Brevet FR2587782A1 — publié le 19870327

La présente invention se rapporte généralement à un moyen pour effectuer un joint autour d'organesa mouvement alternatif. Plus particulièrement, l'inven- tion concerne un moyen pour effectuer un joint autour d'une tige de soupape à mouvement alternatif tourillon- née dans un guide de tige de soupape dans un moteur à combustion interne. Les moteurs à combustion interne ont un certain nombre de soupapes d'admission et d'échappement qui y sont contenues. Chacune de ces soupapes comprend une tête de soupape reliée à une tige de soupape. La tige est montée de manière alternative dans un guide. Le guide peut faire partie de la culasse ou du bloc- cylindres ou bien il peut avoir la forme d'une garni- ture séparée fixée dans un perçage formé à travers la culasse du cylindre ou le bloc-cylindres.L'extré- mité de la tige de soupape qui est opposée à la tête est typiquement en engagement avec une came sur un culbuteur dans un moteur à soupapesen tête ou avec un piston dans un moteur à culasse en L. Dans chaque cas, il faut prévoir un joint de soupape qui contient à la fois une section d'étanchéification du guide de la soupape et une section d'étanchéification de la tige de soupape. La section d'étanchéification du guide de la soupape peut engager la surface extérieure du guide, tandis que la section d'étanchéification de la tige de soupape peut engager la surface extérieure de cette tige. Dans les joints de l'art antérieur, divers moyens ont été employés pour effectuer un joint étanche entre la section d'étanchéification du guide de la soupape et le guide, ainsi qu'entre la section d'étanchéifi- cation de la tige de soupape et la tige. Dans certaines structures de l'art antérieur, on utilise un joint comprenant des premier et second organes annulaires 2 2587782 en acier à ressorts.Le premier organe formant ressort est placé autour de l'extérieur de la section du joint pour l'étanchéification du guide. Le second organe formant ressort est placé autour de l'extérieur de la section du joint pour l'étanchéification de la tige de soupape. Cette configuration souffre de deux inconvénients majeurs. D'abord, l'installation du joint est un processus à plusieurs étapes, nécessitant les étapes d'assembler initialement les organes formant ressortsdu guide et de la tige de soupape autour du joint avant installation sur un moteur puis l'instal- lation du joint portant l'organe formant ressort autour de la soupape dans le moteur. Deuxièmement, lorsque le joint est placé sur une tige de soupape portée dans un perçage qui n'est pas exactement concentrique avec la surface extérieure du guide de soupape (qui est en engagement avec la section du joint pour l'étanchéification du guide), le joint est constamment fléchi pour tenir compte de l'excen- tricité du perçage par rapport à la surface extérieure du guide. Cette flexion est concentrée aux points o les organes formant ressortscontactent la surface extérieure du joint. En conséquence, le joint est soumis à une dégradation, en particulier à proximité des organes formant ressorts. Dans d'autres structures de l'art antérieur, on utilise un joint ou un manchon élastique et un manchon en métal de renforcement entourent la portion du joint élas- tique à proximité du guide de la tige de soupape. L'extrémité du manchon en métal de renforcement qui est la plus proche de la tête de soupape est pourvue d'un certain nombre de brides d'étanchéité qui, avant installation, s'étendent radialement vers l'extérieur. Lorsque le joint est placé autour du guide, les brides d'étanchéité se déforment radialement vers l'intérieur 3 2587782 pour maintenir le joint au guide de la tige de soupape. L'autre extrémité du manchon en métal de renforcement fait saillie radialement vers l'intérieur en un point en dessous du sommet du guide. L'installation d'un tel joint est un processus en deux étapes, nécessitant les étapes de placer le joint autour du guide et de déformer les brides d'étanchéité radialement vers l'intérieur. De plus, ce joint est sujet à une dégradation d'une manière semblable au joint ci-dessus décrit, en particulier aux points adjacents à la portion du manchon en métal qui fait saillie radiale- ment vers l'intérieur. La présente invention se rapporte à un joint perfectionné pour une soupape à mouvement alternatif qui est tourillonnée dans un guide de soupape. Le joint est formé en un matériau élastomère élastique qui contient une section d'étanchéification de tige de soupape et une section. -d'étanchéification de guide de soupape. Un ressort à boudin est coaxialement noyé dans le joint. Le ressort est de préférence formé en une seule pièce de fil rond qui s'étend à travers la totalité des deux sections d'étanchéifi- cation. Alternativement, le ressort peut être formé en deux pièces, une pour chacune des sections d'étanchéification, ou bien il peut être formé en fil plat. Le joint peut être rapidement et facilement installé autour d'une soupape ayant un mouvement alternatif dans un moteur à combustion interne. La présente invention a en consequence pour objet un joint perfectionné pour une tige de soupape à mouvement alternatif tourillonnée dans un guide de tige de soupape. La présente invention a pour autre objet un joint perfectionné de soupape ne nécessitant aucun moyen externe de retenue et pouvant être rapidement et facilement installé. 4 2587782 La présente invention a pour autre objet un joint perfectionné de soupape pouvant facilement s'adaptera l'effort de flexion dû à un perçage excen- trique de la tige de soupape. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle- ci apparaîtront plus clairement au cours de la descrip- tion explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'inven- tion, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale fragmentaire partiellement en coupe, d'une culasse d'un moteur à soupapesen tâte pourvue d'un siège perfectionné de soupapesselon la présente invention; - la figure 2 est une vue agrandie, partiellement arrachée, du joint illustré sur la figure 1; - la figure 3 est une vue en élévation.et en coupe agrandie d'un second mode de réalisation d'un joint perfectionné pour soupape selon la présente invention; et - la figure 4 est une vue en élévation et en coupe agrandie, partiellement arrachée, d'un troisième mode de réalisation d'un joint perfectionné de soupape selon la présente invention. En se référant maintenant à la figure 1, une partie de culasse d'un moteur à combustion interne est généralement illustrée en 10 comme ayant un passage 12, lequel passage 12 peut soit faire partie du système d'admission du carburant ou du système d'échappement du moteur. Le passage 12 communique par une ouverture 14, délimitée par un siège de soupape 16, avec une chambre de combustion 18. Dans un perçage 19 formé à travers la culasse 10 dans le passage 12 est fixé un guide 20 de soupape, qui est illustré comme ayant la forme d'un organe séparé, qui lui est rigidement relié. Alternativement, le guide 20 peut faire bloc avec la culasse 10. Le guide 20 est pourvu d'un perçage longitudinal central 22. Une soupape, généralement indiquée en 24,est disposée coulissante dans le perçage 22 pour un mouvement alternatif axial. La soupape 24 comprend une tige 26 de soupape qui est reçue dans le perçage 22. La tige 26 est reliée à une tête 28 de soupape qui est placée en dessous de l'ouverture 14. La tête 28 est adaptée à venir en engagement étanche avec le siège de soupape 16 pour alternativement permettre et empêcher la communi- cation entre le passage 12 et la chambre de combustion 18 tandis que la soupape 24 a son mouvement alternatif vers le bas et vers le haut. La tige de soupape 26 fait saillie vers le haut à travers le perçage 22 au-delà du sommet du guide 20 et elle est également pourvue, à proximité de son extrémité supérieure, d'une bague à fermeture automa- tique 30 pour y retenir un collier 32 ayant un rebord annulaire 34. Entre le rebord 34 du collier et la culasse 10 est disposé un ressort à boudin 36. Le ressort 36 sollicite la soupape 24 axialement vers le haut, vers une position o la tête 28 de la soupape 24 est en engagement avec le siège 16 pour empêcher une communication entre le passage 12 et la chambre de combustion 18. L'extrémité supérieure 38 de la tige de soupape 26 est en engagement avec un culbuteur conventionnel 40. Le culbuteur 40 est actionné, par une tige de poussée 42, par un arbre à cames conventionnel (non représenté) dans le moteur. Lorsqu'il est actionné, le culbuteur 40 porte vers le bas contre l'extrémité supérieure 38 pour déplacer la sou- pape 24 axialement vers le bas contre la sollicitation du ressort à boudin 36, déplaçant ainsi la tête de soupape 28 au loin d'un engagement avec le siège de soupape 16 6 2587782 pour permettre la communication entre le passage 12 et la chambre de combustion 18. Du fait du frottement produit par le contact entre le culbuteur 40 et l'extré- mité supérieure 38 de la tige de soupape 26, de l'huile doit être fournie à ce point de contact pour empêcher une usure excessive. Cette huile est fournie tradition- nellement par une ouverture (non représentée) qui est formée dans le culbuteur 40. Une portion de l'huile descend le long de la tige de soupape 26 pour mieux la lubrifier lors de son mouvement alternatif dans le perçage 22. Autour de la portion supérieure du guidage 20 de la soupape est fixé un joint perfectionné de soupape, généralement indiqué en 44, selon la présente invention. Le joint 44 est prévu pour empêcher l'huile de s'écou- ler, vers le bas, le long de la tige de soupape 26 vers la tête 28 et dans la chambre de combustion 18. Comme cela est illustré en plus de détail sur la figure 2, le joint 44comprend un corps élastique 46 ayant un ressort à boudin 48 qui y est coaxialement noyé sur toute sa longueur. Le corps élastique 46 se compose de préférence d'un élastomère fluoré poly- mérisé, tel que celui commercialisé sous la désignation commerciale "Viton". D'autres matériaux appropriés dont le corps élastique 46 peut se composer comprennent le caoutchouc Buna-N, le polytétrafluoroéthylène et le nylon ainsi qu'une multitude d'autres matières élastomères. La composition du corps élastique 46 n'est pas critique tant qu'il se compose d'un matériau qui est élastique et qui résiste à la dégradation dans les plages de tempé- rature rencontrées dans une application particulière. Le corps élastique 46 est moulé ou autrement formé autour d'un ressort à boudin 48 de façon que ce dernier devienne une portion intégrale du premier. Le joint 44 est configuré pour former une section 50 d'étanchéification de tige de soupape et une section 52 d'étanchéification du guide de soupape. Il y a, dans la section 52, une surface cylindrique 54 d'étanchéi- fication du guide de soupape qui définit une cavité 55 de guide de soupape. Le diamètre de la surface d'étan- chéification 54 est légèrement plus petit que celui de la surface extérieure du guide associé 20 de manière que la surface d'étanchéification 54 soit en engagement étanche avec la surface extérieure du guide associé 20 comme cela est illustré sur la figure 1. Le ressort à boudin 48 maintient également la surface d'étanchéi- fication 54 en engagement d'étanchéification avec la surface extérieure du guide 20. De même, la section d'étanchéification 50 est pourvue d'une surface cylin- drique d'étanchéification de tige de soupape 56 qui définit une cavité 57 de tige de soupape. La surface 56 peut présenter une gorge en hélice, telle que celle illustrée sur la figure 1, pour. offrir un moyen pour contrôler l'écoulement de l'huile de lubrification, vers le bas, le long de la tige de soupape 26 selon l'invention revOlée dans le brevet US NI 3 498 621 et,par conséquent, ne constitue pas une caractéristique de la présente inv-en- tion. Alternativement, la surface d'étanchéification de tige de soupape 56 peut présenter un certain nombre de gorges annulaires ou bien peut simplement avoir une surface cylindrique intérieure lisse. La surface d'étan- chéification 56 a également un diamètre qui est légère- ment plus petit que le diamètre de la surface extérieure de la tige de soupape associée 26 comme cela est illustré sur la figure 1. Lorsque le joint 44 est installé dans le moteur, la surface extérieure de la tige de soupape 26 comprime la portion du corps élastique 46 entre la surface d'étanchéification 56 de la tige de soupape et le ressort à boudin 48. Cela se produit parce que le 8 2587782 ressort 48 enroulé coaxialement est relativement inextensible en comparaison au corps élastique 48. En conséquence, la surface d'étanchéification 56 portera très exactement contre la tige renfermée de soupape 26. De même, la portion du corps élastique 46 entre la surface d'étanchéification 54 du guide de soupape et le ressort à boudin 48 sera également comprimée. Par suite, la section d'étanchéification 52 sera en engagement très serré avec la surface exté- rieure du guide 20 et maintiendra le joint 44 en position fixe relativement à elle. On peut ainsi noter que le joint 44 peut être rapidement et facilement installé autour de la soupape 24 sans utiliser de bandes ou bagues externes. Par ailleurs, on peut voir que le joint 44 se conformera à des guides excentrés de soupape 20 et à des perçages décentrés de guidage de soupape 22 sans dégradation additionnelle signifi- cative pendant l'utilisation. Un second mode de réalisation d'un joint perfec- tionné pour soupape selon la présente invention est généralement indiqué en 60 sur la figure 3. Dans ce mode de réalisation, un corps élastique 61 a un premier ressort à boudin 62 qui est noyé dans une section 64 d'étanchéification de tige de soupape. Un second ressort à boudin 66 est noyé dans une section d'étan- chéification 68 de guide de soupape. La section d'étan- chéification 64 peut avoir un diamètre extérieur qui est plus petit que le diamètre extérieur de la section d'étanchéification 68. Une cavité 70 de guide de soupape est définie par une surface cylindrique 72 d'étanchéification du guide de soupape qui est formée dans la section d'étanchéification 68. La cavité 70 est dimensionnée selon la cavité 55 décrite ci-dessus de façon que la section d'étanchéification 68 soit comprimée entre le ressort à boudin 66 et la surface d'étanchéification 72 lors d'une insertion autour du guide 20. De même, une cavité 74 est définie par une surface d'étanchéification de tige de soupape 76 qui est prévue à l'intérieur de la section d'étanchéi- fication de tige de soupape 64. L'ouverture 74 est dimensionnée selon la cavité 57 décrite ci-dessus de manière que la section d'étanchéification 64 soit comprimée entre le ressort à boudin 62 et la surface d'étanchéification 76 de la tige de soupape lors d'une insertion autour de la tige de soupape 26. La surface d'étanchéification 76 montrée sur la figure 3 comprend un certain nombre de gorges annulaires qui sont conçues pour contrôler l'écoulement de l'huile de lubrifica- tion à travers la section d'étanchéification de tige de soupape 64, comme on l'a mentionné ci-dessus. Un troisième mode de réalisation d'un joint perfectionné de soupape selon la présente invention est indiqué généralement en 80 sur la figure 4. Le joint 80 comprend un corps élastique 82 o est noyé un ressort à boudin 84. Le ressort 84 se compose d'un fil plat, ce qui le distingue des fils ronds formant le ressort à boudin 36 (illustré sur la figure 2)et les premier et second ressorts à boudin 62 et 66 (illustrés sur la figure 3). Le joint 80 comprend de plus une section d'étanchéification 86 de tige de soupape et une section d'étanchéification 88 de guide de soupape. Une cavité 90 de tige de soupape est définie par une surface cylindrique d'étanchéification de tige de soupape 92 qui est formée dans la section d'étanchéification 86. Une cavité 94 de guide de soupape est définie par une surface cylindrique 96 d'étanchéification de guide de soupape qui est formée dans la section 88. La cavité 90 et la cavité 94 sont dimensionnées comme on l'a décrit ci-dessus pour les cavités correspondantes 55 et 57, respectivement. 2587782 Tous les joints ci-dessus décrits permettent d'éviter le moyen externe de retenue associé aux joints de soupape de l'art antérieur. Par ailleurs, de tels joints peuvent être installés en une seule étape, simplement en plaçant le joint autour de la tige et du guide de soupape d'un moteur à combustion interne. Des efforts de flexion dus aux perçages excen- triques du guide de soupape seront régulièrement distribués à travers la totalité des joints produits selon la présente invention, améliorant ainsi leur durée de vie utile. l 2587782 - REVENDICATIONS - 1. Joint adapté à une installation autour d'une tige de soupape tourillonnée pour un mouvement alter- natif dans un guide de soupape d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: - une section d'étanchéification (52) d"un-guide de soupape composée d'un matériau élastomère et ayant une surface intérieure et une surface extérieure; - une section (50) d'étanchéification de tige de soupape composée d'un matériau élastomère et ayant une surface intérieure et une surface extérieure; et - un moyen formant ressort (48) coaxialement noyé dans ladite section d'étanchéification de guide de soupape et ladite section d'étanchéification de tige de soupape entre leurs surfaces intérieure et extérieure. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section d'étanchéification de guide de soupape précitée et la section d'étanchéification de la tige de soupape précitée sont formées en un corps unitaire et en ce que le moyen formant ressort précité comprend un ressort à boudin noyé coaxialement dans ledit corps. 3. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce que-le ressort à boudin précité est formé de fil rond (48). 4. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort à boudin précité est formé d'un fil plat (84).- 5. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section d'étanchéification d'un guide de soupape précitée et la section d'étanchéification de la tige de soupape précitée sont formées d'un corps -12 2587782 unitaire et en ce que le moyen formant ressort précité comprend des ressorts respectifs à boudin coaxialement reliésdans chacune des sections d'étanchéification. 6. Joint selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ressorts à boudin précités sont formés de fil rond. 7. Joint selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesressorts à boudin précités sont formés d'un fil plat. 8. Joint adapté à une installation autour d'une tige de soupape tourillonnée pour un mouvement axial alternatif dans un guide de soupape d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: - une section d'étanchéification de guide de soupape composée d'un matériau élastomère ayant une surface intérieure et une surface extérieure, ladite surface intérieure ayant un diamètre qui est plus petit que le diamètre du guide de soupape adapté à y être reçu; - une section d'étanchéification de tige de soupape composée d'un matériau élastomère ayant une surface intérieure et une surface extérieure, ladite surface intérieure ayant un diamètre qui est plus petit que le diamètre de la tige de soupape adaptée à y être reçue; et - un moyen formant ressort à boudin noyé coaxia- lement dans ladite section d'étanchéification de guide de soupape et ladite section d'étanchéification de tige de soupape entre leurs surfaces intérieure et extérieure, pour qu'ainsi ladite section d'étanchéi- fication de guide de soupape et ladite section d'étanchéification de tige de soupape soient comprimées entre le guide de soupape et la tige de soupape,respec- tivement,et ledit ressort à boudin lorsque le joint est bloqué autour d'eux. 13 2587782 9. Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sections d'étanchéification sont formées d'un corps unitaire et le moyen formant ressort à boudin est formé de fil rond. 10. Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sections d'étanchéification sont formées d'un corps unitaire et le moyen formant ressort à boudin est formé d'un fil plat.