est formé en position sur l'entretoise 60, et la dimension de la surface 94 de l'organe 84 est telle que, lorsqu'il est assemblé dans sa configuration finale, le contact de la surface 94 avec une surface 96 de l'organe commandé réalise un ajustement serré à compression, assu- rant une rotation convenable et empêchant toute fuite de fluide entre les surfaces 94 et 96. Ce point de contact est situé sensiblement au-dessous de l'ouverture du canal 78 dans le réservoir 38a de fluide. Ainsi, il n'empêche pas l'huile du moteur de s'écouler dans le réservoir 38a. Une partie supérieure 92, analogue à un doigt, de l'élément 84 tend à s'appliquer contre la paroi intérieure de l'organe commandé 52 afin d'empêcher l'huile de s'écouler du réser- voir 38a vers l'extérieur en passant par le canal 78. Toute pression s'exerçant de l'intérieur du réservoir vers l'ex- térieur agit de manière à accroître la force s'exerçant sur l'élément 84 et assure ainsi un contact encore plus serré entre cet élément et l'organe commandé 52. Par ail- leurs, l'élément 84 en caoutchouc est orienté de manière qu'une pression positive de fluide agissant par le canal 78 sur cet élément 84 éloigne aisément la partie 92 en forme de doigt de la paroi pour admettre ainsi une quantité supplémentaire de fluide hydraulique dans le réservoir 38a. Le régleur de jeu hydraulique ou "poussoir" à compensation automatique selon l'invention est mis en place et fonctionne comme décrit ci-après. Le poussoir est disposé comme montré sur la figure 1 à l'intérieur d'une ouverture cylindrique ménagée dans le bloc-cylindres 24. Il est conve- 249693 ' nablement placé lorsque le haut de la queue 12 de soupape porte contre le bossage 40 du corps 32 du poussoir. L'en- semble à arbre à cames, comprenant la câme 14, peut en- suite être monté au-dessus du poussoir. Les poussoirs peuvent être fournis soit sous la forme "sèche" soit sous la forme 'mouillée". un poussoir "sec" ne contient pas de fluide hydraulique, tandis qu'un poussoir "mouillé" est chargé au préalable d'une certaine quantité de fluide hydraulique, en usine. Etant donné que les poussoirs "secs" se remplissent rapidement de fluide hydraulique comme décrit ci-après lors de la mise en marche du moteur, seuls les poussoirs "mouillés" seront considérés à ce stade de la description. Si le poussoir tel que fourni contient la quan- tité appropriée de fluide hydraulique, sa surface supérieure 16 doit être juste en contact avec la partie circulaire 28 de la came 14. Ceci suppose que la soupape 21 porte conve- nablement contre son siège 23 à l'intérieur du cylindre. L'extrémité supérieure de la queue 12 de la soupape est alors en contact avec le bossage 40 du corps 32 du poussoir. Dans cette position, il n'existe aucun espace ou "jeu" entre le poussoir et soit la came 14, soit la queue 12 de soupape. Si, par ailleurs, le poussoir est préchargé d'une quantité excessive de fluide dans la chambre 30 de compres- sion, la partie inférieure 40 du corps 32 du poussoir fait descendre à force la soupape 21 qui ne porte donc plus con- tre son siège 23. Dans cette position, le ressort 26 de la soupape exerce une force ascendante ou de compression sur le corps 32 du poussoir par l'intermédiaire de la queue 12 de la soupape. Cependant, l'ensemble du poussoir ne peut s'éle- ver, car la surface supérieure 16 de ce poussoir est en contact avec la came 14 qui-est montée rigidement et en po- sition immobile. Le fait que le fluide hydraulicque contenu dans la chambre 30 ne soit pas compressible empêche l'en- semble à piston du poussoir de se comprimer instantanémcnt et, par conséquent, la soupape peut prendre appui sur son. siège. En outre, le fluide hydraulique ne peut s'5chapper 2496931' par le canal 42, car l'accroissement de pression hydraulique augmente la force exercée par le ressort 48 de rappel en maintenant ainsi la bille 44 en contact étanche avec l'ori- fice et le canal 42. Cependant, le passage cylindrique étroit 36 éta- bli entre le plongeur 34 et le corps 32 permet au fluide retenu dans la chambre 30 de compression de s'échapper len- tement. Au bout d'un certain temps, le fluide s'échappant entre ces éléments permet une lente contraction du poussoir jusqu'à ce que la soupape 21 porte contre son siège 23. Lorsque la soupape est en appui convenable sur son siège, la force de son ressort 26, qui agit sur le poussoir, cesse, ce qui, par suite, fait cesser la perte progressive de fluide hydraulique de la chambre 30 de compression. Le poussoir s'est alors réglé convenablement de lui-même. Sa surface supérieure 16 est en contact avec la partie circulaire 28 de la came 14., tandis que la queue 12 de soupape est en contact avec la partie inférieure 40 du corps 32 du poussoir. Enfin, si le poussoir est préchargé d'une quantité insuffisante de fluide hydraulique, sa surface supérieure 16 ne porte pas contre la came lorsque le poussoir repose sur une soupape en appui convenable sur son siège. Dans ce cas, le ressort 50 de rappel, qui agit sur le plongeur 34 et, par suite,sur l'organe commandé 52, repousse ce dernier vers le haut jusqutà ce qu'il porte con- tre la came. Cependant, pour que ceci se produise, du flui- de hydraulique supplémentaire doit pénétrer dans la cham- bre 30 de pression, en quantité correspondant au volume accru de cette chambre. Le clapet de retenue fonctionne de la manière suivante pour permettre l'admission de ce fluide. Lorsque l'ensemble à piston tend à s'allonger, la pres- sion hydraulique régnant dans la chambre de compression chute par rapport à celle du réservoir adjacent, la chute étant d'une ampleur suffisante pour vaincre la force du ressort 48 agissant sur la bille 44 du clapet. Cette bille s'écarte alors de sa position de contact étanche avec l'ori- fice 42 afin d'admettre le fluide nécessaire dans la chambre de pression. Cette extension se poursuit seulement jusqu'à ce que la surface supérieure 16 du poussoir entre en contact avec la came. Au moment du contact, l'extension cesse, car le ressort 50 de rappel, relativement faible, ne peut vain- cre la force du ressort 26 de la soupape, comme cela est né- cessaire pour soulever la soupape 21 de son siège et la faire descendre à force. De cette manière, les régleurs de jeux hydrauli- ques selon l'invention se règlent automatiquement pour rat- traper convenablement tout espace ou "jeu", tout en permet- tant à la soupape de prendre appui convenablement sur son siège. Bien que la description précédente repose sur la sup- position que le moteur soit à l'arrêt, le fonctionnement de ce poussoir est sensiblement le même en cours de marche nor- male du moteur. Un fonctionnement approprié du moteur exige que le mouvement de rotation excentrée de la came soit transmis par le poussoir à la soupape correspondante afin d'ouvrir cette dernière à force. Pour que cette transmission de mou- vement ait lieu, le poussoir doit conserver sa dimension axiale, c'est-à-dire qu'il ne doit pas pouvoir être compri- mé sensiblement durant toute ouverture donnée de la soupape. Une telle compression permettrait à la soupape de se fermer, ce qui gênerait l'écoulement libre des gaz par la lumière de la soupape ouverte. Comme décrit précédemment, le poussoir selon l'in- vention anticipe ou permet une certaine réduction de dimen- sion au cours des cycles de compression de ce poussoir par suite de la fuite de fluide se produisant à l'interface 36. Cependant, ceci ne constitue pas un inconvénient, car une fuite relativement importante exige le maintien d'une com- pression pendant des durées supérieures à plusieurs secon- des. Ainsi, par exemple, une force de compression de 222,5 N, maintenue pendant une durée comprise entre 5 et 25 secondes, ne provoque une compression axiale du poussoir que de 1,27mm. Pendant le fonctionnement normal d'un moteur, une soupape reste ouverte en général pendant moins d'un dixième de se- conde. Ces courts intervales de compression ne provoquent qu'une compression insignifiante du poussoir. Par contre, le poussoir peut s'allonger presque instantanément grâce à la section relativement grande de l'orifice 42. Ceci permet au poussoir de corriger instantanément, comme cela est nécessaire,toute contraction axiale aussi minimale soit elle. C'est la raison pour laquelle les pertes succes- sives de fluide de la chambre de pression ne s'accumulent pas. Chaque quantité de fluide perdu est complétée dès que la soupape se referme. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au régleur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Régleur de jeu hydraulique à compensation automatique comprenant une chambre hydraulique cylindrique (30) de compression, un clapet (44) de retenue de fluide situé à une première extrémité de la chambre de compression afin de permettre l'admission de fluide dans cette chambre, à partir d'un réservoir de fluide adjacent (38b), un réservoir cylindrique (38a) de fluide, et un canal (78) s'étendant entre l'extérieur du régleur et le réservoir de fluide et par lequel l'huile du moteur peut s'écouler lors- que cela est nécessaire, le régleur étant caractérisé en ce qu'il comporte un second clapet de retenue qui a pour fonc- tion d'admettre le fluide hydraulique du moteur dans ledit réservoir de fluide (38a) et de s'opposer à tout écoulement--- inverse dudit réservoir par ledit canal (78). 2. Régleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second clapet de retenue comprend un élément flexible (84) réalisé en matière analogue à du caoutchouc. 3. Régleur selon la revendication 2, dans lequel l'élément flexible se présente sous la forme d'un anneau ayant un diamètre à peu près égal ou légèrement supérieur au diamètre du réservoir (38a) de fluide à son point de jonction avec ledit canal (78), caractérisé en outre en ce que l'élément flexible est rappelé contre la paroi du ré- servoir, au point de jonction avec le canal, afin d'obtu- rer l'orifice du canal, et en ce qu'une pression positive de l'huile du moteur, agissant sur l'élément flexible par ledit canal, provoque une déformation de ces éléments fle- xibles pour permettre l'admission d'huile du moteur dans le réservoir, une pression positive de fluide, régnant dans ce réservoir, forçant l'élément flexible en contact plus étroit avec les parois du réservoir afin de s'opposer da- vantage à l'écoulement du fluide hydraulique dudit réser- voir. 4. Régleur de jeu hydraulique à compensation automatique, comprenant un ensemble à piston, caractérisé en ce qu'il comporte un corps cylindrique (32) en forme de coupelle présentant une extrémité fermée, une chambre et une extrémité ouverte, un plongeur cylindrique (34) logé dans, ladite chambre, dont une partie fait saillie vers l'extérieur par ladite extrémité ouverte du corps et qui comporte une cloison qui s'étend sur toute la section cir- culaire de ce plongeur, sauf à l'emplacement d'un premier canal (42) traversant ladite cloison, le plongeur et le corps étant conçus pour pouvoir se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre, une chambre (30) de compression étant formée à l'intérieur de la chambre du corps, entre la paroi extrême de ce dernier et la cloison du plongeur, un clapet (44) de retenue étant disposé à l'intérieur de la chambre de compression, sur ledit premier canal (42) afin de s'opposer à tout écoulement du fluide hydraulique vers l'extérieur de la chambre de compression, le régleur comportant en outre un organe commandé extérieur cylindri- que (52), en forme de coupelle, conçu pour s'enclencher avec l'ensemble à piston et pour pouvoir coulisser axiale- ment par rapport à cet ensemble. 5. Régleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément commandé extérieur est conçu pour re- cevoir plusieurs ensembles à pistons ayant un diamètre fixe.