Brevet FR2864574A1 — publié le 20050701

Circuit d'alimentation d'une butée hydrauliquue, destinée à rattraper le jeu de fonctionnement entre une soupape d'un moteur à combustion interne et son organe d'actionnement L'invention concerne un circuit d'alimentation d'une butée hydraulique, destinée à rattraper le jeu de fonctionnement entre une soupape d'un moteur à combustion interne et son organe d'actionnement. Un tel organe d'actionnement est constitué par un arbre à cames dans les moteurs à combustion interne largement connus et par un actionneur magnétique avec sa tige associée dans d'autres moteurs, chaque soupape étant en regard d'une came qui vient déplacer la tige de la soupape dans un"mouvement de descente et remontée vers le cylindre correspondant. 1l est bien connu que le montage du porte arbre à cames ou des actionneurs électromagnétiques sur la culasse pose de nombreux problèmes, en particulier de rattrapage de jeu de fonctionnement entre la tige de soupape et l'extrémité inférieure soit de la came soit de la tige d'actionneur. En effet, une fois l'arbre à cames ou l'actionneur électromagnétique mis en place dans son support et la came ou la tige d'actionneur mise en regard de la tige de soupape, un jeu minimum de fonctionnement calibré doit subsister afin d'encaisser l'ensemble des dilatations thermiques de l'ensemble des pièces qui maintiennent la soupape fermée lors de la phase d'échappement ou de compression. A cet effet, de nombreux dispositifs de rattrapages de jeu calibré ont déjà été proposés. On peut citer ici, par exemple celui utilisant une cale appelée grain d'épaisseur prédéterminée et correspondant à la différence de hauteur entre la distance séparant l'extrémité inférieure de la tige d'actionneur et de la face d'appui de celui-ci et celle séparant l'extrémité de la tige de soupape considérée et la face d'appui également de l'actionneur pour les moteurs avec actionnement 2864574 2 électromagnétique, ou les systèmes de butée hydraulique avec linguet pour les moteurs avec arbres à cames. Les dispositifs de rattrapages de jeu qui conviennent bien pour les moteurs à actionnement électromagnétique sont ceux utilisant une butée hydraulique perfectionnée comprenant un volume intérieur dont l'alimentation en fluide au démarrage du moteur augmente de sorte qu'une des parties de la butée vienne en contact contre la tige de soupape et/ou la tige d'actionneur ou la came, l'autre partie restant fixe. Ces butées hydrauliques conviennent car elles permettent d'éliminer les problèmes de mesure et calcul de jeu de soupape inhérents au système de réglage par grain, de bruit de claquement éventuel des extrémités de tige entre elles ou les systèmes de butée hydraulique avec linguet pour les moteurs avec arbres à cames. Par contre, elles présentent toujours comme inconvénient de nécessiter un circuit d'alimentation complexe à implanter et coûteux. Le brevet EP 0995 015 B1 divulgue un tel circuit d'alimentation avec sa butée associée dans lequel l'alimentation se fait par l'intermédiaire de canaux de faibles diamètre percés notamment dans la tige d'actionneur et dans le corps d'actionneur. Outre le fait que la réalisation des canaux est délicate de par leur faible diamètre, il s'avère qu'en cas de problème sur la butée l'ensemble de l'actionneur est à changer car la partie supérieure de la tige est sertie sur la plaque d'actionnement. Le brevet EP 0814 238 B1, considéré ici comme art antérieur le plus proche, quant à lui divulgue un tel circuit d'alimentation avec sa butée dans lequel l'alimentation se fait par l'intermédiaire de canaux également de faible diamètre au tracé compliqué pratiqués dans la plaque de fond du corps de l'actionneur. La réalisation de ces canaux augmente sensiblement le prix de l'actionneur. En cas de problème sur la butée et son dispositif d'alimentation, il faut au moins démonter le corps de l'actionneur et le remplacer, ce qui rend l'opération coûteuse. En outre, la butée hydraulique n'est jamais démontable de l'ensemble de l'actionneur. Le but de l'invention est alors de proposer un circuit d'alimentation d'une butée hydraulique du type mentionné ci-dessus et utilisée comme dispositif de rattrapage de jeu de fonctionnement entre une soupape d'admission de moteur et son organe d'actionnement, qui soit simple et peu cher à réaliser. Pour ce faire, l'invention a pour objet un circuit d'alimentation en fluide d'une butée hydraulique, destinée à rattraper le jeu de fonctionnement entre une soupape d'admission d'un moteur à combustion interne et son organe d'actionnement entre laquelle elle est implantée, ladite butée qui comprenant une partie qui présente une gorge annulaire et un fond et une autre partie qui est adaptée pour se déplacer par rapport à la première partie, circuit dans lequel une première coupelle est montée coaxialement à la tige de soupape et en appui contre la face de la culasse d'où sort le guide de soupape dans lequel coulisse la tige de soupape, une deuxième coupelle est montée également coaxialement autour de la tige de soupape en étant solidaire de celle-ci, un ressort hélicoïdal de compression est monté entre les deux coupelles avec chacune de ses extrémités fixée à une des coupelles, caractérisé en ce que la partie de la butée hydraulique présentant une gorge annulaire est logée à l'intérieur de la deuxième coupelle de sorte que son fond soit en contact permanent avec l'extrémité de la tige de soupape et que son gorge annulaire soit en regard d'un canal pratiqué dans la deuxième coupelle, en ce que les spires du ressort de compression sont creuses, en ce que l'extrémité du ressort de compression fixée à la première coupelle débouche dans une ouverture pratiquée dans la culasse elle-même débouchant dans un canal pratiqué également dans la culasse, et en ce que l'autre extrémité du ressort fixée dans la deuxième coupelle débouche dans le canal pratiqué dans cette dernière. Ainsi, avec une telle solution, il n'y a plus de problème de mesure des différentes pièces à assembler, ni de calcul de jeu de fonctionnement de la soupape à réaliser au montage du moteur à combustion interne. Le montage de l'ensemble constitué par les deux coupelles, du ressort de compression, de la butée hydraulique est réalisé aisément comme il sera décrit plus loin et surtout, sans se soucier du calcul de jeu. L'alimentation du circuit selon l'invention se fait ainsi depuis le canal pratiqué dans la culasse puis à l'intérieur du ressort et de la deuxième coupelle. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: -le circuit comprend un joint interposé entre chaque extrémité du ressort et l'intérieur de la coupelle. - la deuxième coupelle est adaptée pour être en appui avec la tige de soupape; - deux demi-cônes identiques montés en regard l'un de l'autre sont intercalés entre la première coupelle et la tige de soupape; - les demi-cônes présentent trois bourrelets coopérant respectivement avec trois gorges de forme complémentaires pratiquées sur la tige de soupape. L'invention concerne également un ressort hélicoïdal avec spires, caractérisé en ce que les spires sont creuses. L'invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant une culasse, au, moins un organe d'actionnement par soupape d'admission et un circuit d'alimentation en fluide défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'un clapet anti-retour ou un clapet de surpression est monté sur le canal d'alimentation en fluide pratiqué dans la culasse. L'invention concerne enfin un procédé de montage d'un circuit défini cidessus, comprenant au préalable une étape de perçage du canal et de l'ouverture dans la culasse et une étape de montage de la soupape d'admission dans le guide de soupape associé lui-même monté dans la culasse du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu' on réalise les étapes suivantes: -on vient mettre en place la première coupelle coaxialement à la tige de soupape et en appui sur la culasse; 2864574 5 on vient mettre en place le ressort de compression autour de la première coupelle en fixant l'extrémité libre de celui-ci dans l'ouverture pratiquée dans la première coupelle et en l'insérant dans l'ouverture pratiquée dans la culasse; - on vient mettre en place la deuxième coupelle sur le ressort en fixant l'autre extrémité du ressort dans l'ouverture pratiquée dans ladite deuxième coupelle; -on vient comprimer le ressort de compression jusqu'à dégager l'extrémité libre de la tige de soupape; - on solidarise la deuxième coupelle avec la tige de soupape; -on vient loger la butée hydraulique à l'intérieur de la deuxième coupelle de sorte que le fond de la partie de la butée présentant la gorge annulaire soit en contact avec l'extrémité de la tige de soupape. Avantageusement, l'étape de solidarisation de la deuxième coupelle avec la tige de soupape se fait en intercalant tout d'abord deux demi-cônes autour de l'extrémité de la tige de soupape puis en faisant remonter la deuxième coupelle jusqu'à ce qu'elle vienne coincer ces deux demi-cônes. L'invention concerne enfin l'utilisation du dispositif décrit ci-dessus dans un moteur à actionnement électromagnétique dans lequel l'organe d'actionnement de la tige de soupape est un actionneur électromagnétique ou dans un moteur dans lequel l'organe d'actionnement de la tige de soupape est la came d'un arbre à cames. D'autres avantages et caractéristiques seront mieux 30 compris à la lecture de la description détaillée faite en relation avec les figures suivantes: -figure 1:une vue en coupe transversale d'un moteur à actionnement électromagnétique réalisée au niveau d'une soupape d'admission surmontée d'une butée hydraulique selon l'invention; -figure 2:une vue agrandie de la figure 1 au niveau de la butée hydraulique. La figure 1 est une vue en coupe d'une culasse 1 de moteur à combustion interne surmontée de son module d'actionneur électromagnétique 2 au niveau d'une soupape d'admission 3. Plus précisément, la soupape d'admission 3 est montée dans un guide de soupape 31 inséré dans la culasse de manière connue en soi et une butée hydraulique 4 est intercalée entre l'extrémité supérieure 320 de la tige de soupape 32 et l'extrémité inférieure 210 de la tige d'actionneur 21. On précise ici que les termes inférieur et supérieur sont à comprendre en référence à la position du moteur dans un véhicule automobile et donc que le terme inférieur désigne le dessous tandis que supérieur désigne le dessus du moteur. La butée hydraulique 4 a une fonction connue en soi et son implantation ici permet de rattraper le jeu de fonctionnement entre l'extrémité supérieure 320 de la tige de soupape 32 et celle inférieure 210 de la tige d'actionneur 21. En effet, après que le module d'actionneur 2 ait été monté sur la culasse 1, un jeu résiduel de fonctionnement défini ci-dessus subsiste lorsque la tige d'actionneur 21 est dans sa position extrême inférieure et que la soupape est dans sa position fermée, c'est à dire dans la position où la soupape vient fermer son siège associé et donc l'extrémité de la tige de soupape dans sa position extrême supérieure. Cette butée hydraulique 4 est connue en soi et est exactement identique à celle divulguée par le brevet EP 0814238 avec une partie de base 41 dans laquelle une ouverture pratiquée latéralement 410 permet d'être alimentée en fluide, tel que de l'huile, et dans laquelle une partie mobile 42 peut coulisser entre une position extrême déployée dans laquelle la distance séparant la partie supérieure de la partie mobile 42 du fond 411 de la partie de base est maximale, définissant la course ici de l'ordre de 2 mm et une position extrême repliée dans laquelle la partie inférieure 421 de la partie mobile 42 de la butée vient en appui contre le fond 411 de la partie de base 41. 2864574 7 Dans le montage selon l'invention, cette butée 4 est logée dans un logement 51 pratiqué à cet effet dans une coupelle supérieure 5 montée coaxialement autour de la tige de soupape 32 de telle sorte qu'il subsiste toujours un jeu libre entre la paroi latérale de la partie de base 41 et celle intérieure du logement 51. Il est à noter que le canal 52 pratiqué dans la coupelle supérieure 5 débouche nécessairement dans la gorge annulaire 410 de la partie de base 41. Ainsi, lors du montage, il n'est pas nécessaire de s'assurer en permanence que la canal 410a pratiqué en bas de la partie de base 41 soit en regard avec la canal 52. Deux bi-cônes 6 sont intercalés entre la coupelle supérieure 5 et la tige de soupape 32 pour bloquer celle-ci en translation l'une par rapport à l'autre. Une autre coupelle inférieure 7 est montée coaxialement autour de la tige de soupape 32 de telle sorte que sa partie basse 71 vienne en appui contre la face de la culasse d'où émerge le guide de soupape 31 et que sa partie haute 72 vienne en appui contre la tige de soupape 32, ce qui d'ailleurs réalise l'étanchéité entre la tige de soupape et la coupelle sans qu'il y ait nécessité d'intercaler un joint. Un ressort hélicoïdal de compression 8 est monté 25 entre les deux coupelles 5,7. Plus exactement, chaque extrémité 81, 82 du ressort est monté dans un logement 53, 73 pratiqué à cet effet dans chaque coupelle 5,7 et l'extrémité inférieure 82 a une longueur suffisamment longue pour déboucher du logement 73 de la coupelle inférieure à l'intérieur d'une ouverture 12 pratiquée dans la culasse et reliée à un canal 11 d'alimentation en huile. Un joint torique 9 est interposé entre chaque extrémité 81, 82 de ressort et le logement 53,73 pratiqué dans la coupelle correspondante dans lequel il est logé de manière à assurer l'étanchéité au passage du fluide. Le ressort de compression 8 présente quatre spires utiles creuses 80 qui permettent à l'huile d'alimentation de la butée de passer et d'arriver dans cette dernière, comme il le sera décrit ci-dessus. Pour réaliser le montage selon l'invention, après que la soupape 3 ait été insérée dans son guide associé 31 5 et, avant montage du module actionneur 2 sur la culasse 1 du moteur, il a fallu réaliser, dans l'ordre, les étapes suivantes: - implanter l'extrémité inférieure 82 du ressort de compression 8 dans la coupelle inférieure 7 en intercalant le joint torique d'étanchéité 9 et en la laissant déboucher de la partie inférieure de la coupelle 7; - monter l'ensemble ainsi constitué entre le ressort 8 et la coupelle inférieure 7 autour de la tige de soupape 32 en faisant en sorte que l'extrémité inférieure 82 du 15 ressort vienne dans l'ouverture 12 pratiquée dans la culasse pour laisser passer l'huile d'alimentation; monter la coupelle supérieure 5 autour de la tige de soupape 32; -insérer l'extrémité supérieure 81 du ressort de 20 compression 8 dans le logement 53 prévu à cet effet pratiqué dans la coupelle supérieure 5; -faire descendre la coupelle supérieure 5 au maximum en comprimant le ressort de compression 8; - mettre en place les bi-cônes 6 autour de l'extrémité supérieure 320 de la tige de soupape 32 de sorte que les trois bourrelets 60 viennent se loger à l'intérieur de gorges 30 de forme complémentaire ménagées également en partie supérieure de la tige de soupape 32; -mettre en place autour des bi-cônes 6 la coupelle supérieure 5 en la faisant remonter jusqu'à ce qu'elle soit maintenue en translation le long de la tige de soupape; - mettre en place la butée 4 dans la coupelle supérieure 5. Le principe de l'alimentation en huile de la butée 35 hydraulique va maintenant être expliqué. Il est à noter ici que le canal 11 d'amenée d'huile pratiqué dans la culasse 1 constitue une rampe percée d'alimentation en huile dont chaque perçage llx débouche sur une ouverture 12x pratiquée dans la culasse 1 au niveau de chaque soupape d'admission 3 et dont une extrémité non représentée ici débouche sur un clapet limiteur de pression dont la fonction est d'éviter à l'huile de créer une surpression dans la butée. Ce clapet est de préférence un clapet surajouté sur la culasse. L'autre extrémité de la rampe non représentée ici débouche sur un canal de remontée d'huile pratiqué également dans la culasse et servant usuellement à alimenter en huile toutes les autres parties du moteur. Lorsque le montage complet du moteur est réalisé, et lors d'une phase d'essai du moteur en état de marche, l'huile arrive jusqu'au canal 11 et l'ouverture 12 de la culasse 1 en bas de soupape 3 puis remonte à l'intérieur du ressort de compression 8 jusqu'à la gorge annulaire 410 de la partie de base 41 de la butée hydraulique 4 et pénètre à l'intérieur en poussant la partie mobile 42 vers le haut de manière connue en soi jusqu'à ce que celle-ci 42 soit en contact avec l'extrémité inférieure de la tige d'actionneur 21. Une fois le contact établi, il se crée un équilibre de pression à l'intérieur de la butée entre une chambre haute pression et une chambre basse pression complètement remplies par l'huile et fermées et isolées entre elles par un clapet anti-retour non montré ici. Une fois ce réglage établi, il n'y a plus aucune autre réglage à effectuer, la pression de l'huile d'alimentation étant à celle normale de la pompe alimentant le réseau d'huile du moteur. Le cas échéant, seule une faible partie de l'huile peut s'échapper entre la partie mobile 42 et la partie fixe 41 de la butée, ce qui peut s'avérer nécessaire pour compenser les effets de dilatations thermiques de l'ensemble des éléments lors de la fermeture de soupape sur son siège. Afin d'éviter l'ouverture de la soupape d'admission de manière incontrôlée, l'effort de poussée dû à la pression d'huile devra toujours être inférieur à celui exercé par le ressort de compression 8 sur la butée 4, car le circuit d'huile constitué avec la butée est un circuit fermé, et donc, en cas de pression nominale trop importante, 2864574 10 supérieure à celle exercée par le ressort, il subsiste un risque d'ouverture de soupape inopinée. En d'autres termes, la pression de l'huile doit être adaptée par le clapet de surpression en fonction du tarage du ressort de compression de telle sorte qu'à aucun moment la butée hydraulique en appui sur la tige d'actionneur n'ouvre la soupape. L'invention qui vient d'être décrite est particulièrement simple à mettre en oeuvre et peu coûteuse 10 par rapport à d'autres dispositifs. En outre, l'invention présente les avantages suivants: -encombrement radial du dispositif autour de la tige diminué de par le fait que la butée est logée dans la 15 coupelle supérieure de ressort; -masse mobile de l'ensemble autour de la soupape diminué de par l'utilisation du ressort à spires creuses. Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à tout type de moteur et en particulier avec ceux à arbre à cames dans lesquels la came est directement en contact avec la butée hydraulique ou indirectement par un système de linguet ( dans ce cas là, la butée ne serait d'ailleurs pas montée de l'autre côté du linguet pivotant mais directement en-dessous de celui-ci). REVENDICATIONS 1.Circuit d'alimentation en fluide d'une butée hydraulique(4), destinée à rattraper le jeu de fonctionnement entre une soupape (3) d'un moteur à combustion interne et son organe d'actionnement (2) entre lesquels elle est implantée; ladite butée (4) comprenant une partie (41) qui présente une gorge annulaire (410) et un fond (411) et une autre partie (42) qui est adaptée pour se déplacer par rapport à la première partie (41), circuit dans lequel une première coupelle (7) est montée coaxialement à la tige de soupape (32) et en appui contre la face de la culasse (1) d'où sort le guide de soupape (31) dans lequel coulisse la tige de soupape, une deuxième coupelle (5) est montée également coaxialement autour de la tige de soupape en étant solidaire de celle-ci, un ressort hélicoïdal de compression (8) est monté entre les deux coupelles (5,7) avec chacune de ses extrémités (81,82) fixée à une des coupelles (5,7), caractérisé en ce que la butée hydraulique (4) présentant une gorge annulaire (410) est logée à l'intérieur de la deuxième coupelle (5) de sorte que son fond (411) soit en contact permanent avec l'extrémité de la tige de-soupape (32), en ce que les spires (80) du ressort de compression (8) sont creuses, en ce que l'extrémité (82) du ressort de compression fixée à la première coupelle (5) débouche dans une ouverture (12) pratiquée dans la culasse (1) elle-même débouchant dans un canal (11) pratiqué également dans la culasse, et en ce que l'autre extrémité (81) du ressort (8) fixée dans la deuxième coupelle (5) débouche dans le canal (53) pratiqué dans cette dernière. 2.Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un joint (9) interposé entre chaque extrémité (81,82) du ressort (8) et à l'intérieur de la coupelle. 3.Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 35 en ce que la première coupelle (7) est adaptée pour être en appui avec la tige de soupape (32). 4.Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux demi-cônes identiques (6) montés en regard l'un de l'autre sont intercalés entre la première coupelle (5) et la tige de soupape (32). 5.Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que les demi-cônes présentent trois bourrelets (60) coopérant respectivement avec trois gorges (30) de forme complémentaires pratiquées sur la tige de soupape. 6.Moteur à combustion interne comprenant une culasse (1), au moins un organe d'actionnement (2,21) par soupape d'admission (3) et un circuit d'alimentation en fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu' un clapet anti-retour ou un clapet de surpression est monté sur le canal d'alimentation en fluide pratiqué dans la culasse. 7.Procédé de montage d'un circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant au préalable une étape de perçage du canal (il) et de l'ouverture (12) dans la culasse (1) et une étape de montage de la soupape d'admission (3) dans le guide de soupape (31) associé lui-même monté dans la culasse du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu' on réalise les étapes suivantes: - on vient mettre en place le ressort de compression (8) autour de la première coupelle (7) en fixant l'extrémité libre (81) de celui-ci dans l'ouverture (73) pratiquée dans la première coupelle et en l'insérant dans l'ouverture (12) pratiquée dans la culasse; - on vient mettre en place la deuxième coupelle (5) sur le ressort (8) en fixant l'autre extrémité (82) du ressort dans l'ouverture (53) pratiquée dans ladite deuxième coupelle; -on vient comprimer le ressort de compression (8) jusqu'à dégager l'extrémité libre (320) de la tige de soupape (32); - on solidarise la deuxième coupelle (5) avec la tige de soupape; - on vient loger la butée hydraulique (4) présentant une gorge annulaire (410) à l'intérieur de la deuxième coupelle (5)de sorte que le fond de la partie de la butée présentant la gorge annulaire soit en contact avec l'extrémité de la tige de soupape. 8.Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de solidarisation de la deuxième coupelle avec la tige de soupape se fait en intercalant tout d'abord deux demi-cônes autour de l'extrémité de la tige de soupape puis en faisant remonter la deuxième coupelle jusqu'à ce qu'elle vienne coincer ces deux demi-cônes. 9.Utilisation du circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans un moteur à actionnement électromagnétique dans lequel l'organe d'actionnement de la tige de soupape est un actionneur électromagnétique. 10.Utilisation du circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans un moteur dans lequel l'organe d'actionnement de la tige de soupape est la came d'un arbre a cames.