Brevet FR3092154A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Mécanisme suiveur d'arbre à cames Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne généralement les mécanismes suiveurs. Plus particu- lièrement, la présente invention concerne les conceptions et les procédés d'assemblage des mécanismes suiveurs et leurs dispositifs d'alignement associés. Contexte de l'invention [0002] Les mécanismes suiveurs sont souvent utilisés dans un dispositif de commande de soupapes d'un moteur à combustion interne pour transmettre le mouvement d'un arbre à cames du moteur à une ou plusieurs soupapes d'admission ou d'échappement. Lorsque l'arbre à cames tourne, les mécanismes suiveurs reçoivent à la fois une force latérale et une forme descendante des lobes correspondants sur l'arbre à cames, mais ne transmettent que la force descendante aux soupapes afin d'ouvrir et/ou de fermer les soupapes. Les mécanismes suiveurs réduisent ainsi la possibilité de plier ou bien d'endommager les tiges de soupape des soupapes. Egalement, les mécanismes suiveurs sont souvent utilisés dans des pompes à carburant haute pression entraînées par arbre à cames qui sont utilisées dans des systèmes d'injection directe d'essence (GDI). [0003] Les mécanismes suiveurs de type à godet existants comprennent typiquement un godet estampé ou formé à froid. Un galet suiveur est typiquement supporté sur un arbre qui est directement fixé sur le godet par exemple par agrafage, retreinte, etc. ainsi, le godet est un élément de support de charge et par conséquent, nécessite un traitement thermique et des opérations telle que la rectification. Ainsi, les mécanismes suiveurs ont souvent une certaine forme de dispositif d'alignement porté dans une ouverture définie par le godet de sorte que la rotation du mécanisme suiveur dans l'alésage correspondant est empêchée. Un exemple des dispositifs d'alignement connus est une broche en forme de champignon qui est fixée dans une ouverture du godet du mécanisme suiveur. De telles broches peuvent être difficiles à fabriquer en raison de leurs formes complexes. Ainsi, les traitements thermiques requis du godet peuvent provoquer la déformation de l'ouverture qui reçoit le dispositif d'alignement, compliquant ainsi l'assemblage. De tels dispositifs d'alignement sont souvent fixés dans leurs ouvertures correspondantes par un ajustement avec serrage. [0004] La présente invention reconnaît et traite les considérations des constructions et des procédés de l'art. antérieur. Résumé de l'invention [0005] Un mode de réalisation de la présente divulgation propose un mécanisme suiveur mobile dans un alésage le long d'un axe central longitudinal de l'alésage, le 2 mécanisme comprenant une coupelle externe ayant une surface interne et une surface externe définissant une paroi latérale sensiblement cylindrique, une partie de lèvre annulaire disposée au niveau d'une première extrémité de la paroi latérale, et un rebord annulaire disposé sur la surface interne de la paroi latérale, le rebord annulaire étant disposé dans un plan qui est transversal par rapport à un axe central longitudinal du mécanisme suiveur, une coupelle interne comprenant une lèvre annulaire s'étendant vers l'extérieur à partir de cette dernière et une paire d'ouvertures d'arbre, la coupelle interne étant disposée dans la coupelle externe de sorte que la lèvre de la coupelle interne vient en butée contre le rebord annulaire de la coupelle externe et y est fixée de manière non rotative par la lèvre annulaire de la coupelle externe qui vient en butée contre la lèvre de la coupelle interne, un arbre ayant une première extrémité et une seconde extrémité, chacune parmi la première extrémité et la seconde extrémité étant disposée dans une ouverture correspondante des ouvertures d'arbre, et un galet suiveur reçu, à rotation, sur l'arbre de sorte qu'une partie du galet suiveur s'étend axialement vers l'extérieur au-delà de la partie de lèvre annulaire de la coupelle externe. [0006] Un autre mode de réalisation de la présente divulgation propose un ensemble de moteur à combustion interne ayant une culasse comprenant un alésage, un arbre à cames supporté, à rotation, dans la culasse, l'arbre à cames comprenant au moins un lobe, une pompe à carburant comprenant une tige de pompe, et un mécanisme suiveur disposé de manière coulissante dans l'alésage de la culasse, le mécanisme suiveur comprenant une coupelle externe ayant une surface interne et une surface externe définissant une paroi latérale sensiblement cylindrique, une première partie de lèvre annulaire disposée au niveau d'une première extrémité de la paroi latérale, et un rebord annulaire disposé sur la surface interne de la paroi latérale, le rebord annulaire étant disposé dans un plan qui est transversal par rapport à un axe central longitudinal du mécanisme suiveur, une coupelle interne comprenant une lèvre annulaire s'étendant vers l'extérieur à partir de cette dernière et une paire d'ouvertures d'arbre, la coupelle interne étant disposée dans la coupelle externe de sorte que la lèvre de la coupelle interne vient en butée contre le rebord annulaire de la coupelle externe et y est fixée de manière non rotative par la lèvre annulaire de la coupelle externe qui vient en butée contre la lèvre de la coupelle interne, un arbre ayant une première extrémité et une seconde extrémité, chacune parmi la première extrémité et la seconde extrémité étant disposée dans une ouverture correspondante des ouvertures d'arbre, et un galet suiveur reçu à rotation sur l'arbre de sorte qu'une partie de galet suiveur s'étend axialement vers l'extérieur au-delà de la partie de lèvre annulaire de la coupelle externe et est en contact avec le au moins un lobe de l'arbre à cames, et la tige de pompe de la pompe à carburant est en contact avec la coupelle interne. [0007] Les dessins joints qui sont incorporés ici et font partie de la présente divulgation, 3 illustrent un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention et conjointement avec la description, servent à expliquer les principes de l'invention. Brève description des dessins [0008] Une description complète et suffisante (le la présente invention, comprenant son meilleur mode, adressée à l'homme du métier, est présentée dans la divulgation, qui fait référence aux dessins joints dans lesquels : [fig.IA] est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un mécanisme suiveur selon la présente description [fie.1B] est une autre vue en perspective d'un mode de réalisation d'un mécanisme suiveur selon la présente description ; [fig.2] est une vue en perspcctivc en éclaté du mécanisme suiveur représenté sur les figures IA et 1B ; [fig.3A] est une vue en coupe du mécanisme suiveur représenté sur les figures 1A et 1B; [fig.313] est une autre vue en coupe du mécanisme suiveur représenté sur les figures 1A et 1B ; [fig.3C] est encore une autre vue en coupe du mécanisme suiveur représenté sur les figures 1A et 1B ; [fig.3D] est une vue en coupe supplémentaire du mécanisme suiveur représenté sur les figures 1A et 1B ; [fig.4A] est une vue en perspective d'une coupelle interne du mécanisme suiveur représenté sur les figures 1A et 1B ; [fig.413] est une autre vue en perspective d'une coupelle interne du mécanisme suiveur représenté sur les figures 1A et 1B ; [fig..51 est une vue en perspcctivc d'une coupelle externe du mécanisme suiveur représenté sur les figures 1A et 1B ; et [fig.6] est une vue en coupe partielle d'une pompe à carburant haute pression comprenant le mécanisme suiveur représenté sur les figures 1A et 1 B. [0009] L'utilisation répétée des numéros de référence dans la présente divulgation et les dessins est prévue pour représenter les mêmes caractéristiques ou éléments ou des caractéristiques ou éléments analogues de l'invention selon la description. Description détaillée des modes de réalisation préférés [0010] On fait maintenant référence de manière détaillée aux modes de réalisation ac- tuellement préférés de l'invention, dont un ou plusieurs exemples sont illustrés dans des dessins joints. Chaque exemple est proposé à titre d'explication, de manière non limitative, de l'invention. En fait, il ressortira plus clairement pour l'homme du métier que des modifications et des variantes peuvent être apportées à la présente invention sans pour autant s'éloigner de sa portée ni de son esprit. Par exemple, les caractéristiques illustrées ou décrites comme faisant partie d'un mode de réalisation peuvent être utilisées dans un autre mode de réalisation pour obtenir encore un autre mode de réalisation. [0011] En référence maintenant aux figures, comme représenté sur les figures lA à 3D, un mode de réalisation d'un mécanisme suiveur 100 selon la présente description comprend une coupelle externe 120 sensiblement cylindrique, une coupelle interne 140 reçue à l'intérieur de cette dernière, un galet suiveur 160 supporté par la coupelle interne 140, et un dispositif d'alignement 142 s'étendant à travers une fente 122 formée dans la coupelle externe 120. Comme représenté sur la figure 6, le mécanisme suiveur 100 est utilisé dans une pompe à carburant haute pression 180 d'un moteur à combustion interne, bien que d'autres utilisations soient possibles pour le mécanisme suiveur 100. Lorsqu'un arbre à cames 182 du moteur tourne, un lobe 184 de l'arbre à cames 182, ou un culbuteur (non représenté) raccordé à l'arbre à cames 186, met en prise le galet suiveur 160 du mécanisme suiveur 100 pour convertir le mouvement de rotation de l'arbre à cames 182 en mouvement linéaire du mécanisme suiveur 100 dans un alésage 186 d'une culasse 188 correspondante. Une tige de pompe 190 de la pompe 180 est positionnée dans et raccordée au mécanisme suiveur 100, de sorte que, lorsque le mécanisme suiveur 100 se déplace dans une direction linéaire dans l'alésage 186, la tige de pompe 190 est déplacée vers la gauche de manière alternée (non représenté) par un ressort 192 et vers la droite par le mécanisme suiveur 100. Les forces provenant de l'arbre à cames 182 sont ainsi transmises par le mécanisme suiveur 100 à la pompe 180 de sorte que seules les forces sensiblement dans la même direction que le mouvement de la tige de pompe 190 agissent sur la pompe 180. De plus, le mécanisme suiveur 100 sert de dispositif d'isolation de vibration de torsion entre l'arbre à cames 182 et la pompe 180 pour empêcher la transmission des forces de rotation. Comme représenté, le dispositif d'alignement 142 (figure 1A) est une languette s'étendant vers l'extérieur, dont une partie est reçue de manière coulissante dans une rainure d'alignement de forme correspondante (non représentée) définie par la paroi latérale de l'alésage 186. [0012] En référence de plus à la figure 5, la coupelle externe 120 comprend une surface externe cylindrique 124, une surface interne cylindrique 126 sensiblement concentrique avec cette dernière, et une fente 122 définie dans la lèvre annulaire 128 pour recevoir de manière coulissante le dispositif d'alignement 142. Comme représenté, la fente 122 est généralement en forme de U ayant un bord inférieur plat 122a. Cependant, le bord inférieur 122a peut également avoir une forme semi-circulaire, incurvée, etc. La coupelle externe 120 est de préférence formée à partir d'une ébauche de métal en feuille d'acier à faible, moyenne ou haute teneur en carbone ou d'acier allié par un processus d'estampage, ou un processus d'emboutissage profond en utilisant une pression de transfert ou progressive à plusieurs stations, auquel cas la fente 1 est de préférence formée par perçage, bien qu'elle puisse être usinée ou bien découpée dans la coupelle externe 120. De plus, la coupelle externe 120 comprend une lèvre annulaire 128 et 134 formée au niveau de chacune de ses extrémités opposées. La lèvre annulaire 128 est plus fine dans la direction radiale que la paroi latérale résiduelle de la coupelle externe 120, formant un rebord annulaire 130 avec cette dernière. Avant d'assembler complètement le mécanisme suiveur 100, la lèvre annulaire 128 s'étend axialemcnt vers l'extérieur parallèlement à un axe central longitudinal 132 de la coupelle externe 120, alors que le rebord annulaire 130 est dans un plan qui est transversal par rapport à l'axe central longitudinal 132. Lors de la formation de la coupelle externe 120, la lèvre annulaire 134 peut être initialement formée en s'étendant radialement vers l'intérieur lorsque les autres composants de galet suiveur sont de préférence placés dans la coupelle externe 120, à partir de l'extrémité à laquelle la lèvre annulaire 128 est disposée. [0013] De plus en référence aux figures 4A et 4B, la coupelle interne 140 comprend de préférence une paroi latérale 144 comprenant deux parties incurvées 143 opposées avec deux parties latérales 155 parallèles s'étendant entre elles, une partie inférieure semi-sphérique 146, une lèvre supérieure 148 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'un périmètre supérieur de la paroi latérale 144, une paire d'ouvertures d'arbre 150 définies par la paroi latérale 144, et la languette d'alignement 142 s'étendant vers l'extérieur à partir de l'une des parties incurvées 143 de la paroi latérale. Comme mieux observé sur les figures 1A, 3A et 3B, lorsqu'elle est complètement insérée dans la coupelle externe 120, la lèvre supérieure 148 de la coupelle interne 140 s'appuie sur le rebord annulaire 130 de la coupelle externe 120 et la languette d'alignement 142 s'étend vers l'extérieur à travers la fente d'alignement 122.11 faut noter que la coupelle interne 140 peut être insérée directement dans la coupelle externe 120 sans inclinaison étant donné que la fente 122 est ouverte au niveau du périmètre de la lèvre annulaire 128 de sorte que la languette d'alignement 142 peut être coulissée directement à l'intérieur. Il faut noter que dans les modes de réalisation en variante, la fente 122 peut être remplacée par une ouverture ayant un périmètre continu. [0014] Une fois complètement insérée dans la coupelle externe 120 et positionnée à rotation au moyen de la languette d'alignement 142, la coupelle interne 140 y est retenue en pliant la lèvre annulaire 128 vers l'intérieur, comme par sertissage, par enroulement à rotation, formage au poinçon, etc., de sorte que la lèvre supérieure 148 est comprimée de manière non rotative entre la lèvre annulaire 128 et le rebord annulaire 130. Il faut noter que, comme représenté sur la figure 3D, dans des modes de réalisation en variante, un dispositif d'espacement 129 peut être positionné entre la lèvre annulaire 128 et le rebord annulaire 130. Le dispositif d'espacement 129 aide à garantir que les 6 espaces potentiels entre la lèvre 128 et le rebord 130 sont minimisés. Le dispositif d'espacement 129 est de préférence formé à partir d'un plastique ou d'un matériau similaire. Il faut noter qu'étant donné que la coupelle externe 120 ne supporte pas directement l'arbre 162 du galet suiveur 160, il ne nécessite pas de processus de traitement thermique qui sont typiquement réalisés sur les coupelles externes des mécanismes suiveurs connus. Ainsi, l'opération de pliage/sertissage réalisée sur la lèvre annulaire 128 est facilitée. Cependant, dans ces applications dans lesquelles le traitement thermique de la coupelle externe 120 est souhaité à des fins d'usure, le processus de traitement thermique a lieu après la formation de la fente d'alignement 122. Ensuite, après le processus de traitement thermique et avant le pliage, le sertissage, etc., de la lèvre annulaire 128 vers l'intérieur, la lèvre annulaire 128 est trempée pour faciliter l'opération et aider à empêcher les fissures. [0015] De préférence, la coupelle interne 140 est formée à partir d'une ébauche de métal en feuille par un processus d'estampage ou un processus d'emboutissage, et est soumise aux processus de traitement thermique étant donné qu'elle supporte directement l'arbre 162 du mécanisme suiveur 100. Initialement, la paroi latérale 144 est sensiblement cylindrique lorsque la coupelle interne 140 est formée. Cependant, avant le processus de traitement thermique, les parties latérales plates 145 sont formées, se traduisant par des parties latérales 145 qui s'étendent entre deux parties incurvées 143 opposées. Ainsi, avant les processus de traitement thermique, les ouvertures d'arbre 150 sont percées dans les parties latérales plates 145 de la coupelle interne 140. Les ouvertures de lubrification 154 sont également percées dans la partie inférieure serai-sphérique 146 de la coupelle interne 140 avant les processus de traitement thermique. Comme représenté, la languette d'alignement 142 comprend une extrémité distale arrondie qui est formée de manière correspondante par- rapport à la rainure d'alignement (non représentée) qui est formée dans la culasse 188 correspondante (figure 6). Bien que non représentée, de manière similaire au premier mode de réalisation (figures lA et 1B), une partie de la partie inférieure serai-sphérique 146 peut être aplatie, formant ainsi une paroi inférieure qui est perpendiculaire à l'axe central longitudinal 132 du mécanisme suiveur 100. [0016] Comme mieux représenté sur la figure 2, le galet suiveur 160 comprend l'arbre 162, une bague externe 166, et une pluralité de galets 164 disposés entre eux, de sorte que la bague 166 peut tourner librement autour de l'arbre 162. Les extrémités opposées de l'arbre 162 sont reçues dans les ouvertures d'arbre 150 de la coupelle interne 140. Lorsqu'il est assemblé, le galet suiveur 160 s'étend axialement vers l'extérieur au-delà du bord supérieur de la coupelle externe 120 de sorte que la surface externe de la bague 166 met en prise un lobe 184 correspondant de l'arbre à cames 182, comme représenté sur la figure 6. De préférence, les diamètres des ouvertures d'arbre 150 sont lé- 7 gemment plus grands que le diamètre de l'arbre 162 de sorte que l'arbre 162 est libre de tourner à l'intérieur de cc dernier. En variante, les extrémités opposées de l'arbre 162 peuvent être agrafées, retreintes, etc., sur la coupelle interne 140 de sorte que la rotation par rapport à cette dernière est empêchée. Il faut noter que lorsque l'arbre 162 est libre de tourner dans les ouvertures d'arbre 150, le mouvement axial de l'arbre 162 est limité par butée à chaque extrémité avec la surface interne 126 de la coupelle externe 120. Il faut noter que contrairement au mode de réalisation précédemment abordé, les surfaces internes plates des parties latérales 155 parallèles de la coupelle interne 140 éliminent le fait d'avoir recours aux rondelles aux extrémités opposées des galets 164. De préférence, on prévoit des bords biseautés 168 annulaires sur les extrémités opposées de la bague externe 166 pour permettre de maximiser la taille globale de la bague externe 166, mais pas en contact avec les coins inférieurs arrondis de la coupelle interne 140. [0017] Alors qu'un ou plusieurs modes de réalisation préférés de l'invention ont été décrits ci-dessus, l'homme du métier notera que différentes modifications et variantes peuvent être apportées dans la présente invention sans pour autant s'éloigner de sa portée ni de son esprit. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4]