Brevet FR2878559A1 — publié le 20060602

DISPOSITIF D'ACTIONNEMENT DES SOUPAPES D'UN MOTEUR THERMIQUE SANS ARBRE A CAMES ET PISTON DE SOUPAPE EN DEUX PARTIES La présente invention concerne l'actionnement des soupapes d'un moteur thermique. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif d'actionnement des soupapes d'un moteur thermique sans arbre à cames, comportant au moins un piston de vérin à commande hydraulique, coopérant avec des moyens d'augmentation de la pression dans une chambre du vérin, de manière à ralentir la soupape avant l'accostage de son siège. Dans un dispositif tel que celui-ci, le déplacement du piston peut notamment assurer une réduction de la surface utile d'orifices de décharge du fluide contenu dans une chambre du vérin avant l'accostage de la soupape sur son siège, pour assurer son ralentissement. bans tous les systèmes d'actionnement de soupape, il est nécessaire de maîtriser la vitesse de fermeture de la soupape pour limiter le bruit et l'usure dus au choc de la tête de soupape sur son siège. Ce problème se pose notamment avec les systèmes d'actionnement de soupape sans cames, du type camless hydraulique, ou hydropneumatique . La publication FR 2815 075 met en évidence les limites des systèmes d'actionnement camless hydraulique à deux chambres hydrauliques, qui ne permettent pas de contrôler avec précision la vitesse de fermeture de la soupape sans une consommation excessive d'énergie. Par la publication W003056144, on connaît un autre dispositif, comportant une seule chambre hydraulique, et un ressort de rappel. Ce type de - 2 dispositif, illustré également par la publication US 5 577 468, ci pour principal inconvénient que son comportement mécanique évolue au cours du fonctionnement, de sorte que l'efficacité initiale de la fonction d'amortissement n'est pas conservée. La présente invention vise maîtriser la vitesse de fermeture de la soupape, pour amortir dans les meilleures conditions son choc à l'accostage du siège de soupape. Dans ce but, elle propose que le piston d'actionnement de la soupape comporte deux parties distinctes, séparées par un film de fluide. IO De préférence, le piston en deux parties délimite dans son vérin de commande une première chambre soumise à une pression d'ouverture ou levée de soupape, et une deuxième chambre soumise à une pression de fermeture de soupape, le film de fluide séparant les deux parties du piston étant en communication avec au moins l'une de ces deux chambres. L'invention propose également un piston de commande de soupape, composé de deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre, et séparées par un film hydraulique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels - les figures 1 et 2 montrent le dispositif d'actionnement proposé en position de soupape ouverte et fermée, et - les figures 3, 4 et 5 illustrent le fonctionnement du dispositif. Sur les figures let 2, on voit le piston 70 en deux parties 12, 60, proposé 25 par l'invention. Une première partie 12 du piston 70 porte la soupape 80 (composée d'une tulipe 14 et d'une queue de tulipe 16), qui est fixée sur une première tête de piston 24, dont la face fibre 69 fait face à la deuxième partie 60 du piston. La deuxième partie 60, ou partie libre du piston, se compose d'une deuxième tête de piston 65, solidaire d'une tige d'actionnement 66, d'extrémité 71. La face libre 68 de la deuxième tête de piston 65 fait face à la première tête de piston 24. Le dispositif d'actionnement 10 de la soupape 80 est commandé par un système hydraulique (non représenté dans sa totalité), dont les deux sources 32, 34, mettent alternativement sous pression hydraulique les deux chambres 28, 30 du vérin 20, pour provoquer respectivement la levée et la fermeture de la soupape 80. Le vérin 20 est composé d'un cylindre 22, à l'intérieur duquel le piston 70 coulisse axialement. Les têtes 24, 65 des deux parties 12 et 60 du piston, ont sensiblement le même diamètre. La queue de tulipe 16 s'échappe à l'extérieur de la chambre 30 du vérin par un orifice étanche. La tulipe 14 entre en butée contre le siège de soupape 67, en position haute de fermeture de soupape (figure 2). Les deux chambres 28, 30 délimitées dans le cylindre 20 par les deux parties 65, 24 du piston, sont alimentées, par exemple en fluide hydraulique incompressible, par les sources 32, 34. La chambre inférieure 30 est une chambre de levée de soupape, tandis que la chambre supérieure 28 est une chambre de rappel de soupape à l'écart de sa position de butée. Enfin les deux parties 24, 65 du piston, délimitent entre elles une troisième chambre 62, constituée d'un film de fluide, appelé aussi cale hydraulique . Lorsque la pression de la chambre 30 est supérieure à celle de la chambre 28, les deux parties 12, 60 du piston 70, sont poussées vers le haut, 25 vers la position de fermeture de la soupape illustrée par la figure 2. Lorsque la situation s'inverse, elles sont poussées vers le bas, vers la position d'ouverture de soupape, illustrée par la figure 1. Comme indiqué sur les schémas, la chambre supérieure 28 présente un orifice de décharge 63, reliant celle-ci à un réservoir à pression réduite 36, par 5 l'intermédiaire d'une vanne de décharge (non représentée). Au cours de la remontée de la soupape 70, et avant d'atteindre la position de la figure 2, dans laquelle l'extrémité 71 de la tige d'actionnement 66 rencontre la butée réglable 61, la tête 65 vient masquer progressivement le (les) orifice(s) de décharge 63. La section utile des orifices 63 se réduit donc au cours de la remontée du piston, selon une loi déterminée par leur géométrie. La diminution de volume de la chambre 28 associée à la fermeture progressive des orifices de décharge 63 se traduit par une élévation de pression dans celle-ci qui freine le piston 70 à l'approche de sa position de butée haute (fermeture de soupape), et diminue le choc à l'accostage de la tulipe 14 sur son siège 67. Conformément à l'invention, la compensation des différences de dilatation de la soupape et de la culasse du moteur et de l'usure respective de la tulipe 14 ou de on siège 67, est assurée par le film 62, formant une cale hydraulique réglable , c'est-à-dire à épaisseur variable, entre les deux parties du piston 12, 60. Ce film provient essentiellement de la chambre inférieure 30, par passage du fluide autour de la tête de piston 24, entre celle-ci et le cylindre 20. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cale 62, s'ajuste automatiquement aux différences d'usure ou de dilatation mentionnées plus haut. En effet, chaque fois que la chambre 28 est déchargée, et que la tulipe 14 repose sur son siège 67, la partie libre 60 du piston est maintenue en appui contre la butée mécanique réglable 61, par la différence de pression entre les deux faces de sa tête 65. Les figures 3, 4, et 5 (où les proportions réelles des éléments du dispositif n'ont pas été respectées pour faciliter les explications), illustrent le fonctionnement de la cale hydraulique 62. Le schéma de la figure 3 (soupape en position fermée), suppose l'absence d'usure et/ou de dilatation différentielle, entre la tulipe de soupape 14 et son siège 67. Dans cette situation, la distance séparant la butée réglable 61 du siège de soupape 67 et la distance séparant la tulipe 14 de l'extrémité supérieure de la tige 66, sont égales. Par conséquent, la tulipe 14 repose parfaitement sur son siège 67, et la tige 66 est en appui sur la butée 61. La hauteur H de (délibérément exagérée sur le schéma) de la cale hydraulique 62, est donc celle qui assure l'amortissement souhaité en l'absence de déformation et/ou d'usure différentielle. Sur la figure 4, on suppose par exemple que la culasse ait subi au cours du fonctionnement une dilatation plus importante que la tulipe 14 et sa queue 16. La distance séparant la butée réglable 61, du siège de soupape 67, est désormais inférieure à la distance séparant la tulipe 14 de l'extrémité supérieure de la tige 66. Mais cette diminution est compensée automatiquement par la cale hydraulique 62, dont la distance H1 est ici supérieure à la distance H de la figure 3. La figure 5 montre une situation inverse, où une augmentation de la distance entre la butée réglable 61 du siège de soupape 67 par rapport à celle qui sépare la tulipe 14 de l'extrémité supérieure de la tige 66, est compensée par une diminution de l'épaisseur du film hydraulique: H2 En conclusion, il faut souligner que c'est la partie libre 60 du piston 70 qui coopère avec les orifices de décharge, en réduisant progressivement leur surface utile. Cette même partie libre coopère aussi avec une butée de fin de course lors de la fermeture de la soupape. Enfin, la hauteur totale du piston s'ajuste à la distance séparant la butée du siège de soupape, grâce à l'adaptation automatique de l'épaisseur du film de fluide séparant cette partie mobile de l'autre partie du piston. Grâce à ces dispositions, le dispositif d'actionnement et le piston proposés par l'invention, permettent d'assurer une efficacité constante au cours du temps de l'amortissement du choc de la soupape lors de l'accostage de son siège. Cette efficacité est maintenue au cours du fonctionnement, en dépit des différences de dilatation de la soupape et de la culasse, et où des différences d'usure apparaissant au cours du temps, entre la tulipe de la soupape, et son siège. 7 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'actionnement (10) des soupapes d'un moteur thermique sans arbre à carnes, comportant au moins un piston (70) de vérin (20) à commande hydraulique, coopérant avec des moyens d'augmentation (63) de la pression dans une chambre (28) du vérin (20), de manière à ralentir la soupape avant l'accostage de son siège (67), caractérisé en ce que le piston (70) comporte deux parties distinctes (12, 60) séparées par un film de fluide (62). 2, Dispositif d'actionnement (10) des soupapes d'un moteur thermique sans arbre à cames, comportant au moins un piston (70) de vérin (20) à commande hydraulique dont le déplacement assure une réduction de la surface utile d'orifices (63) de décharge du fluide contenu dans une chambre (28) du vérin (20) avant l'accostage de la soupape sur son siège (67) de manière à ralentir la soupape avant cet accostage, caractérisé en ce que le piston (70) comporte deux parties distinctes (12, 60) séparées par un film de fluide (62). 3. Dispositif d'actionnement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le film de fluide (62) est à épaisseur variable. 4. Dispositif d'actionnement selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le film de fluide (62) est en communication avec au moins une chambre 20 (30) du vérin. 5. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (70) délimite dans le vérin (20) une première chambre (28) soumise à une pression de levée de soupape, et une deuxième chambre (30) soumise à une pression de fermeture de soupape. 6. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque partie (12, 60) du piston (70) comporte une tête (24, 65) de diamètre sensiblement égal à celui du cylindre (22) dans lequel il se déplace, et une tige d'actionnement (16, 66). 7. Dispositif d'actionnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux têtes de piston (24, 65) se font face et sont séparées par le film 5 de fluide (62). 8. Dispositif d'actionnement selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la tige (16) d'une des parties (12) du piston (70) constitue la queue de la soupape (80). 9. Dispositif d'actionnement selon la revendication 6, 7 ou 8, 10 caractérisé en ce que la tige de piston (66) opposée à la soupape (80) rencontre une butée réglable (61), en fin de course de rappel de la soupape. 10. Dispositif d'actionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il existe un jeu latéral entre les têtes du piston (24, 45), et la paroi (22) du vérin, autorisant le passage du fluide entre le film et au moins une des chambres (30) du vérin (70). 11. Piston de commande de soupape (70), caractérisé en ce qu'il se compose de deux parties (24, 45) mobiles l'une par rapport à l'autre et séparées par un film de fluide (62). 12. Piston selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il présente une 20 partie libre (60) coopérant avec des moyens de ralentissement de la soupape (80) à l'accostage du siège de soupape (67). 13. Piston selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il présente une partie (12) solidaire d'une queue de soupape et une partie libre (60) coopérant avec une butée de fin de course (61) lors de la fermeture de la soupape. 14. Piston selon la revendication 11, 12 ou 13, caractérisé en ce que sa hauteur totale s'ajuste à la distance séparant!a butée (61) du siège de soupape (67), grâce à l'adaptation automatique de l'épaisseur (H) du film de fluide (62). 15. Piston selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le film d'huile (62) est en communication avec une chambre (30) du vérin (20) dans lequel se déplace le piston. 16. Piston selon l'une des revendications II à 15, caractérisé en ce que sa partie mobile (60) assure le ralentissement de la soupape (80) à l'accostage de son siège (67) en réduisant progressivement au cours de son déplacement, la surface utile d'orifices de décharge (63) du fluide contenu dans une chambre de levée de soupape (28).