Brevet FR2540176A1 — publié le 19840803

La présente invention se rapporte à une soupape, en particulier une soupape d'échappement, pour moteurs à combustion interne. -Dans la pratique, on utilise exclusivement à l'heure actuelle des soupapes constituées d'alliages renfermant du chrome-nickel ou du tungstène. Lorsqu'on fait usage de carburants contenant des additifs au plomb, il se forme, sur la surface extérieure métallique des soupapes, des couches qui empêchent le dépôt des produits de la combustion Les carburants exempts de plomb conduisent par contre à la formation de tels dép 8 ts Or, quand les zones des dépôts s'ébrèchent, il se forme des fentes entre la tête de sou- pape et le siège de soupape lorsque la soupape est fermée Dès lors, des gaz incandescents pénètrent à travers ces fentes au cours de la phase de combustion et provoquent des sur-échauffements locaux sur le bord-de la tête de soupape Un autre inconvénient des soupapes métalliques réside dans leur poids élevé, dans la mesure o les forces nécessaires à l'ouverture de la soupape augmentent proportionnellement au poids de cette dernière de même que, par suite, la puissance prélevée sur la vilebrequin pour l'action- de la soupape ainsi que le poids du mécanisme d'actionnement de la sou- pape. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients Confor- mément à l'invention, la tête de soupape au moins est formée d'une matière dure qui possède une résistance élevée à l'oxydation et dont la surface extérieure ne présente qu'une faible affinité avec les produits de com- bustion contenant du graphite Il s'est avéré que les matériaux les mieux appropriés à cette fin sont le carbure de silicium et le nitrure de si- licium Ces deux matériaux se caractérisent par un poids spécifique faible, une résistance très élevée à l'oxydation et une très grande dureté Le carbure de silicium présente en général un intérêt tout particulier dans la mesure o sa conductibilité thermique est plus élevée que celle des autres matériaux Il est vrai que sa dureté élevée est porteuse d'un incon- vénient qui réside dans le fait que ce matériau est nettement plus cassant que les alliages de métaux jusqu'à présent employés Les forces qui résul- tent du positionnement mutuel excentré entre le guide axial et le siège de soupape se sont révélées être particulièrement critiques Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, la soupape n'est pas formée d'une seule pièce, mais se compose d'une tête en une matière dure et d'une tige métallique Conformément à l'invention, la tige de soupape est conçue de telle façon que, dans le cadre des tolérances de fabrication qui conduisent à une certaine excentricité entre l'axe de la soupape et celui de la tige, un déplacement radial entre la tête de soupape en matiè- re dure et la tige est rendu possible. Ce mode de réalisation préféré de la soupape objet de la présente invention va maintenant être décrit à titre d'exemple non-limitatif en référence à la figure unique du dessin annexé qui représente cette soupape en coupe longitudinale. La tête I de la soupape pénètre quelque peu plus profondément à l'in- térieur du cylindre, pour la compensation des possibilités de charges de traction et de flexion plus faibles de la matière dure, ce qui, le cas échéant, oblige de ménager des évidements très peu profonds sur la tête du piston La tige se compose d'un tube 2 qui s'applique à plat sur la sur- face annulaire 3 de la tête de la soupape I et qui présente un rétrécisse- ment 4 à sa partie supérieure Dans ce tube, est logé un barreau cylindri- que 5 qui est solidarisé à la partie 4 du tube Les interstices radiaux 6 et 7 autorisent un très léger déplacement radial de la tête de soupape I par rapport au tube 2 de la tige, de sorte que la tête de soupape I peut être centrée par rapport au siège de la soupape Dans la partie supérieure de la soupape, est encastré un plot 8 en une matière dure, comme par exemple du carbure de silicium, qui transmet les forces nécessaires à l'ouverture de la soupape. On ajoutera encore que les matières constituant le tube 2 et le barreau 5 sont choisies avec des coefficients de dilatation thermique tels que la distance entre la surface annulaire 3 et la tête 9 ne soit pas modifiée dans l'intervalle des températures de fonctionnement. REVENDICATIONS 1 Soupape pour moteur à combustion interne, en particulier soupape d'échappement, caractérisée en ce qu'au moins la tête ( 1) de la soupape est réalisée en une matière dure non-métallique, et en particulier en car- bure de silicium ou en nitrure de silicium, 2 Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que sa tige se compose d'un tube ( 2) et d'un barreau ( 5). 3 Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le tube ( 2) repose sur une surface annulaire plane ( 3) de la tête de soupape ( 1). 4 Soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bar- reau ( 5) délimite avec la paroi de l'alésage de la tête de soupape ( 1) un premier interstice ( 6) et la tête ( 9) du barreau définit avec la paroi de la partie élargie de cet alésage un deuxième interstice ( 7), ces deux interstices étant plus larges que l'excentricité imposée par les tolérances entre le siège de soupape et le guide de la tige de soupape ( 2, 5). 5 Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le bar- reau ( 5) et le tube ( 2) sont solidarisés l'un à l'autre à leurs extrémi- tés opposées à la tête de soupape. 6 Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone d'extrémité de la tige ( 2, 5) opposée à la tête de soupape est également faite en une matière dure ( 8). 7 Soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce que les ma- tières constituant le tube ( 2) et le barreau ( 5) sont choisies avec des coeffi- cients de dilatation thermique tels que la -distance entre la surface annulaire ( 3) et la tête ( 9) ne soit pas modifiée dans l'intervalle des températures de fonctionnement.