Brevet FR2890121A1 — publié le 20070302

Domaine de l'invention La présente invention concerne un couvercle supérieur de soupapes d'un moteur à combustion comportant un carter, un joint et des éléments de liaison, le joint étant relié au carter pour réaliser une liaison étanche entre le carter et la culasse, et dont le carter est relié de manière amovible à la culasse par les éléments de liaison. Etat de la technique Selon l'état de la technique on connaît des couvercles supérieurs de soupapes fixés à la culasse par plusieurs vis de fixation. Cela est nécessaire pour arriver à une compression étanche d'un joint entre le couvercle et la culasse. Le montage des couvercles supérieurs des soupapes est de ce fait très long en outre il faut réaliser l'étanchéité des zones au-tour des vis de fixation, ce qui est également compliqué. Selon le document DE 299 20 379 on connaît un assem- blage par enfichage pour relier deux pièces. Cette liaison par enfichage utilise une coupelle de rotule élastique accrochée dans la première pièce et une tête de rotule portée par la seconde pièce. La tête de rotule s'accroche dans la coupelle de rotule et relie ainsi la première pièce à la seconde pièce. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un couvercle supérieur des soupapes comportant un autre système de fixation, plus économique à fabriquer, plus simple à monter et dont le fonctionnement est plus fiable. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un couvercle supérieur de soupape du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que les éléments de liaison comprennent une coupelle de rotule et une tête de rotule, la tête de rotule s'engageant dans la coupelle de rotule. Le couvercle supérieur des soupapes selon l'invention dis-pose ainsi d'un carter et d'un joint. Le carter peut être réalisé en une matière quelconque suffisamment solide. Selon un développement avantageux, le carter est en métal. Le joint est installé sur le carter pour réaliser une liaison étanche entre le carter et la culasse du moteur à corn- bustion. Pour fixer de manière amovible le couvercle à la culasse on a des éléments de liaison comportant une coupelle de rotule et une tête de rotule. La tête de rotule s'engage dans la coupelle de rotule. La tête de ro- tule a une réalisation particulière avec une section ronde qui correspond au moins à la plus grande partie. La tête de rotule peut également avoir d'autres formes analogues à une rotule, en particulier une forme ovale ou une forme de poire. La coupelle de rotule est adaptée au contour de la tête de rotule. Lorsque la tête de rotule est engagée, la coupelle entoure la plus grande section de la tête de rotule qui est ainsi bloquée contre tout enlèvement accidentel. Selon les forces de retenue nécessaires du couvercle supérieur, la culasse comporte plusieurs éléments de liaison. La tête de rotule est engagée pratiquement sans jeu dans la coupelle de rotule. L'un des éléments de l'assemblage est élastique. Après engagement de la tête de rotule dans la coupelle de rotule, l'élément élastique de l'assemblage re-prend sa position initiale et bloque ainsi la tête de rotule dans la coupelle de rotule. Cette liaison s'installe facilement car elle se réalise par le simple écartement des éléments participant à la liaison. Selon un développement avantageux de l'invention, la cou-pelle de rotule est en matière plastique élastique, notamment en élastomère. Dans cette réalisation, lorsqu'on engage la tête de rotule, on élargit la coupelle de rotule qui revient élastiquement lorsque la tête de rotule occupe sa position définitive et entoure ainsi la tête de rotule au moins sur une partie de sa périphérie. La réalisation d'une coupelle de rotule en une matière plastique élastique est simple et économique. En outre, une telle coupelle de rotule présente des propriétés d'amortissement des rotations ce qui permet le découplage acoustique du couvercle supérieur. Selon un autre développement du couvercle supérieur, le carter comporte une découpe recevant la coupelle de rotule. La découpe peut être par exemple un passage de forme circulaire relié à la coupelle de rotule et à la matière adjacente. La découpe du carter est ainsi fermée de manière étanche par la coupelle de rotule. L'étanchéité peut également être obtenue par collage ou soudage de la coupelle de rotule au carter. Selon une variante de réalisation de l'invention, le carter comporte un logement recevant la coupelle de rotule. Le logement peut être formé par exemple par une paroi annulaire dans laquelle est fixée la coupelle de rotule. Dans ce mode de réalisation, le carter possède une pa-roi étanche au liquide même en l'absence de tout autre moyen d'étanchéité particulier. Selon un développement avantageux de l'invention, la cou-pelle de rotule est surmoulée par injection sur le boîtier par injection à deux composants, le boîtier étant en matière thermoplastique. La fabrica- tion de la coupelle de rotule par injection à deux composants est un pro-cédé économique et la position de la coupelle peut être définie de manière très précise. Selon un autre développement avantageux de l'invention, la coupelle de rotule est prévue dans le volume fermé de manière étanche par le joint. La liaison est ainsi protégée contre l'environnement. De plus, les éléments de liaison peuvent être disposés de manière centrale et assurer ainsi la meilleure tenue possible au couvercle supérieur. On peut étalement supprimer les autres joints autour des éléments de liaison ou les joints peuvent avoir une géométrie simple, facile à fabriquer. Selon un autre développement de l'invention, la coupelle à rotule comporte des nervures de rigidification. Le nombre et la disposition des nervures de rigidification s'adaptent aux conditions de montage. Plus la coupelle à rotor doit être rigide et plus il faudra de nervures de rigidifi- cation réparties à la périphérie. Selon un développement avantageux, la coupelle de rotule a une rampe d'introduction. Cette rampe d'introduction est notamment réalisée sous la forme d'un tronc conique allant en diminuant. Cette rampe d'introduction assure le centrage du boîtier par rapport à la culasse et permet de manière simple de trouver la position de montage du couvercle supérieur. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la tête de rotule est portée par un goujon relié à la culasse. Dans cette réalisation le goujon peut être fabriqué en métal et être collé enfoncé de force, vissé ou formé directement sur la culasse. La fixation du goujon à la cu-lasse se réalise avec des moyens mécaniques simples; il suffit de réaliser des perçages ou des taraudages dans la culasse. La fixation du goujon est possible dans un encombrement réduit au minimum ce qui permet de supprimer des plages de fixation importantes. Les variantes de fixation décrites ci-dessus pour le couvercle supérieur à la culasse peuvent également être complétées par l'utilisation de moyens de liaison supplémentaires. De façon particulière-ment avantageuse, la combinaison des éléments de liaison décrits ci-dessus à un principe de nervures à effet radial est intéressante car cette variante de joint n'engendre que des forces axiales réduites et les forces de liaison de la culasse sont suffisantes. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un détail en coupe d'un couvercle supérieur des 5 soupapes, - la figure 2 est une vue de dessus de la coupelle de rotule selon la figure - la figure 3 montre une variante de réalisation de la coupelle de rotule représentée en coupe, - la figure 4 est une vue de dessus de la coupelle de rotule de la figure 3, - la figure 5 montre une coupe d'une autre variante de réalisation d'une coupelle à rotule, - la figure 6 est une vue en coupe d'une variante de réalisation de la coupelle de rotule, - la figure 7 est une autre variante de réalisation de la coupelle de rotule, - la figure 8 montre une vue X de la coupelle de rotule représentée à la figure 7, - la figure 9 est une vue en coupe du couvercle supérieur et de différentes coupelles de rotule, - la figure 10 est une vue en perspective d'un goujon, - la figure 11 montre une variante de réalisation d'un goujon, et - la figure 12 montre un autre mode de réalisation d'un goujon. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un détail d'un couvercle supérieur de 25 soupape 10 représenté en coupe. Le couvercle 10 comporte une ouverture 11 dans laquelle est fixée une coupelle de rotule 12. La coupelle de rotule 12 traverse le couvercle 10 et le sommet de la coupelle à rotule dépasse le couvercle 10. Le couvercle 10 est en matière thermoplastique, notamment en polyamide, fabriqué par injection. La coupelle de rotule 12 est en un élastomère, fabriquée au cours d'une étape antérieure puis elle est enga- gée dans le couvercle 10. Pour cela, la coupelle de rotule 12 comporte une gorge 13 réalisée de façon à chevaucher de manière étanche la paroi du couvercle 10. On peut utiliser une colle pour solidariser la coupelle de rotule 12 au couvercle 10. La coupelle de rotule 12 présente une rampe d'entrée 14 facilitant le positionnement de la tête de rotule non représen- tée. La rampe d'entrée 14 débouche dans le logement de coupelle 15. Le logement de coupelle 15 entoure un secteur sphérique supérieur à la moi- tié de la rotule à recevoir. Grâce à cette réalisation, la tête de rotule est maintenue en sécurité et ne risque de se détacher tout simplement de la coupelle de rotule 15 sans exercer d'effort. Pour monter la tête de rotule on élargit la coupelle de rotule pour que la tête puisse pénétrer dans le logement 15 de la coupelle. La figure 2 est une vue de dessus de la coupelle à rotule 12 selon la figure 1. La coupelle de rotule 12 comporte des nervures d'appui 16 qui renforcent la coupelle de rotule 12 pour que la tête de rotule ne ris-que pas de s'échapper du logement de coupelle 15 sous l'effet même d'une faible force. io La figure 3 montre une variante de réalisation de la coupelle de rotule vue en coupe. Les éléments correspondant aux figures 1 et 2 portent les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, la coupelle à rotule 12 est surmoulée par injection dans l'ouverture 11 du couvercle supérieur 10. L'ouverture 11 présente à cet effet une paroi annulaire 17 à laquelle la coupelle de rotule 12 est reliée de manière étanche. Dans ce mode de réalisation, la coupelle de rotule 12 est à niveau avec la surface extérieure du couvercle supérieur 10. Pour éviter toute accumulation in-utile de matière et avoir une souplesse suffisante pour la coupelle de rotule, les nervures de renforcement ou d'appui 16 sont réalisées tangentiellement au logement de coupelle 15 comme cela est représenté à la figure 4. En outre, trois nervures d'appui 16', supplémentaires, sont perpendiculaires aux nervures d'appui 16 ce qui donne une très grande rigidité à la coupelle à rotule 12. La figure 5 montre un autre développement de la coupelle à rotule 12 représentée en vue en coupe. Les éléments qui correspondent à ceux des figures déjà décrites portent les mêmes références. Dans cette réalisation, le couvercle supérieur 10 a une paroi extérieure fermée au ni- veau de sa surface intérieure, le couvercle supérieur comporte des entre- toises 18 reliées en une seule pièce à la paroi du couvercle. Les entretoises 18 réparties à la périphérie du logement de rotule 15 comportent des fen- tes entre les différentes entretoises 18 pour permettre leur déformation élastique lorsqu'on installe la tête de rotule non représentée. Les entretoi- ses 18 sont munies d'un revêtement en élastomère 19. Le revêtement en élastomère 19 entoure l'extérieur et l'intérieur des entretoises 18 si bien que lorsqu'une entretoise est cassée, elle ne risque pas de tomber dans la culasse, mais reste accrochée au revêtement en élastomère. En outre, le revêtement en élastomère 19 remplit le logement de rotule 15. Les entre- toises 18 ont une partie en contre-dépouille 20 qui maintient la tête de rotule dans le logement de rotule 15. Le démoulage des entretoises 18 ou nervures est rendu possible par un mouvement élastique et après dé-moulage les entretoises reprennent par élasticité leur forme d'origine. La même course élastique est exécutée par les entretoises 18 également pour le montage de la tête de rotule. La figure 6 montre une autre variante de réalisation d'un couvercle supérieur des soupapes 10. Les éléments correspondant à ceux des figures précédentes portent là encore les mêmes références. A la différence du mode de réalisation de la figure 5, les entretoises 18 n'ont pas ici de contre-dépouille 20. La contre-dépouille 20 qui évite que la tête de rotule ne risque de tomber est formée ici sur le revêtement en élastomère 19. En outre, le revêtement en élastomère 19 forme également la rampe d'entrée 14 qui facilite l'introduction de la tête de rotule. Cette réalisation est perfectionnée du point de vue du démoulage des entretoises 18 car après l'opération d'injection ces entretoises ne font pas de mouvement de démoulage. La figure 7 montre un autre mode de réalisation de la cou-pelle à rotule 10 représentée en coupe. Dans ce mode de réalisation, le couvercle supérieur 10 présente une paroi extérieure fermée de sorte qu'il ne faut aucune fonction d'étanchéité pour la coupelle de ressort 12. Dans cette réalisation, la rampe d'entrée 14 est formée par les nervures d'appui 16. Pour cela, de nombreuses nervures d'appui 16 sont réparties à la périphérie de la rampe d'entrée 14. Le logement de rotule 15 de ce mode de réalisation est de forme parallélépipédique. La tête de rotule installée (non représentée) peut être soit de forme carrée soit de forme ronde. La coupelle à rotule 12 est surmoulée par injection sans aucun contour d'appui à la périphérie sur la paroi intérieure du couvercle supérieur réalisant ainsi une liaison définitive entre la coupelle de rotule 12 et le couvercle supérieur 10. La figure 8 est une vue de dessous dans la direction X de la coupelle à rotule représentée à la figure 7. La figure 9 montre une vue en coupe d'un couvercle supé- rieur de soupape 10 à l'état installé sur la culasse 21, l'ensemble étant représenté en coupe. Le couvercle 10 est retenu à la culasse 21 en trois points de fixation. On a représenté ici trois réalisations différentes des coupelles à rotule 12. Il est évident que le couvercle supérieur 10 peut uti- liser des coupelles de rotule 12, identiques. Les coupelles de rotule 12 sont réalisées comme indiqué aux figures 1-8. Pour bloquer le couvercle de rotule 12 sur la culasse 21 on a vissé trois goujons 24 munis de tête de rotule 22 à la culasse 21. Ces têtes de rotule 23 reçoivent le couvercle supérieur 10 par enfoncement, les têtes de rotule 22 étant centrées par les rampes d'introduction 14 pour s'enclipser dans des logements de rotule 15. Le couvercle supérieur 10 comporte un joint 23 périphérique entourant la culasse 21 et rendant étanche le couvercle supérieur 10, radiale-ment, par rapport à la culasse 21. Les variantes de fixation du couvercle supérieur 10 telles que décrites peuvent également être couplées à des systèmes d'étanchéité axiale décrits dans l'état de la technique. La figure 10 montre en vue en perspective un goujon 24. Le goujon 24 comporte une tête de rotule 22 dont le côté supérieur possède une surface plane 25. Le goujon 24 comporte également un filetage 26 qui se visse dans la culasse 21 selon la figure 9. Pour visser le goujon 24 une forme à six pans 27 permet de visser solidairement le goujon. La forme de six pans permet de transmettre le couple de vissage nécessaire au goujon. Dans la zone comprise entre la forme de six pans 27 et le filetage 26 une rondelle 28 est reliée dans ce mode de réalisation solidairement au goujon. Dans d'autres formes de réalisation, la rondelle 28 peut être constituée par une pièce distincte. La figure 11 montre une variante de réalisation du goujon 24'. Dans cette réalisation, le goujon 24' présente une tige 29 qui s'enfonce de force dans la culasse 21. Les éléments analogues à ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Mais à la différence du mode de réalisation de la figure 10, le goujon 24' comporte une rondelle annulaire 30 permettant d'enfoncer le goujon 24' dans la culasse 21. La figure 12 montre une autre variante du goujon 24". Les éléments comme ceux des figures 10 et 11 portent la même référence. Dans ce mode de réalisation, le goujon 24" est formé en une seule pièce avec la culasse 21. Le goujon 24" est relié à une entretoise 31 qui fait corps avec la culasse 21 selon la figure 9. On supprime ainsi les variantes de fixation du goujon 24" à la culasse 21. Le goujon 24" comporte deux surfaces de démoulage 32 permettant de démouler le goujon 24" avec la culasse 21. Les surfaces de démoulage 32 réduisent en largeur la tête de rotule 22 qui correspond alors au diamètre de la tige 25a du goujon. Les surfaces de démoulage 32 sont parallèles si bien que la courbure de la tête de rotule 22, perpendiculairement aux surfaces de démoulage, peut en partie être conservée. REVENDICATIONS 1 1 Couvercle supérieur de soupapes (10) d'un moteur à combustion comportant un carter, un joint (23) et des éléments de liaison (12, 22), le joint (23) étant relié au carter pour réaliser une liaison étanche entre le carter et la culasse (21), et dont le carter est relié de manière amovible à la cu-lasse (21) par les éléments de liaison (12, 22), caractérisé en ce que les éléments de liaison (12, 22) comprennent une coupelle de rotule (12) et une tête de rotule (22), la tête de rotule (22) s'engageant dans la coupelle 10 de rotule (12). 2 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupelle de rotule (12) est en une matière plastique élastique. 3 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter comporte une cavité (11) recevant la coupelle de rotule (12). 4 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter comporte un logement recevant la coupelle de rotule (12). 5 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupelle de rotule (12) est injectée sur le carter par une injection à deux composants. 6 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupelle de rotule (12) est installée dans un volume rendu étanche par le joint (23). 7 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que la coupelle de rotule (12) comporte des nervures de rigidification (16). 8 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupelle de rotule (12) comporte une rampe d'introduction (14). 9 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 1, 5 caractérisé en ce que la tête de rotule (12) est portée par un goujon (24) relié à la culasse (21). 10 ) Couvercle supérieur de soupapes selon la revendication 8, caractérisé en ce que lo le goujon (24) est vissé dans la culasse (21).