Brevet FR2789440A1 — publié le 20000811

Culbuteur pour moteur à explosion. La présente invention concerne le domaine des culbuteurs utilisés pour la commande de soupapes dans les moteurs à combustion interne à piston(s) dits moteurs à explosion. L'invention concerne plus particulièrement les culbuteurs constitués par un corps formant levier pourvu d'un galet suiveur de came disposé entre deux parois latérales dudit corps en étant monté libre en rotation sur un axe monté entre lesdites parois, le galet étant prévu pour coopérer par roulement avec une came d'un arbre à cames du moteur, de façon que la rotation de l'arbre à cames entraîne le pivotement périodique du culbuteur et l'actionnement de la soupape. Sur les culbuteurs connus de ce type, le galet se présente généralement sous la forme d'un rouleau cylindrique monté libre en rotation sur un axe fixe par l'intermédiaire d'aiguilles ou d'un coussinet lisse. L'axe est fixé par friction aux parois latérales du corps de culbuteurs par friction, soit par son montage par serrage dans des portées cylindriques ménagées dans lesdites parois, soit par déformation locale, par exemple par refoulement de la matière de l'axe dans des chanfreins ménagés dans lesdites parois (voir par exemple le document US-A-4 697 473). L'un des problèmes que pose ce type de culbuteurs concerne la rigidité. La rigidité du culbuteur définit la précision avec laquelle la came va commander l'ouverture et la fermeture de la soupape correspondante, donc le fonctionnement correct et régulier du moteur. Or, les efforts appliqués au culbuteur par la came provoquent une déformation par flexion du corps de culbuteur, générant dans ce dernier des contraintes de traction, de compression et de cisaillement. Sur les culbuteurs connus, sur lesquels l'axe du galet suiveur de came est solidarisé par friction aux parois latérales du corps de culbuteur, les contraintes de traction et de compression générées dans le corps de culbuteur par les efforts appliqués à ce dernier passent, au niveau de l'axe du galet suiveur de came, uniquement par les parois latérales du corps, lesquelles sont ici affaiblies par la présence des portées cylindriques pour l'axe du galet suiveur de came. Pour éviter toute concentration des contraintes, qui pourrait être la source d'une fatigue anormale du métal du corps de culbuteur, il est donc nécessaire de surdimensionner le corps de culbuteur à cet endroit, d'o une augmentation de la masse et donc de l'inertie du culbuteur, ce qui est défavorable. La présente invention vise un culbuteur qui soit à la fois rigide, peu encombrant et de masse réduite. L'invention vise par ailleurs un culbuteur avec une répartition uniforme des contraintes, évitant toute concentration des contraintes, source d'une fatigue anormale du métal, dans les parois latérales du corps de culbuteur au niveau des portées cylindriques recevant l'axe du galet suiveur de came. Le culbuteur selon l'invention pour la commande des soupapes de moteurs à combustion interne comprend un corps formant levier pourvu d'un galet suiveur de came disposé entre deux parois latérales dudit corps en étant monté libre en rotation sur un axe monté entre lesdites parois, le galet étant prévu pour coopérer par roulement avec une came d'un arbre à cames du moteur, de façon que la rotation de l'arbre à cames entraîne le pivotement périodique du culbuteur et l'actionnement de la soupape. L'axe portant le galet suiveur de came est solidarisé par soudure avec les parois latérales du corps de culbuteur. Grâce à cette disposition particulièrement simple, l'axe est intimement lié aux parois latérales du corps de culbuteur, c'est-à-dire qu'il n'existe plus de discontinuité de matière entre l'axe et les parois latérales du corps de culbuteur. De ce fait, l'axe participe au renforcement de la rigidité du corps de culbuteur, et les contraintes de traction et de compression générées dans le corps de culbuteur sont réparties à la fois dans l'axe du galet suiveur de came et dans les parois latérales du corps de culbuteur. Cela permet d'une part de s'affranchir des problèmes de rupture par fatigue et d'autre part d'optimiser les dimensions du corps de culbuteur et de réduire, pour une résistance et/ou une rigidité égale, la masse du culbuteur ce qui diminue par conséquent l'inertie du culbuteur. De préférence, la soudure entre l'axe du galet suiveur de came et les parois latérales du corps de culbuteur est réalisée sous la forme d'un cordon continu. La soudure peut être réalisée par tous procédés de soudure, mais de préférence par faisceau laser ou par faisceau d'électrons. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation illustré par les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un culbuteur conforme à l'invention, dans son environnement; - la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe suivant III-III de la figure 1. Tel qu'illustré par les dessins, un culbuteur présente un corps i allongé comprenant deux parois latérales 2 espacées. A une extrémité, le corps 1 comprend, par ailleurs, un élément de pivotement 3 disposé entre les deux parois latérales 2, en réunissant ces dernières l'une à l'autre. L'élément de pivotement 3 présente une calotte 4 hémisphérique qui, comme cela est représenté en tirets sur la figure 1, coopère avec la tête sphérique d'un élément d'appui 5 représenté schématiquement en tirets sur la figure 1, qui peut être par exemple une butée hydraulique. A son autre extrémité, le corps 1 présente, un élément de poussée 6 réalisé sous la forme d'une traverse reliant les deux parois latérales 2 l'une à l'autre et présentant une surface inférieure 7 légèrement convexe destinée à coopérer avec l'extrémité d'une tige de soupape 8 représentée schématiquement en tirets sur la figure 1. Entre les deux extrémités du corps de culbuteur 1, un axe 9 transversal est disposé entre les deux parois latérales 2. L'axe 9 supporte entre les deux parois latérales 2, par l'intermédiaire d'un coussinet lisse 10, un galet 11 suiveur de came en forme de rouleau cylindrique destiné à coopérer par roulement avec une came 12 d'un arbre à cames 13. Ainsi, lors de la rotation du moteur, la came 12 en contact avec le galet suiveur de came 11 entraîne le déplacement vers le bas et vers le haut du galet 11, donc le pivotement du culbuteur autour de l'élément 5 et, par conséquent, sur la figure 1, la descente de la soupape 8 sous l'action de la came 12 et la remontée de la soupape 8 sous l'effet du ressort de rappel non représenté de la soupape. Tel que cela apparaît sur les figures 2 et 3, les deux extrémités de l'axe 9 sont montées dans des portées cylindriques 14 ménagées sous la forme de trous de passage dans les parois latérales 2 et sont solidarisées avec les parois latérales 2 par soudure, en l'occurrence par un cordon de soudure 15 continu réalisé par exemple par faisceau laser ou par faisceau d'électrons, sur le côté extérieur des parois 2. Ainsi, après soudure, l'axe 9 est lié intimement aux parois latérales 2 du corps, c'est-à-dire qu'il n'existe plus de discontinuité de matière entre l'axe 9 et les parois latérales 2 du corps 1. Il en résulte que l'axe 9 participe au renforcement de la rigidité du corps de culbuteur 1 dans la zone o la section du corps 1 est affaiblie, du fait de la présence, dans les parois latérales 2, des trous constituant les portées 14 pour l'axe 9 et que les contraintes de traction et de compression générées dans le corps de basculeur sont réparties à la fois dans l'axe 9 et dans les parois latérales 2 du corps de culbuteur. Les avantages principaux résultant de la solidarisation de l'axe 9 du galet 11 avec les parois latérales 2 du corps de culbuteur 1 concernent la rigidité renforcée du culbuteur, d'o une meilleure précision dans la commande de la soupape, la possibilité d'allègement du corps de culbuteur, d'o un gain de poids et une diminution de l'inertie, et la suppression des zones de concentration des contraintes, d'o une fiabilité accrue au niveau de la tenue des matériaux. Il a y a lieu de noter que l'invention décrite ci-dessus dans son application à un culbuteur du type linguet, comprenant un galet suiveur de came disposé entre l'élément de pivotement 3 et l'élément de poussée 6 commandant la soupape est applicable également à des culbuteurs d'autres types, par exemple du type comprenant un galet suiveur de came disposé à une extr6mité. Par ailleurs, le galet suiveur de came pourrait être mont6 sur son axe par exemple par l'intermédiaire d'aiguilles plutôt que par un coussinet lisse. Enfin, le corps de culbuteur 1, au lieu d'être constitué par deux parois latérales et par un élément de pivotement et un élément de poussée disposés entre ces parois latérales pourrait être de structure différente, à condition de présenter deux parois latérales opposées comportant des trous constituant les portées de l'axe du galet suiveur de came. REVENDICATIONS 1. Culbuteur pour la commande de soupapes d'un moteur à explosion, du type comprenant un corps formant levier pourvu d'un galet suiveur de came (11) disposé entre deux parois latérales (2) dudit corps en 6tant mont6 libre en rotation sur un axe (9) monté entre lesdites parois, le galet étant prévu pour coopérer par roulement avec une came (12) d'un arbre à cames (13) du moteur, de façon que la rotation de l'arbre à cames entraîne le pivotement périodique du culbuteur et l'actionnement de la soupape, caractérisé par le fait que l'axe (9) portant le galet suiveur de came (11) est solidarisé par soudure avec les parois latérales (2) du corps de culbuteur (1). 2. Culbuteur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la soudure est constituée par un cordon de soudure (15) continu. 3. Culbuteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la soudure est réalisée par faisceau laser. 4. Culbuteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la soudure est réalisée par faisceau d'électrons. 5. Culbuteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les extrémités de l'axe (9) sont montées dans des trous de passage (14) des parois latérales (2) et que ladite soudure est réalisée sur le côté extérieur desdites parois latérales (2).