Brevet FR2538454A1 — publié le 19840629

La présente invention concerne un dispositif de blocage de tête de cylindre, pour des cylindres dp moteur dans lesquels apparaissent des pressions de fonctionnement élevées. -5 Normalement, les têtes de cylindres sont fixées au moyen de boulons, qui traversent des trous de la tête de cylindre et sont vissés dans la paroi du carter du mo- teur entourant les cylindres En particulier dans le cas de moteurs hydrauliques, cependant, des pressions très élevées peuvent apparaître dans les cylindres, de l'or- dre de 200 à 300 bar Deplus, dans de tels moteurs, on peut utiliser des diamètres de cylindre relativement élevés, spécialement dans le cas de moteurs à couple élevé, par exemple du type décrit dans la demande de brevet néerlandais 80 00115 Avec un très grand diamètre de cylindre de 25 cm et une pression de fonctionnement d'environ 210 bar, la charge sur la tête de cylindre est d'environ 100 t Avec des diamètres de cylindre plus pe- tits, la tête de cylindre est également soumise à des charges élevées Avec un diamètre de cylindre de 10 cm, par exemple, la charge est encore de l'ordre de 16 t. Le dispositif selon la présente invention est cependant utilisable pour tout type de tête de cylindre. La charge sur la tête de cylindre doit être supportée par les boulons utilisés jusqu'à présent et par les fi- letages de la matière du moteur (acier moulé par exem- ple). Lorsqu'apparaissent des charges de l'ordre de grandeur indiqué ci-dessus, on doit utiliser des boulons relati- vement nombreux et résistants, par exemple 12 boulons M 42 par cylindre, afin de fixer la tête de cylindre avec sécurité. Pour un moteur de construction non inahabituelle avec huit cylindres, cela signifie que l'on doit utiliser 96 boulons résistants et que l'on doit réaliser 96 trous filetés dans la paroi du carter du moteur Il va de soi que ceci est un travail important nécessitant des frais élevés d'usinage De plus, le risque de défaillance de l'un de ces filetages, soit pendant l'usinage, soit pen- dant la mise en place de ces boulons, est relativement grand Dans ce cas, le carter du moteur ne peut plus être utilisé. Un autre problème provient de ce que l'usinage de trous filetés de grand diamètre nécessite une épaisseur de pa- rois importante pour le carter du moteur dans les zones correspondantes, ce qui rend la construction du moteur. plutÈt inefficace et nécessite beaucoup de matière. De plus, les têtes des boulons font saillie par rapport à la tête de cylindre, qui est souvent renforcée dans cette région, de sorte que le moteur peut être moins compact qu'il est souvent souhaitable. Un des objets de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. A cette fin, un dispositif de blocage de tête de cylin- dre du type décrit ci-dessus est caractérisé, selon l'invention, par un anneau segmenté placé partiellement dans une gorge annulaire pratiquée dans le carter du mo- teur transversalement à l'axe de la tête de cylindre, ledit anneau segmenté en fonctionnement ayant une par- tie faisant saillie hors de ladite gorge et reposant sur la partie adjacente de la tête de cylindre, un anneau de serrage étant disposé autour d'une portion centrale su- rélevée de la tête de cylindre, ledit anneau-de serrage étant fixé à la tête de cylindre et pressant les seg- ments dans la direction de ladite partie de tête de cy- lindre, et simultanément évitant le mouvement radial vers l'intérieur des segments, les segments étant pres- sés vers l'intérieur contre ledit anneau de serrage par l'action de moyens de poussée. On observera qu'un dispositif pour-fixer un couvercle de cylindre dans lequel un anneau-constitué de segments présentant une section en forme de coin s'étend dans une gorge d'un cylindre a été utilisé antérieurement pour des cylindres hydrauliques ayant un piston dont la tige passe à travers le couvercle du cylindre. Une telle construction est décrite, par exemple, dans la demande de brevet néerlandais 680063950 Cette-construc- tion antérieure utilise un anneau segmenté ayant une fa- ce supérieure en pente vers l'extérieur et agencé pour coopérer avec une surface supérieure, également en pente vers l'extérieur, d'une gorge formée dans une paroi de cylindre De plus, l'anneau segmenté comporte une surfa- ce intérieure inclinée agencée pour coopérer avec une surface extérieure inclinée correspondante d'un anneau de poussée fixé au couvercle du cylindre En serrant les boulons, les segments de l'anneau extérieur sont pressés en direction de la gorge de la paroi du cylindre Pen- dant ce processus, le caté du fond des segments continue à reposer partiellement sur la partie supérieure du cou- vercle qui est fixée, de sorte que ce couvercle est pressé vers le cylindre en contact avec un épaulement plus profond du cylindre Un joint d'étanchéité est prévu entre l'épaulement et une face annulaire corres- pondante du couvercle du cylindre. Un inconvénient de cette construction antérieure connue est que les éléments doivent être réalisés avec de fai- bles tolérances, car autrement on ne pourrait pas obte- nir une fixation et une étanchéité appropriées Cela ré- sulte partiellement de l'absence de moyens de guidage pour la face interne de l'anneau de poussée. De plus, les segments de l'anneau extérieur ne peuvent pas être facilement enlevés. Dans le brevet américain N 53 847 404, on a décrit une construction semblable pour un couvercle de cylindre hy- draulique qui, cependan t,,qeigt, moins sensible aux tolé- rances, a cause du fait que les segments de l'anneau ex- térieur sont tirés à l'intérieur de la gorge du cylindre par des boulons s'étendant radialement vers l'intérieur à travers un collet du cylindre Il n'est pas possible cependant d'utiliser de tels boulons pour des cylindres placés ou formés dans un bloc moteur. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre com- ment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre schématiquement, en coupe, un premier mode de réalisation, du dispositif selon l'invention. la figure 2 illustre un second mode de réalisation con- forme à la présente invention. Les figures montrent la moitié du dispositif pour un cy- lindre et une tête de cylindre uniques d'un moteur hy- draulique, l'autre moitié non représentée étant symétri-m que. Sur ces figures, un cylindre 1 comporte un alésage 2 dans lequel un piston, non représenté, peut se déplacer de haut en bas, sous la tête de cylindre 3 La tête de cylindre 3 s'étend partiellement à l'intérieur de l'alé- sage du cylindre par une portion 4 qui s'adapte à la forme de l'alésage Un joint d'étanchéité 5 est disposé dans une gorge appropriée entre la paroi interne du cy- lindre et la portion 4 de la tête de cylindre pénétrant à l'intérieur de l'alésage De plus, la tête de cylindre comporte une bride 6 qui repose sur le bord supérieur de la paroi de cylindre, ou si l'on utilise pas une chemise de cylindre séparée et si l'alésage est formé directe- ment dans le carter 8, sur l'épaulement dudit carter prévu dans la position appropriée. Du côté 7 opposé au bord de la chemise de cylindre ou de la partie correspondante du carter de moteur, la bride 6 de la tête de cylindre est rectifiée pour former une fa- ce annulaire plane autour de la tête de cylindre. De plus, au niveau de cette face annulaire plane, une gorge annulaire 9 est formée dans le carter 8, qui, dans cet exemple, est convergente vers l'extérieur du cylin- dre La face inférieure de la gorge est approximative- ment coplanaire avec la surface annulaire plane de la tête de cylindre et la face supérieure 10 de la gorge convergente 9 forme, avec la face inférieure de celle-ci, un angle aigu, dont la valeur est par exemple de 150. La face annulaire plane de la tête de cylindre est déli- mitée par une surface verticale 12, disposée radialement plus vers l'intérieur de sorte qu'un espace annulaire est formé entre le carter disposé au-dessus de la gorge convergente et la surface verticale 12, espace dans le- quel on peut disposer un anneau segmenté 13 L'anneau segmenté présente une section convergente correspondant à la section de la gorge 9 Les segments de l'anneau 13 ont des dimensions telles que, lorsqu'ils sont au con- tact l'un de l'autre, ils peuvent juste être disposés dans l'espace annulaire entre la surface 12 et la gorge convergente. En conséquence, les segments sont déplacés radialement vers l'extérieur dans la gorge convergente 9 jusqu'à at- teindre, approximativement, la position représentée sur la figure 1. Afin d'obtenir que l'anneau segmenté convergent 13 con- tinue d'occuper la position indiquée sur la figure 1, il peut être fixé sur la bride 6 au moyen de boulons non représentés De préférence, cependant, on prévoit un an- neau de serrage 15, qui est placé dans l'espace entre le bord intérieur périphérique 16 de l'anneau convergent 13 et la face verticale 12 de la tête de cylindre Pour assurer une action de serrage appropriée, la surface du bord interne périphérique 16 forme, avec l'axe H de l'axe 7 de cylindre, un angle aigu, par exemple égal à . La face extérieure périphérique de l'anneau de serrage 16 a une forme complémentaire, si bien que l'anneau de serrage 15 pousse l'anneau convergent 13 fermement à l'intérieur de la gorge convergente 9. L'anneau de serrage 15 peut ensuite être fixée à la tête de cylindre au moyen de quelques boulons. De préférence, à cet effet, l'anneau de serrage 15, com- me cela est représenté sur la figure, est pourvu d'une bride 17 dirigée vers l'axe de la tête de cylindre, cette bride reposant sur une partie correspondante 18 de la tête de cylindre et étant pourvue d'une pluralité de trous, à travers lesquels des boulons 19 peuvent passer pour être vissés dans des trous filetés correspondant de la tête de cylindre Comme l'anneau convergent 13, l'an- neau de serrage 15 peut être constitué de segments, ce qui simplifie le montage et le démontage. L'anneau 13 est de plus pourvu vers le haut d'une nervu- re annulaire 20, sur laquelle, pendant le démontage, après l'élimination de l'anneau de serrage 15, on peut exercer une force pour sortir les segments de l'anneau 13 de ladite gorge. On remarquera que différentes modifications de construc- tion peuvent être envisagées par l'homme de l'art Ain- si, par exemple, la face verticale 12 de la tête de cy- lindre pourrait être pourvue d'un filetage et il pour- rait en être de même de la surface correspondante de l'anneau de serrage 15, de sorte que celui-ci pourrait être vissé sur la tête de cylindre pour bloquer l'anneau convergent 13 La bride 17 et les boulons 19 peuvent alors être supprimés De telles modifications sont con- sidérées comme tombant dans le cadre de la présente in- vention. Avant que les segments soient placés dans la gorge 9, selon l'invention, on place deabord dans cette gorge un joint torique 14 en caoutchouc ou en matière plastique. Les dimensions du joint torique sont choisies de façon qu'il exerce une certaine poussée pour presser les segments au contact de l'anneau de serrage 15. Le joint torique peut également être disposé autour de la nervure 20 des segments, comme représenté sur la fi- gure 1 par la référence 14 ' Il en résulte que les segments sont constamment maintenus au contact avec l'anneau de serrage 15. Comme la position de l'anneau de serrage est fixée par la face verticale 12 de la tête de cylindres ceci déter- mine également la position radiale des segments. La construction qui en résulte est insensible aux er- reurs de dimensions Si, par exemple, il existe un jeu entre les surfaces convergentes des segment's et de la gorge ou entre la face supérieure 7 de la tête de cylin- dre et la face de fond des segments après montage, dès qupune pression supérieure à la pression atmosphérique apparaît dans le cylindre, ce qui en fonctionnement est toujours le cas, la tête de cylindre se déplace vers le haut de sorte que la face supérieure des segments est poussée au contact de la face supérieure de la gorge La tête de cylindre est ainsi positionnée et continue à oc- cuper cette position Pendant ce processus, l'étanchéité fournie par l'anneau 5 est totalement maintenue. Au lieu d'utiliser un joint torique, on pourrait utili- ser d'autres moyens pour pousser les segments annulaires en contact avec l'anneau de serrage, tel que par exem- ple, un anneau élastique. Le mode de réalisation montré par la figuré 2 illustre le fait que la forme convergente de la gorge et de la surface des segments annulaires coopérants n'est pas es- sentiel. La figure 2 montre, à titre d'exemple, un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel on met en oeuvre une gorge sensiblement rectangulaire et des segments an- nulaires de forme correspondante le mode de réalisation de la figure 2 comporte, à la place de l'anneau segmenté convergent, un anneau segmenté 21 comparable à l'anneau 13 de la figure 1 qui, dans la mesure o il est destiné à se déplacer dans une gorge 22 correspondant à la gorge 9 de la figure 1, présente une section rectangulaire. Dans l'exemple représenté, la gorge 22 comporte des pa- rois supérieure et inférieure parallèles et une paroi de fond courbe. Dans le mode de réalisation de la figure 2, un joint to- rique 23 correspondant au joint 14 ' de la figure 1, est disposé entre la nervure 20 des segments de l'anneau 21 et la partie du carter se trouvant au-dessus de la rai- nure 22. La nervure 20 peut être interrompue à intervalles régu- liers, de sorte que le joint torique 23 peut être faci- lement éliminé pendant le démontage Naturellement, la rainure 22 peut également être interrompue dans le mode de réalisation de la figure 1 De façon semblable, dans le mode de réalisation de la figure 1, le joint 14 peut être agencé dans la position représentée sur la figure 2. Si, de façon semblable à ce qui est montré pour l'anneau 13 de la figure 1, l'anneau 21 est bloqué au moyen d'un anneau de serrage 15, cet anneau peut également être chanfreiné du côté interne, comme représenté sur la fi- gure 1, en vue de sa coopération avec une face corres- pondante de l'anneau de serrage Il est également possi- ble de former une face horizontale sur l'anneau de ser- rage pour presser contre une face horizontale de l'an- neau 21. La figure 2 montre également que l'anneau de serrage 15 peut avoir une bride 25 surplombant les segments Ceci communique une surface plus lisse au moteur et évite le dépôt de saleté. La figure 2 montre un second joint torique 24, disposé dans un évidement de la surface de l'anneau de serrage qui est au-contact de l'anneau 21 Un tel joint torique peut être utilisé comme moyen pilote dans le guidage de l'anneau de serrage à sa position pendant l'assemblage sans contact métal-métal. 2538454. REVENDICATIONS 1. Dispositif de blocage de tête de cylindre pour des cylindres formés ou disposés dans un carter de moteur, dans lequel apparaissent des pressions de fonctionnement élevées, caractérisé par un anneau segmenté disposé partiellement dans une gorge annulaire ( 9,22) formée dans le carter ( 8) du moteur transversalement à l'axe H de la tête de cylindre ( 5), ledit anneau, en fonctionnement, ayant une portion faisant saillie hors de la gorge et reposant sur une partie adjacente ( 7) de la tête de cylindre, un an- neau de serrage ( 15) étant prévu autour d'une portion centrale surélevée ( 18) de la tête de cylindre, ledit anneau de serrage étant fixé à la tête de cylindre et pressant les segments dans la direction de la portion ( 7) de la tête de cylindre, et en même temps évitant un mouvement radial vers l'intérieur des segments, lesdits segments étant poussés vers l'intérieur au contact dudit anneau de serrage par des moyens de poussée ( 14, 14 '). 2 e Dispositif selon la revendication Â caractérisé en ce que la gorge annulaire dans le carter présente une section convergente et en ce qu'au moins une portion de l'anneau ( 13) pénétrant dans ladite gorge présente une forme complémentaire O 3. Dispositif selon la revendication 1 i caractérisé en ce que la gorge annulaire ( 22) dans le carter présente une section rectangulaire et en ce qu'au moins la partie de l'anneau ( 21) pénétrant dans ladite gorge présente une forme complémentaire O 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de poussée sont consti- tués par un joint torique ( 14) placé dans la gorge annu- laire ( 9,22). 5 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau ( 13,21) estpourvu -d'une nervure ( 20), du côté opposé de la partie ( 7), à l'extérieur de la gorge ( 9,22) à l'état assemblé. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de poussée sont constitués par un joint torique ( 14 ') agencé autour de ladite nervure ( 20) de l'anneau segmenté. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau de serrage ( 15) est pourvu de trous à travers lesquels peuvent passer des boulons pouvant être vissés dans des trous filetés cor- respondant de la tête de cylindre. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les trous dans l'anneau de serrage ( 15) sont pratiqués dans une bride dirigée vers l'axe de la tête de cylindre et reposant sur une partie de la tê- te de cylindre contigue à la face limite verticale ( 12) de la tête de cylindre. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau de serrage ( 15) est divisé en segments. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau de serrage ( 15) com- porte un filetage intérieur destiné à coopérer avec un filetage extérieur prévu sur ladite face verticale ( 12). 11 Dispositif selon caractérisé en ce que lité d'interruptions la revendication 5, ladite nervure comporte une plura- 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau de serrage comporte une face périphérique extérieure formant un angle aigu avec l'axe de la tëte de cylindre et s'étendant vers l'intérieur en direction de la face supérieure ( 7) de la bride ( 6) et en ce que la face extérieure périphérique de l'anneau ( 13,21) a une forme complémentaire. 13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une-gorge est prévue dans extérieure périphérique de l'anneau de serrage pérant avec la face extérieure périphérique de ( 13,21), et en ce qu'un joint torique ( 24) est dans cette gorge. la face ( 15) coo- l'anneau disposé 14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau de serrage présente une bride périphérique ( 25) surplombant au moins par- tiellement l'anneau segmenté ( 13,21)o