Brevet FR2540553A1 — publié le 19840810

- DISPOSITIF de COMMANDE à CAME, NOTAMMENT POUR SOUPAPES de MOTEURS à COMBUSTION INTERNE. La présente invention se rapporte à un dispositif de commande de soupape, en particulier dans un moteur à arbre à cames en tête, du type comportant une came rotative et des moyens de transmis- sion coopérant avec cette came pour communiquer à une soupape, un mouvement alternatif de levée, à l'encontre de la force exercée par un ressort de rappel assurant la retombée de la soupape. Les soupapes de distribution sont couramment commandées soit directement par une came par l'intermédiaire d'un poussoir, soit par un culbuteur, lui-même commandé par une came ou par une tige. Ces différentes solutions nécessitent en particulier un graissage par alimentation sous pression d'huile; cette huile doit présen- ter une viscosité compatible avec le fonctionnement des autres organes du moteur à combustion interne et notamment des paliers pour lesquels cette viscosité doit de préférence rester faible. Mais une faible viscosité perturbe notamment le fonctionnement de la came par: des frottements élevés dus à une épaisseur extrêmement faible du film d'huile situé entre la came et le culbuteur ou le pous- soir et à l'instabilité de ce film; le couple d'entraînement de l'arbre à cames peut alors devenir très pénalisant pour les petites cylindrées des usures importantes, accélérées par la présence de déchets de combustion faisant office de grains abrasifs. Un but essentiel de la présente invention consiste à remédier aux inconvénients précités par une disposition particulière des organes de commande de soupapes pour un moteur à combustion interne. 49398 1 2 - L'objet de l'invention est un dispositif de commande de soupape du type précité dans lequel, suivant une particularité de l'in- vention, la surface de glissement des moyens de transmission entrant en contact avec la came reste immergée dans un bain d'huile de lubrification indépendant présentant une-viscosité élevée. Cette disposition permet une lubrification séparée du dispositif de commande de soupape par barbotage en huile visqueuse. Une double condition de propreté et de réduction des frottements peut ainsi être assurée car les hautes viscosités favorisent la formation d'un film d'huile entre la came et les moyens de trans- mission tels qu'un culbuteur et un poussoir. En effet, des essais ont montré que le couple d'entraînement du dispositif de commande de soupape est réduit de moitié avec une lubrification très visqueuse, située notamment dans une plage de à l 000 centipoises. Le dispositif de commande de soupape conforme à l'invention per- met aussi de ne pas perdre un gain de frottement par l'emploi d'une pompe à huile auxiliaire de performances élevées Suivant une autre particularité de l'invention, les moyens de transmission précités sont constitués par un culbuteur pivotant en son milieu sur un arbre de culbuteur et pourvu autour de son axe de pivote- ment de saignées qui débouchent dans le bain d'huile indépendant ' L'arbre de culbuteur peut ainsi être lubrifié en permanence par barbotage. Suivant une autre particularité de l'invention, les moyens de transmission précités sont constitués par un poussoir immergé dans un bain d'huile visqueuse supérieur Il s'agit d'une variante pour une attaque directe de soupapes qui permet de conserver les avan- tages précédents O 49398 11676 L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui suit, en se reportant aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d&exemples illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe partielle transversale d'une tête de cylindre d'un moteur à combustion interne, avec une commande de soupape à came conforme à l'invention par came et culbuteur, la figure 2 est une vue en coupe partielle longitudinale d'une tête de cylindre d'un moteur à combustion interne, avecune com- mande de soupape à came conforme à l'invention par came et poussoir, et la figure 3 est une vue en coupe partielle de la figure 2 suivant 3 3 A une culasse 1 d'un moteur à combustion interne représentée à la figure 1, sont essentiellement associés de façon connue en soi, des soupapes 2, des logements 3 de bougies d'allumage, un fluide de refroidissement 4, des guides de soupape 5 munis de joints d'étanchéité 6, des ressorts de rappel 7-, des coupelles 8, des = 25 vis 9 de réglage de jeu, des culbuteurs 10 montés sur des arbres de culbuteur 11, des cames de commande 12. Un couvre-culasse 13 muni d'ailettes de refroidissement 14 re- couvre cette culasse 1 qui contient un bain d'huile visqueuse 15 de lubrification thermiquement isolé de cette culasse par un revêtement 17. Les culbuteurs 10 présentent chacun une partie basse 10 i munie d'un patin 10 et noyée dans le bain d'huile 15; chacun de ces culbuteurs pivote en son milieu sur un arbre Il et présente autour de son axe de pivotement, une gorge circulaire 103 qui débouche vers le fond du bain 15 dans un canal inférieur 1040 49398 X 1 -4- Une variante représentée aux figures 2 et 3 est relative à une commande de soupapes en tête par arbre à cames en tête à attaques directes des soupapes, Sur ces figures sont représentés une culasse 20 pourvue d'un bain d'huile visqueuse supérieur 21 dans lequel sont immergés des poussoirs 22 attaqués par des cames 23 un arbre à cames 24 muni d'un alésage interne 25 qui communique par des trous 26 judicieusement pratiqués dans les cames 23 avec le bain d'huile supérieur 21 d'une part, et par un trou traversant 27, une gorge intérieure 28 d'un palier 29 et un canal d'alimentation 30 débouchant dans la gorge 28, avec un bain d'huile visqueuse inférieur 31; une pompe à huile sous basse pression 32 entrain 6 par l'arbre à cames 24 par l'intermédiaire d'un ensemble de pignons 33 et de façon conventionnelle, des soupapes 34, des ressorts de rappel 35 de soupape, des guides de soupape 36, des coupelles d'attaque 37 de soupape, des pastilles 38 de poussoir assurant le contact avec les cames 23 et des joints d'étanchéité à l'huile 39 montés sur les guides 36. Le dispositif de commande de soupape précédemment décrit fonc- tionne de la manière suivante Comme le montre la figure 1, la partie basse 10 du culbuteur 10 est entièrement noyée dans l'huile du bain 15; par conséquent, la lubrification de la surface de glissement de ce culbuteur en- trant en contact par le patin 10 avec la came de commande 12 2 5 partiellement immergée est assurée en permanence. 49398 1 1676 - Le nez de came 12, projette de l'huile par centrifugation dans la gorge 103 du culbuteur 10 par l'intermédiaire du canal inférieur 104 et permet ainsi de lubrifier continuellement l'arbre Il de cul- buteur' Simultanément, les projections d'huile 16 extérieures au bain d'huile 15 suffisent à lubrifier la surface de contact entre la soupape 2 et la vis 9 de règlage de jeu Le revêtement 17 consti- tué, soit par un matériau isolant par exemple plastique, soit 7 par une lame d'air prise notamment entre deux parois, permet de conser- ver une viscosité suffisante de l'huile du bain 15 à chaud Cette isolation thermique limite le flux de chaleur qui provient de la culasse 1 et chauffe l'huile du bain 15 De plus, les ailettes de refroidissement 14 du couvre-culasse 13 contribuent à évacuer le flux de chaleur dégagée par le frottement de la distribution. La montée en température de l'huile de lubrification est ainsi limitée de manière efficace. Danq la variante représentée sur les figures 2 et 3, une circulation d'huile fortement visqueuse avec le bain supérieur 21 indépendant et alimenté par le bain d'huile inférieur 31 servant de réservoir, par l'intermédiaire de la pompe sous basse pression 32 permet d'assurer en permanence la lubrification des surfaces de glissement des pous- soirs 22 entrant en contact avec les cames 23 par les pastilles 38. Sous l'action de la pompe sous basse pression 32, l'huile visqueuse du bain 31 remonte successivement par le canal 30, la gorge 28 et le trou 27 dans la rampe d'huile constituée par l'alésage interne 25 de l'arbre à cames 24 Cette huile alimente ensuite au-travers des trous 3 26 judicieusement percés dans les cames 23, le bain d'huile supérieur 21 avant l Pattaque des poussoirs 22 par les flancs de ces cames. Lthuile visqueuse est susceptible de retomber ensuite dans le bain inférieur 31 servant de réservoir pour boucler le circuit de lubrifi- cation de la distribution. Comme pour la commande de soupapes par culbuteurs et cames, les joints d'étanchéité 39 montés sur les guides de soupape 36 limitent au mieux -62540553 la consommation d'huile et un matériau thermiquement isolant peut séparer les bains d'huile 21 et 31 de la culasse 20. Afin de rendre compatible l'utilisation d'huiles à fortes viscosités avec le bon fonctionnement des paliers d'arbre à cames et réduire ainsi les frottements de façon optimale, une solution simple consiste à se servir de paliers usuels à arcs partiels. 49395 11671 -5405 j 3 -7- REVENDICATIONS. 1 Dispositif de commande de soupape, notamment dans un moteur à arbres à cames en tête, du type comportant une came rotative ( 12,23) et des moyens de transmission ( 10,22) coopérant avec cette came pour communiquer à une soupape ( 2,34) un mouvement alternatif de levée, à l'encontre de la force exercée par un ressort de rappel ( 7,35) assu- rant la retombée de la soupape ( 2, 34), caractérisé en ce que la sur- face de glissement desdits moyens de transmission ( 10, 22) entrant en contact avec ladite came ( 12, 23) reste immergée dans un bain d'huile de lubrification ( 15, 21) indépendant présentant une viscosité élevée. 2 Dispositif de commande de soupape selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit bain d'huile de lubrification ( 15, 21) présente une viscosité de 200 à 1000 centipoises. 3 Dispositif de commande de soupape selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission sont constitués par un culbuteur ( 10) pivotant en son milieu sur un arbre ( 11) de culbuteur et pourvu autour de son axe de pivotement, de saignées ( 103, 104) qui débouchent dans ledit bain d'huile ( 15) pour le graissage par centrifugation dudit arbre ( 11) de culbuteur. 4 Dispositif de commande de soupape selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission sont constitués par un poussoir ( 22) immergé dans un bain d'huile visqueuse ( 21) supérieur. Dispositif de commande de soupape selon la revendication 4, carac- térisé en ce que ledit bain supérieur ( 21) est alimenté à partir d'un bain d'huile inférieur ( 31) par l'intermédiaire d'une pompe sous basse pression ( 32), d'un canal ( 30)'et d'une gorge ( 28) pratiqués dans un palier ( 29) d'arbre à cames ( 24), d'un trou ( 27) traversant cet arbre à cames et débouchant dans un alésage interne ( 25) formant rampe d'huile, et de trous ( 26) judicieusement percés dans les cames 49398 t ( 23) dudit arbre ( 24). 6 Dispositif de dications 1 à 5, lant ( 17) sépare culasse ( 1, 20). commande de soupape selon l'une quelconque des reven- caractérisé en qe qu'un matériau thermiquement iso- ledit bain d'huile indépendant ( 15, 21, 31) de ladite 7 Dispositif de commande de soupape selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que l'arbre à cames ( 24) corres- pondant à ladite came ( 12, 23) tourne dans des paliers à arcs partiels pour réduire le frottement de ceux-ci en huile visqueuse. 8 Dispositif de commande de soupape selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité ( 6, 39) est monté sur la guide ( 5, 36) de ladite soupape ( 2, 34) pour réduire la consommation d'huileo 49398 1 16