Brevet FR2684137A1 — publié le 19930528

CULASSE DE MOTEUR A CONBUSTION INTERNE . La présente invention concerne une culasse pour moteur à combustion interne, et plus particulièrement pour un moteur comportant au moins un orifice pour un conduit débouchant dans une chambre de combustion et servant pour l'admission ou l'échappement des gaz, cet orifice étant susceptible d'être obturé de façon sélective par une soupape et présentant, sur son côté dirigé vers la chambre de combustion, un siège de soupape rapporté, ce siège de soupape rapporté étant monté fretté dans ltouverture du conduit. Il est connu, comme cela est indiqué dans la demande de brevet française n02.331.688, de fermer les chambres de combustion des moteurs à combustion interne, au moyen de culasses et de disposer dans ces culasses les différents conduits d'admission de l'air comburant et d'échappement des gaz brûlés, avec leurs moyens de fermeture. Les moyens de fermeture, se présentent classiquement sous la forme de soupapes coulissant axialement et comportant une tête de soupape évasée et une tige de soupape se raccordant à la tête de soupape et guidée dans la culasse pour mettre en mouvement la soupape, par des moyens d'actionnement adéquats. Pour pouvoir rendre étanche aux gaz la chambre de combustion par rapport à ces conduits, il est nécessaire que la surface d'étanchéité de la tête de la soupape repose entièrement sur la surface d'étanchéité du conduit d'admission et/ou d'échappement, c'est à dire sur l'ouverture de ce conduit dirigée vers la chambre de combustion, de telle sorte que les gaz ou les mélanges aircarburants ne puissent pas s'écharper accidentellement par ce passage malgré les pressions considérables régnant dans la chambre de combustion, tout particulièrement pendant les phases de compression et d'explosion.Mais comme les chocs induits par la fermeture de la soupape contre la surface d'étanchéité des canaux d'admission ou d'échappement entraînent un endommagement des zones d'étanchéité, il est fréquent de munir les zones d'étanchéité des conduits d'admission et/ou d'échappement, au niveau de la chambre de combustion, de sièges de soupape rapportés. La mise en place des sièges de soupape rapportés s'effectue généralement par frettage. Cette technique consiste à monter en force une bague dans un logement dont le diamètre intérieur est inférieur au diamètre extérieur de la bague. Le montage des sièges de soupape engendre donc des contraintes de traction sur le logement et des contraintes de compression sur le siège. Il en résulte donc d'importantes tensions mécaniques dans les zones de la culasse situées entre les orifices encore appelées pontets inter-soupapes qui peuvent conduire à la formation de criques évoluant en s'amplifiant jusqu'à la destruction de la culasse. Le but de l'invention est donc de proposer une nouvelle culasse qui pallie les inconvénients précités en diminuant sensiblement les tensions mécaniques régnant dans les pontets inter-soupapes. La culasse pour moteur à combustion interne selon l'invention, comporte un premier orifice, pour un conduit d'admission ou d'échappement, débouchant dans une chambre de combustion du moteur au voisinage d'un second orifice pouvant correspondre à un autre conduit mais également à un puits de bougie ou un puits d'injecteur. Le premier orifice est muni d'un siège de soupape rapporté constitué par une bague cylindrique positionnée par frettage dans un logement cylindrique correspondant. La bague présente un alésage intérieur de révolution coaxial à la soupape lequel définit la surface de portée de la soupape. Selon l'invention, la culasse est caractérisée en ce que le logement est excentré par rapport à l'alésage intérieur porté par la bague. L'excentration du logement et donc du diamètre extérieur de la bague par rapport à son alésage intérieur engendre une évolution de l'épaisseur radiale de la bague. Les contraintes de frettage étant directement liées à cette épaisseur il convient alors d'orienter l'excentricité du logement pour positionner la zone d'épaisseur minimale au droit de la zone la plus fragile de la culasse, à savoir le pontet séparant les deux orifices, de façon à y réduire les efforts de frettage quitte à les augmenter dans une autre zone moins sensible de la culasse. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins anneXés, dans lesquels la figure 1 est une vue partielle, en coupe transversale, de la culasse selon l'invention ; la figure 2 est une vue selon la direction F de la culasse représentée à la figure 1. Conformément à la figure 1, seules les parties constitutives de la culasse nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentées. La culasse, généralement référencée (1), comprend un conduit d'admission (2) et un conduit d'échappement (3) destinés à déboucher dans une même chambre de combustion. Chacun de ces conduits (2),(3) est terminé par un orifice spécifique respectivement (21),(31) muni d'un siège rapporté formé par une bague (6),(7) positionnée par frettage dans un logement adéquat (16),(17) usiné dans la culasse (1). Sur chacun de ces sièges peut s'appliquer une soupape, non figurée, solidaire d'une tige montée coulissante dans un guide de soupape (8) porté par la culasse. Les bagues cylindriques (6),(7) qui présentent chacune un alésage intérieur (26),(37) coaxial à la soupape correspondante et définissant la surface de portée de cette dernière. Ces alésages (26),(37) sont usinés une fois les bagues en position dans leur logement (16),(17) en utilisant les guides de soupapes comme repères de centrage. ~t2 Conformément à l'invention les logements cylindriques (16),(17) des sièges de soupape, sont usinés dans la culasse (1) de sorte que l'axe (xx'),(y-y') de chaque logement (16),(17) soit décalé par rapport à l'axe (X-X'),(Y-Y') de la soupape correspondante. Ainsi chaque logement (16),(17) se trouve excentré par rapport à l'alésage intérieur (26),(37) porté par la bague correspondante (6) , (7). Comme cela est clairement représenté à la figure 2, l'excentration de chaque logement (16),(17) est opérée dans la direction sensiblement opposée de l'autre orifice (31),(21) d'une valeur comprise entre 0,2 mm et 1,5 mm suivant le diamètre des, orifices et la réduction des efforts de frettage envisagée. Il en résulte une augmentation des dimensions du pontet (10) séparant les deux orifices (21),(31) du fait du recul des logements (16),(17) et une diminution de l'épaisseur radiale des bagues (6),(7) au droit du pontet (10). L'augmentation des dimensions du pontet (10) et surtout la diminution de l'épaisseur des bagues (6),(7) ont pour effet de renforcer le pontet (10) en diminuant les efforts de frettage. En effet, les contraintes de frettage sont proportionnelles à la différence des carrés du rayon interne et externe de la bague. L'épaisseur du siège ainsi réduite localement permet de concentrer les fortes pressions de frettage dans les zones massives de la semelle de la culasse et de décharger le pontet inter-soupapes. L'excentration des logements peut s'opérer suivant d'autres directions que celles précédemment décrites pour tenir compte par exemple de la géométrie de la culasse (chambres d'eau, etc...). La mise en oeuvre de l'invention est relativement simple, elle ne requière aucun outillage ou modification d'outillage spécifiques et les sièges de soupape utilisés sont standards, il suffit simplement de décaler l'axe de perçage des logements. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi une diminution des efforts de frettage au droit du pontet inter-soupapes peut être envisagée en ne modifiant qu'un seul des sièges. Cette invention peut encore être utilisée pour les pontets s'étendant entre un siège de soupape et un orifice de puits de bougie, pour les moteurs à allumage commandé, ou encore un orifice de puits d'injecteur. Dans le cas de chambres de combustion comportant plusieurs pontets inter-orifice, l'excentration d'un logement est réalisée suivant la direction résultante qui engendre la plus grande réduction des contraintes dans le ou les pontets les plus sollicités. Chaque pontet déterminant isolément une direction d'excentration élémentaire, la direction résultante est la somme de ces directions élémentaires affectées d'un poids correspondant au degré de sollicitation de chaque pontet. REVENDICATIONS [1] Culasse (1) pour moteur à combustion interne, comportant un premier orifice (21;31) pour un conduit d'admission (2) ou d'échappement (3) débouchant dans une chambre de combustion dudit moteur au voisinage d'un second orifice (31;21), ledit premier orifice (21;31) étant muni d'un siège rapporté sur lequel peut s'appliquer une soupape solidaire d'une tige montée coulissante dans un guide de soupape (8), le siège étant constitué par une bague (6;7) cylindrique positionnée par frettage dans un logement cylindrique correspondant (16;17), la bague (6;7) présentant un alésage intérieur (26;37) coaxial à la soupape définissant la surface de portée de cette dernière, caractérisée en ce que ledit logement (16;17) est excentré par rapport à l'alésage intérieur (26;37) porté par la bague (6;7). [2] Culasse pour moteur à combustion interne, selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit logement (16;17) est excentré par rapport audit alésage intérieur (26;37) porté par la bague (6;7) dans la direction sensiblement opposée au second orifice (31;21). [3] Culasse pour moteur à combustion interne, selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, ledit premier orifice (21;31) débouchant au voisinage d'une pluralité de second orifices (31;21), caractérisé en ce que ledit logement (16;17) est excentré par rapport audit alésage intérieur (26;37) porté par la bague (6;7) suivant une direction résultante correspondante à la somme des directions d'excentration élémentaires entre ledit premier orifice et chacun desdits second orifices affectés d'un poids correspondant au degré de sollicitation de chaque pontet. [4] Culasse pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la direction d'excentration dudit logement (16;17) tient compte de la position de chaque second orifice (31;21) et de la géométrie de la culasse (1). [5] Culasse pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'excentricité dudit logement (16;17) par rapport audit alésage intérieur (26;37) porté par la bague (6;7) est compris entre 0,2 mm et 1,5 mm.