Brevet FR2779199A1 — publié le 19991203

TENDEUR HYDRAULIQUE La présente invention concerne un tendeur hydraulique destiné à imposer une tension appropriée, par exemple à une courroie ou une chaîne de synchronisation d'un moteur de véhicule. Pour une courroie ou une chaîne de synchronisation qui transmet une rotation entre un arbre de vilebrequin et un arbre à cames du moteur, un tendeur hydraulique est d'utilisation générale pour supprimer les vibrations produites par la courroie ou la chaîne de synchronisation pendant un déplacement du véhicule, et pour maintenir une tension appropriée. La figure 5 représente un entraînement par chaîne dans un moteur, pour lequel on utilise un tendeur hydraulique habituel. Sur cette figure, un tendeur hydraulique AI est relié à un corps de moteur sur un côté mou d'une chaîne A6. La chaîne A6 est entraînée à la fois sur une roue dentée d'entraînement A3, qui est mise en rotation par un arbre de vilebrequin A2 du moteur, et sur une roue dentée entraînée A5 qui est fixée sur un arbre à cames A4. Dans le tendeur hydraulique AI, un piston A8 fait saillie de manière rétractable à partir du côté avant d'un corps de tendeur A7. Le piston A8 pousse sur le côté arrière d'un levier tendeur AI 0, dans une position proche d'une extrémité libre de ce même levier. Le levier tendeur AIO est relié de manière pivotante au corps du moteur par l'intermédiaire d'un axe de pivotement A9, de sorte qu'une surface de patin AI 1 du levier tendeur AO10 vient en contact glissant avec le côté mou de la chaîne A6 et par conséquent impose une tension à la chaîne. A l'intérieur du corps de tendeur A7, comme représenté sur la figure 6, est formé un trou A12 de réception du piston, dans lequel le piston A8 est inséré de manière à pouvoir faire saillie et se rétracter. Un clapet anti-retour à bille A13 est agencé au fond du trou A1 2. Le piston A8 a une partie creuse A14 qui est ouverte du côté de sa face d'extrémité située en vis-à-vis du clapet anti-retour à bille A13. Un ressort de piston A15 est disposé à la fois dans la partie creuse A14 et le trou A12 de réception du piston. Ainsi, le ressort de piston A15 agit entre le corps de tendeur A7 et le piston A8 pour 2 2779199 repousser à tout moment le piston A8 de sorte qu'une partie d'extrémité avant du piston fasse saillie à l'extérieur du corps de tendeur A7. Une chambre haute pression H est formée par l'espace qui est défini à la fois par le trou A12 de réception du piston et par la partie creuse A14 du piston A8. L'intérieur de la chambre haute pression est toujours rempli d'huile qui est acheminée à partir d'une source d'alimentation en huile (non-représentée) à travers un passage d'huile A16 et le clapet anti-retour à bille A13. Dans le tendeur hydraulique A1 construit comme ci-dessus, lorsqu'une force d'impact est exercée sur le piston A8 du côté de la chaîne A6 à travers le levier tendeur A10 représenté sur la figure 5, la pression d'huile à l'intérieur de la chambre haute pression H monte et la bille A17 du clapet anti-retour A13 bloque une ouverture du passage d'huile A16 qui s'étend à travers un siège A18 pour la bille, empêchant ainsi un écoulement inverse de l'huile vers la source d'alimentation en huile. En résultat, la pression à l'intérieur de la chambre haute pression H augmente encore et l'huile s'échappe vers l'extérieur du corps de tendeur A7 à travers un léger espace formé entre la surface périphérique extérieure du piston A8 et la surface périphérique intérieure du trou A12 de réception du piston. A ce moment, la force d'impact agissant sur le piston A8 est amortie par la résistance résultante à l'écoulement d'huile. Selon une construction standard du tendeur hydraulique habituel AI décrit ci- dessus, la surface d'appui A19 du siège pour la bille du clapet antiretour A13, dans lequel le passage d'huile A16 s'ouvre, comme montré sur la figure 7, a la forme d'une surface conique évasée vers l'extérieur et ayant un angle de divergence d'environ 90 , et le diamètre intérieur du passage d'huile A16 est de 2,5 mm, alors que le diamètre extérieur de la bille A 17 du clapet est de 3,97 mm. La bille A17 ayant le diamètre extérieur indiqué ci-dessus est constituée d'acier et a une masse d'environ 0,26 g. Lorsque la pression d'huile fournie à travers le passage d'huile A16 vers la chambre haute pression H, sur la figure 6, est faible et lorsque la charge appliquée au piston A8 du côté de la chaîne est pulsée selon un cycle dépassant 100 Hz, la bille A17 ne peut plus suivre la variation de charge du fait de son inertie. Il en résulte une fuite d'huile de la chambre haute pression H vers le passage d'huile A16, 3 2779199 entraînant ainsi une détérioration marquée de la force de butée arrière du piston A8 et une intensification des vibrations de la chaîne. D'autre part, si la pression de l'huile acheminée vers la chambre haute pression H est augmentée, il devient possible de supprimer les vibrations de la chaîne pendant un déplacement du véhicule, mais du fait d'une augmentation de la tension agissant sur la chaîne, un bruit de battement est susceptible de survenir entre la roue dentée d'entraînement et la roue dentée entraînée. Pour cette raison, il a jusqu'à maintenant été difficile de satisfaire aux performances requises du moteur. En conséquence, un but de la présente invention est de résoudre les problèmes de la technique antérieure indiqués ci-dessus et de fournir un tendeur hydraulique capable d'offrir une force de butée arrière suffisante sans augmenter la pression d'alimentation en huile, même dans le cas o la charge agissant sur le piston varie à une fréquence élevée. Pour atteindre le but ci-dessus, un tendeur hydraulique selon la présente invention comporte un corps de tendeur ayant un trou de réception de piston, et un piston agencé de manière coulissante dans le trou de réception de piston et repoussé par un ressort de sorte qu'une première extrémité du piston fasse saillie vers l'extérieur à partir du trou de réception de piston, le piston définissant dans le trou de réception de piston une chambre haute pression. Le tendeur comporte de plus un clapet anti-retour à bille ayant un passage d'huile permettant que de l'huile soit introduite dans la chambre haute pression, et une bille de clapet disposée entre le passage d'huile et la chambre haute pression pour permettre l'écoulement de l'huile uniquement dans la direction allant du passage d'huile en direction de la chambre haute pression. Le clapet anti-retour à bille comporte de plus un siège de clapet sur lequel la bille du clapet est en appui lorsqu'il est fermé. Le passage d'huile s'étend à travers le siège de clapet. Le siège de clapet a une surface conique divergeant vers l'extérieur et ayant un angle de divergence de 60 à 1100. La bille du clapet a une masse de 0,1 g ou moins. Avec cette construction, la bille du clapet a une meilleure performance dans le suivi des variations de pression d'huile à haute fréquence, et même dans une zone dans laquelle la charge agissant sur le piston varie à des fréquences élevées, il est possible d'assurer une force de butée arrière suffisante sans augmenter la pression d'alimentation en huile. 4 2779199 Le but et les avantages indiqués ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre du mode préféré de réalisation, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe représentant l'agencement général d'un tendeur hydraulique selon la présente invention, - la figure 2 est une vue représentant une partie de la figure 1 comportant un clapet anti-retour à bille du tendeur hydraulique, - la figure 3 est un graphique représentant les résultats d'un essai comparatif concernant les forces de butée arrière en fonction des charges appliquées périodiquement sur les pistons du tendeur hydraulique réalisé selon la présente invention et d'un tendeur hydraulique classique, - la figure 4 est un graphique comparant le tendeur hydraulique de la présente invention et le tendeur hydraulique classique en ce qui concerne le temps de fermeture du clapet sous une charge ayant une fréquence de 100 Hz, - la figure 5 est une vue schématique représentant un exemple d'utilisation d'un tendeur hydraulique, - la figure 6 est une vue en coupe représentant un tendeur hydraulique classique, et - la figure 7 est une vue représentant une partie de la figure 6 comportant un clapet anti-retour à bille du tendeur hydraulique classique. Un mode de réalisation de la présente invention va être décrit ci-après en référence aux dessins. En se reportant maintenant à la figure 1, on a représenté un tendeur hydraulique selon la présente invention. Le tendeur hydraulique 10 a pratiquement la même construction que le tendeur hydraulique classique décrit ci-dessus en référence aux figures 5 à 7, sauf qu'il comporte un clapet anti-retour à bille 11 conçu pour surmonter les problèmes associés au tendeur hydraulique classique. Du fait de la similitude de structure, les parties qui sont les mêmes que celles représentées sur les figures 5 à 7 sont désignées par les mêmes références. Le tendeur hydraulique 10 comporte un corps de tendeur A7 ayant un trou de réception de piston A12. Un piston A8 est agencé de manière coulissante dans le trou 2779199 A 12. Un ressort hélicoïdal de compression A15 est reçu dans le trou A12 et agit entre le corps de tendeur A7 et le piston A8 pour repousser le piston A8 de manière telle qu'une première extrémité du piston A8 fasse saillie vers l'extérieur à partir dudit trou A12. Le piston A8 définit dans le trou A12 une chambre haute pression H. Le clapet anti- retour à bille 11 est agencé au fond du trou A12. Le clapet anti- retour à bille 1l 1 comporte un siège cylindrique creux 1, un passage d'huile 2, qui s'étend centralement et axialement à travers le siège 1 et qui permet d'introduire de l'huile dans la chambre haute pression H, et une bille 4 disposée entre le passage d'huile 2 et la chambre haute pression H pour permettre l'écoulement de l'huile uniquement dans la l0 direction allant du passage d'huile 2 en direction de la chambre haute pression H. La bille 4 est en appui sur le siège 1 lorsque le clapet anti-retour à bille 11 est fermé. Comme représenté sur la figure 2, le passage d'huile 2 a un diamètre intérieur de 2,5 mm. Le siège 1 a une surface d'appui 3 dirigée vers la bille 4. La surface d'appui 3 est formée par une surface conique divergeant vers l'extérieur ayant un angle de divergence de 60 à 110 . Dans le mode de réalisation représenté, l'angle de divergence de la surface d'appui conique est de 60 . La bille 4 est en acier et a un diamètre de 3 mm qui est plus petit que le diamètre de 3,97 mm de la bille A17 du clapet classique représenté sur les figures 6 et 7. La masse de la bille 4 est réduite à 0,1 g. Le tendeur hydraulique 10 ayant la construction ci-dessus agit comme suit. Lorsqu'une force d'impact est exercée, du fait d'une variation de tension de la chaîne (voir la chaîne A6 représentée sur la figure 5), sur l'extrémité avant du piston A8 faisant saillie à partir du corps de tendeur A7 et lorsque le piston A8 est poussé de manière soudaine dans sa direction de rétractation à l'encontre de la force de rappel du ressort AI5, la pression d'huile existant dans la chambre haute pression H monte et la bille 4 du clapet anti-retour à bille 1l1 est poussée contre la surface d'appui 3 pour bloquer l'écoulement d'huile depuis la chambre haute pression H vers le passage d'huile 2. En résultat, de l'huile située dans la chambre haute pression H s'échappe à travers un léger espace formé entre la surface périphérique extérieure du piston A8 et la surface périphérique intérieure du trou A12 et est évacuée à l'extérieur, et la force d'impact mentionnée ci-dessus est amortie par la résistance résultante à l'écoulement qui 6 2779199 est induite par la viscosité de l'huile. En même temps, la vibration du piston A8 provoquée par la force d'impact est rapidement amortie. D'autre part, lors de l'apparition d'un mou instantané du côté tendeur de la chaîne, par exemple au moment du démarrage du moteur, le piston A8 va faire saillie à partir du corps de tendeur A7 en un instant du fait du ressort A15 et va suivre le déplacement de la chaîne, éliminant ainsi le mou. A ce moment, la pression d'huile dans la chambre haute pression H diminue, de sorte que la bille 4 du clapet anti-retour à bille 11 quitte la surface d'appui 3, permettant à l'huile d'arriver dans la chambre haute pression H à travers le passage d'huile 2. 1 0 Dans le cas o la force appliquée sur l'extrémité avant du piston A8 varie périodiquement, la pression d'huile à l'intérieur de la chambre haute pression H varie en conséquence également périodiquement. A ce point de vue, dans le tendeur hydraulique de la présente invention, puisque la surface d'appui 3 du siège I du clapet anti-retour à bille 11 a la forme d'une surface conique divergeant vers l'extérieur et ayant un angle de divergence de 60 à 110 , et puisque la masse de la bille 4 est réduite à 0,1 g ou moins, la bille 4 suit les variations de la pression d'huile dans la chambre haute pression H. La figure 3 est un graphique représentant les résultats d'un test comparatif concernant les forces de butée arrière en fonction de charges appliquées périodiquement sur les pistons du tendeur hydraulique 10 du mode de réalisation ci- dessus et du tendeur hydraulique classique ayant la structure représentée sur les figures 6 et 7. Ce test comparatif a été mené à une pression de 1 kg/cm2 de l'huile acheminée vers chaque tendeur hydraulique et à une température d'huile de 30 C. En résultat du test comparatif, comme représenté sur la figure 3, pour une charge imposée sur chaque piston dans une plage de fréquences variant de 50 à 150 Hz on a obtenu une force de butée arrière de 1,5 N ou presque dans le cas du tendeur hydraulique 10 de la présente invention, alors que la force de butée arrière obtenue par le tendeur hydraulique classique a été d'environ 1 N. Ainsi, on trouve que la force de butée arrière est améliorée d'environ 50 % dans le tendeur hydraulique 10 par 0 comparaison au tendeur hydraulique classique. En outre, pour des charges imposées sur le piston ayant des fréquences variables dépassant 150 Hz, la force de butée arrière du tendeur hydraulique classique chute 7 2779199 rapidement, alors que la force de butée arrière du tendeur hydraulique de la présente invention chute peu et est encore maintenue supérieure à 1 N même à une fréquence variable de charge dépassant 300 Hz. On suppose que la chute de la force de butée arrière est principalement déterminée par la quantité d'huile s'écoulant en arrière vers le passage d'huile à partir de la chambre haute pression jusqu'à la fermeture du clapet par la bille. La figure 4 est un graphique représentant la relation entre le temps de fermeture du clapet et la course de déplacement de la bille du clapet sous une charge appliquée périodiquement sur le piston à une fréquence de 100 Hz dans le tendeur hydraulique 10 de la présente invention et dans le tendeur hydraulique classique. Comme représenté sur la figure 4, le temps de fermeture du clapet du tendeur hydraulique 10 est la moitié ou moins de la moitié de celui du tendeur hydraulique classique. Par ailleurs, cette différence tend à devenir plus significative lorsque la course de la bille du clapet devient plus longue. Bien que dans le mode de réalisation représenté, l'angle de divergence de la surface d'appui 3 du siège I est établi à 60 et qu'on utilise une bille 4 en acier de 3 mm de diamètre pour le passage d'huile 2 ayant un diamètre intérieur de 2,5 mm qui est un type standard, la matière de la bille du clapet n'est pas limitée à l'acier, mais on peut utiliser une autre matière ayant une petite densité et une résistance supérieure à l'abrasion, telle qu'une céramique, un alliage de titane, ou de l'aluminium ayant une surface anodisée durcie. De plus, pour autant que l'angle de divergence de la surface d'appui du siège pour bille soit dans la plage de 60 à 110 et que la masse de la bille du clapet soit de 0,1 g ou moins, on peut obtenir une force de butée arrière suffisante. Si l'angle de divergence de la surface d'appui 3 du siège 1 dépasse 110 , le contact entre la surface d'appui 3 et la bille 4 va devenir incomplet, et s'il est plus petit que 60 , la bille de clapet 4 va être susceptible de mordre dans la surface d'appui 3 du siège 1. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner un angle de divergence approprié, dans la plage de 60 à 110 , en fonction du diamètre de la bille 4 et du diamètre intérieur du passage d'huile 2 qui s'ouvre dans le siège de la bille. Dans la présente invention, comme indiqué ci-dessus, la surface d'appui du siège de la bille du clapet anti-retour a la forme d'une surface conique divergeant vers l'extérieur et ayant un angle de divergence de 60 à 110 , et la masse de la bille du 8 2779199 clapet est établie à 0,1 g ou moins. En conséquence, par comparaison avec le tendeur hydraulique classique, la performance de suivi de la bille du clapet pour des variations de pression d'huile à haute fréquence est nettement supérieure et, même dans une zone dans laquelle la charge agissant sur le piston varie à des fréquences élevées, il est possible d'assurer une force de butée arrière suffisante sans augmenter la pression d'alimentation en huile. En conséquence, en particulier lorsque le tendeur hydraulique de la présente invention est appliqué à une chaîne de synchronisation d'un moteur d'automobile ou analogue, il est possible d'empêcher l'apparition de vibrations et d'un bruit de battement lo de la chaîne de synchronisation pendant un déplacement de l'automobile à vitesse élevée et la performance requise du moteur peut être satisfaite dans une mesure satisfaisante. Evidemment, de nombreux changements et modifications mineurs sont possibles à la lumière des enseignements indiqués ci-dessus. Il doit être compris que sans sortir du cadre de la présente invention, celle-ci peut être mise en pratique de manière différente de celle décrite spécifiquement ici. 9 2779199 REVENDICATION Tendeur hydraulique (10) caractérisé en ce qu'il comporte - un corps de tendeur (A7) ayant un trou de réception de piston (A12), - un piston (A8) monté coulissant dans le trou de réception de piston et repoussé par un ressort (Ai5) de sorte qu'une première extrémité du piston fait saillie vers l'extérieur à partir du trou de réception de piston, le piston définissant dans le trou de réception de piston une chambre haute pression (H), - un clapet anti-retour à bille ( 11) ayant un passage d'huile (2) permettant que de l'huile soit introduite dans la chambre haute pression (H), et une bille (4) disposée entre le passage d'huile et la chambre haute pression pour permettre l'écoulement d'huile uniquement dans la direction allant du passage d'huile vers la chambre haute pression, et le clapet anti-retour à bille (11) comportant de plus un siège (1) sur lequel la bille (4) est en appui lorsqu'il est fermé, le passage d'huile (2) s'étendant à travers le siège (1), lequel siège a une surface conique (3) divergeant vers l'extérieur et ayant un angle de divergence de 60 à 110 , la bille (4) du clapet ayant une masse de 0,1 g ou moins.