Brevet FR2846706A1 — publié le 20040507

ENSEMBLE DE SOUPAPE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE L'invention concerne un ensemble de soupape pour un moteur à combustion interne destiné à être utilisé pour obturer un conduit d'échappement de gaz. Les soupapes d'échappement utilisées dans les moteurs à combustion interne sont soumises à de fortes sollicitations thermiques du fait de la présence directe des gaz d'échappement. Ces systèmes de soupapes comprennent un guide placé dans la culasse du moteur, dans lequel coulisse la tige de soupape. L'extrémité 10 de la tige de soupape se termine par une partie évasée appelée tulipe. Le bord de la tulipe, appelé portée, vient en appui contre le siège de la culasse en position fermée de la soupape. Les parties de la soupape les plus exposées sont la partie de la tige de soupape en dehors du guide et le sommet de la tulipe. Ces pièces 15 doivent par conséquent présenter une tenue thermo-mécanique élevée. Une des solutions pour limiter la sollicitation thermique de ces pièces est l'utilisation d'un écran qui masque la partie de la tige située en dehors du guide et une partie de la tulipe. Cet écran, conçu pour résister aux températures élevées, a pour principale fonction de limiter 20 les échanges convectifs entre la tige et les gaz d'échappement. Afin de limiter les problèmes liés à l'inertie de la soupape, il est préférable que cet écran soit fixe et non pas accroché à la soupape. Il peut être alors directement ou indirectement solidaire de la culasse ou du guide. Le document GB-568 940 décrit un système de soupape dans lequel l'écran est fixé sur la culasse au moyen d'un filetage, ou fait partie intégrante de la culasse. Dans le document GB-643 414, le guide est également fixé sur le guide par vissage. Ces solutions présentent l'inconvénient de nécessiter des usinages et un montage complexe du 30 fait du manque de place, les pièces étant de faibles dimensions. Une autre solution connue du document US-2 032 162 consiste à bloquer un écran de forme cylindrique entre la culasse et le guide. Toutefois, cette solution présente plusieurs inconvénients. Le premier est qu'il est nécessaire de maintenir l'écran pendant le montage du 35 guide, ce qui ajoute une opération supplémentaire de montage. Le deuxième est qu'il faut également garantir une tolérance dimensionnelle faible pour assurer le maintien de l'écran, si une tolérance est mal respectée l'écran peut se débloquer et gêner le fonctionnement de la soupape en étant libre au niveau du conduit d'échappement. Dans un des modes de réalisation du document GB-643 414, le guide présente une extrémité légèrement conique pouvant être insérée 5 en force dans l'orifice de l'écran. Dans ce cas également, les tolérances dimensionnelles doivent être faibles afin d'éviter le détachement de l'écran. L'invention vise à palier à ces inconvénients en proposant un ensemble de soupape dont l'écran peut être réalisé, monté et bloqué de 10 manière efficace entre le guide et la culasse sans nécessiter des tolérances dimensionnelles élevées. L'ensemble selon l'invention présente également l'avantage que le guide et l'écran peuvent être montés et centrés sans opération spécifique de centrage de l'écran. A cet effet, l'objet de l'invention concerne un ensemble de soupape 15 pour un moteur à combustion interne destiné à être utilisé pour obturer un conduit d'échappement de gaz situé dans la culasse du moteur, ledit ensemble comprenant d'une part une soupape comportant notamment une tige de soupape montée coulissante dans un guide sensiblement cylindrique et un écran présentant une symétrie de révolution, ce 20 dernier entourant et protégeant la tige dans le conduit d'échappement, et d'autre part un alésage traversant la culasse et débouchant dans le conduit d'échappement, destiné à recevoir le guide de la soupape. L'ensemble de soupape selon l'invention est caractérisé en ce que l'alésage présente à son extrémité proche du conduit d'échappement un 25 logement destiné à recevoir et à contenir une partie de l'écran introduite dans l'alésage, et en ce que l'extrémité du guide proche du conduit d'échappement présente une partie en appui sur ladite partie de l'écran, les dimensions du logement étant plus faibles que les dimensions de l'alésage et de la partie de l'écran. L'écran est ainsi maintenu en place dans le logement de la culasse par la pression du guide et ne peut se débloquer. Dans une variante, la partie de l'écran et le logement de l'alésage présentent des formes complémentaires coniques. Ces formes permettent d'obtenir automatiquement le centrage de l'écran lors de sa 35 mise en place dans le logement. Les tolérances dimensionnelles de l'écran et du logement peuvent être ainsi plus élevées par rapport à celles de la technique antérieure. Dans une autre variante, la partie du guide en appui sur la partie de l'écran présente une forme complémentaire de cette dernière. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale partielle d'un mode de réalisation de l'ensemble de soupape selon l'invention, en position fermée; - la figure 2 est une vue en coupe transversale de la culasse, et du guide et de l'écran lors de leur montage 10 dans la culasse. La soupape représentée sur la figure 1 est disposée dans la culasse 10 d'un moteur à combustion interne. Pour plus de clarté, seule la partie de la culasse recevant la soupape est représentée. La soupape comprend une tige de soupape 20, de forme 15 cylindrique, qui présente une extrémité évasée en forme de tulipe, appelée tulipe 22, et une pièce appelée portée 24 située sur le bord libre de la tulipe 22 et venant en contact avec la culasse 10 lorsque la soupape est en position fermée. La partie de la culasse 10 en contact avec la portée 24, est 20 appelée siège 12. Le contact entre la portée 24 et le siège 12 assure l'étanchéité de la soupape en position fermée. Lors de l'ouverture de la soupape, les gaz d'échappement traversent la culasse 10 à travers un conduit d'évacuation 14. La tige de soupape 20 est montée coulissante axialement dans 25 un guide 30 disposé dans un alésage 16 de la culasse 10 prévu à cet effet. Le guide 30 est un cylindre creux d'axe de révolution 32, dont l'extrémité 34 dirigée vers le conduit d'évacuation 14 comporte un chanfrein (figure 2). L'alésage 16 de la culasse présente une forme complémentaire 30 du guide 30, d'un diamètre légèrement supérieur afin que le guide puisse être enfoncé à force dans l'alésage 16. L'alésage 16 présente une première extrémité 17 débouchant du côté opposé au conduit d'échappement 14 et une deuxième extrémité 18 débouchant dans le conduit d'échappement. La deuxième extrémité 18 présente une forme 35 conique complémentaire du chanfrein 34 du guide. Les dimensions de l'extrémité 18 sont inférieures aux dimensions de l'alésage 16. Afin de protéger la tige de soupape 20 des gaz d'échappement passant dans le conduit d'échappement 14, un écran 40 est disposé autour de la tige 20 à proximité du guide 30. Il est constitué d'un corps creux présentant une symétrie de révolution. Le corps creux comprend une première partie 44 dont l'extrémité conique est complémentaire des chanfreins 34 et 18 du guide et de la culasse respectivement. L'extrémité 18 du guide forme alors un logement 18 pour la partie 44 de l'écran. L'écran est réalisé de manière 10 que le diamètre externe le plus grand de la première partie 44, correspondant au diamètre de son bord libre, soit supérieur au diamètre du bord libre du logement 18 de l'alésage 16 de la culasse. L'autre partie 46 du corps creux peut également présenter une forme légèrement conique s'évasant vers son bord libre opposé à la première 15 partie 44. L'écran protège ainsi la tige de soupape pendant le cycle complet du moteur (figure 1). Les dimensions du corps de l'écran sont telles qu'il soit situé au plus près de la tige 20 sans la toucher (figure 1). Le diamètre externe le plus grand de l'écran est inférieur ou sensiblement égal au diamètre interne de l'alésage, afin de permettre le 20 passage de l'écran dans l'alésage 16 de la culasse lors de son montage. De plus, le diamètre externe maximum de la partie 46 de l'écran est inférieure au diamètre minimum du logement 18 de l'alésage, de sorte que seule la partie 44 de l'écran est retenue par le logement 18 lorsque l'écran est en place. Lorsque l'écran 40 est monté dans le système de soupape, sa partie 44 est en contact avec les chanfreins 34 et 18 du guide et de la culasse respectivement. L'écran est maintenu en place contre la culasse 10 par la pression exercée par le chanfrein 34 du guide sur les parois latérales internes de la partie 44 de l'écran. Le montage de l'écran et du guide est maintenant décrit en détails en référence à la figure 2. La partie 46 de l'écran 40 est introduite dans l'alésage 16 du côté de l'extrémité 17. L'introduction est réalisée suivant la direction axiale tel que montré par la flèche F. Par gravité, l'écran va tomber dans le 35 logement 18, dans la partie inférieure de l'alésage 16. Du fait des dimensions de l'écran et du logement 18, la partie 44 de l'écran vient se loger dans ce logement 18, ses parois latérales externes en appui contre les parois du logement. La partie 46 de l'écran est alors située dans le conduit d'échappement 14, à l'extérieur de l'alésage 16. Du fait de la forme conique de la partie 44 de l'écran, ce dernier est automatiquement centré et n'a pas besoin d'être maintenu lors de l'introduction du guide. Une fois l'écran en place, le guide 30 est à son tour introduit à force dans l'alésage 16 du côté de l'extrémité 17, le chanfrein 34 étant dirigé vers cette extrémité. Le guide est introduit jusqu'à ce que le contact entre le guide et l'écran d'une part, et l'écran et la culasse 10 d'autre part, soit établi. Les formes coniques en contact de ces pièces permettent d'assurer un autocentrage et une solidarisation de l'ensemble pour une tolérance dimensionnelle même élevée. Le choix de l'angle du cône formé par le chanfrein 34, la partie 44 15 et le logement 18 est défini pour chaque application. La valeur de cet angle est un compromis entre différentes contraintes: les tolérances dimensionnelles de fabrication et d'usinage du guide, de l'écran et de la culasse, l'encombrement du guide dans la culasse, le type de montage de l'ensemble guide / écran dans la culasse. Etant donné que le montage permet d'accepter des tolérances dimensionnelles élevées, le procédé de réalisation de l'écran peut être choisi librement, réduisant ainsi son cot de fabrication. De plus, de faibles modifications géométriques existent entre le guide utilisé dans la soupape selon l'invention et le guide d'une soupape ne comprenant pas 25 d'écran, le cot de réalisation du guide est donc également faible. Le montage de la tige de soupape 20 est réalisée de la manière usuelle, et ne sera donc pas décrite. Bien entendu, d'autres modes de réalisation non représentés peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. L'écran peut par exemple présenter une saillie annulaire à l'extrémité de sa partie 44, venant en appui contre une saillie annulaire de l'alésage 16 de la culasse. L'extrémité du guide est alors en appui contre la saillie de la partie 44. Les tolérances dimensionnelles d'une telle réalisation seraient toutefois moins élevées. Pour centrer l'écran, 35 on peut prévoir que l'extrémité du guide soit insérée dans l'écran, des formes coniques facilitant par exemple le centrage. REVENDICATIONS 1. Ensemble de soupape pour un moteur à combustion interne destiné à être utilisé pour obturer un conduit d'échappement de gaz (14) situé dans la culasse (10) du moteur, ledit ensemble comprenant d'une 5 part une soupape comportant notamment une tige de soupape (20) montée coulissante dans un guide (30) sensiblement cylindrique et un écran (40) présentant une symétrie de révolution, ce dernier entourant et protégeant la tige dans le conduit d'échappement (14), et d'autre part un alésage (16) traversant la culasse et débouchant dans le conduit 10 d'échappement (14), destiné à recevoir le guide (30) de la soupape, caractérisé en ce que l'alésage (16) présente à son extrémité proche du conduit d'échappement un logement (18) destiné à recevoir et à contenir une partie (44) de l'écran introduite dans l'alésage (16), et en ce que l'extrémité du guide (30) proche du conduit d'échappement présente 15 une partie (34) en appui sur ladite partie (44) de l'écran, les dimensions du logement (18) étant plus faibles que les dimensions de l'alésage (16) et de la partie (44) de l'écran. 2. Ensemble de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (44) de l'écran et le logement (18) de l'alésage présentent 20 des formes complémentaires coniques. 3. Ensemble de soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie (34) du guide en appui sur la partie (44) de l'écran présente une forme complémentaire de cette dernière. 4. Ensemble de soupape selon l'une des revendications 1 à 3, 25 caractérisé en ce que le diamètre externe le plus grand de l'écran (40) est inférieur ou égal au diamètre externe du guide (30). 5. Ensemble de soupape selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le diamètre externe le plus grand de la partie (46) de l'écran entourant la tige est inférieure au diamètre interne le plus 30 petit du logement (18) de l'alésage (16).