Brevet FR2931198A1 — publié le 20091120

DEMANDE DE BREVET B08-1449FR - JT/PG Société de droit suédois dite : Aktiebolaget SKF Culbuteur pour moteur à combustion interne. Invention de : Eric ROBERT Charles CHAMBONNEAU Romuald LESCORAIL Culbuteur pour moteur à combustion interne. La présente invention concerne les culbuteurs utilisés pour les moteurs à combustion interne à pistons dans les applications automobiles ou industrielles. De manière connue en soi, dans un moteur à combustion interne, les culbuteurs sont utilisés pour commander l'ouverture et la fermeture des soupapes du moteur sous l'action d'un arbre à cames. Classiquement, un culbuteur est pourvu d'un corps de forme générale allongée pivotant autour d'un arbre et supportant à une extrémité un poussoir venant en appui sur les soupapes du moteur, et d'un galet suiveur de came monté à rotation sur le corps et contre lequel vient en appui une came d'un arbre à cames de façon qu'une rotation de l'arbre à cames entraîne un pivotement périodique du corps pour l'ouverture et la fermeture des soupapes. Pour plus de détails sur un tel culbuteur, on pourra par exemple se référer au document DE-Al-10 2005 046 897. Dans ce document, le culbuteur comporte un corps réalisé en une seule pièce relativement massive présentant donc une inertie importante. En fonctionnement, ceci engendre des pertes d'énergie. La présente invention vise à prévoir un culbuteur présentant une inertie relativement faible, performant, rigide, fiable et économique. La présente invention a également pour but de prévoir un culbuteur de forme simple, comportant peu de composants, facile à fabriquer, à assembler et à monter. A cet effet, le culbuteur pour la commande de soupapes d'un moteur à combustion interne comprend deux parois et des moyens de liaison des parois. Les parois sont assemblées l'une relativement à l'autre de manière à former au moins en partie entre elles des logements pour le montage d'arbres, les axes géométriques des logements étant sensiblement parallèles entre eux. Selon une caractéristique générale, des zones de jonction des parois s'étendent parallèlement aux axes géométriques des logements. En d'autres termes, le ou les plans de joint des parois du culbuteur sont parallèles aux axes géométriques des logements définis par les zones des parois situées à distance l'une de l'autre. Dans un mode de réalisation, les parois comportent des portions arrondies comportant des surfaces internes concaves et complémentaires pour former deux à deux les logements. Les logements sont de forme générale cylindrique. Les parois peuvent comporter des cordons de soudure. Les moyens de liaison peuvent s'étendre de part et d'autre des logements. Ils peuvent comporter des cordons de soudure. Avantageusement, le culbuteur comprend un galet suiveur de came monté à rotation dans l'un des logements, l'autre logement étant destiné à recevoir un arbre de pivotement du culbuteur. Dans un mode de réalisation, le galet suiveur de came est monté à une extrémité des parois. Alternativement, le galet suiveur de came peut être monté dans une partie centrale des parois. Le culbuteur peut également comprendre un poussoir apte à venir en appui contre la tige d'une soupape à actionner. Le poussoir est avantageusement réglable en hauteur. Grâce à l'invention, on dispose d'un culbuteur pouvant être obtenu de façon particulièrement économique par découpe et emboutissage d'un ou plusieurs flancs de tôle, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des opérations d'enlèvement de copeaux, par exemple par perçages. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1 à 3 sont respectivement des vues de face, de dessous et en perspective d'un culbuteur selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective éclatée du culbuteur des figures 1 à 3, - la figure 5 est une vue de détail en coupe d'un culbuteur selon un second mode de réalisation de l'invention, et - les figures 6 et 7 sont respectivement des vues de face et de dessous d'un culbuteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 à 4 est représenté un culbuteur pour la commande de soupapes d'un moteur à combustion interne référencé 10 dans son ensemble. Le culbuteur 10 comporte principalement deux parois 12, 14 assemblées l'une sur l'autre pour permettre le support d'un galet 16 suiveur de came, d'axe 18 géométrique, et le montage du culbuteur 10 sur un arbre 19 en vue de son pivotement autour d'un axe 20 géométrique dudit arbre parallèle à l'axe géométrique 18. Les parois 12, 14 sont complémentaires et peuvent avantageusement être obtenues par découpe et emboutissage d'un ou plusieurs flancs de tôle. Le ou les flancs de tôle peuvent par exemple présenter une épaisseur de cinq millimètres afin d'obtenir une rigidité suffisante pour le culbuteur 10. Les parois 12, 14 présentent une forme générale allongée courbe, l'axe 18 du galet 16 suiveur de came étant décalé vers le bas par rapport à l'axe 20, en considérant la position du culbuteur 10 illustrée à la figure 1. La paroi 12 comporte, dans sa partie centrale, une première portion arrondie 22 dont la surface interne 22a est concave et de forme semi-cylindrique. La paroi 12 comporte, au niveau d'une extrémité libre, une seconde portion arrondie 24 formée par deux doigts 26, 28 recourbés et séparés axialement l'un par rapport à l'autre par un espace 30 permettant le montage du galet 16. Les surfaces internes 26a, 28a des doigts 26, 28 sont concaves et de forme générale semicylindrique. De manière similaire, la paroi 14 comporte des première et seconde portions arrondies 32, 34 respectivement similaires aux portions 22, 24 de la paroi 12. Ainsi, la portion arrondie 32 comporte une surface interne 32a concave et semi-cylindrique et la portion arrondie 34 est constituée par deux doigts 36, 38 recourbés et séparés par un espace 40 à l'intérieur duquel s'étend en partie le galet 16. Les surfaces internes concaves 36a, 38a des doigts 36, 38 sont de forme semi-cylindriques. Les portions arrondies 22, 24 et 32, 34 s'étendent respectivement transversalement sur les parois 12, 14. Lors de l'assemblage l'une sur l'autre des parties 12 et 14, celles-ci délimitent, d'une part par l'intermédiaire des portions 22 et 32 et d'autre part par les portions 24 et 34, des logements cylindriques ou alésages d'axes géométriques 20 et 18. Le logement délimité par les surfaces internes 22a, 32a est prévu pour permettre le montage du culbuteur sur l'arbre 19 et son pivotement autour de l'axe 20. Le montage du culbuteur 10 sur l'arbre 19 de pivotement peut être fait directement ou par l'intermédiaire d'un roulement, par exemple un palier lisse. Les portions 24, 34 forment, quant à elles, un logement de diamètre réduit pour le montage d'un arbre 42 de support du galet 16 suiveur de came. L'arbre 42 de support est dimensionné de manière à ce que chaque extrémité soit en saillie par rapport au côté extérieur correspondant des doigts 26, 36 et 28, 38 des parois latérales 12, 14. Sur l'arbre 42 de support est monté librement à rotation le galet 16 suiveur de came qui est prévu pour venir en contact avec une came de l'arbre à cames du moteur. Le galet 16 est donc disposé transversalement entre les doigts 26, 36 et 28, 38 des parois 12, 14. Pour assurer la retenue du galet 16 suiveur de came sur l'arbre 42 de support entre les parois 12 et 14, il est prévu des anneaux 44, 46 élastiques ouverts en un point de leur circonférence, de type circlips. Les anneaux 44, 46 sont montés à chaque extrémité de l'arbre 42 dans des rainures associées (non référencées) et viennent en appui contre les côtés extérieurs des doigts 26, 36 et 28, 38. Les parois 12, 14 comportent respectivement des zones de jonction 50, 52 et 54, 56 sensiblement planes situées de part et d'autre du logement d'axe 20. Les zones de jonction 50, 52 et 54, 56 sont complémentaires et maintenues l'une contre l'autre de façon solidaire par des cordons de soudure 58, 60. De manière identique, les extrémités libres des doigts 26 et 28, 36 et 38 sont rendues solidaires deux à deux par des cordons de soudure 62. Ces extrémités libres forment également des zones de jonction des parois 12, 14. Les cordons de soudure 58 et 62 sont situés de part et d'autre du logement d'axe 18. Les cordons de soudure 58 à 62 sont ménagés sur les côtés extérieurs des parois 12, 14. Ils peuvent par exemple être réalisés par faisceau laser ou par faisceau d'électrons. On assure ainsi des liaisons rigides pour la fixation des parois 12, 14. En d'autres termes, le culbuteur 10 est constitué par les parois 12, 14 fixées rigidement l'une contre l'autre de manière à conférer au culbuteur la résistance mécanique nécessaire et à délimiter des logements cylindriques coaxiaux pour le montage de l'arbre 42 de support du galet suiveur de came et de l'arbre 19 de pivotement du culbuteur. La structure du culbuteur suivant l'invention permet une fabrication sans enlèvement de copeaux, ce qui élimine les risques de fragilisation de la structure du culbuteur et réduit les coûts de fabrication. Une fois les cordons de soudure 58 à 62 réalisés, on obtient un ensemble rigide constitué par les parois 12, 14 liées et dont les portions arrondies 22, 32 et 24, 34 de profil en C situées radialement à distance l'une de l'autre forment deux à deux des logements pour le montage des arbres 19 et 42. Aucune entretoise ou élément supplémentaire n'est prévu entre les parois 12, 14. En d'autres termes, le corps du culbuteur 10 est constitué par les deux parois 12, 14. Dans ce mode de réalisation, les parois 12 et 14 sont distinctes. Toutefois, on conçoit qu'il est également possible, sans sortir du cadre de l'invention, de réaliser ces parois en une seule pièce. Les parois 12, 14 sont superposées l'une contre l'autre de manière que les zones de jonction 50, 54 et 52, 56 ainsi que les extrémités libres des doigts 26, 36 et 28, 38 en contact les unes contre les autres s'étendent le long des axes 18, 20. En d'autres termes, le plan de joint des parties 12, 14 est parallèle aux axes géométriques 18, 20. La paroi 14 comporte, au niveau d'une surface inférieure de la zone de jonction 56, un bossage 64 dirigé vers l'extérieur, par exemple réalisé par emboutissage, et destiné à venir en contact sur la tige de soupape à actionner. Lors de la rotation du moteur, la came en contact avec le galet 16 suiveur de came engendre alternativement un déplacement vertical vers le bas et vers le haut de ce dernier, ainsi que le pivotement du culbuteur 10 autour de l'axe 20 géométrique et, par conséquent, la descente de la tige de soupape associée, sa remontée étant obtenue par un ressort de rappel prévu à cet effet. En fonctionnement, les surfaces internes 22a et 32a radialement en regard délimitent donc un palier de pivotement pour le culbuteur 10. Dans le mode de réalisation précédemment décrit, le bossage 64 forme un poussoir fixe en contact contre l'extrémité de la tige de soupape à actionner. Afin de pouvoir faire varier le degré d'ouverture de la soupape, il est possible de prévoir des moyens poussoirs réglables comme illustré sur le mode de réalisation de la figure 5 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références. Les parties 12 et 14 comportent ici, au niveau des zones de jonction 52 et 54, un trou taraudé (non référencé) dans lequel est rapportée une vis 70 comportant, à son extrémité inférieure, une calotte 72 hémisphérique apte à venir en appui sur la tige de soupape à actionner. Un écrou 74 immobilise la position choisie de la vis 70 à l'intérieur du trou en venant en appui contre la surface supérieure de la zone de jonction 52 de la paroi 12. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 4, le culbuteur 10 comporte un galet 16 suiveur de came monté à une extrémité axiale des parois 12, 14 formant le culbuteur. Toutefois, il est également possible, comme cela est illustré aux figures 6 et 7 sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, de prévoir un galet 16 suiveur de came situé sensiblement dans la partie centrale du culbuteur. Cette structure est généralement appelée culbuteur de type linguet. Pour permettre le logement du galet 16 suiveur de came, une fenêtre 70 rectangulaire est ici ménagée dans la partie centrale du culbuteur. Grâce à l'invention, on dispose d'un culbuteur de conception simple, facile à fabriquer, économique et présentant une bonne rigidité. Bien entendu, les exemples illustrés sur les figures ne sont donnés qu'à titre illustratifs et ne sont nullement limitatifs. Des modifications pourraient être apportées à la structure du culbuteur. Par exemple, il pourrait être envisageable de prévoir des nervures longitudinales de raidissage formées sur les parois du culbuteur afin d'augmenter sa rigidité.10 REVENDICATIONS1. Culbuteur pour la commande de soupapes d'un moteur à combustion interne, comprenant deux parois (12, 14) et des moyens de liaison (58 à 62) des parois, caractérisé en ce que les parois sont assemblées l'une relativement à l'autre de manière à former au moins en partie entre elles des logements pour le montage d'arbres, les axes géométriques (18, 20) des logements étant sensiblement parallèles. 2. Culbuteur selon la revendication 1, dans lequel des zones de jonction (50 à 56) des parois s'étendent parallèlement aux axes géométriques des logements. 3. Culbuteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les parois (12, 14) comportent des portions arrondies (22, 24, 32, 34) comportant des surfaces internes concaves et complémentaires pour former deux à deux les logements. 4. Culbuteur selon la revendication 3, dans lequel les logements sont de forme générale cylindrique. 5. Culbuteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de liaison (58 à 62) s'étendent de part et d'autre des logements. 6. Culbuteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un galet (16) suiveur de came monté à rotation dans l'un des logements, l'autre logement étant destiné à recevoir un arbre de pivotement du culbuteur. 7. Culbuteur selon la revendication 6, dans lequel le galet (16) suiveur de came est monté à une extrémité des parois. 8. Culbuteur selon la revendication 6, dans lequel le galet (16) suiveur de came est monté dans une partie centrale des parois. 9. Culbuteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un poussoir (64, 70) apte à venir en appui contre la tige d'une soupape à actionner. 10. Culbuteur selon la revendication 9, dans lequel le poussoir (70) est réglable en hauteur. 11. Culbuteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyen de liaison comportent des cordons de soudure (58 à 62).