Brevet FR2826403A1 — publié le 20021227

La présente invention concerne un poussoir de soupape pour moteur à combustion interne, comportant une coupelle montée coulissante dans un cylindre fixe, dans lequel est ménagé un circuit d'acheminement de fluide, ladite coupelle présentant un manchon cylindrique coopérant co-axialement avec le cylindre fixe et un plateau d'appui de came dont une face extérieure est adaptée pour coopérer avec une came d'un arbre à cames du moteur, ledit plateau et le manchon délimitant un volume intérieur de la coupelle. Généralement, les moteurs à combustion interne de type connu comportent des circuits de lubrification permettant d'alimenter en huile l'environnement du poussoir de soupape, de sorte que la lubrification du contact entre la came et le plateau d'appui du poussoir est réalisée en même temps que la lubrification du contact glissant entre la surface intérieure du cylindre et la coupelle du poussoir. On assure donc la lubrification de l'ensemble du poussoir par un milieu ambiant huileux et diffus. Suivant d'autres dispositifs connus, la lubrification de la came et du plateau est assurée par une rampe de graissage à jet orienté. Par ailleurs, les poussoirs de soupape sont généralement pourvus de systèmes de rattrapage du jeu pouvant apparaître entre la came et le plateau, ces systèmes fonctionnant au moyen d'un équipage de piston axial à liaison élastique. Cet équipage comporte un piston d'appui sur la coupelle et un pot intérieur coaxial transmettant le mouvement de la coupelle à une queue de soupape. Le piston et le pot intérieur sont reliés à coulissement par l'intermédiaire d'un ressort de rappel axial, permettant de réaliser le rattrapage de jeu, et définissent des chambres de pression fluide alimentées via le circuit d'acheminement d'huile. Les chambres de pression sont séparées par un clapet anti-retour dont l'ouverture et la fermeture sont réalisées en fonction des phases de fonctionnement du poussoir. Un tel système est par exemple décrit dans la demande de brevet internationale WO 98/28 522. Ces techniques connues ne donnent pas entière satisfaction, notamment dans le cas de moteurs à hautes performances, lesquels fonctionnent avec une vitesse de rotation de l'arbre à cames très élevée, et des pressions de contact de la came sur le plateau d'appui également très élevées. Dans ces conditions, il est nécessaire d'assurer une lubrification suffisante de la région de contact came/poussoir, adaptée aux différentes phases du mouvement du poussoir, qui correspondent à différentes pressions de contact. Dans les moteurs à combustion interne de l'état de la technique, il est impossible ou tout au moins extrêmement difficile de réaliser un apport de lubrifiant correct dans la région de contact entre la came et le poussoir, de sorte que la durée de vie des composants mécaniques est considérablement réduite dans le cas de pressions de contact élevées, à moins que l'on mette en oeuvre des systèmes supplémentaires d'apport localisé de lubrifiant extrêmement coûteux. L'invention vise donc en particulier un poussoir de soupape du type comportant une coupelle montée coulissante dans un cylindre fixe dans lequel est ménagé un circuit d'acheminement de fluide, ladite coupelle présentant un manchon cylindrique coopérant co-axialement avec le cylindre fixe et un plateau d'appui de came dont une face extérieure est adaptée pour coopérer avec une came d'un arbre à cames du moteur, ledit plateau et le manchon délimitant un volume intérieur de la coupelle, le manchon cylindrique étant pourvu d'un orifice de passage de fluide adapté pour mettre en communication fluide le volume intérieur avec le circuit d'acheminement. Un but principal de l'invention est de remédier aux inconvénients précités, et de proposer un poussoir de soupape permettant une lubrification locale et correcte du contact came/poussoir, moyennant un faible coût de fabrication, et adaptable à tout type de moteur à combustion interne existant, qui utilise un poussoir de soupape hydraulique ou mécanique. A cet effet, suivant l'invention, le volume intérieur de la coupelle est séparé de façon étanche en au moins un compartiment d'alimentation du poussoir et une chambre de lubrification de plateau, ledit compartiment d'alimentation étant en communication avec l'extérieur de la coupelle via l'orifice de passage, tandis que ladite chambre présente au moins un orifice d'entrée pratiqué dans le manchon cylindrique et au moins un orifice de sortie pratiqué dans le plateau, l'orifice d'entrée étant adapté pour être raccordé au circuit d'acheminement de fluide lubrifiant, de sorte que la face extérieure du plateau d'appui est susceptible d'être lubrifiée durant le fonctionnement du poussoir. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention : - une première gorge annulaire est pratiquée dans la face extérieure du manchon, et reliée à l'orifice de passage, ladite gorge étant destinée à être reliée, d'autre part, au circuit d'acheminement de fluide lubrifiant, et une deuxième gorge annulaire est pratiquée dans la face extérieure du manchon, décalée suivant l'axe du manchon par rapport à la première gorge et reliée d'une part à l'orifice d'entrée, ladite deuxième gorge étant destinée à être reliée d'autre part au circuit d'acheminement de fluide ; - les première et deuxième gorges sont disposées sur le manchon de telle sorte qu'elles sont sélectivement reliées au circuit d'acheminement de fluide, en fonction de la position axiale du manchon dans le cylindre ; - la deuxième gorge est disposée à un niveau axial situé entre la première gorge et le plateau d'appui ; - la chambre de lubrification est délimitée par le plateau d'appui et une paroi étanche sensiblement parallèle, fixée à l'intérieur du manchon ; - une pluralité d'orifices de sortie sont pratiqués dans le plateau, et répartis de façon que, quelle que soit la position angulaire de la coupelle autour de son axe de coulissement, la surface de passage de la came sur le plateau contienne au moins un desdits orifices ; et les orifices sont au nombre de huit et situés sensiblement d'une part aux sommets d'un carré, et d'autre part aux points milieux des arêtes dudit carré. L'invention vise également un moteur à combustion interne, notamment moteur de véhicule automobile, comportant un cylindre fixe, dans lequel est ménagé un circuit d'acheminement de fluide, et un poussoir de soupape tel que défini ci-dessus. Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe suivant un plan passant par l'axe de déplacement du poussoir, d'un poussoir de soupape conforme à l'invention, d'une came associée, et d'une partie de cylindre, dans une première phase de fonctionnement du poussoir ; - la Figure 2 est une vue de dessus du poussoir représenté à la Figure 1 ; et - la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 1, dans une deuxième phase (phase de compression) du poussoir. A la Figure 1, on a représenté un ensemble formé par un poussoir de soupape 1, un cylindre fixe 2 dans lequel est monté coulissant un poussoir de soupape 1, et une came 3 solidaire de l'arbre à cames d'un moteur à combustion interne. La came 3 coopère avec le poussoir de soupape 1, de façon à l'entraîner dans un mouvement alternatif de coulissement dans le cylindre 2. Afin de simplifier la description qui va suivre, on a représenté l'ensemble mécanique défini ci-dessus de façon que le mouvement alternatif de coulissement du poussoir 1 dans le cylindre 2 soit orienté suivant un axe vertical Z-Z. Les termes haut , bas, inférieur , supérieur qui pourront être utilisés par la suite s'entendent par rapport à cet axe vertical Z-Z représenté aux dessins. Le poussoir de soupape 1 comporte une coupelle cylindrique 5 formée d'un manchon cylindrique 7 d'axe Z-Z, dont les parois extérieures sont ajustées sur les parois intérieures du cylindre fixe 2, et d'un plateau d'appui de came 9 formant face d'extrémité du manchon 7. Le manchon 7 et le plateau d'appui 9 délimitent un volume intérieur 11 de la coupelle 5. Le poussoir 1 actionne d'autre part une tige axiale 13, dont une partie d'extrémité s'étend dans le volume intérieur 11 de la coupelle 5, par l'intermédiaire d'un équipage de piston 14 appartenant au poussoir. De façon connue, cet équipage 14 comporte un piston 14A et un pot intérieur 14B coaxiaux, liés élastiquement entre eux par des moyens classiques, qu'il n'est pas utile de décrire ici, qui permettent de compenser les jeux entre la came 3 et le plateau 9. Le pot intérieur 14B est lui-même en appui sur la tige de soupape 13. Le fonctionnement de ce système de rattrapage de jeu nécessite l'acheminement d'un fluide, tel que l'huile utilisée également pour la lubrification de l'ensemble. Au-dessous du plateau d'appui 9, dans le volume intérieur 11, s'étend une plaque 17 formant paroi étanche fixée sur les parois intérieures du manchon 7. La plaque 17 s'étend parallèlement au plateau d'appui 9 en délimitant avec celui-ci une chambre de lubrification 19, et en délimitant dans la partie inférieure un compartiment 20 d'alimentation de l'équipage de piston 14. Un premier perçage 21 réalisé dans le manchon 7 audessous du niveau de la plaque 17 constitue un orifice de passage de fluide dans le compartiment 20. Un deuxième perçage 23 réalisé dans le manchon 7 entre le plateau d'appui 9 et la plaque 17, met en communication la chambre de lubrification 19 et l'extérieur du manchon 7. Il constitue un orifice d'entrée de fluide dans la chambre de lubrification 19. Chacun des deux perçages 21,23 est réalisé dans une gorge annulaire respective 27,25 ménagée dans l'épaisseur du manchon 7. Ainsi, la gorge annulaire 27 s'étend audessous de la gorge annulaire 25. Elles sont décalées suivant l'axe Z-Z du manchon 7 d'une distance L sensiblement égale à la course du poussoir de soupape 1. La coupelle cylindrique 5 présente une pluralité de trous traversants 29 mettant en communication la chambre de lubrification 19 avec la surface supérieure ou extérieure 9A du plateau d'appui 9, destinée à coopérer avec la came 3. Ces trous traversants 29 constituent des orifices de sortie de fluide, par rapport à la chambre de lubrification 19. Une conduite primaire 31 de fluide lubrifiant ou rampe d'alimentation est ménagée dans le cylindre fixe 2, cette rampe 31 étant reliée d'une part à une source de fluide lubrifiant (non représentée), et d'autre part à l'intérieur du cylindre fixe 2, par l'intermédiaire d'une conduite secondaire 32. Comme cela a été représenté sur la Figure 2, le plateau d'appui 9 est pourvu de huit trous traversants 29 répartis sensiblement sur les sommets d'un carré, et aux points milieux des arêtes du carré. Cette répartition permet de conserver, quelle que soit la position angulaire du plateau 9 autour de l'axe Z-Z, au moins deux trous 29 dans la zone de passage de la came (représentée par la zone hachurée). En référence maintenant aux Figures 1 et 3, qui représentent le poussoir de soupape 1 et la came 3 dans deux positions distinctes, on va décrire le fonctionnement du dispositif détaillé ci-dessus. Sur la Figure 1, le poussoir 1 a été représenté dans sa position haute, dans laquelle la conduite secondaire 32 est raccordée à la gorge 25. De ce fait, le fluide lubrifiant issu de la rampe 31 s'écoule, comme cela est déjà connu dans l'état de la technique, dans la gorge 25, et dans le compartiment 20 par l'intermédiaire du premier perçage 21, de manière à alimenter le pot intérieur 14B de l'équipage 14. Sur la Figure 3, le poussoir de soupape 1 est dans sa position basse et subit à cet instant une pression importante de la came 3. La conduite secondaire 32 est alors raccordée à la gorge 27, de sorte que le fluide lubrifiant issu de la conduite primaire 31 s'écoule à l'intérieur de la chambre de lubrification 19, en passant par le deuxième perçage 23, et sur le plateau d'appui 9 via les trous traversants 29. Ainsi, un film lubrifiant est constamment interposé, dans cette phase de haute pression exercée par la came 3 sur le plateau d'appui 9, entre la came 3 et le plateau 9. Comme on le voit, l'invention permet de réaliser une lubrification optimale de la surface de contact came/plateau de poussoir durant les phases critiques, et moyennant de faibles adaptations par rapport aux poussoirs de soupape existants. En particulier, la chambre de lubrification prévue à l'intérieur de la coupelle cylindrique peut être raccordée par une simple gorge annulaire à un circuit de lubrification existant dans 11 état de la technique. On parvient, par ces moyens simples, à concentrer la lubrification dans les zones critiques et lors des phases critiques, et ainsi à augmenter sensiblement la durée de vie des pièces mécaniques concernées, notamment dans le cas de moteurs à hautes performances. REVENDICATIONS 1. Poussoir de soupape pour moteur à combustion interne, comportant une coupelle (5) montée coulissante dans un cylindre fixe (2) dans lequel est ménagé un circuit d'acheminement de fluide (31,32), ladite coupelle (5) présentant un manchon cylindrique (7) coopérant coaxialement avec le cylindre fixe (2) et un plateau d'appui de came (9) dont une face extérieure (9A) est adaptée pour coopérer avec une came (3) d'un arbre à cames du moteur, ledit plateau (9) et le manchon (7) délimitant un volume intérieur (11) de la coupelle (5), le manchon cylindrique (7) étant pourvu d'un orifice de passage de fluide (21) adapté pour mettre en communication fluide le volume intérieur (11) avec le circuit d'acheminement (31,32), caractérisé en ce que le volume intérieur (11) de la coupelle (5) est séparé de façon étanche en au moins un compartiment (20) d'alimentation du poussoir et une chambre de lubrification de plateau (19), ledit compartiment d'alimentation (20) étant en communication avec l'extérieur de la coupelle (5) via l'orifice de passage (21), tandis que ladite chambre (19) présente au moins un orifice d'entrée (23) pratiqué dans le manchon cylindrique (7) et au moins un orifice de sortie (29) pratiqué dans le plateau (9), l'orifice d'entrée (23) étant adapté pour être raccordé au circuit (31,32) d'acheminement de fluide lubrifiant, de sorte que la face extérieure (9A) du plateau d'appui (9) est susceptible d'être lubrifiée durant le fonctionnement du poussoir. 2. Poussoir de soupape suivant la revendication 1, dans lequel une première gorge annulaire (25) est pratiquée dans la face extérieure du manchon (7), et reliée à l'orifice de passage (21), ladite gorge (25) étant destinée à être reliée, d'autre part, au circuit d'acheminement de fluide lubrifiant (31,32), caractérisé en ce qu'une deuxième gorge annulaire (27) est pratiquée dans la face extérieure du manchon (7), décalée suivant l'axe (Z-Z) du manchon (7) par rapport à la première gorge (25) et reliée d'une part à l'orifice d'entrée (23), ladite deuxième gorge (27) étant destinée à être reliée d'autre part au circuit d'acheminement de fluide (31,32). 3. Poussoir de soupape suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les première (25) et deuxième gorges (27) sont disposées sur le manchon (7) de telle sorte qu'elles sont sélectivement reliées au circuit d'acheminement de fluide (31,32), en fonction de la position axiale du manchon (7) dans le cylindre (2). 4. Poussoir de soupape suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième gorge (27) est disposée à un niveau axial situé entre la première gorge (25) et le plateau d'appui (9). 5. Poussoir de soupape suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre de lubrification (19) est délimitée par le plateau d'appui (9) et une paroi étanche (17) sensiblement parallèle, fixée à l'intérieur du manchon (7). 6. Poussoir de soupape suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une pluralité d'orifices de sortie (29) sont pratiqués dans le plateau (9), et répartis de façon que, quelle que soit la position angulaire de la coupelle (5) autour de son axe de coulissement (Z-Z), la surface de passage de la came (3) sur le plateau (9) contienne au moins un desdits orifices (29). 7. Poussoir de soupape suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les orifices (29) sont au nombre de huit et situés sensiblement d'une part aux sommets d'un carré, et d'autre part aux points milieux des arêtes dudit carré. 8. Moteur à combustion interne, notamment moteur de véhicule automobile, comportant un cylindre fixe (2), dans lequel est ménagé un circuit d'acheminement de fluide (31, 32), et un poussoir de soupape suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7.