Brevet FR2846705A1 — publié le 20040507

SYSTEME DE SOUPAPE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UN ECRAN SOLIDAIRE DU GUIDE. L'invention concerne un système de soupape de moteur à 5 combustion interne, tel que, par exemple, ceux utilisés pour les véhicules automobiles. Les soupapes d'échappement utilisées dans ces moteurs sont soumises à de fortes sollicitations thermiques du fait du contact direct 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 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 doivent par conséquent présenter une tenue thermomécanique 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 20 en dehors du guide jusqu'à la base de la tulipe. Cet écran a pour principale fonction de limiter les échanges convectifs entre la tige et les gaz d'échappement. Le matériau utilisé pour sa réalisation est donc choisi pour sa résistance aux températures élevées, et est généralement différent du matériau formant le guide. 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 30 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 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 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 5 respectée l'écran peut se débloquer et se déplacer librement sur la tige, gênant le fonctionnement correct de la soupape. Dans un des modes de réalisation du document GB-643 414, le guide présente une extrémité légèrement conique pouvant être insérée en force dans l'orifice de l'écran. Dans ce cas également, les tolérances 10 dimensionnelles doivent être faibles afin d'éviter le détachement de l'écran. L'invention vise à palier à ces inconvénients en proposant un système de soupape comportant un guide et un écran solidaire du guide, la solidarisation de l'écran étant réalisée par son incorporation 15 dans la matière du guide lors de la fabrication de ce dernier. Il n'est ainsi plus nécessaire que la fabrication de l'écran réponde à des exigences de tolérance élevées. Par ailleurs, la réalisation d'un écran solidaire du guide ne nécessite pas d'opérations supplémentaires lors du montage du guide dans la culasse, par rapport au montage d'un 20 guide sans écran. A cet effet, l'objet de l'invention concerne un système de soupape de moteur à combustion interne comportant une tige de soupape montée coulissante dans un guide sensiblement cylindrique et un écran présentant une symétrie de révolution et entourant la tige, au moins 25 une partie de l'extrémité de l'écran étant incorporée dans la matière formant le guide au niveau d'au moins une partie de l'extrémité de ce dernier, le guide et l'écran étant coaxiaux. Dans un mode de réalisation, l'extrémité de l'écran incorporée dans le guide comporte une extrémité d'accroche apte à favoriser la 30 cohésion entre la matière du guide et l'écran. Dans une variante, l'extrémité d'accroche présente des irrégularités sur au moins une partie de ses faces latérales interne et/ou externe. Ces irrégularités sont par exemple des saillies, des perçages, des surfaces divergentes ou convergentes, etc... Dans une autre variante, l'extrémité d'accroche présente une pluralité de perçages sur sa surface latérale. Ainsi, lors de la réalisation du guide, la matière formant ce dernier pénètre dans ces perçages améliorant ainsi la cohésion entre le guide et l'écran. Dans une autre variante, l'extrémité d'accroche présente une forme conique. Une telle forme permet d'éviter que, en cas de 5 désolidarisation entre le guide et l'écran, ce dernier ne coulisse axialement à l'extérieur du guide. Dans une autre variante, les dimensions de l'extrémité d'accroche, transversalement à son axe de révolution, sont inférieures au diamètre externe du guide et supérieures au diamètre interne du 10 guide. De cette manière, le diamètre externe du guide ne varie pas et est identique au diamètre externe d'un guide ne comportant pas d'écran. L'ensemble guide/écran ainsi formé peut être placé dans la culasse d'un moteur qui comprenait auparavant un guide sans écran, sans modification de la partie de la culasse recevant le guide. Ces différentes variantes peuvent être utilisées seules ou en combinaison afin d'améliorer la cohésion du guide et de l'écran. Encore dans une variante, l'écran est réalisé en une matière résistant à la température, le guide étant réalisé dans une matière présentant un point de fusion inférieur à celui de la matière formant 20 l'écran. 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'une soupape en position fermée selon un mode de réalisation de 25 l'invention, la soupape étant disposée dans la culasse d'un moteur; la figure 2 est une vue en coupe transversale axiale d'un mode de réalisation de l'écran; - la figure 3 est une vue de côté de l'écran représenté figure 2. La soupape représentée 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 cylindrique, qui présente une extrémité évasée en forme de tulipe, 35 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 appelée siège 12. Le contact entre la portée 24 et le siège 12 assure l'étanchéité de la soupape en position fermée, tel que représenté sur la figure 1. 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 un guide 30 disposé dans un logement 16 de la culasse 10 prévu à cet effet. Le guide 30 est réalisé de manière usuelle sous la forme d'un cylindre creux d'axe de révolution 32. La forme et l'agencement des différents éléments cités ci-dessus sont usuels et ne seront pas décrits plus en détails. Afin de protéger la tige de soupape 20 des gaz d'échappement passant dans le conduit d'échappement 14, un écran 40 est fixé sur le guide 30. Cet écran 40 est situé à l'extrémité 34 du guide 30, dirigée vers la tulipe 22. Il est constitué d'un corps creux 42 présentant une symétrie de révolution et entourant la tige 20 une fois monté. Une extrémité de l'écran, appelée extrémité d'accroche 44, est destinée à être solidarisée à l'extrémité 34 du guide. L'extrémité d'accroche 44 présente une forme légèrement conique, s'évasant vers le bord libre de l'écran. La partie conique est telle que son diamètre le plus petit soit supérieur au diamètre interne du guide et que son diamètre le plus grand soit inférieur au diamètre externe du guide. Ainsi, l'extrémité d'accroche 44 peut être entièrement incorporée 25 dans l'épaisseur du guide 30, tel que cela est visible sur les figures 1 et 2. Sur la figure 2, le guide 30 est représenté en pointillés pour plus de clarté. Sur sa face latérale, l'extrémité d'accroche 44 présente également une pluralité de perçages 46, visibles sur les figures 2 et 3. Ces 30 perçages 46 permettent le passage de la matière formant le guide 30 lors de la fabrication de ce dernier. L'écran est alors incorporé dans la matière du guide, ce qui a pour effet d'améliorer la cohésion. Le corps 42 de l'écran peut également présenter une forme légèrement conique s'évasant vers son bord libre opposé à l'extrémité 35 d'accroche 44, lui permettant de protéger la tige de soupape pendant le cycle complet du moteur (figure 1). Les dimensions du corps 42 sont telles que l'écran soit situé au plus près de la tige 20 sans la toucher. De préférence, le diamètre externe le plus grand de l'écran est inférieur ou égal au diamètre externe du guide, afin de permettre le passage de l'écran dans le logement 16 de la culasse lors du montage du guide. Lorsque l'écran 40 et le guide 30 sont solidarisés, leurs axes de révolution sont confondus. Un procédé de réalisation de l'ensemble guide / écran représenté figure 1 est maintenant décrit. Il comprend les étapes consistant à: - réaliser un écran 40 présentant une symétrie de révolution et 10 comportant une extrémité d'accroche 44 destinée à être solidarisée au guide 30; - réaliser un guide 30 sensiblement cylindrique de manière que l'extrémité d'accroche 44 de l'écran soit incorporée dans la matière du guide, le guide et l'écran étant coaxiaux. La réalisation de l'écran 40 peut être effectuée par des procédés variés adaptés au matériau utilisé et permettant l'obtention de la forme souhaitée. Les tolérances dimensionnelles de l'écran étant élevées, il n'est pas nécessaire d'employer des procédés complexes. Le matériau est choisi de manière à résister aux hautes températures. L'étape de réalisation de l'écran 40 comprend une étape de perçage de la surface latérale de l'extrémité d'accroche 44 afin de former les perçages 46. L'étape de réalisation du guide 30 peut être réalisée par frittage, moulage ou autre. Par ces techniques, les opérations de montage de 25 l'écran sont limitées au maintien de l'écran sur le moule de manière que l'écran et le guide soient coaxiaux. Ainsi, lors du chauffage du moule, la matière en fusion formant le guide recouvre l'extrémité d'accroche 44, pénétrant dans les perçages 46. Après refroidissement, l'écran 40 est incorporé au guide 30. Le guide 40 étant presque entièrement situé à l'intérieur du logement 16 de la culasse, la matière le constituant n'a pas besoin de présenter une résistance élevée à la température. Cette matière est choisie avec un point de fusion suffisamment inférieur à celui de la matière formant l'écran, ainsi, il n'y a pas de risque de fusion de ce 35 dernier lors de la réalisation du guide. L'ensemble guide / écran est alors monté dans la culasse de la même manière qu'un guide sans écran. Ce montage est connu en soi et ne sera donc pas décrit. L'ensemble guide / écran réalisé selon l'invention présente les avantages suivants: - bonne tenue mécanique de la fixation de l'écran sur le guide; - facilité de fabrication de l'ensemble; - facilité de montage de l'ensemble guide / écran dans la culasse; - respect des problématiques d'inertie des soupapes; - impact aérodynamique faible de l'écran dans le conduit d'échappement REVENDICATIONS 1. Système de soupape de moteur à combustion interne comportant une tige de soupape (20) montée coulissante dans un guide (30) sensiblement cylindrique et un écran (40) présentant une symétrie 5 de révolution et entourant la tige (20), caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'extrémité de l'écran est incorporée dans la matière formant le guide au niveau d'au moins une partie de l'extrémité (34) de ce dernier, le guide et l'écran étant coaxiaux. 2. Système de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 que l'extrémité de l'écran incorporée dans le guide comporte une extrémité d'accroche (44) apte à favoriser la cohésion entre la matière du guide (30) et l'écran (40). 3. Système de soupape selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité d'accroche (44) présente des irrégularités sur au moins 15 une partie de ses faces latérales interne et/ou externe. 4. Système de soupape selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'extrémité d'accroche (44) présente une pluralité de perçages (46) sur sa surface latérale. 5. Système de soupape selon l'une des revendications 2 à 4, 20 caractérisé en ce que l'extrémité d'accroche (44) présente une forme conique. 6. Système de soupape selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les dimensions de l'extrémité d'accroche (44), transversalement à son axe de révolution, sont inférieures au diamètre 25 externe du guide (30) et supérieures au diamètre interne du guide. 7. Système de soupape selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'écran (40) est réalisé en une matière résistant à la température, le guide (30) étant réalisé dans une matière présentant un point de fusion inférieur à celui de la matière formant l'écran. 8. Système de soupape selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le diamètre externe le plus grand de l'écran (40) est inférieur ou égal au diamètre externe du guide (30).