Brevet FR2598463A1 — publié le 19871113

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une articulation destinée à supporter un culbuteur d'un train de soupape d'un moteur à combustion interne. Un train de soupape destiné à un moteur à combustion 5 interne comporte une soupape (d'admission ou d'échappement) montée sur une tête de cylindre du moteur à combustion interne afin qu'elle se déplace entre une position de fermeture dans laquelle elle ferme une lumière (d'admission ou d'échappement) et une position d'ouverture dans laquelle 10 elle est distante de la lumière afin que celle-ci soit ouverte, un arbre à came associé au vilebrequin et destiné à tourner autour d'un axe et portant une came, et un culbuteur articulé sur la tête du cylindre du moteur par l'intermédiaire d'une articulation. Le culbuteur est placé 15 entre la came et la soupape et est maintenu en coopération avec elles. L'articulation comporte un support de pivot monté sur la tête du cylindre et ayant une cavité hémisphérique, et une vis de réglage vissée dans une première extrémité du culbuteur et maintenue en position par un 20 écrou de blocage. Une première extrémité de la vis de réglage a une configuration sphérique ou en forme de rotule et est articulée dans la cavité hémisphérique du support de pivot afin que l'ensemble forme une articulation placée entre le culbuteur et la tête du cylindre. La soupape est 25 normalement repoussée vers la lumière correspondante par un ressort de compression. Dans cette construction, de manière bien connue dans la technique, la came rotative provoque par intermittence un déplacement par pivotement ou basculement du culbuteur autour de l'extrémité sphérique de la vis 30 de réglage afin que la soupape soit écartée de sa position de contact avec la lumière, malgré la force de rappel du ressort de compression, si bien que la chambre de combustion peut communiquer avec un passage (d'admission ou d'échappement). Il faut que la séparation du culbuteur et du support de pivot soit empêchée positivement. Le modèle d'utilité japonais publié n 40-16482, déposé le 19 novembre 1963, décrit (par réfé- rence a ses figures) un Drocéd- dormant ce résultat, selon lequel l'extrémité sphérique 178 de la vis de réglage 132 est d'abord montée dans la cavité hémisphérique 130 du support 128 de pivot, et une partie d'un bord délimitant une ouverture de la cavité 130 est alors déformée radialement vers l'intérieur afin qu'une saillie annulaire ou périphérique 170 de retenue (figure 1) ayant un diamètre inférieur au diamètre externe maximal de l'extrémité sphérique 178 de la vis 132 de réglage, soit formée, si bien que l'extrémité sphérique 178 de la vis de réglage 132 ne peut pas se séparer de la cavité hémisphérique 130 car elle est retenue par la sail""* lie 170. Les figures 2(A) à 2(D) illustrent un procédé classique de formation de la cavité hémisphérique 130 dans le support 128 de pivot. On décrit maintenant ce procédé. Une cavité de forme générale hémisphérique est préalablement formée dans le support 128 de pivot. D'abord, comme représenté sur la figure 2(A), le support 128 de pivot est disposé en face d'une cavité 154 d'une matrice 156 de forgeage. En20 suite, l'extrémité arrondie ou hémisphérique 100 d'un poinçon 102 est introduite dans la cavité 130. Une force est alors appliquée au poinçon 102 afin que le support 128 soit introduit à force dans la cavité 154 dans la matrice 156 de forgeage, si bien que la configuration externe du support 128 correspond % la configuration de la cavité 154 de la matrice 156 de forgeage, comme représenté sur la figure 2(B). Simultanément, la cavité 130 du support 128 est mise a la configuration de l'extrémité arrondie 100 du poinçon 102 si bien que la surface interne de la cavité 130, c'est30 à-dire la surface qui délimité cette cavité 130, est rendue lisse. Le support 128 de pivot est ainsi préparé. Ensuite, l'extrémité sphérique ou en forme de rotule 178 de la vis 132 de réglage est logée dans la cavité 130 du support 128 comme l'indique la figure 2(C). La partie formant le bord de la cavité 130 délimitant l'ouverture est alors déformée par un outil 104 qui réalise la saillie 170 de retenue qui est contiguë à la surface externe de l'ex- trémité 178 en forme de rotule de la vis 132 de réglage, si bien que l'articulation 126 est réalisée. Dans le procédé précité de formation d'une cavité, la cavité hémisphérique 130 est réalisée par introduction à 5 force de l'extrémité hémisphérique 100 du poinçon 102 dans la cavité préalablement formée 130 du support 128. L'extrémité 100 en forme de rotule du poinçon 102 est formée par roulage et ne peut être traitée qu'avec des tolérances de fabrication au moins égales à 50 gm. En conséquence, la 10 cavité résultante 130 dont la configuration correspond à celle de l'extrémité 100 en forme de rotule du poinçon 102, a au mieux la même précision ( 50 im). Cette précision sur les dimensions n'est pas suffisamment satisfaisante. En outre, la partie formant le bord de la cavité 130 15 est déformée afin qu'elle constitue la saillie 170 de retenue après que l'extrémité sphérique 178 de la vis 132 de réglage a été logée dans la cavité 130. Cette opération est assez délicate et, en outre, le réglage précis de l'importance du dépassement radial vers l'intérieur de la saillie est assez difficile 20 conférer l'articulation selon l'art antérieur représente à la fig. 1. En outre, étant donné les deux problèmes précités, l'espace existant entre l'extrémité sphérique 178 de la vis 132 de réglage et la cavité hémisphérique 130 n'est pas maintenu à une valeur optimale si bien que le culbuteur ne 25 peut pas fonctionner d'une manière régulière, et les niveaux de bruit obtenus lors du fonctionnement du culbuteur deviennent importants. L'invention a pour objet une articulation destinée à supporter un culbuteur sur un corps de moteur à 'combustion 30 interne, d'une manière telle que le culbuteur peut fonctionner régulièrement et avec peu de bruits. Selon l'invention, un procédé de fabrication d'une articulation destinée à supporter un culbuteur d'un train de soupape d'un moteur à combustion interne, l'articulation 35 comprenant un support de pivot destiné à être fixé à un corps du moteur et un organe d'extrémité de pivot supporté par le support de pivot afin qu'il puisse tourner, l'organe 15 20 25 30 35 d'extrémité de pivot étant destiné à être fixé sur le culbuteur afin qu'il permette à celui-ci de se déplacer par pivotement autour de l'organe d'extrémité de pivotement, comprend les étapes suivantes (a) la formation d'un bloc ayant une première surface, (b) la formation d'une cavité hémisphérique dans la première surface du bloc, (c) la déformation plastique ultérieure d'une partie du bord du bloc, placée près d'un bord délimité par une intersection d'une première surface et d'une seconde surface délimitant la cavité, radialement vers l'intérieur par rapport au bord, afin qu'une saillie de retenue soit formée et que le support de pivot soit réalisé, la saillie de retenue étant élastiquement déformable, (d) la disposition d'une rotule ayant une configuration externe correspond à la configuration de la cavité hémisphérique, afin qu'elle constitue l'organe d'extrémité de pivot, et (e) la mise de l'organe d'extrémité de pivot au contact de la saillie de retenue et l'enfoncement de l'organe vers la cavité afin que la saillie de retenue soit déformée élastiquement, si bien que l'organe, d'extrémité de pivot est logé dans la cavité et permet la formation de l'articulation, la moitié au moins de l'organe sphérique d'extrémité de pivot étant logée dans la cavité. La cavité hémisphérique du support de pivot a une configuration formée par enfoncement d'une bille rigide dans une cavité préalablement formée dans le support de pivot. Ensuite, la partie du bord du bloc est déformée radialement vers l'intérieur afin qu'elle constitue la saillie de retenue qui est contigUe à la bille. Comme une bille ou un corps sphérique peut être fabriqué d'une manière relativement facile avec une précision dimensionnelle élevée, c'est-à-dire avec une circularité élevée, la cavité hémisphérique résultante dont la configuration correspond à la configuration externe de la bille a aussi une circula- rité élevée. L'organe sphérique d'extrémité de pivot est aussi sous forme d'une bille et peut être réalisé avec une grande précision. Ainsi, la cavité hémisphérique et l'organe sphérique d'extrémité de pivot sont tous deux formés 5 avec une précision élevée, si bien que le culbuteur peut être déplacé par pivotement autour de l'organe sphérique d'extrémité de pivot de manière très régulière, avec réduction du niveau de bruit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 10 seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'une partie d'une articulation réalisée selon la technique antérieure (modèle d'utilité japoanis 4016482); 15 la figure 2(A) et 2(D) sont des vues illustrant le procédé connu de formation de l'articulation selon la figure 1; la figure 3 est une coupe d'une partie d'un moteur à combustion interne, comprenant une articulation réalisée selon l'invention; les figures 4(A) à 4(D) sont des vues illustrant un procédé de formation d'un support de pivot selon l'invention; la figure 5 est une coupe du support de pivot selon l'invention; et la figure 6 est une vis de réglage de l'ensemble formant l'articulation selon l'invention. On décrit maintenant l'invention en référence aux figures 3 à 6. Le train 10 de soupape de la figure 3 comporte une 30 soupape 12 (d'admission ou d'échappement) montée par l'intermédiaire d'un manchon 14 de guidage sur une tête 16 de cylindre d'un moteur à combustion interne afin qu'elle puisse coulisser le long de son axe, entre une position de fermeture dans laquelle la soupape 12 ferme une lumière 18 35 (d'admission ou d'échappement) et une position d'ouverture dans laquelle la soupape 12 est distante de la lumière 18 afin que celle-ci soit ouverte, un arbre 20 à came raccordé 2598463- à un vilebrequin (non représenté) et destiné à tourner autour de son axe et portant une came 22, un culbuteur 24 placé entre la came 22 et une tige 12a de la soupape 12 et en coopération avec elles, et une articulation 26 destinée à supporter le culbuteur 24 afin qu'il puisse pivoter. L'articulation 26 comporte un support 28 de pivot monté à demeure sur la tête 16 du cylindre et ayant une cavité hémisphérique 30, et une vis 32 de réglage vissée dans une première extrémité du culbuteur 24 et maintenue en position 10 par un écrou 34 de blocage vissé sur une première extrémité de la vis 32 de réglage. L'autre extrémité 78 de la vis 32 a une configuration sphérique ou de rotule et peut tourner dans la cavité hémisphérique 30 afin qu'une articulation à rotule ou de pivotement soit formée entre le culbuteur 24 15 et la tête 16 du cylindre. Le support 28 est emmanché à force dans un trou 35 formé dans la tête 16 du cylindre. Le support 28 et le trou 35 peuvent être modifiés de manière que le support 28 soit vissé dans le trou 35. Une première bague 36 de retenue est fixée à une extrémité libre de la 20 tige 12a de la soupape 12 et une seconde bague 38 de retenue est fixée sur le manchon 14 de guidage et est maintenue contre la tête 16 du cylindre. Un ressort 40 de compression est enroulé autour de la tige 12a de la soupape et prend appui entre la première et la seconde bague 36 et 25 38 de retenue afin qu'il repousse normalement la soupape 12 contre la lumière 18. On décrit maintenant un procédé de formation du support 28 de pivot en référence aux figures 4(A) à 4(D). D'abord, un corps ou bloc tronconique 44 d'un métal, par exemple 30 d'acier, est formé, avec une première face 46, une seconde face 48 parallèle à la première face 46 et une surface périphérique 50 placée entre la première et la seconde face 46 et 48 et de dimension qui diminue de la première face 46 vers la seconde 48, la première face 46 ayant un diamètre 35 supérieur à celui de la seconde face 48. Le corps 44 est usiné de manière qu'une cavité préalablement formée 30a, de forme générale hémisphérique, soit réalisée dans la pre- mière face 46 et qu'un trou débouchant 52, de plus petit diamètre, soit formé du fond de la cavité 30a vers la seconde face 48. La cavité 30a a une profondeur égale de manière générale à celle de la cavité résultante 30 à 5 former et un diamètre qui augmente progressivement vers la première face 46. Le corps 44 est ensuite placé en face d'une cavité 54 d'une matrice 56 de forgeage, la cavité 54 ayant une configuration complémentaire de celle du support résultant 28 de 10 pivot. Ensuite, comme l'indique la figure 4(A), une bille rigide 58 d'acier de forme sphérique est logée dans la cavité 30a. Dans ces conditions, plus de la moitié au moins de la bille 58 d'acier se loge dans la cavité 30a. Ensuite, une tige 60 d'enfoncement est mise au contact de la partie 15 de la bille 58 qui dépasse à l'extérieur de la première face 46 du corps 44. Ensuite, la tige 60 est déplacée vers la matrice 56 sous l'action d'une force prédéterminée, afin que le corps 44 soit enfoncé dans la cavité 54 de la matrice 56, la configuration externe du corps 44 se confor20 mant alors à celle de la cavité 54 de la matrice 56 de forgeage comme représenté sur la figure 4(B) . La configuration de la surface hémisphérique délimitant la cavité 30a est mise à la forme externe de la bille d'acier 58 lorsque le corps 44 est enfoncé dans la cavité 54 de la matrice 56, 25 par la tige 60. Cependant, la partie de la surface de la cavité qui est proche du bord 62 de la cavité qui en délimite l'ouverture est légèrement distante de la bille 58 et a une surface de forme générale cylindrique. La tige 60 d'enfoncement est alors retirée de la ma30 trice 56. Un bord circulaire 64 d'un poinçon 66 est placé du côté de la cavité 30a, coaxialement à celle-ci, le bord circulaire 64 ayant un diamètre supérieur à celui de l'ouverture de la cavité 30a. Le poinçon 66 est alors déplacé vers le corps 44 afin que le bord circulaire 64 vienne 35 frapper la première face 46 autour du bord 62 de la cavité délimitée par l'intersection de la première surface 46 et de la surface de la cavité 30a; la partie du bord du bloc 44, placée près du bord 62 de la cavité 30a, est déformée plastiquement radialement vers l'intérieur autour de toute la circonférence, et qu'une saillie annulaire 70 de retenue, dirigée radialement vers l'inté5 rieur, est formée. Dans ces conditions, la saillie 70 de retenue est contiguë à la bille 58 d'acier. Ainsi, le corps 44 est usiné ou traité dans le support 28 de palier ayant la cavité hémisphérique 30 formée à partir de la cavité a. La bille d'acier 58 peut être fabriquée en général d'une manière facile avec une précision élevée, c'est-àdire avec une circularité élevée. En d'autres termes, la surface sphérique qui délimite la bille d'acier 58 peut être réalisée avec des tolérances de fabrication d'environ 15 5 Wm. Ceci correspond à une précision dix fois supérieure à celle du procédé classique précité dans lequel la cavité 130 est formée par l'extrémité hémisphérique 100 du poinçon 102, avec une tolérance de fabrication d'environ 50 Nmn. En conséquence, la surface hémisphérique de la cavité 30, 20 correspondant à la configuration externe de la bille d'acier 58, est aussi très précise. La distance sur laquelle la saillie annulaire 70 de retenue dépasse radialement vers l'intérieur est limitée par la surface externe de la bille d'acier 58. Comme décrit 25 précédemment, comme la surface externe de la bille d'acier 58 a une configuration sphérique bien précise, la surface interne de la saillie 70 qui correspond à la surface externe de la bille 58 a une grande précision dimensionnelle. La distance de dépassement de la saillie 70 radiale30 ment vers l'intérieur peut être réglée par réglage de l'importance de la force d'enfoncement de la bille 58 d'acier dans la cavité 30a. De préférence, le diamètre maximal de la cavité hémisphérique 30 est supérieur au diamètre du bord 62 de la saillie 70 de retenue d'une 35 valeur comprise entre 0,01 mm et 0,025 mm. Ensuite, une tige d'éjection 72 est introduite par le trou débouchant 52 et frappe la bille 58 de métal, en appliquant un choc, afin que la bille 58 soit extraite de la cavité 30, avec formation du support 28 de pivot ayant la cavité 30 dont l'ouverture a un diamètre réduit délimité par la saillie 70 de retenue comme représenté sur la figure 5 5. Lorsque la bille d'acier 58 passe dans la saillie 70 de retenue, cette dernière est déformée élastiquement et remise à sa configuration normale du fait de sa nature élastique. Dans le cas o la distance de dépassement radial vers l'intérieur de la saillie 70 est relativement grande, la 10 saillie 70 peut être partiellement déformée plastiquement lorsque la bille d'acier 58 est retirée de la cavité 30. Néanmoins, la saillie 70 qui est ainsi plastiquement déformée, revient près de sa configuration d'origine car le reste de la saillie 70 a un comportement élastique. La 15 section de la saillie annulaire 70 est uniforme sur toute sa circonférence. En conséquence, lorsque la bille d'acier 58 est chassée de la cavité 30, la déformation plastique de la saillie 70 peut être uniforme sur toute sa circonférence et, simultanément, la déformation élastique de la saillie 20 70 peut aussi être réalisée uniformément sur toute sa circonférence. Dans le cas o la distance de dépassement radial vers l'intérieur de la saillie 70 est faible, la saillie 70 peut se déformer élastiquement et ne subit pas de déformation plastique lorsque la bille 58 d'acier est 25 chassée de la cavité 30. Comme le représente clairement la figure 6, la vis 32 de réglage comporte une tige 74 ayant une fente 76 à une première extrémité, et une rotule 78 d'articulation formée d'acier, fixée à l'autre extrémité de la tige 74, afin 30 qu'elle joue le rôle d'un organe d'extrémité de pivot. La dimension de la rotule 78 (c'est-à-dire son diamètre) est pratiquement égale à celle de la bille d'acier 58 ou légèrement inférieure. La rotule 78 est fixée à la tige 74 par soudage, par exemple avec apport ou sous pression. Dans ce 35 cas, l'extrémité de la tige 74 à laquelle la rotule 78 est fixée peut avoir une cavité hémisphérique. Une autre variante est la découpe d'une partie de la rotule 78 afin qu'elle possède une surface plate sur laquelle l'extrémité de la tige est fixée. Comme l'extrémité 78 de la vis 32 de réglage est sous forme d'une rotule ou d'un corps sphérique, l'extrémité 78 a une précision dimensionnelle ou 5 circularité élevée, pour les raisons indiquées précédemment. Lors de la réalisation de l'articulation 26, l'extrémité sphérique 78 d'articulation est emmanchée à force dans la cavité hémisphérique 30 du support 28 de pivot. Plus 10 précisément, l'extrémité 78 est mise au contact de la saillie 70 de retenue et est repoussée vers la cavité 30 afin que la saillie 70 soit déformée élastiquement, si bien que l'extrémité 78 se loge dans la cavité 30. Lorsque l'extrémité 78 est logée dans la cavité 30, la saillie 15 annulaire 70 est déformée élastiquement de manière convenable et reprend sa configuration normale étant donné sa nature élastique. Comme décrit précédemment, comme la cavité 30 du support 28 et l'extrémité 78 de pivot de la vis 32 ont de grandes précisions dimensionnelles, l'espace 20 compris entre la cavité 30 et l'extrémité 78 reste minimal. De préférence, cet espace ne dépasse pas 0,2 mm. En consequence, le culbuteur peut être déplacé par pivotement dans l'articulation 26 de manière régulière et avec un faible bruit. De plus, l'articulation 26 peut être facilement 25 montée par simple emmanchement à force de l'extrémité 78 du pivot de la vis 32 dans la cavité hémisphérique 30 du support 28. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés qui viennent 30 d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. - 11 REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'une articulation de support d'un culbuteur d'un train de soupape d'un moteur à combustion interne, l'articulation comprenant un support de pivot destiné à être fixé à un corps du moteur, et un organe d'extrémité de pivot supporté par le support afin qu'il puisse tourner, l'organe d'extrémité de pivot étant destiné à être fixé au culbuteur afin qu'il 0 permette le déplacement de celui-ci par pivotement autour de l'organe d'extrémité de pivot, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) la disposition d'un bloc (44) ayant une première surface (46); b) la formation d'une cavité hémishérique (30a) dans la première surface du bloc; c) la déformation plastique subséquente d'une partie (62) du bord du bloc, placée près d'un bord délimité par l'intersection de la première surface (46) et d'une se20 conde surface délimitant la cavité, en direction radiale vers l'intérieur par rapport au bord, afin qu'une saillie (70) de retenue soit formée, le support de pivot étant ainsi réalisé, la saillie de retenue étant déformable élastiquement; d) la disposition d'une rotule (78) dont la configuration externe correspond à la configuration de la cavité hémisphérique, de manière que l'organe d'extrémité de pivot soit formé, et e) la mise de l'organe d'extrémité de pivot (78) au 30 contact de la saillie de retenue (70) et l'enfoncement de cet organe vers la cavité afin que la saillie de retenue soit déformée élastiquement, si bien que l'organe d'extrémité de pivot est logé dans la cavité et l'articulation est formée, la moitié au moins de l'organe sphérique 35 d'extrémité de pivot étant logée dans la cavité. - 12 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (c) est obtenue par: g) l'introduction d'une bille rigide (58) dans la cavité hémisphérique (30a) de la première surface (46) du bloc (44) h) l'application subséquente d'une force à la bille (58) vers une cavité d'une matrice (56) de forgeage afin que le bloc soit introduit à force dans la cavité et que la configuration externe du bloc corresponde à la confi10 guration de la cavité de la matrice, et qu'une seconde surface délimitant la cavité du bloc corresponde a la configuration externe de la bille, la moitié au moins de la bille se logeant dans la cavité du bloc; i) la déformation plastique subséquente d'une partie (62) d'un bord du bloc, placée près d'un bord délimité par l'intersection de la première surface et d'une seconde surface, en direction radiale vers l'intérieur par * rapport au bord et de façon contigUe à la bille, afin qu'une saillie (70) de retenue soit formée et que la ca20 vite du bloc prenne une forme sensiblement hémisphérique, le support de pivot étant ainsi réalisé, et la saillie de *0 0retenue étant déformable élastiquement; j) l'application d'une force à la bille (58) en di*-,- rection l'éloignant de la cavité du bloc afin que la saillie soit déformée élastiquement et que la bille soit chassée de la cavité.