Brevet FR2733708A1 — publié le 19961108

La présente invention concerne une machine de clavetage d'une coupelle d'appui d'un ressort de soupape sur une tige de soupape. Dans un moteur à explosion ou tout autre machine comportant des soupapes, chaque soupape est rappelée contre son siège par un ressort qui agit sur la tige de soupape par l'intermédiaire d'une coupelle clavetée sur l'extrémité de cette tige. Les clavettes utilisées sont constituées par deux demi-cônes insérés entre la tige et un alésage conique de la coupelle. Ces demi-cônes possédent des bourrelets intérieurs qui se logent dans des gorges correspondantes de la tige et forment ainsi un coin d' immobilisation de la coupelle sur la tige s'opposant à l'effort exercé par le ressort sur la coupelle. Pour réaliser de manière automatisée le clavetage de la coupelle sur la tige avec les demi-cônes intermédiaires, on connaît du brevet français NO 2 657 409 une machine de clavetage comportant un manchon dont l'extrémité présente une surface d'appui pour la coupelle disposée coaxialement à la tige et dans laquelle sont introduits les demi-cônes.Le manchon est muni à proximité immédiate de cet appui d'un logement de diamètre élargi, sur la périphérie duquel sont répartis des aimants exerçant sur chacun des demi-cônes une force d'attraction magnétique radiale tendant à les écarter l'un de l'autre. Un poussoir est monté pour coulisser selon un axe confondu avec l'axe de la tige de soupape dans le manchon et présente une extrémité inférieure de diamètre adapté pour venir s'appuyer sur les demi-cônes maintenus dans le logement du manchon par les aimants. A l'intérieur de ce poussoir, un piston est monté pour coulisser axialement et présente une extrémité inférieure de diamètre adapté pour venir s'appuyer sur l'extrémité de la tige de soupape entre les demi-cônes écartés.Des organes de liaison réalisés sous forme de billes sont montés dans des orifices radiaux du poussoir pour se déplacer radialement entre une position extérieure dans laquelle ils coopèrent avec une encoche ménagée dans le manchon pour assurer une solidarisation de ce manchon avec le poussoir et une position intérieure dans laquelle ils coopèrent avec une encoche ménagée dans le piston pour assurer une solidarisation de ce piston avec le poussoir. L'encoche du piston est disposée de façon à se retrouver en regard des organes de liaison pour une position axiale du piston par rapport au poussoir dans laquelle, le piston et le poussoir étant respectivement en contact avec la tige et les demi-cônes, les gorges de la tige et les bourrelets des demi-cônes sont en regard les uns des autres. Avec cette machine, les demi-cônes intermédiaires sont d'abord écartés l'un de l'autre par les aimants pour venir dans le logement de diamètre élargi du manchon. On introduit la tige à l'intérieur de la coupelle et des demicônes, cette tige repoussant le piston à l'intérieur du poussoir, jusqu'à ce que l'encoche du piston soit en regard des billes de liaison ec que, par conséquent, les gorges de la tige soit en regard des bourrelets des demi-cônes. Le ressort de soupape, qui exerce une force de rappel élastique de la coupelle contre le manchon, provoque alors le coulissement de cette coupelle avec le manchon sur le poussoir en repoussant les billes de liaison à l'intérieur de l'encoche du piston pour libérer le manchon et simultanément fixer axialement le poussoir par rapport au piston.Lors de cette translation axiale de la coupelle, les demi-cônes se resserrent contre la tige dans un mouvement radial, les bourrelets des demi-cônes pénétrant dans les gorges de la tige pour réaliser le clavetage de la coupelle sur la tige de soupape. Actuellement, les organes de liaison sont constitués par des billes coopérant avec des encoches à profil circulaire ou triangulaire. Après un certain temps de fonctionnement, il se prodult une usure des encoches et des billes, ce qui se traduit, en particulier pour la solidarisation du poussoir avec le piston, par une imprécision de positionnement axial relatif du poussoir et du piston lors de la libération du manchon, et donc par un décalage des bourrelets des demi-cônes par rapport aux gorges de la tige lorsque la coupelle vient les resserrer contre la tige. De même, lors du réarmement de la machine, les billes de liaison qui parviennent en regard de l'encoche du manchon peuvent ne pas être convenablement repoussées dans cette encoche par la surface inclinée usée de l'encoche du piston, de sorte qu'il se produit un blocage du piston à l'intérieur du poussoir et que le réarmement de la machine ne peut s'opérer. La présente invention consiste en un perfectionnement de la machine de clavetage définie ci-dessus, permettant d'éviter une dérive de la précision de calage de la tige par rapport aux demi-cônes lors de l'usure de la machine. L'Invention a donc pour objet un dispositif de clavetage d'une coupelle d'appui d'un ressort de soupape sur une tige de cette soupape au moyen de deux demi-cônes intermédiaires insérés entre un alésage conique de la coupelle et la tige et possédant des bourrelets intérieurs qui se logent dans des gorges correspondantes de la tige, dispositif comportant un manchon ayant une extrémité inférieure agencée pour former un appui pour la coupelle et munie à proximité immédiate de cet appui d'un logement pour les demi-cônes intermédiaires sur la périphérie duquel sont répartis des organes engendrant un champ de forces radiales, un poussoir monté pour coulisser dans un alésage du manchon et ayant une extrémité inférieure agencée pour venir s'appuyer sur les demi-cônes intermédiaires maintenus dans le logement du manchon, un piston monté pour coulisser dans un alésage axial du poussoir et ayant une extrémité inférieure agencée pour venir s'appuyer sur l'extrémité de la tige de soupape, et des organes de liaison montés dans des orifices radiaux du poussoir pour se déplacer radialement entre une position extérieure dans laquelle ils coopèrent avec une encoche ménagée dans le manchon et une position intérieure dans laquelle ils coopèrent avec une encoche ménagée dans le piston, l'encoche du piston étant disposée de façon à se trouver en regard des organes de liaison pour une position axiale du piston par rapport au poussoir dans laquelle le piston et le poussoir étant respectivement en contact avec la tige et les demi-cônes, les gorges de la tige, et les bourrelets des demi-cônes sont en regard les uns des autres, dans lequel dispositif, les organes de liaison et l'encoche du piston sont délimités par des faces sensiblement radiales. Ainsi, même lorsque les bords d'attaque des encoches du piston et des organes de liaison ont subi une certaine usure, la position axiale relative du piston par rapport au poussoir demeure définie avec précision par l'emboîtement radial brusque des organes de liaison dans l'encoche du piston du fait de ces surfaces radiales. Selon un mode d'exécution avantageux, l'encoche du manchon est réalisée sous la forme d'une surface inclinée coopérant, pour la liaison du manchon avec le poussoir, par appui simple avec une surface inclinée correspondante portée par les organes de liaison. Le dispositif comporte des organes de rappel dont l'effet tend à maintenir les organes de liaison dans leur position extérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier et non limitatif, en liaison avec les figures en annexe, parmi lesquelles - les figures 1 à 3 sont des sections par un plan axial dune machine de clavetage conforme à l'invention, illustrant des positions successives de fonctionnement - la figure 4 est une vue de détail en coupe par un plan axial d'un organe de liaison isolé - la figure 5 est une vue de dessus de l'organe de liaison de la figure 4 - la figure 6 est une section par un plan axial de l'extrémité d'une tige de soupape sur laquelle est clavetée une coupelle. Aux figures 1 à 3, on a représenté une machine destinée à assurer le clavetage d'une coupelle 100 d'appui d'un ressort 101 de soupape sur une tige 102 de cette soupape au moyen de deux demi-cônes intermédiaires 103, 104 destinés à être insérés entre la coupelle 100 et la tige 102 et possédant des bourrelets intérieurs 105 destinés à se loger dans des gorges correspondantes 106 de la tige 102. Cette machine de clavetage comporte un manchon tubulaire 1 ayant un axe vertical 2 confondu avec l'axe de la tige de soupape 102, et présentant un alésage axial 3. L'extrémité inférieure du manchon 1 est équipée d'une bague de centrage 38 rapportée à son extrémité inférieure pour former un appui 4 pour la coupelle 100 de façon que cette coupelle soit centrée sur l'axe 2. Dans l'exemple illustré, la bague 38 est emmanchée sur le manchon 1 et est fixée sur ce manchon au moyen d'un joint torique élastique 39 interposé entre une rainure périphérique extérieure du manchon 1 et une rainure périphérique intérieure de la bague 38. A proximité immédiate de l'appui 4, la bague 38 présente un logement intérieur 5 de diamètre élargi, sur la périphérie duquel sont répartis des aimants 6 engendrant un champ de force magnétique radial. Mais il sera également possible d'utiliser, à la place des aimants 6, tout organe capable d'engendrer un champ de forces radiales, comme par exemple des orifices répartis autour du logement et reliés à un moyen d'aspiration pour créer une dépression dans le logement 5. Un poussoir 7 présentant un alésage axial 16 est monté pour coulisser selon l'axe 2 dans l'alésage axial 3 du manchon 1. La course de coulissement du poussoir 7 à l'intérieur du manchon 1 est limitée en position haute par un épaulement extérieur 8 et un épaulement intérieur 9 respectivement ménagés en regard l'un de l'autre sur le poussoir 7 et le manchon 1, et en position basse par un épaulement extérieur 10 et un épaulement intérieur 11 respectivement ménagés en regard l'un de l'autre sur le poussoir 7 et le manchon 1. Un ressort hélicoïdal 12 est disposé entre un épaulement 13 du manchon 1 et un épaulement 14 du poussoir 7 pour rappeler le manchon 1 vers le bas, en position de butée des épaulements 8 et 9 l'un contre l'autre. L'extrémité inférieure du poussoir 7 est équipée d'un embout rapporté 40, de préférence en matériau céramique pour éviter une usure excessivement rapide de cet embout L'embout 40 est ici emboîté dans un logement cylindrique du poussoir 7 et est fixé sur ce poussoir au moyen d'un joint de colle 41 interposé entre une rainure périphérique intérieure du poussoir 7 et une rainure périphérique extérieure de l'embout 40. Un piston 15 est monté pour coulisser selon l'axe 2 dans l'alésage axial 16 du poussoir 7. La course du piston 15 est limitée en position haute par un épaulement extérieur 17 du piston 15 et un épaulement intérieur 18 du poussoir 7, et en position basse par un épaulement extérieur 19 du piston 15 et un épaulement intérieur 20 du poussoir 7. Un ressort 21 est disposé entre un épaulement 22 du poussoir 7 et l'épaulement 17 du piston 15 pour assurer un rappel élastique du piston 15 vers le bas, c'est-à-dire vers sa position dans laquelle les épaulements respectifs 19 et 20 du piston 15 et du poussoir 7 sont en butée l'un contre l'autre. Des organes de liaison 24 sont montés dans des orifices radiaux 25 du poussoir 7 pour se déplacer radialement entre une position extérieure dans laquelle ils coopèrent avec une encoche 26 du manchon 1 pour assurer une liaison axiale de ce manchon avec le poussoir 7, et une position intérieure dans laquelle ils coopèrent avec une encoche 27 ménagée dans le piston 15 pour assurer une liaison axiale de ce piston avec le poussoir 7. L'encoche 27 du piston 15 est disposée de façon à se trouver en regard des organes de liaison 24 pour une position axiale du piston 15 par rapport au poussoir 7 dans laquelle, le piston 15 et le poussoir 7 étant respectivement en contact avec la tige 102 et les demi-cônes 103, 104, les gorges 106 de la tige 102 et les bourrelets 105 des demi-cônes 103, 104 sont en regard les uns des autres. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'encoche 27 du piston 15 et chacun des organes de liaison 24 sont délimités par des faces sensiblement radiales. Comme cela est mieux visible aux figures 4 et 5, chaque organe de liaison est réalisé sous la forme d'un bloc à six faces, dont une face transversale supérieure 29 et une face transversale inférieure 30 planes et sensiblement perpendiculaires à l'axe 2. L'encoche 27 du piston 15 est ici réalisae sous la forme d'une rainure périphérique à profil en forme de U et possède une face transversale supérieure 42 et une face transversale inférieure 43 planes et sensiblement perpendiculaires à l'axe 2. Chaque bloc 24 comporte en outre une face intérieure 33 de forme cylindrique de même diamètre que le piston 15 et en contact avec ce piston, et une face extérieure 34 en contact avec le manchon 1 et comportant une première portion cylindrique 35 et une seconde portion cylindrique 36 de plus grand diamètre, reliée à la portion 35 par une portion conique 37 formant un épaulement. L'encoche 26 du manchon 1 est ici réalisée sous la forme d'un épaulement intérieur de surface conique associée à la portion conique 37 de la face extérieure 34 de chaque bloc 24. En outre, l'épaulement conique 26 forme une rampe qui, en s'opposant à l'effort axial exercé par le ressort de soupape 101 sur le manchon 1, tend à repousser les blocs 24 vers leur position intérieure. Des organes de rappel élastiques 31 sont disposés entre le poussoir 7 et les blocs de liaison 24 pour rappeler ces blocs vers leur position extérieure. En l'espèce, ces organes élastiques de rappel sont réalisés sous la forme de tiges élastiques flexibles 31 s'étendant selon une direction sensiblement axiale, attelées à chacune de leurs extrémités au poussoir 7 et traversant en leur milieu des passages axiaux 32 ménagés dans les blocs de liaison 24. En service, l'opération de clavetage de la coupelle 100 sur la tige 102 s'effectue selon les étapes successives suivantes. L'état initial de la machine est représenté à la figure 1. La coupelle 100 est en appui contre l'extrémité d'appui 4 du manchon 1 et est rappelée contre cet appui par le ressort de soupape 101. Les deux demi-cônes 103, 104 sont disposés dans le logement 5 du manchon 1 et maintenus dans ce logement par les aimants 6. L'extrémité inférieure du poussoir 7 est adjacente aux demi-cônes 103, 104 et l'extre- mité inférieure du piston 15 est en appui contre l'extrémité supérieure de la tige de soupape 102 qui est disposée selon l'axe 2. Les blocs de liaison 24 sont dans leur position extérieure et le ressort de soupape 101 rappelle élastiquement le manchon 1 en butée par son épaulement intérieur 26 contre l'épaulement extérieur 30 des organes de liaison 24, et ce à l'encontre du ressort de rappel 12. On exerce au moyen d'un organe de commande (non représenté) un effort de poussée axiale sur le poussoir 7 en direction de la tige 102, comme symbolisé par la flèche 50 à la figure 2. Le poussoir 7 et le manchon 1, qui sont liés axialement par les blocs de liaison 24, se déplacent tous deux en direction de la tige de soupape 102 en comprimant le ressort de soupape 101. Le piston 15, qui est en appui contre l'extrémité de la tige de soupape 102, reste immobile par rapport à cette tige et coulisse donc à l'intérieur du poussoir 7 à l'encontre du ressort de rappel 21, comme symbolisé par la flèche 51.Pendant ce coulissement relatif du piston 15 à l'intérieur du poussoir 7, les blocs de liaison 24 glissent contre le piston 15 et sont maintenus plaqués contre ce piston par la composante radiale de l'effort de butée exercé par l'épaulement intérieur conique 26 du manchon 1 sur 1'épaulement extérieur conique 30 des blocs de liaison 24. Lorsque la face radiale supérieure 42 de l'encoche 27 du piston 15 parvent en coïncidence avec la face radiale supérieure 29 des blocs de liaison 24, ces derniers pénètrent à l'intérieur de l'encoche 27 pour libérer le manchon 1. Dans cette position du piston 15 par rapport au poussoir 7, les gorges 106 de la tige de soupape 102 et les bourrelets 105 des demi-cônes 103, 104 sont en regard les uns des autres. On notera que cette position relative d'ajustement de la tige de soupape 102 par rapport aux demi-cônes 103, 104 est déterml- née avec une très grande certitude dans la mesure où les faces supérieures planes 42 et 29 de l'encoche 27 et des organes de liaison 24 sont radiales.Ainsi, même en cas d'usure des bords en contact de ces surfaces, le déclenchement du déplacement des blocs de liaison 24 vers leurs positions intérieures est obtenu pour une position unique et certaine du piston 15 par rapport au poussoir 7. Dès ce déclenchement, le manchon 1 et la coupelle 100 sont repoussés par le ressort de soupape 101 à l'encontre du ressort de rappel 12, comme symbolisé par la flèche 52 à la figure 3. Simultanément, le poussoir 7, qui parvient en butée par son épaulement intérieur 18 contre l'épaulement extérieur 17 du piston 15, est arrêté dans sa descente puisque le piston 3 est lui-même en butée contre la tige de soupape 102. Lors de la remontée du manchon 1, les demi-cônes 103, 104 viennent en appui contre l'extrémité inférieure du poussoir 7 et glissent par rapport au manchon 1 pour sortir de leur logement 5 et pénétrer à l'intérieur de l'alésage conique 107 de la coupelle 100. Les deux demi-cônes 103 et 104 sont ainsi rapprochés l'un de l'autre et plaqués contre l'extrémité de la tige de soupape 102 par la coupelle 100, les bourrelets intérieurs 105 de ces demi-cônes pénétrant dans les gorges 106 de la tige de soupape 102. La figure 6 représente l'assemblage terminé et séparé de la machine de clavetage. Lors du réarmement de la machine en vue d'une autre opération de clavetage, le ressort 12 repousse le manchon 1 en faisant coulisser celui-ci sur le poussoir 7 vers le bas. Lorsque les épaulements 37 des blocs 24 parviennent en regard de l'encoche 26 du manchon 1, les blocs 24 sont rappelés par les tiges 31 vers leur position extérieure et libérent ainsi le piston 15 qui est rappelé par le ressort 21 vers le bas, dans sa position de butée de son épaulement 19 contre l'épaulement 20 du poussoir 7. Le rappel des blocs 24 vers leur position extérieure est ainsi d'une très grande fiabi- lité et interdit donc tout blocage du piston 15 à l'intérieur du poussoir 7. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées ci-dessus. En particulier, bien qu'il ait été décrit des organes de liaison comportant une face transversale plane associée à une face transversale plane délimitant une rainure périphérique du piston, il est également possible de réaliser des organes de liaison sous forme de doigts de section par exemple ovale ou circulaire, s'étendant sensiblement radialement à l'axe du poussoir et associés à une face radiale du piston définie par une rainure continue ou encore par une pluralité de logements radiaux de section correspondant à la section des doigts. De même, bien qu'il ait été décrit des organes de rappel des organes de liaison vers leur position extérieure réalisés sous la forme de tiges élastiquement flexibles, il est également possible de réaliser ces organes sous toute autre forme de ressorts, tels que des ressorts hélicoïdaux, à lames, ou encore des tampons élastiques, etc., ou plus généralement sous la forme d'organes engendrant un champ de forces radiales, tels que des aimants ou des orifices d'aspiration. REVENDICATIONS 1. Dispositif de clavetage d'une coupelle (100) d'appui d'un ressort (101) de soupape sur une tige (102) de cette soupape au moyen de deux demi-cônes intermédiaires (103, 104) insérés entre un alésage conique (107) de la coupelle (100) et la tige (102) et possédant des bourrelets intérieurs qui se logent dans des gorges correspondantes de la tige (102), dispositif comportant un manchon (1) ayant une extrémité inférieure agencée pour former un appui (4) pour la coupelle (100) et munie à proximité immédiate de cet appui d'un logement (5) pour l-es demi-cônes intermédiaires (103, 104) sur la périphérie duquel sont répartis des organes (6) engendrant un champ de forces radiales, un poussoir (7) monté pour coulisser dans un alésage (3) du manchon (1) et ayant une extrémité inférieure agencée pour venir s'appuyer sur les demi-cônes intermédiaires (103, 104) maintenus dans le logement (5) du manchon (1), un piston (15) monté pour coulisser dans un alésage axial (16) du poussoir (7) et ayant une extrémité inférieure agencée pour venir s'appuyer sur l'extrémité de la tige de soupape (102), et des organes de liaison (24) montés dans des orifices radiaux du poussoir (7) pour se déplacer radialement entre une position extérieure dans laquelle ils coopèrent avec une encoche (26) ménagée dans le manchon (1) et une position intérieure dans laquelle ils coopèrent avec une encoche (27) ménagée dans le piston (15) , l'encoche (27) du piston (15) étant disposée de façon à se trouver en regard des organes de liaison (24) pour une position axiale du piston (15) par rapport au poussoir (7) dans laquelle le piston (15) et le poussoir (7) étant respectivement en contact avec la tige (102) et les demi-cônes (103, 104), les gorges de la tige (102), et les bourrelets (105) des demi-cônes (103, 104) sont en regard les uns des autres, caractérisé en ce que les organes de liaison (24) et l'encoche (27) du piston (15) sont délimités par des faces sensiblement radiales (29, 42) 2. Dispositif de clavetage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'encoche (26) du manchon (1) est réalisée sous la forme d'une surface inclinée coopérant, pour la liaison du manchon (1) avec le poussoir (7), par appui simple avec une surface inclinée (37) correspondante portée par les organes de liaison (24) 3. Dispositif de clavetage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des organes de rappel (31) dont l'effet tend à maintenir les organes de liaison (24) dans leur position extérieure. 4. Dispositif de clavetage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes de rappel sont des tiges élastiquement flexibles (31) attelées d'une part au poussoir (7) et d'autre part aux organes de liaison (24).