Brevet FR2518165A1 — publié le 19830617

La présente invention concerne un mécanisme pour tourner une soupape pour moteurs à combustion interne, pendant le mouvement de fermeture de la soupape, en utilisant des corps cylindriques qui se trouvent dans des poches disposées concentriquement autour de l'axe d'un corps de base, avec des plans inclinés et qui sont chargés en direct- tion des cotés plus plats des poches, par des ressorts pouvant être comprimésjà action tangentiellellors de la- charge du corps cylindrique et qui agissent avec un élément à ressort face aux poches, qui se tend, lors du processus d'ouverture de la soupape, lorsque la charge augmente du fait du ressort ou des ressorts de la soupape, dans la direction de l'axe de la soupape, ainsi lescorps cylindriques se déchargent dans la direction de l'axe de la soupape lorsque la tension de l'élément à ressort augmente et par contre lorsque la tension de l'élément à ressort diminue pour une rotation relative du corps de base vis-à-vis de l'élément à ressort, ils sont de plus en plus chargés. On sait utiliser des mécanismes à soupape dans des moteurs à essence à quatre temps ou des moteurs Diesel qui exploitent la force du ressort de la soupape qui est crois- sante et qui agit axialement lors de l'ouverture de la- soupape, pour provoquer la rotation Ainsi, on peut obtenir que la soupape, pendant l'ouverture, se tourne de quelques degrés, cependant pendant le mouvement de fermeture, elle n'accomplit plus de mouvement de rotation pour éviter une usure inutile sur son siège Dans le cas d'un moteur Diesel fonctionnant avec de l'huile lourde, un mouvement de rota- tion de la soupape pendant la fermeture est souhaité, pour éloigner les dépôts qui se forment ressemblant à un vernis. La soupape, dans ce cas, vient reposer sur son siège alors qu'elle est encore en rotation. On connait, jusqu'à maintenant, deux mécanismes de rotation d'une soupape agissant selon le principe ci-dessus décrit, et qui tournent la soupape pendant le processus de fermeture Ainsi, le brevet germanique No 1 955 820 indique un mécanisme qui effectue la rotation, contrairement aux mécanismes tournant pendant la course d'ouverture, à l'aide de l'énergie emmagasinée dans un élément à ressort en forme de disque Cette réalisation présente une construction rela- tivement grande en direction axiale et en diamètre, en comparaison aux réalisations traditionnelles, ce qui est un inconvénient parce que la place dont on dispose dans le moteur, est, la plupart du temps>très limitée Le brevet germanique No 3004320 montre une deuxième possibilité d'une rotation de la soupape pendant la course de fermeture. Un ressort en forme de disque est utilisé comme élément de transmission pour charger et décharger des billes se déplaçant dans des poches inclinées ou obliques-, et les billes maintenues par les ressorts à boudin déplacent les ressorts en disque de façon que cela produise une rotation des éléments de ressort en forme de disque, qui est utilisée pour la rotation de la soupape Dans ce cas, toute la course de fermeture de la soupape prend part à la rotation, mais également lors de l'ouverture il y a une rotation, comûme cela est indiqué à la page 18, deuxième paragraphe, du brevet germanique No 3004320, en direction opposée, par conséquent, la rotation résultante n'est que la différence des deux rotations ce qui conduit à une diminution non souhaitable de la rotation dans le sens-de la course de la fermeture - La présente invention a par conséquent pour objet la conception d'un mécanisme de rotation pour soupape ayant une dimension plus petite par rapport aux réalisations connues jusqu'à maintenant, qui tourne la soupape pendant son mouvement de fermeture et ne produit aucune rotation non voulue lors de la course d'ouverture La solution selon l'invention est caractérisée en ce que concentriquement aux corps cylindriques et dans la partie entre ceux-ci et le point d'attaque de la force du ressort de la soupape sur l'élément à ressort sont disposés des éléments roulants soutenant l'élément à ressort sur le corps de base. L'élément à ressort est également soutenu, de plus, quelque peu au milieu entre son diamètre interne et son diamètre externe, par un certain nombre d'éléments cylin- driques, par exemple des billes, qui se déplacent dans une gorge plane disposée concentriquement à l'axe du corps de base, afin qu'il se plie, lors d'une charge, au-dessus de la rangée de billes ainsi formée et se trouvant en forme de cercle Les corps cylindriques indiqués ci-dessus se trouvent sur le plan incliné des poches dans le corps de base, du même côté sur le bord interne ou le bord externe des éléments à ressort comme les éléments roulants se déplaçant dans la gorge cylindrique concentrique du corps de base, et sont déchargés, quand l'élément à ressort est chargé L'inclinaison des plans inclinés doit être suffisam- ment importante pour que toutes les résistances à la rotation puissent être surmontées par la force périphérique dérivée de la force axiale du ressort de la soupape par l'élément à ressort L'élément à ressort, qui est avantageu- sement un disque annulaire plat ou bien un ressort à disque conique ou ressort à plateau sert d'accumulateur de travail pour l'énergie qui est utilisée lors du processus de rotation L'avantage principal de la présente invention réside, en comparaison aux réalisations connues et fonction- nant suivant le même principe, dans la dimension plus petite avec une construction plus simple. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparal- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 montre un mécanisme de rotation alors que la soupape est totalement ouverte; la figure 2 montre un énécanisme de rotation à la fin d'un processus de rotation;et- la figure 3 montre un mécanisme de rotation avec les corps cylindriques produisant la rotation, concentriques à l'intérieur de la boucle des éléments roulants d'appui. 2 $ 18165 Un ressort à disque conique 1, tendu à plat selon la figure 1, s'appuie sur des corps cylindriques 2 et des éléments roulants supplémentaires 6 Les corps-cylindriques 2 se déplacent dans des évidements d'un corps de base 3, qui ont la forme de poches Dans les poches sont prévues des voies, avec des inclinaisons par rapport au plan du ressort à disque conique tendu 1, o ils roulent pendant leur mouvement, sur un angle e Grâce à un ressort de pression 8, les corps cylindriques 2 sont toujours pressés, lors d'une décharge, dans les côtés plus plats des évidements en forme de poche Un couvercle 7 transmet les forces P 1-P 2 des ressorts non représentés de soupape, sur le ressort à disque conique 1-. En plus des corps cylindriques ou roulants 2, dans l'exemple représenté des billes, il y a, sur le corps de base 3, des éléments roulants 61 dans le cas représenté également des billes, qui sont disposés concentriquement aux corps cylindriques 2 La disposition concentrique peut aussi bien être radialement à l'extérieur qu'également à l'intérieur de la boucle ou le cercle parcouru par le corps cylindrique, tant que le point d'attaque des forces du couvercle 7 sur le ressort 1 est modifié en conséquence. Dans l'exemple de la figure 1, le point d'attaque des forces du couvercle 7 sur le ressort 1 est sur le bord radialement interne avec une disposition des billes -s'appuyant 6 concentriquement à l'intérieur de la boucle parcourue par le corps cylindrique tandis que sur la figure 3, le point d'attaque des forces du couvercle 7 sur le ressort 1 se trouve sur son bord radialement externe, donc les billes d'appui 6 sont également radialement à l'extérieur de la boucle ou cercle parcouru par le corps cylindrique. Les éléments roulants 6 forment des points de soutien de façon que le ressort à disque conique a l'effet d'un levier à deux bras Le point de contact du corps cylindrique 2 avec le ressort 1 est désigné en 9. Pour diminuer la pression de surface dans le corps de O 2518165 base, les éléments roulants 6 se déplacent dans des gorges Les surfaces de déplacement des évidements en forme de poche sont également pourvues d'un renflement pour diminuer la pression de surface. Les points de contact ou d'appui 9 et 10 des billes 2 et de la rangée de billes 6 avec le ressort 1 peuvent également, de façon avantageuse, être réalisés comme des voies de déplacement des billes, pour obtenir un bon guidage du ressort 1 et une diminution des pressions entre les billes 2 et la rangée de billes 6 d'une part et le ressort 1 d'autre part. La figure 1 montre le mécanisme de rotation avec la soupape totalement ouverte et le ressort 1 à l'état tendu ainsi que la disposition descorps cylindriques 2 à la posi- tion extrême avant le début de la rotation Les voies de déplacement inclinées ou obliques formées dans le corps de base 3, ayant un angle ie, sont représentées en coupe transversale ( 1 1), en vue de dessus ( 1 2) et en développe- ment tangentiel ( 1 3) sur le cercle partiel des billes, d'un rayon r Le ressort 1 s'appuie, lorsque la soupape est ouverte, sur les éléments roulants 6 guidés dans la gorge 5 du corps de base 3, et est chargé axialement par le couvercle 7 Les ressorts tangentiels 8 ont au préalable pressé les billes 2 dans la profondeur la plus faible qu'elles peuvent atteindre de la voie inclinée 4, afin qu'elles touchent aussi bien le ressort 1 qu'également les voies 4. Si la force axiale concentrique P 2 introduite par le ressort de la soupape diminue à la fermeture de la soupape, au moins jusqu'à P 1, le ressort à disque conique 1 tendu exerce des forces sur les billes 2, qui, alors selon leur grandeur, roulent dans la voie 4 du fait des composantes de force dans la direction périphérique, et transmettent leur mouvement de roulement au ressort 1, qui, par ce fait, parcourt le double chemin de roulement des billes 2 et ainsi tourne avec le couvercle 7 autour de l'axe a-b du corps de base. La figure 2 montre l'état lorsque'la rotation est terminée Les billes 2 se trouvent à la plus grande profon- deur de la voie 4 qu'elle puissent atteindre Elles ont roulé de la position-1 sur la figure 1 2 et 1 3 à la position 2 sur la figure 2 2 et 2 3 et ont ainsi effectué une translation sur l'angle ->, figure 2 2, avec un parcours r t, figure 2 3, donc le ressort l est tourné de 2 1 et aaccompli le parcours 2 r ' Sur la figure 3 est représenté un mécanisme de rota- tion à la même position de sortie que sur la figure 1, cependant avec une position inversée des billes 2 qui se trouvent dans ce cas, sur le bord interne du corps de base 3 La rangée de billes 6 se trouve de nouveau quelque peu au milieu de la partie de coupe transversale massive du corps de base 3 et du ressort 1 Le ressort 1 sera chargé, sur son bord extérieur, par le couvercle 7, selon la position latéralement échangée des billes 2 Une autre possibilité d'éloigner, du ressort 1, les pressions des cylindres qui agissent par les billes 2 et la rangée de billes 6 sur celui-ci, est offerte par les deux bagues de roulement 11 et 12 Le mode de réalisation de la figure 3 a la même fonction que celui de la figure 1; quand la rotation est terminée, on a une représentation analogue à la figure 2, avec inclinaison inversée de façon correspon- dante du ressort à disque conique. Aussi bien pour le mode de réalisation de la figure 1 que pour celui de la figure 3, il peut être avantageux de remplacer les éléments roulants représentés par la rangée de billes 6, par un mode de réalisation connu d'un palier axial à rouleaux complet, par exemple un roulement axial à billes, un palier à rouleaux ou un palier à aiguilles Par ailleurs, les deux modes de réalisation du mécanisme de rotation-peuvent être réalisés, d'une façon connue, en prévoyant un cône interne dans le corps de base 3 pour recevoir des pièces de cône de soupape pour fixation du mécanisme de rotation à l'extrémité d'un arbre de la soupape à tourner. R E V E N D I C A T I O N S 1 Mécanisme pour tourner une soupape pour des moteurs à combustion interne pendant le mouvement de fermeture de ladite soupape, en utilisant des corps cylindriques, qui se trouvent dans des poches disposées concentriquement autour de l'axe d'un corps de base, avec des plans inclinés et qui sont chargés par des ressorts pouvant être comprimés, agissant tangentiellement, lors de la charge du corps cylindrique# dans la direction des côtés plus plats de la poche, et qui agissent avec un élément à ressort se trou- vant face à la poche, et qui se tend, lors du processus d'ouverture de la soupape, lorsque la charge augmente par le ressort de la soupape ou lesressorts de la soupape, dans la direction de l'axe de la soupape, ainsi le corps cylindrique se décharge, dans la direction de l'axe de la soupape, lorsqu'augmente la tension de l'élément à ressort, et au contraire à la détente de l'élément à ressort pour une rotation relative du corps de base vis-à-vis de l'élé- ment à ressort ils sont de plus en plus chargés, caractérisé en ce que concentriquement aux corps cylindri- ques ( 2) et dans le domaine entre eux et le point d'attaque de la force du ressort de la soupape (P 1, P 2) sont disposés, sur l'élément à ressort, des éléments roulants ( 6) appuyant - l'élément à ressort ( 1) sur le corps de base. 2 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément à ressort ( 1) a la forme d'un disque annulaire conique. 3 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément à ressort ( 1) a la forme d'un disque circulaire plan. 4 Mécanisme selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que l Aéliémènt à ressort ( 1) contient des voies renfoncées pour le guidage des corps cylindriques( 2) et des éléments roulants ( 6). Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'entre l'élément à ressort ( 1) et les corps cylindriques ( 2), est disposée une bague de roulement ( 11) du corps cylindrique. 6 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 ou 5, caractérisé en ce qu'entre l'élément à ressort ( 1) et les éléments roulants ( 6) est prévue une bague de roulement à billes ( 12). 7 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments roulants ( 6) sont rassemblés dans un palier à rouleaux axial - 8 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de base ( 3) présente une ouverture centrale, dont la surface d'enveloppe a la forme d'un cône interne pour recevoir des pièces de cône pour fixation du mécanisme à l'extrémité de l'arbre de la soupape à tourner.