Brevet FR2821655A1 — publié le 20020906

L'invention concerne un dispositif d'actionnement de soupapes à atténuation de choc. On connaît, notamment du document FR-A-2 792 679, un dispositif d'actionnement de soupape comprenant une tige d'actionnement montée pour coulisser selon un axe de coulissement de la soupape, la tige d'actionnement ayant une extrémité en regard d'une extrémité de la queue de la soupape. Lors du fonctionnement du dispositif, la tige d'actionnement est déplacée de façon alternée par un organe d'actionnement pour commander l'ouverture ou la fermeture de la soupape. Dans la position de fermeture de la soupape, la tête de la soupape est mise en appui sur son siège par un ressort de rappel associé et la tige d'actionnement se trouve dans une position de retrait maximal par rapport à l'extrémité de la queue de la soupape. Dans cette position, les deux extrémités sont ainsi espacées d'un jeu axial appelé jeu de distribution. Ce jeu est destiné à assurer l'appui de la tête de la soupape contre son siège malgré des éventuelles variations dimensionnelles pouvant contrarier cet appui, ces variations étant essentiellement dues à la dilatation des pièces sous l'effet des variations de température lors du fonctionnement du moteur sur lequel la soupape est installée. Pour commander l'ouverture de la soupape, la tige d'actionnement est déplacée par l'organe d'actionnement vers la soupape de sorte qu'après rattrapage du jeu axial, la tige d'actionnement vient au contact de la queue de la soupape ou d'une pièce intermédiaire associée à celle-ci, ce qui donne lieu à un choc qui peut être brutal. Le choc constitue une source de bruit de fonctionnement et de détérioration des pièces s'entrechoquant. Pour atténuer les chocs entre deux éléments mobiles montés avec un jeu, on connaît des poussoirs hydrauliques interposés entre les deux éléments mobiles, ces poussoirs comprenant un piston monté coulissant dans un cylindre et poussé par l'huile du circuit de graissage sous pression pour combler l'espace entre les deux éléments mobiles. Les poussoirs hydrauliques sont efficaces, mais leur masse non négligeable s'ajoute à celle des pièces en mouvement, risquant ainsi de perturber le comportement dynamique du dispositif d'actionnement. Par ailleurs, les poussoirs hydrauliques ont l'inconvénient d'être chers et encombrants. A la place des poussoirs hydrauliques, on pourrait envisager d'utiliser un tampon élastique de matière déformable interposé entre la tige d'actionnement et la soupape. Mais le tampon élastique supporterait alors intégralement l'effort de poussée de la tige d'actionnement et subirait une fatigue inacceptable. Selon l'invention, on prévoit un dispositif du type précité comprenant un tampon élastique monté entre deux organes d'appui respectivement solidaires de la tige d'actionnement et de la queue de soupape, au moins l'un des organes d'appui étant en retrait par rapport à une face terminale de l'extrémité dont il est solidaire, le tampon élastique étant disposé pour permettre un contact direct entre les extrémités en regard lors d'un écrasement du tampon élastique. Ainsi, lors du rattrapage de jeu, le tampon élastique est comprimé et réduit donc progressivement la vitesse de l'extrémité de la tige d'actionnement par rapport à l'extrémité de la soupape. Le choc de l'extrémité de la tige sur la queue de la soupape est donc atténué, ce qui contribue à diminuer le bruit généré lors du choc. En outre, après rattrapage du jeu axial, la tige d'actionnement est en contact avec la queue de la soupape ou d'une pièce intermédiaire associée à la queue de soupape de sorte que l'effort subi par le tampon élastique est limité à l'effort nécessaire à sa compression pour le rattrapage du jeu. La fatigue subie par le tampon élastique est donc faible. Selon un aspect avantageux, le tampon élastique comporte un conduit central délimitant une enceinte entre l'organe d'appui solidaire de la tige d'actionnement et l'organe d'appui solidaire de la soupape. Ainsi, la réduction du volume de l'enceinte lors du rattrapage de jeu provoque une compression du fluide contenu dans l'enceinte. Cette compression engendre un ralentissement supplémentaire de la tige d'actionnement, ce qui minimise encore l'intensité du choc au moment du contact entre la tige d'actionnement et la queue de la soupape. En outre, l'enceinte entoure la zone de contact entre les éléments s'entrechoquant et contrarie la propagation aérienne du bruit généré par le choc. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention, en référence à la figure unique représentant une vue en coupe longitudinale partielle d'un dispositif d'actionnement selon l'invention. Le dispositif d'actionnement de soupape décrit ici est destiné à actionner une soupape dont seule la queue 1 a été illustrée sur la figure. De façon connue en soi, la soupape est montée pour coulisser selon un axe X et est rappelée par un ressort de rappel 2 agissant sur la queue 1 de la soupape par l'intermédiaire d'une coupelle 3 rendue solidaire de la queue 1 au moyen de demi-cônes 4. Un disque d'appui 10, usuellement appelé grain de réglage du jeu de distribution, est posé sur l'extrémité de la queue 1. Le dispositif d'actionnement comprend une tige d'actionnement 5 dont seule l'extrémité inférieure ayant une face terminale bombée a été représentée sur la figure. La tige d'actionnement 5 est montée pour coulisser coaxialement à la queue 1 de la soupape. La tige d'actionnement 5 est déplacée par un organe d'actionnement comprenant un ressort 6 associé à la tige d'actionnement 5 par l'intermédiaire d'une coupelle 7 liée à la tige d'actionnement 5 par des demi-cônes 8 en retrait par rapport à la face terminale. Dans la position illustrée sur la figure, la tête de la soupape est en appui contre son siège et la tige d'actionnement 5 est écartée du disque 10 d'un jeu axial noté J sur la figure. Selon l'invention, un tampon élastique 9 en élastomère est disposé entre les demi-cônes 8 et le disque 10. Le tampon élastique 9 comprend un corps cylindrique 11 comportant un conduit central 16 traversant le tampon élastique 9. La partie inférieure du conduit 16 délimite avec le disque 10 une chambre 12 entre l'extrémité inférieure de la tige d'actionnement 5 et la face supérieure du disque 10. A son extrémité supérieure, le corps cylindrique 11 est équipé d'une coupelle 17 métallique dont la paroi latérale recouvre la surface externe du corps 11 sur une partie de sa hauteur. Le tampon élastique comprend à sa base une collerette 13 coaxiale au corps cylindrique 11, la face inférieure de la collerette 13 s'étendant radialement pour recouvrir le disque 10. La collerette 13 comprend une cuvette périphérique 14 en communication avec la chambre 12 au moyen de canaux de liaison 15 dont un seul est représenté sur la figure. La collerette 13 est équipée d'une coupelle 18 métallique dont la paroi latérale recouvre la surface externe de la collerette 13. La cuvette 14 sert de réservoir pour de l'huile de graissage venant d'un ruissellement d'huile le long de la tige d'actionnement 5. Dans la position illustrée sur la figure, l'huile est conduite par les canaux 15 débouchant à la base de la chambre 12 au voisinage du disque 10. Avant montage, le corps cylindrique a une hauteur légèrement supérieure à la distance maximale entre la face d'appui des demi-cônes 8 et la face en regard du disque 10, et le conduit central 16 a un diamètre légèrement inférieur au diamètre de la tige d'actionnement 5. Lors du montage, le tampon élastique est emmanché à force sur la tige d'actionnement 5, ce qui permet d'éviter une chute ou un mauvais positionnement du tampon élastique lors du positionnement de la tige d'actionnement 5 en regard de la queue de soupape 1. Après montage, le corps cylindrique 11 est légèrement comprimé entre les demi-cônes 8 et le disque 10 de sorte que les coupelles 17,18 restent constamment en contact avec l'organe d'appui correspondant quelle que soit l'écartement relatif de la tige d'actionnement 5 par rapport au disque 10. Lors du fonctionnement du dispositif d'actionnement, la tige d'actionnement 5 est animée d'un mouvement alterné selon la direction de l'axe X. Partant de la position illustrée sur la figure qui correspond à une position fermée de la soupape, lors d'un mouvement de la tige d'actionnement 5 tendant à ouvrir la soupape, il se produit tout d'abord un rattrapage du jeu J. Lors du rattrapage de jeu J, le tampon élastique 9 est comprimé et oppose une résistance au rapprochement de la tige d'actionnement 5 et du disque 10. L'intensité du choc entre les deux éléments est ainsi réduite, ce qui permet d'atténuer le bruit généré par le choc. Les coupelles 17,18 empêchent l'expansion radiale des parties externes du tampon élastique 9 qu'elles recouvrent, contribuant ainsi à augmenter la raideur axiale du tampon élastique 9 et donc la résistance qu'oppose le tampon élastique 9 à sa compression. La tige d'actionnement 5 a un effet de raidissement similaire à celui des coupelles 17,18 en empêchant l'expansion radiale du tampon élastique 9 vers l'intérieur dans sa partie emmanchée sur la tige d'actionnement 5 lors de la compression ; En outre, lors du rattrapage du jeu J, la compression du tampon élastique 9 entraîne une diminution du vo- lume de la chambre 12 provoquant l'expulsion de l'huile contenue dans la chambre 12 par les canaux de liaison 15. Simultanément, la section des canaux de liaison 15 diminue du fait de l'écrasement du tampon élastique 9, de sorte les canaux de liaison 15 opposent une résistance au passage de l'huile augmentant avec la compression du tampon élastique 9. Cette résistance contribue également à ralentir la tige d'actionnement 5 et donc à diminuer encore l'intensité du choc entre la tige d'actionnement 5 et le disque 10. On notera à ce propos que la forme bombée de la face terminale de la tige d'actionnement 5 forme une chambre annulaire lorsque la tige d'actionnement 5 vient en contact du disque 10. L'huile peut donc continuer à s'échapper même si le tampon élastique comporte un seul canal 15 débouchant dans le conduit central 16. On notera que lors des mouvements alternés de la tige d'actionnement 5, l'huile est pompée dans la chambre 12 puis éjectée de celle-ci. L'huile a donc non seulement pour effet de minimiser l'intensité du choc de la tige d'actionnement 5 sur le disque 10, mais également de lubrifier la zone de contact entre l'extrémité de la tige d'actionnement 5 et le disque 10. Cette lubrification permet l'évacuation par l'huile de la chaleur générée par les chocs, diminuant ainsi le risque de détérioration locale des pièces s'entrechoquant. A cet égard, la forme bombée de la partie terminale de la tige d'actionnement permet un écoulement de l'huile au plus près de la zone de choc. Par ailleurs, la chambre 12 forme une enceinte d'isolation phonique autour de la zone de choc entre l'extrémité de la tige d'actionnement 5 et le disque 10 contrariant ainsi la propagation aérienne du bruit de choc, et le tampon élastique 9 contribue à amortir les vibrations du disque 10 générées par le choc, et donc à diminuer la propagation du bruit de choc par le disque 10. Dans le mode de réalisation préféré décrit ici, la précontrainte permanente du tampon élastique 9 permet d'obtenir une déformation continue du tampon, sans choc, ce qui améliore considérablement sa résistance à la fatigue. Par ailleurs, le tampon élastique 9 ne subit pas la totalité de l'effort de poussée de la tige d'actionnement 5, mais uniquement la fraction de cet effort nécessaire à la compression du tampon élastique 9 du jeu J. Lors du fonctionnement, le tampon élastique 9 est donc soumis à un effort variant alternativement entre l'effort de précontrainte initial et un effort de compression d'intensité déterminée et limitée, ce qui se révèle favorable à la tenue en fatigue du tampon élastique 9. L'invention n'est pas limitée au mode particulier de réalisation qui vient d'être décrit, mais bien au contraire entend couvrir toute variante qui entre dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que l'on ait indiqué que le tampon élastique est réalisé en élastomère, on pourra utiliser tout matériau déformable présentant une résistance à la compression. on notera à ce propos que l'effort de précontrainte ainsi que l'effort exercé sur le tampon élastique seront de préférence suffisamment faibles par rapport aux efforts de rappel exercés par les ressorts 2 et 6 pour ne pas modifier le comportement dynamique du dispositif d'actionnement. Bien que l'on ait indiqué que les organes d'appui du tampon élastique soient ici constitués des demi-cônes de la tige d'actionnement et du disque, les organes d'appui pourront être constitués par tout épaulement ou pièce rapportée pouvant servir d'appui au tampon élastique. Bien que l'on ait décrit un tampon élastique de révolution, on pourra donner à celui-ci toute forme dictée par la conformation de la tige d'actionnement et de la sou- pape ou par la recherche de caractéristiques de compression optimales. Bien que l'on ait indiqué que le disque est utilisé ici à la fois comme organe d'appui du tampon élastique et comme butée pour l'extrémité de la tige d'actionnement par rapport à la soupape, ces deux fonctions pourront être réalisées de façon séparée. Par exemple, pour un dispositif d'actionnement ne comportant pas de disque 10, le tampon élastique prendra appui sur la coupelle 3 tandis que la tige d'actionnement 5 viendra en butée directement sur la face terminale de la queue de soupape. Dans ce cas, le canal 15 devra déboucher dans le conduit central 16 à un niveau correspondant à la position du jeu J. Pour favoriser la liaison avec le canal 15, on pourra prévoir une gorge annulaire dans la surface délimitant le conduit 16. Bien que l'on ait indiqué que le tampon élastique est emmanché à force sur la tige d'actionnement, le tampon élastique peut être emmanché sur l'extrémité de la soupape, ou encore présenter un conduit central qui n'est pas ajusté sur l'une des extrémités précitées. Dans ce dernier cas, le tampon élastique pourra être maintenu sur l'une des deux extrémités au moyen d'une lèvre s'étendant en saillie intérieure du conduit central du tampon élastique et logée dans une gorge de l'extrémité associée. En outre, le conduit central peut présenter des ouvertures telles que des fentes longitudinales. Bien que l'on ait indiqué que les coupelles 17,18 sont métalliques, on pourra réaliser ces coupelles dans tout matériau assez rigide pour empêcher l'expansion radiale du tampon élastique lors de son écrasement. Bien que l'on ait indiqué que l'huile venait d'un ruissellement autour de la tige d'actionnement pour alimenter la cuvette, on pourra prévoir un gicleur du circuit de graissage destiné à remplir ce rôle. On pourra également prévoir des canaux réalisés dans le tampon élastique et s'étendant le long de la partie du tampon élastique emmanchée sur la tige d'actionnement pour recueillir l'huile ruisselant autour de la tige d'actionnement directement dans la chambre 12. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'actionnement de soupape comprenant une tige d'actionnement (5) montée pour coulisser selon un axe de coulissement (X) de la soupape, la soupape comportant une queue (1) ayant une extrémité en regard d'une extrémité de la tige d'actionnement (5), caractérisé en ce que le dispositif comprend un tampon élastique (9) monté entre deux organes d'appui (8,10) respectivement solidaires de la tige d'actionnement (5) et de la queue de soupape (1), au moins l'un des organes d'appui (8) étant en retrait par rapport à une face terminale de l'extrémité dont il est solidaire, le tampon élastique (9) étant disposé pour permettre un contact direct entre les extrémités en regard lors d'un écrasement du tampon élastique (9). 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que le tampon élastique (9) comporte un conduit central (16) délimitant une enceinte (12) entre l'organe d'appui (8) solidaire de la tige d'actionnement (5) et l'organe d'appui (10) solidaire de la soupape. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le tampon élastique (9) est maintenu en position sur au moins l'une des extrémités de la tige d'actionnement (5) et de la queue (1) de la soupape. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tampon élastique (9) est maintenu en position par emmanchement à force du tampon élastique (9) sur l'extrémité. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tampon élastique (9) comporte une cuvette périphérique (14) et un canal de liaison (15) s'étendant entre le conduit central (16) et la cuvette (14). 6. Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'un disque (10) est disposé en- tre le tampon élastique (9) et la queue de la soupape (1). 7. Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la cuvette (14) est adjacente à une extrémité du tampon élastique prenant appui sur le disque. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'extrémité de la tige d'actionnement est bombée, et le canal de liaison (15) débouche dans le conduit central (16) au voisinage du disque (10). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une extrémité du tampon élastique est enserrée dans une coupelle (17,18). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tampon élastique (9) est dans un état comprimé quel que soit l'écartement relatif de la tige d'actionnement (5) par rapport à la soupape.