Brevet FR2728017A1 — publié le 19960614

La présente invention concerne des joints d'étanchéité pour tige de soupape utilisés dans un assemblage de tête d'admission et d'échappement de moteur à combustion interne. Plus particulièrement, l'invention concerne un corps de joint lié à un dispositif de retenue métallique avec une pluralité de tenons de retenue, ce qui élimine le besoin pour une bague de retenue séparée ou un ressort cylindrique en anneau. Les moteurs à combustion interne comprennent des soupapes d'admission et d'échappement, chaque soupape comprenant une tête et une tige de soupape qui est fixée d'un seul tenant à la tête, et montée avec un mouvement alternatif dans un guide pour tige de soupape. Lorsque la tige de soupape fonctionne typiquement dans un volume substantiel d'huile de lubrification, il est préférable de limiter la quantité d'huile consommée par le moteur. Pour contrôler la consommation d'huile, des assemblages de joints pour tige de soupape sont montés sur les guides de soupape pour doser l'écoulement d'huile entre les tiges et les guides. Des assemblages de joint pour tige de soupape sont connus qui comprennent un boîtier ou une enveloppe métallique apte à retenir un corps de joint élastique, le corps de joint étant typiquement constitué d'un matériau à base élastomère. Un ressort cylindrique en anneau ou une bague de retenue est supporté dans une rainure externe du corps de joint, et utilisé pour fournir une force de compression radiale entre le corps de joint et la tige. De tels ressorts cylindriques en anneau ou de telles bagues de retenue peuvent être longs ou difficiles à installer, et sont sujets à des séparations indésirables du reste de l'assemblage. Ils ne sont pas non plus protégés contre les conditions opérationnelles adverses des moteurs à combustion interne. Ces conditions adverses comprennent une température de moteur élevée, la corrosion, la perte de charge de ressort, et la possibilité de dysfonctionnement du composant. Par conséquent, une panne indésirable de l'assemblage peut résulter. La présente invention vise un assemblage de joint pour tige de soupape adapté pour la fixation sur un guide de soupape d'un moteur à combustion interne. L'assemblage comprend à la fois un dispositif de retenue et un corps de joint élastique, des parties du dispositif de retenue et du corps de joint comprenant un sous-assemblage de retenue pour éliminer le besoin d'une bague de retenue séparée ou d'un ressort cylindrique en anneau. Le dispositif de retenue métallique s'étend le long d'un axe longitudinal et comprend une partie inférieure formant manchon et une paroi d'extrémité. La paroi d'extrémité définit une ouverture et comprend une pluralité de tenons qui sont formés en courbant une partie de la paroi d'extrémité autour d'une base annulaire pour s'étendre généralement longitudinalement à distance de la partie inférieure formant manchon. Une patte qui s'étend généralement radialement vers l'intérieur à partir de la base est interposée entre chacun des tenons. Les tenons peuvent s'étendre radialement aussi bien que longitudinalement, mais ont une extension radiale inférieure à celle des pattes. Le corps de joint élastique est lié au dispositif de -,f retenue et est supporté structurellement par celui-ci. Le corps de joint comprend une partie de base définissant une ouverture pour tige de soupape. La périphérie interne de l'ouverture comprend au moins une lèvre annulaire formée d'un seul tenant qui fait saillie radialement vers l'intérieur dans l'ouverture. La paroi d'extrémité et la portion de base forment un sous-assemblage de retenue qui vient en contact de manière étanche avec une surface d'étanchéité de la tige de soupape au moyen d'un ajustement serré. Le sous-assemblage de retenue est d'un seul tenant avec la paroi d'extrémité du dispositif de retenue et avec la portion de base du corps de joint pour empêcher toute séparation entre, d'une part, le sousassemblage de retenue et, d'autre part, le dispositif de retenue et le corps de joint. Dans un mode de réalisation préféré, les portions de la paroi extrémité, en particulier les tenons, sont aptes à fléchir sélectivement pour favoriser l'ajustement serré, ce qui élimine le besoin pour une bague de retenue ou un ressort cylindrique en anneau disposé extérieurement. Une telle bague ou un tel ressort externe peut être long ou difficile à installer. Il n'y a pas non plus de possibilité d'une séparation indésirable du sous-assemblage de retenue du reste du dispositif de retenue. En outre, la portion de base du- corps de joint enveloppe les tenons et les pattes de la paroi extrémité, les protégeant des conditions opérationnelles adverses du moteur à combustion interne. La présente invention vise également un procédé de fabrication de l'assemblage de joint pour tige de soupape, comprenant les étapes consistant à former le dispositif de retenue par estampage, percer une ouverture à travers la paroi d'extrémité, et former les tenons en courbant une partie de la paroi d'extrémité autour d'une base annulaire pour s'étendre longitudinalement à distance de la partie formant manchon. Par conséquent, les tenons comprennent- une partie montante de la paroi d'extrémité.. Les pattes s'étendant radialement vers l'intérieur sont interposées entre les tenons. Le corps de joint est alors moulé sur le dispositif de retenue. La présente invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation particulier actuellement préféré, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un assemblage de joint pour tige de soupape incorporant la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation de la présente invention, prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue partielle et en coupe de la présente invention, prise suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure.4 est une vue en perspective de la présente invention. Selon l'exemple de réalisation représenté sur les dessins, l'assemblage de joint 10 pour tige de soupape de l'invention comprend un dispositif de retenue cylindrique métallique 12 s'étendant autour d'un axe longitudinal A-A et un corps de joint élastique 14 fixé au dispositif de retenue 12. Le corps 14 vient en contact de manière étanche à la fois avec une surface externe circonférentielle d'étanchéité 16 d'une tige de soupape annulaire 18 et avec une surface externe circonférentielle d'étanchéité 20 d'un guide de soupape annulaire 22. L'assemblage de joint pour tige de soupape 10 est utilisé pour contrôler la consommation d'huile associée au mouvement alternatif de la tige 18 dans le guide 22. Le dispositif de retenue 12 comprend une partie inférieure rigide formant manchon s'étendant longitudinalement 24 définie par une paroi cylindrique 26, et une paroi extrémité s'étendant radialement vers l'intérieur 28 à une extrémité 30 de la paroi 26 définissant une ouverture 32. Comme illustré sur les figures 1 à 3, le dispositif de retenue 12 a également une pluralité de tenons de retenue 34 régulièrement espacés. Dans un mode de réalisation préféré, il y a huit (8) de ces tenons. Les tenons 34 sont formés en courbant une partie de la paroi d'extrémité 28 autour d'une base annulaire 36 pour s'étendre généralement longitudinalement à distance de la portion inférieure formant manchon. Une patte qui s'étend généralement radialement vers l'intérieur à partir de la base 36 est interposée entre chacun des tenons et comprend un bord interne 40. Constitués d'une portion montante de la paroi d'extrémité 2B8, les tenons 34 s'étendent généralement longitudinalement à distance de la portion formant manchon 24. Toutefois, les tenons 34 peuvent également inclure une extension radiale inférieure à celle des pattes 38. Dans un mode de réalisation préféré, les tenons 34 s'étendent le long d'un axe parallèle à l'axe longitudinal A-A, ce qui a l'avantage de faciliter la fabrication. Dans un autre mode de réalisation préféré, ils s'étendent à la fois longitudinalement et radialement vers l'intérieur de la base 36 pour fournir une force de compression radiale additionnelle comme expliqué plus loin. Le corps de joint 14 est lié au dispositif de retenue 12. De préférence, il est moulé sur le dispositif de retenue. Le corps de joint 14 comprend une portion d'étanchement du guide de soupape avec une jupe annulaire inférieure s'étendant longitudinalement 42. La jupe 42 a une périphérie externe généralement lisse 44 en contact facial avec la paroi cylindrique 26 de la portion formant manchon 24. La jupe 42 a également une périphérie interne 46 avec une série de nervures ou de lèvres annulaires 48 formées intégrales avec celle-ci et qui font saillie radialement vers l'intérieur. Lorsque le guide de soupape 22 est inséré dans le manchon 24, la jupe 42 du corps de joint 14 est destinée à se compresser radialement. La périphérie externe 44 est forcée contre la paroi cylindrique rigide 26 de sorte que les lèvres 48 viennent en contact de manière étanche avec la surface d'étanchéité 20 du guide de soupape 22, formant un ajustement serré. Le corps de joint 14 comprend également une portion d'étanchement pour tige de soupape avec une portion de base qui s'étend radialement vers l'intérieur à partir de la jupe annulaire 24 pour définir une ouverture 52 pour tige de soupape. La surface inférieure 54 de la portion de base 50 vient en contact sélectif avec le sommet 56 du guide de soupape 22 lorsque le dispositif de retenue 12 est monté sur le guide de soupape. La portion de base 50 est liée à la paroi d'extrémité 28 et reçoit un support structurel de celle-ci, et en particulier les tenons 34 et les pattes 38 qui sont enveloppés par la portion de base. En particulier, la portion de base 50 a de préférence une périphérie externe 58 ininterrompue et généralement lisse avec une extension radiale supérieure aux tenons 34 et une surface supérieure 60 avec une extension longitudinale supérieure aux tenons 34. L'ouverture 52 est inférieure à l'ouverture 32 de la paroi d'extrémité 28 de sorte qu'une périphérie interne 62 de l'ouverture 52 s'étend radialement vers l'intérieur sur une extension supérieure à celle des pattes 38 de la paroi d'extrémité 28. La périphérie interne 62 de la portion de base 50 comprend au moins une nervure ou lèvre annulaire 64 formée intégrale avec celle-ci et qui fait saillie radialement vers l'intérieur dans l'ouverture 52. Lorsque la tige de soupape 18 est insérée à travers l'ouverture 52, la portion de base 50, et la lèvre 64 en particulier, se comprime radialement. En outre, les portions de la paroi d'extrémité 28, y compris les tenons 34, peuvent fléchir. Ainsi, la portion de base 50 et la paroi d'extrémité 28 travaillent ensemble comme un sous-assemblage de retenue pour fournir le contact d'étanchéité nécessaire entre le dispositif de retenue 12 et la surface d'étanchéité 16 de la tige de soupape 18 en favorisant un ajustement serré. La paroi d'extrémité 28, et en particulier les tenons 34, fournit une force de compression entre la portion de base 50 du corps de joint 14 et la tige de soupape 18. Les façons suivant lesquelles le degré de la force de compression peut être varié consistent à modifier la composition du corps de joint 14, l'extension radiale de la lèvre 64, le nombre de tenons 34 et de pattes 38, l'extension longitudinale et radiale de chaque tenon individuel, et l'extension radiale de chaque patte 38. Rn particulier, les tenons 34 sont davantage susceptibles de fléchir lorsqu'ils sont dirigés radialement vers l'intérieur ainsi que longitudinalement à distance du manchon 24. L'utilisation de la paroi d'extrémité 28, enveloppée à l'intérieur du corps de joint 14, pour fournir le contact d'étanchéité nécessaire entre la tige de soupape 18 et le dispositif de retenue 12 fournit un certain nombre d'avantages par rapport à l'utilisation de l'art antérieur de bagues de retenue ou de ressorts cylindriques en anneau disposés extérieurement, comme mieux illustré sur la figure 4. En particulier, contrairement aux ressorts cylindriques en anneau ou aux bagues de retenue qui peuvent être longs ou difficiles à installer, les tenons 34 font partie intégrante du dispositif de retenue 12, le corps de joint 14 étant lié à son tour au dispositif de retenue. Par consequent, aucun assemblage supplémentaire n'est requis. Il n'y a pas non plus de possibilité d'une séparation indésirable entre le sous- assemblage de retenue et le reste du dispositif de retenue 12, contrairement aux dispositifs de retenue et aux ressorts disposés extérieurement. En outre, les tenons 34 et les pattes 38 sont protégés des conditions opérationnelles adverses du moteur à combustion interne, ce qui prolonge la durée de vie opérationnelle de l'assemblage de joint critique pour tige de soupape. Un procédé de fabrication et d'utilisation de l'assemblage 10 comprend l'étape initiale consistant à emboutir le dispositif de retenue 12. La paroi cylindrique 26 de la portion inférieure rigide formant manchon ou enveloppe 24 est dimensionnée pour fournir le support structurel nécessaire à la jupe annulaire 42 du corps de joint 14 de sorte.qu'une force de compression radiale est créée entre le guide de soupape 22 et le corps de joint 14. Le processus d'emboutissage comprend également l'étape consistant à former la paroi d'extrémité 28 à l'extrémité 30 de la paroi 26. Puis, une opération de perçage forme l'ouverture 32. Les tenons 34 sont formés en courbant une portion de la paroi. d'extrémité 28 autour d'une base annulaire pour s'étendre longitudinalement à distance de la portion formant enveloppe 24. Par conséquent, les tenons 34 comprennent une portion montante de la paroi d'extrémité 28. Les pattes 38 sont interposées entre chacun des tenons 34. Une pluralité de fentes peuvent être découpées radialement vers l'extérieur à partir d'une périphérie interne de l'ouverture 32 et s'arrêtent au niveau de la base 36, les fentes définissant l'extension annulaire des tenons 34 et contribuant à la formation des tenons. Comme expliqué ci-dessus, l'extension longitudinale et radiale des tenons 34 affecte la quantité de flexion et la charge de compression radiale résultante engendrées entre la portion de base 50 et la tige de soupape 18. De préférence, le corps de joint 14 est moulé sur le dispositif de retenue 12. Spécifiquement, la portion de joint pour guide de soupape est formée à partir de la jupe annulaire 42 qui est liée à la paroi 26 du dispositif de retenue 12 et comprend une pluralité de lèvres intégrales et intérieurement saillantes 48 qui viennent en contact avec le guide de soupape 22. Le corps de joint 14 comprend également une portion de base intégrale 50 qui enveloppe la paroi d'extrémité 28 et en particulier les tenons 34 et les pattes 38, avec l'ouverture 52 formée à travers celle-ci pour recevoir la tige de soupape 18. La portion de base 50 comprend au moins une lèvre radialement saillante vers l'intérieur et intégrale 64 qui vient au contact avec la tige de soupape 18 lorsqu'elle passe à travers l'ouverture 52, la portion de base 50 du corps de joint 14 et la paroi d'extrémité 28, en particulier les tenons 34 du dispositif de retenue 12, travaillant en combinaison pour fournir le contact d'étanchéité nécessaire et limiter les fuites d'huile indésirables. Les modes de réalisation préférés de la présente invention ont été révélés. Un homme du métier pourrait réaliser toutefois certaines modifications qui entreraient dans le cadre des enseignements de cette invention. Par conséquent, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits et leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre des revendications qui O10 suivent. REVENDICATIOMS 1. Assemblage de joint (10) pour tige de soupape (18), adapté pour la fixation sur un guide de soupape (22) d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif de retenue cylindrique métallique (12) s'étendant le long d'un axe longitudinal (A-A) avec une portion inférieure formant enveloppe (24) et une paroi d'extrémité (28), ladite paroi d'extrémité définissant une ouverture (32) et comprenant une pluralité de tenons (34) s'étendant longitudinalement à distance de ladite portion formant enveloppe et un corps de joint élastique (14) lié au dispositif de retenue (12) qui lui fournit un support structurel, ledit corps de joint comprenant une portion de base (50) définissant une ouverture (52) pour tige de soupape (18), une périphérie interne (62) de ladite ouverture (52) comprenant au moins une lèvre annulaire formée intégrale (64) qui fait saillie radialement vers l'intérieur dans ladite ouverture, ladite paroi d'extrémité (28) et ladite portion de base (50) formant un sous-assemblage de retenue qui vient en contact de manière étanche avec une surface d'étanchéité (16) de la tige de soupape au moyen d'un ajustement serré. 2. Assemblage de joint pour tige de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit sous-assemblage de retenue fait partie intégrante de ladite paroi d'extrémité (28) dudit dispositif de retenue (12) et de ladite portion de base (50) dudit corps de joint (14) pour éviter toute séparation entre, d'une part, ledit sous-assemblage de retenue et, d'autre part, ledit dispositif de retenue (12) et ledit corps de joint (14). 3. Assemblage de joint pour tige de soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite portion de base (50) dudit corps de joint (14) comprend une périphérie externe (58) généralement lisse et ininterrompue. 4. Assemblage de joint pour tige de soupape selon l'une des revendications précédantes, caractérisé en ce que lesdits tenons (34) de ladite paroi d'extrémité (28) fléchissent sélectivement pour favoriser ledit ajustement serré. 5. Assemblage de joint pour tige de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite portion de base (50) dudit corps de joint (14) enveloppe une portion de ladite paroi d'extrémité (28) incluant lesdits tenons (14), protégeant ladite portion de ladite paroi d'extrémité (28) et lesdits tenons (14) des conditions opérationnelles adverses du moteur à combustion interne. 6. Assemblage de joint pour tige de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun desdits tenons (14) de ladite paroi d'extrémité (28) s'étend à partir d'une base annulaire (36), ladite paroi d'extrémité (28) comprenant en outre des pattes (38) interposées entre lesdits tenons (34), lesdites pattes (38) s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de ladite base (36). 7. Assemblage de joint pour tige de soupape selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits tenons (14) s'étendent radialement à partir de ladite base (36). 8. Assemblage de joint pour tige de soupape selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits tenons (14) ont une extension radiale inférieure à celle desdites pattes (38). 9. Assemblage de joint pour tige de soupape selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits tenons (34) et lesdites pattes (38) sont régulièrement espacés autour de ladite ouverture (32) de ladite paroi d'extrémité (28). 10. Assemblage de joint pour tige de soupape selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il y a huit de ces tenons. 11. Assemblage de joint pour tige de soupape selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que ladite portion de base (50) dudit corps de joint (14) enveloppe lesdits tenons (34) et lesdites pattes (38) de ladite paroi d'extrémité (28), les protégeant des conditions opérationnelles adverses du moteur à combustion interne. 12. Assemblage de joint pour tige de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps de joint (14) est moulé sur le dispositif de retenue (12). 13. Procédé de fabrication d'un assemblage de joint pour tige de soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: emboutir un dispositif de retenue (12), ladite étape d'emboutissage comprenant une sous-étape consistant à former une portion inférieure rigide formant enveloppe (24) et une paroi d'extrémité (28) à une extrémité longitudinale (30) de ladite portion formant enveloppe (24); percer une ouverture (32) à travers ladite paroi d'extrémité (28); former une pluralité de tenons (34) en courbant une portion de ladite paroi d'extrémité autour d'une base annulaire (36) de sorte que lesdits tenons (14) s'étendent sur une distance présélectionnée vers l'extérieur de ladite portion formant enveloppe, une pluralité de pattes s'étendant radialement vers l'intérieur (38) étant interposées entre lesdits tenons (34); et mouler un corps de joint (14) sur ledit dispositif de retenue (12), ledit corps de joint comprenant une portion de base (50) avec une ouverture (52) pour tige de soupape. 14. Procédé selon la revendication (13), caractérisé en ce que ladite étape de moulage comprend une sous-étape consistant à envelopper lesdits tenons (34) et lesdites pattes (38) pour les protéger des conditions opérationnelles adverses.