CA1233420A - Soupape rotative pour moteurs a combustion interne - Google Patents
Soupape rotative pour moteurs a combustion interneInfo
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- CA1233420A CA1233420A CA000445132A CA445132A CA1233420A CA 1233420 A CA1233420 A CA 1233420A CA 000445132 A CA000445132 A CA 000445132A CA 445132 A CA445132 A CA 445132A CA 1233420 A CA1233420 A CA 1233420A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
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Abstract
L'invention concerne une soupape rotative pour un moteur à combustion interne comportant au moins un cylindre définissant une chambre de combustion et pourvu d'une tête munie d'orifices d'admission et d'échappement. La soupape rotative selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe une bague conique définissant une surface angulaire destinée à s'appuyer de façon étanche contre un siège de soupape correspondant formé dans un carter de soupape du moteur. Cette bague est pourvue d'une canalisation communiquant avec l'intérieur du corps cylindrique et faisant orifice sur la surface angulaire de façon à coïncider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un des orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers du siège de soupape et permettre ainsi le passage des matières gazeuses entre l'intérieur du corps cylindrique et la chambre de combustion du cylindre. Des moyens d'accouplement sont prévus pour joindre la soupape à une soupape similaire adjacente alignée axialement de façon à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un déplacement longitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre. L'invention permet de pallier aux problèmes de dilatations thermiques reliés aux moteurs à soupapes rotatives.
Description
~3342~3 La présente invention est relative à une amélio-ration dans les systèmes de soupape d'admission et d'échappe-ment pour les moteurs à combustion interne. Plus précisément, l'invention concerne une soupape rotative améliorée.
La plupart des moteurs actuels utilisent un système d'admission du mélan~e air-essence et d'échappement des gaz br~lés assez complexe, comprenant des soupapes dites en "champignon", ressorts de soupapes, arbres à cames, ti~es et culbuteurs de soupapes. Toutes ces pièces nécessitent une très grande précision d'usinage et sont dispendieuses à
fabriquer, sans compter les réajustements des soupapes qui doivent 8tre ef~ectués après un certain temps d'utilisation.
Il a déjà été proposé de remplacer toutes les pièces mentionnées ci-dessus par deux cylindres creux percés de trous à leur périphérie et montés en rotation dans le carter de soupape. De tels cylindres qui constituent ainsi des soupapes "rotatives" ont été d~crits, par exemple, dans les brevets canadiens Nos 161,178 et 275,838. Or, on parle souvent des problèmes de dilatation thermique reliés au~
moteurs à soupapes rotatives. La chaleur produite par le moteur ~ait dilater les soupapes et celles-ci se coincent dans leur palier de roulement. Cet inconvénient est un sérieux handicap au sujet de l'étanchéité de ces soupapes lorsqu'elles sont fermées.
La présente invention a pour but de remédier ~
cas inconvénients et de proposer une soupape rotative amélio-rée permettant d'éliminer les problèmes de dilatation thermi-que.
L'invention a donc pour object une soupape rota-tive pour un moteur à combustion interne comportant au moinsun cylindre définissant une chambre de combustion et pourvu 3~
d'une t~te munie d'orifices d'admission et d'échappement. La soupape rotative selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe une bague conique définissant une surface angulaire destinée à s'appuyer de façon étanche contre un siège de soupape correspondant formé dans un carter de soupape du moteur. Cette bague est pourvue d'une canalisation communi-quant avec l'intérieur du corps cylindrique et faisant orifice sur la surface angulaire de fa~on à coïncider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un des orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers du siège de soupape et permettre ainsi le passage des matières gazeuses entre l'inté-rieur du corps cylindrique et la chambre de combustion du cylindre. Des moyens d'accouplement sont en outre prévus pour joindre la soupape à une soupape similaire adjacente alignée axialement de fac~on à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un déplacement lon-gitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre.
L'invention vise également un moteur à combustion interne comprenant une série de cylindres parallèles dont les axes longitudinaux sont disposées dans un plan commun, chaque cylindre définissant une chambre de combustion et étant pourvu d'une tête munie d'orifices d'admi.ssion et d'échappement, un carter de soupape dans lequel sont montés en rotation de part et d'autre du plan commun des cyllndres une rangée de soupa-pes rotatives d'admission et une rangée de soupapes rotatives d'échappement associées respectivement aux orifices d'admis-sion et d'échappement, les soupapes de chaque ran~ée étant alignées suivant leur axe de rotation respectif et étant cha-cune associée à un cylindre respecSif,et des moyens d'entrai-~ ~33~
nement destinés à la mise en rotation de chaque rangée desoupapes rotatives. Chaque soupape rotative comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe unc bague conique définissant une surface angulaire s'appuyant de façon étanche contre un sièye de soupape correspondant formé dans le carter de soupape, la bague étant pourvue d'une canalisation communiquant avec l'intérieur du corps cylindri-que et faisant orifice sur la surface angulaire de façon à
coincider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un des orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers d'un siège de soupape respectif et permettre ainsi le passage des matières gazeuses entre l'intérieur du corps cylindrique et la chambre de combustion d'un cylindre respectif. Les soupapes sont reliées entre elles par des moyens d'accouplement aptes à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un dépla-cement longitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre.
De préférence, la bague conique est solidaire du corps cylindrique et est disposée entre les extrémités du corps de facon a diviser ce dernier en deux segments cylin-driques de longueurs différentes.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'inven-tion, les moyens d'accouplement comprennent un système d'embranchement à languettes et cannelures. Ainsi, de tels moyens d'accouplement peuvent comprendre une série de lan-guettes disposées de façon espacée l'une par rapport ~ l'autre le long de la périphérie interne du corps cylindrique a l'une des extrémités de ce dernier, ces languettes étant destinées à s'embrancher de facon coulissante dans des cannelures cor-respondantes formées à une extrémité d'une soupape adjacente.
~Z:3;~
De préférence, le corps cylindrique comporte à son autre extré-mité une série de telles cannelures.
~ fin d'améliorer l'étanchéité entre la surface angu-laire de la bague conique de chaque soupape rotative et son siège respectif au niveau des orifices d'admission et d'échap-pement, un anneau d'étanchéité qui est extensible radialement est avantageusement disposé dans chaque siège de soupape à
l'extrémité de chacun des orifices d'admission et d'échappement de fa~on à s'étendre suivant le pouxtour de chaque orifice.
Au moment de l'explosion dans un cylindre, la contre-pression qui est créée dans llorifice menant à la chambre de combus-tion provoque la brusque ex~ension de l'anneau qui vient alors se serrer contre la surface angulaire de la bague conique de la soupape et ainsi sceller complètement l'orifice de la chambre de combustion. Ceci a pour avantage d'éviter des fuites d'huile entre les soupapes et leurs sièges, cau-sées par la contre-pression qui est créée au moment de l'ex-plosion~ Un tel anneau peut être également arrangé de facon à essuyer tout excès d'huile en gardant un certain contact avec la soupape lors des différents cycles de fonctionnement du moteur~
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-tion apparaitront plus clairement à la lecture de la descrip-; tion ci-après d'un mode de réalisation préféré de l'invention, faite en référence aux dessins ci-joints, dans lesquels:
la figure 1 est une vue en perspective de deux soupapes rotatives selon l'invention, alignées axialement l'une par rapport à l'autre, la figure 2 est une vue en coupe d'un moteur à
combustion interne incorporant un système à soupape rotative selon l'invention, ~3~
la figure 3 est une vue fragmentaire élargie du moteur représenté en fiyure 2, montrant certains details;
la fi~1re ~ est une vue de dessus d'un anneau d'étanchéité utili.sé au niveau des orifices d'admission et d'échappement du moteur; et la figure 5 est une vue en coupe de l'anneau repré-senté en fiyure 4.
Se référant tout d'abord ~ la Fig. 1, la soupape rotative 10 illustrée comprend un corps cylindrique creux 12 comportant sur sa périphérie externe une bague conique 14 solidaire du corps 12 et définissant d'une part une surface angulaire 16 et, d'autre part, une surface transversale 18 : par rapport à l'axe longitudinal X. La bague 14 est pourvue d'une canalisation transversale 20 communiquant avec l'inté-rieur du corps 12 et faisant orifice sur la surface angulaire 16. La bague 14 est de plus disposée entre les extrémités du corps 12 de facon ~ diviser ce dernier en de~x segments cylindriques 22 et 24, dont le segment 22 est plus long que le segment 24.
Des moyens d'accouplement sont prévus pour joindre la soupape rotative 10 à une soupape identique adjacente 10' qui est alignée suivant l'axe X de fa~con à pouvoir transmet-tre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un déplacement longitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre. De tels moyens d'accouplement comprennent une série de languettes 26 disposées de fa,con espacée l'une par rapport à l'autre le lony de la périphérie interne du segment 22 de la soupape 10, à l'extrémité de ce dernier. Ces languettes 26 sont destinées ~ s'embrancher de fac,on coulis-sante dans des cannelures correspondantes 28 formées à
l'extrémité du segment 24 de la soupape 10' adjacente. De ~3~
telles cannelures 28 sont également prévues à l'extremité
du segment 24 de la soupape 10 de fa~on à rendre les soupapes identiques l'une à l'autre.
La Fig. 2 illustre un moteur à combustion interne incorporant une rangee de soupapes rotatives 10 alignées axialement et montées en rotation dans le carter de soupape 30 du moteur. Ce moteur comprend de -facon conventionelle une série de cylindres 32 disposés parallèlement avec leur axe longitudinale s'étendant dans un plan commun, et dans chacun des~uels un piston 3~ est monté coulissant~ Chaque cylindre 32 définit une chambre de combustion 36 et est pourvu à sa tête d'un orifice d'admission 38 et d'un orifice d'échappement (non représenté), lesquels orifices sont disposés de part et d'autre du plan commun des cylindres. La rangée de soupapes rotatives 10 qui est associée aux orifices d'admission 38 sert à l'admission du mélange air-essence. Il est évident qu'une autre rangée de soupapes rotatives 10 est associée aux orifices d'échappement et sert à l'évacuation des gaz brûlés. Ces rangées de soupapes d'admission et d'échappement sont ainsi disposées de part et d'autre du plan commun des cylindres 32, comme dans le cas du brevet canadien no. 275.838 (voir Fig. 1).
Tel qu'illustré en Fig. 2, chaque soupape rotative 10 est montée de sorte à ce que la surface angulaire 16 de la bague conique 14 s'appuie de fa~con étanche contre le siège de soupape 40 qui est également conique mais de plus grande dimension afin de permettre à la bague 14 de se dilater libre ment lors de la mise en marche du moteur. A cet effet, un ressort hélicoïdal 42 est disposé autour du corps cylindrique de chaque soupape et exerce une poussée sur la bague conique 1~ de fa~on ~ forcer la surface angulaire 16 de cette dernière ~L23~
contre le siège de soupape ~0. Une butée à billes ~4 est montée autour du corp,s cylindrique entre le ressort 42 et la bague conique 14, laquelle s'appuie contre la surface trans-versale 18 de cette dernière et reçoit la poussée exercée par le ressort 42 de façon à éviter un enroulement du ressort lors du mouvement rotatoire de la soupape.
Des moyens d'entrainement sont en outre prévus pour la mise en rotation de chaque rangée de soupapes rotatives d'admission et d'échappement 10. De tels moyens d'entraine-ment peuvent être constitués par une roue d'engrenage 46 quipeut être actionnée de manière usuelle et qui est reliée par llintermédiaire d'un arbre ~8 à un élément 50 comportant des cannelures similaires aux cannelures 28 des soupapes 10 de façon à recevoir les languettes 26 de ces dernières.
Ainsi, lors de la mise en rotation des soupapes rotatives 10, le mélange air-essence provenant du carburateur ` et admis par la canalisation principale 52 passe à l'intérieur du corps cylindrique de chaque soupape 10 et est distribué à
chaque cylindre 32 par la canalisation 20 qui est formée dans la bague conique 1~ de chaque soupape et destinée à colncider avec l'orifice d'admission 20 s'étendant au travers du siège de soupape ~0 de ~aOcon a permettre le passage du mélange air-essence de l'intérieur du corps cylindrique de chaque soupape à la chambre de combustion 36 de chaque cylindre. Gr~ce à la conicité de la bague 1~ de chaque soupape 10 et aux moyens d'accouplement 26,28 qui joignent les soupapes tout en permet-tant un déplacement longitudinal de ces dernières l'une par rapport à l'autre, toute dilatation thermique ayant pour effet d'accroitre le diamètre des soupapes (i.e. dilatation radiale ou transversale) et/ou la longueur de ces dernières (dilatation longitudinale) se traduira par un allongement ou déplacement longitudinal des soupapes qui sera absorbé par les moyens 3~21~
d'accouplement. L'invention permet donc de maintenir une étanchéité constante entre la surface angulaire 16 de la bague conique 14 de chaque soupape et son siège 40 respectif malgré
les dilatations thermi~ues.
Toutefois, afin d'améliorer l'étanchéité entre la surface angulaire 16 de la bague conique 14 de chaque soupape 10 et son siège 40 respectif au niveau des orifices 38, un anneau métallique d'étanchéité 54 est disposé dans chaque siège de soupape 40 à l'extrémité de chacun des orifices 38 de façon à s'étendre suivant le pourtour de chaque orifice. Tel qu'il-lustré plus clairement dans les figures 3-5, chaque anneau 54 est pour w d'un trou central 56 destiné au passage des gaz et est fendu radialement de fa~on à définir des extrémités à
recouvrement 58 et 60 permettant une extension radiale~de l'anneau tout en maintenant une étanchéité constante. L'an-neau 54 est disposé dans le siège de soupape 40 de fa~con à
s'étendre intérieuremenk de l'orifice 38. Ainsi, au moment de l'explosion dans la chambre de combustion 36, la contre-pression qui est créée dans l'orifice 38 provoque la brusque extension de l'anneau 54 qui vient alors se serrer contre la surface 16 de la bague conique 14. Ceci a pour effet de sceller complètement l'orifice 38 et permet donc d'éviter des fuites d'huile entre la surface 16 et le siège de soupape 40, causées par la contre-pression créée au moment de l'explosion.
Il est évidemment possible d'arranger l'anneau 54 de facon à ce qu'il essuie tout excès d'huile en gardant un cer-tain contact avec la surface angulaire 16 de la bague conique 14 de la soupape 10 lors des différents cycles de fonctionne-ment du moteur.
La plupart des moteurs actuels utilisent un système d'admission du mélan~e air-essence et d'échappement des gaz br~lés assez complexe, comprenant des soupapes dites en "champignon", ressorts de soupapes, arbres à cames, ti~es et culbuteurs de soupapes. Toutes ces pièces nécessitent une très grande précision d'usinage et sont dispendieuses à
fabriquer, sans compter les réajustements des soupapes qui doivent 8tre ef~ectués après un certain temps d'utilisation.
Il a déjà été proposé de remplacer toutes les pièces mentionnées ci-dessus par deux cylindres creux percés de trous à leur périphérie et montés en rotation dans le carter de soupape. De tels cylindres qui constituent ainsi des soupapes "rotatives" ont été d~crits, par exemple, dans les brevets canadiens Nos 161,178 et 275,838. Or, on parle souvent des problèmes de dilatation thermique reliés au~
moteurs à soupapes rotatives. La chaleur produite par le moteur ~ait dilater les soupapes et celles-ci se coincent dans leur palier de roulement. Cet inconvénient est un sérieux handicap au sujet de l'étanchéité de ces soupapes lorsqu'elles sont fermées.
La présente invention a pour but de remédier ~
cas inconvénients et de proposer une soupape rotative amélio-rée permettant d'éliminer les problèmes de dilatation thermi-que.
L'invention a donc pour object une soupape rota-tive pour un moteur à combustion interne comportant au moinsun cylindre définissant une chambre de combustion et pourvu 3~
d'une t~te munie d'orifices d'admission et d'échappement. La soupape rotative selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe une bague conique définissant une surface angulaire destinée à s'appuyer de façon étanche contre un siège de soupape correspondant formé dans un carter de soupape du moteur. Cette bague est pourvue d'une canalisation communi-quant avec l'intérieur du corps cylindrique et faisant orifice sur la surface angulaire de fa~on à coïncider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un des orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers du siège de soupape et permettre ainsi le passage des matières gazeuses entre l'inté-rieur du corps cylindrique et la chambre de combustion du cylindre. Des moyens d'accouplement sont en outre prévus pour joindre la soupape à une soupape similaire adjacente alignée axialement de fac~on à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un déplacement lon-gitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre.
L'invention vise également un moteur à combustion interne comprenant une série de cylindres parallèles dont les axes longitudinaux sont disposées dans un plan commun, chaque cylindre définissant une chambre de combustion et étant pourvu d'une tête munie d'orifices d'admi.ssion et d'échappement, un carter de soupape dans lequel sont montés en rotation de part et d'autre du plan commun des cyllndres une rangée de soupa-pes rotatives d'admission et une rangée de soupapes rotatives d'échappement associées respectivement aux orifices d'admis-sion et d'échappement, les soupapes de chaque ran~ée étant alignées suivant leur axe de rotation respectif et étant cha-cune associée à un cylindre respecSif,et des moyens d'entrai-~ ~33~
nement destinés à la mise en rotation de chaque rangée desoupapes rotatives. Chaque soupape rotative comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe unc bague conique définissant une surface angulaire s'appuyant de façon étanche contre un sièye de soupape correspondant formé dans le carter de soupape, la bague étant pourvue d'une canalisation communiquant avec l'intérieur du corps cylindri-que et faisant orifice sur la surface angulaire de façon à
coincider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un des orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers d'un siège de soupape respectif et permettre ainsi le passage des matières gazeuses entre l'intérieur du corps cylindrique et la chambre de combustion d'un cylindre respectif. Les soupapes sont reliées entre elles par des moyens d'accouplement aptes à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un dépla-cement longitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre.
De préférence, la bague conique est solidaire du corps cylindrique et est disposée entre les extrémités du corps de facon a diviser ce dernier en deux segments cylin-driques de longueurs différentes.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'inven-tion, les moyens d'accouplement comprennent un système d'embranchement à languettes et cannelures. Ainsi, de tels moyens d'accouplement peuvent comprendre une série de lan-guettes disposées de façon espacée l'une par rapport ~ l'autre le long de la périphérie interne du corps cylindrique a l'une des extrémités de ce dernier, ces languettes étant destinées à s'embrancher de facon coulissante dans des cannelures cor-respondantes formées à une extrémité d'une soupape adjacente.
~Z:3;~
De préférence, le corps cylindrique comporte à son autre extré-mité une série de telles cannelures.
~ fin d'améliorer l'étanchéité entre la surface angu-laire de la bague conique de chaque soupape rotative et son siège respectif au niveau des orifices d'admission et d'échap-pement, un anneau d'étanchéité qui est extensible radialement est avantageusement disposé dans chaque siège de soupape à
l'extrémité de chacun des orifices d'admission et d'échappement de fa~on à s'étendre suivant le pouxtour de chaque orifice.
Au moment de l'explosion dans un cylindre, la contre-pression qui est créée dans llorifice menant à la chambre de combus-tion provoque la brusque ex~ension de l'anneau qui vient alors se serrer contre la surface angulaire de la bague conique de la soupape et ainsi sceller complètement l'orifice de la chambre de combustion. Ceci a pour avantage d'éviter des fuites d'huile entre les soupapes et leurs sièges, cau-sées par la contre-pression qui est créée au moment de l'ex-plosion~ Un tel anneau peut être également arrangé de facon à essuyer tout excès d'huile en gardant un certain contact avec la soupape lors des différents cycles de fonctionnement du moteur~
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-tion apparaitront plus clairement à la lecture de la descrip-; tion ci-après d'un mode de réalisation préféré de l'invention, faite en référence aux dessins ci-joints, dans lesquels:
la figure 1 est une vue en perspective de deux soupapes rotatives selon l'invention, alignées axialement l'une par rapport à l'autre, la figure 2 est une vue en coupe d'un moteur à
combustion interne incorporant un système à soupape rotative selon l'invention, ~3~
la figure 3 est une vue fragmentaire élargie du moteur représenté en fiyure 2, montrant certains details;
la fi~1re ~ est une vue de dessus d'un anneau d'étanchéité utili.sé au niveau des orifices d'admission et d'échappement du moteur; et la figure 5 est une vue en coupe de l'anneau repré-senté en fiyure 4.
Se référant tout d'abord ~ la Fig. 1, la soupape rotative 10 illustrée comprend un corps cylindrique creux 12 comportant sur sa périphérie externe une bague conique 14 solidaire du corps 12 et définissant d'une part une surface angulaire 16 et, d'autre part, une surface transversale 18 : par rapport à l'axe longitudinal X. La bague 14 est pourvue d'une canalisation transversale 20 communiquant avec l'inté-rieur du corps 12 et faisant orifice sur la surface angulaire 16. La bague 14 est de plus disposée entre les extrémités du corps 12 de facon ~ diviser ce dernier en de~x segments cylindriques 22 et 24, dont le segment 22 est plus long que le segment 24.
Des moyens d'accouplement sont prévus pour joindre la soupape rotative 10 à une soupape identique adjacente 10' qui est alignée suivant l'axe X de fa~con à pouvoir transmet-tre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un déplacement longitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre. De tels moyens d'accouplement comprennent une série de languettes 26 disposées de fa,con espacée l'une par rapport à l'autre le lony de la périphérie interne du segment 22 de la soupape 10, à l'extrémité de ce dernier. Ces languettes 26 sont destinées ~ s'embrancher de fac,on coulis-sante dans des cannelures correspondantes 28 formées à
l'extrémité du segment 24 de la soupape 10' adjacente. De ~3~
telles cannelures 28 sont également prévues à l'extremité
du segment 24 de la soupape 10 de fa~on à rendre les soupapes identiques l'une à l'autre.
La Fig. 2 illustre un moteur à combustion interne incorporant une rangee de soupapes rotatives 10 alignées axialement et montées en rotation dans le carter de soupape 30 du moteur. Ce moteur comprend de -facon conventionelle une série de cylindres 32 disposés parallèlement avec leur axe longitudinale s'étendant dans un plan commun, et dans chacun des~uels un piston 3~ est monté coulissant~ Chaque cylindre 32 définit une chambre de combustion 36 et est pourvu à sa tête d'un orifice d'admission 38 et d'un orifice d'échappement (non représenté), lesquels orifices sont disposés de part et d'autre du plan commun des cylindres. La rangée de soupapes rotatives 10 qui est associée aux orifices d'admission 38 sert à l'admission du mélange air-essence. Il est évident qu'une autre rangée de soupapes rotatives 10 est associée aux orifices d'échappement et sert à l'évacuation des gaz brûlés. Ces rangées de soupapes d'admission et d'échappement sont ainsi disposées de part et d'autre du plan commun des cylindres 32, comme dans le cas du brevet canadien no. 275.838 (voir Fig. 1).
Tel qu'illustré en Fig. 2, chaque soupape rotative 10 est montée de sorte à ce que la surface angulaire 16 de la bague conique 14 s'appuie de fa~con étanche contre le siège de soupape 40 qui est également conique mais de plus grande dimension afin de permettre à la bague 14 de se dilater libre ment lors de la mise en marche du moteur. A cet effet, un ressort hélicoïdal 42 est disposé autour du corps cylindrique de chaque soupape et exerce une poussée sur la bague conique 1~ de fa~on ~ forcer la surface angulaire 16 de cette dernière ~L23~
contre le siège de soupape ~0. Une butée à billes ~4 est montée autour du corp,s cylindrique entre le ressort 42 et la bague conique 14, laquelle s'appuie contre la surface trans-versale 18 de cette dernière et reçoit la poussée exercée par le ressort 42 de façon à éviter un enroulement du ressort lors du mouvement rotatoire de la soupape.
Des moyens d'entrainement sont en outre prévus pour la mise en rotation de chaque rangée de soupapes rotatives d'admission et d'échappement 10. De tels moyens d'entraine-ment peuvent être constitués par une roue d'engrenage 46 quipeut être actionnée de manière usuelle et qui est reliée par llintermédiaire d'un arbre ~8 à un élément 50 comportant des cannelures similaires aux cannelures 28 des soupapes 10 de façon à recevoir les languettes 26 de ces dernières.
Ainsi, lors de la mise en rotation des soupapes rotatives 10, le mélange air-essence provenant du carburateur ` et admis par la canalisation principale 52 passe à l'intérieur du corps cylindrique de chaque soupape 10 et est distribué à
chaque cylindre 32 par la canalisation 20 qui est formée dans la bague conique 1~ de chaque soupape et destinée à colncider avec l'orifice d'admission 20 s'étendant au travers du siège de soupape ~0 de ~aOcon a permettre le passage du mélange air-essence de l'intérieur du corps cylindrique de chaque soupape à la chambre de combustion 36 de chaque cylindre. Gr~ce à la conicité de la bague 1~ de chaque soupape 10 et aux moyens d'accouplement 26,28 qui joignent les soupapes tout en permet-tant un déplacement longitudinal de ces dernières l'une par rapport à l'autre, toute dilatation thermique ayant pour effet d'accroitre le diamètre des soupapes (i.e. dilatation radiale ou transversale) et/ou la longueur de ces dernières (dilatation longitudinale) se traduira par un allongement ou déplacement longitudinal des soupapes qui sera absorbé par les moyens 3~21~
d'accouplement. L'invention permet donc de maintenir une étanchéité constante entre la surface angulaire 16 de la bague conique 14 de chaque soupape et son siège 40 respectif malgré
les dilatations thermi~ues.
Toutefois, afin d'améliorer l'étanchéité entre la surface angulaire 16 de la bague conique 14 de chaque soupape 10 et son siège 40 respectif au niveau des orifices 38, un anneau métallique d'étanchéité 54 est disposé dans chaque siège de soupape 40 à l'extrémité de chacun des orifices 38 de façon à s'étendre suivant le pourtour de chaque orifice. Tel qu'il-lustré plus clairement dans les figures 3-5, chaque anneau 54 est pour w d'un trou central 56 destiné au passage des gaz et est fendu radialement de fa~on à définir des extrémités à
recouvrement 58 et 60 permettant une extension radiale~de l'anneau tout en maintenant une étanchéité constante. L'an-neau 54 est disposé dans le siège de soupape 40 de fa~con à
s'étendre intérieuremenk de l'orifice 38. Ainsi, au moment de l'explosion dans la chambre de combustion 36, la contre-pression qui est créée dans l'orifice 38 provoque la brusque extension de l'anneau 54 qui vient alors se serrer contre la surface 16 de la bague conique 14. Ceci a pour effet de sceller complètement l'orifice 38 et permet donc d'éviter des fuites d'huile entre la surface 16 et le siège de soupape 40, causées par la contre-pression créée au moment de l'explosion.
Il est évidemment possible d'arranger l'anneau 54 de facon à ce qu'il essuie tout excès d'huile en gardant un cer-tain contact avec la surface angulaire 16 de la bague conique 14 de la soupape 10 lors des différents cycles de fonctionne-ment du moteur.
Claims
Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Un système de soupapes rotatives pour un moteur à combustion interne comportant au moins deux cylindres définissant chacun une chambre de combustion et étant chacun pourvus d'une tête munie d'orifices d'admission et d'échappement, ledit système de soupapes comprenant au moins deux soupapes rotatives alignées suivant leur axe de rotation respectif et étant chacune associées à un cylin-dre respectif, caractérisé en ce que chaque soupape rota-tive comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe une bague conique définissant une surface angulaire destinée à s'appuyer de façon étanche contre un siège de soupape correspondant formé dans un carter de soupape du moteur, ladite bague étant pourvue d'une canalisation communiquant avec l'intérieur dudit corps cylindrique et faisant orifice sur ladite surface annulaire de façon à coïncider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un desdits orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers dudit siège de soupape et permettre ainsi le passage desdites matières gazeuses entre l'intérieur du corps cylindrique et la chambre de combustion du cylindre, des moyens d'accouplement étant prévus pour relier lesdites soupapes entre elles de façon à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à
l'autre tout en permettant un déplacement longitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre.
2. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape est solidaire du corps cylindrique de cette der-nière.
3. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape est disposée entre les extrémités du corps cylin-drique de cette dernière de façon à diviser le corps en deux segments cylindriques de longueurs différentes.
3. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouple-ment comprennent un système d'embranchement à languettes et cannelures.
5. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 1, caractérise en ce que lesdits moyens d'accouple-ment comprennent une série de languettes disposées de façon espacée l'une par rapport à l'autre le long de la périphérie interne du corps cylindrique de chaque soupape à l'une des extrémités dudit corps, lesdites languettes étant destinées à s'embrancher de façon coulissante dans des cannelures correspondantes formées à une extrémité
d'une soupape adjacente.
6. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 5, caractérisé en ce que le corps cylindrique de chaque soupape comporte à son autre extrémité une série de dites cannelures.
7. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 6, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape est disposée entre les extrémités du corps cylin-drique de cette dernière de façon à diviser le corps en deux segments cylindriques dont un premier segment est plus long qu'un second, et en ce que lesdites languettes sont disposées à l'extrémité dudit premier segment et lesdites cannelures à l'extrémité dudit second segment 8. Un moteur à combustion interne comprenant une série de cylindres parallèles dont les axes longitudinaux sont disposés dans un plan commun, chaque cylindre défi-nissant une chambre de combustion et étant pourvu d'une tête munie d'orifices d'admission et d'échappement, un carter de soupape dans lequel sont montées en rotation de part et d'autre dudit plan commun une rangée de soupapes rotatives d'admission et une rangée de soupapes rotatives d'échappement associées respectivement auxdits orifices d'admission et d'échappement, les soupapes de chaque ran-gée étant alignées suivant leur axe de rotation respectif et étant chacune associées à un cylindre respectif, et des moyens d'entraînement destinés à la mise en rotation de chaque rangée de soupapes rotatives, caractérisé en ce que chaque soupape rotative comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe une bague conique définissant une surface angulaire s'appuyant de façon étanche contre un siège de soupape correspondant formé
dans ledit carter de soupape, ladite bague étant pourvue d'une canalisation communiquant avec l'intérieur dudit corps cylindrique et faisant orifice sur ladite surface angulaire de façon à coïncider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un desdits orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers d'un siège de soupape respectif et permettre ainsi le passage desdites matières gazeuses entre l'intérieur du corps cylindrique et la chambre de combustion d'un cylindre respectif, lesdites soupapes étant reliées entre elles par des moyens d'accou-plement aptes à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un déplacement longi-tudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre.
9. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape rotative est solidaire du corps cylindrique de cette dernière.
10. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape rotative est disposée entre les extrémités du corps cylindrique de cette dernière de façon à diviser le corps en deux segments cylindriques de longueurs différen-tes.
11. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouple-ment comprennent un système d'embranchement à languettes et cannelures.
12. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouple-ment comprennent une série de languettes disposée de façon espacée l'une par rapport à l'autre le long de la périphé-rie interne du corps cylindrique de chaque soupape rotati-ve à l'une des extrémités dudit corps, lesdites languettes s'embranchant de façon coulissante dans des cannelures correspondantes formées à une extrémité d'une soupape adjacente.
13. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 12, caractérisé en ce que le corps cylindrique de chaque soupape rotative comporte à son autre extrémité une série de dites cannelures.
14. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 13, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape rotative est disposée entre les extrémités du corps cylindrique de cette dernière de façon à diviser le corps en deux segments cylindriques dont un premier seg-ment est plus long qu'un second, et en ce que lesdites languettes sont disposées à l'extrémité dudit premier segment et lesdites cannelures à l'extrémité dudit second segment.
15. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens élastiques exerçant une poussée sur la bague coni-que de chaque soupape rotative de façon à forcer la surfa-ce angulaire de la bague conique contre son siège de sou-pape respectif.
16. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 15, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués par un ressort hélicoïdal disposé autour du corps cylindrique de chaque soupape rotative et s'ap-puyant contre une butée à billes montée autour du corps entre le ressort et la bague conique.
17. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce qu'un anneau d'étanchéité exten-sible radialement est disposé dans chaque siège de soupape à l'extrémité de chacun desdits orifices d'admission et d'échappement de façon à s'étendre suivant le pourtour de chaque orifice de telle sorte qu'au moment d'une explosion dans un cylindre qui crée une contre-pression dans l'ori-fice d'admission ou d'échappement menant à la chambre de combustion dudit cylindre, ladite contre-pression provoque l'extension de l'anneau de façon à ce que ce dernier vien-ne se serrer contre la surface angulaire de la bague coni-que de la soupape associée audit orifice et ainsi sceller ledit orifice.
18. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 17, caractérisé en ce que chaque anneau d'étanchéité
est fendu radialement de façon à définir des extrémités à
recouvrement assurant une étanchéité constante durant l'extension radiale de l'anneau.
19. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 17, caractérisé en ce que chaque anneau d'étanchéité
est disposé de façon à s'étendre intérieurement de chaque orifice d'admission ou d'échappement.
20. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 17, caractérisé en ce que chaque anneau d'étanchéité
s'appuie contre la surface angulaire de la bague conique de chaque soupape de façon à essuyer tout excès d'huile entre cette dernière et son siège respectif.
1. Un système de soupapes rotatives pour un moteur à combustion interne comportant au moins deux cylindres définissant chacun une chambre de combustion et étant chacun pourvus d'une tête munie d'orifices d'admission et d'échappement, ledit système de soupapes comprenant au moins deux soupapes rotatives alignées suivant leur axe de rotation respectif et étant chacune associées à un cylin-dre respectif, caractérisé en ce que chaque soupape rota-tive comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe une bague conique définissant une surface angulaire destinée à s'appuyer de façon étanche contre un siège de soupape correspondant formé dans un carter de soupape du moteur, ladite bague étant pourvue d'une canalisation communiquant avec l'intérieur dudit corps cylindrique et faisant orifice sur ladite surface annulaire de façon à coïncider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un desdits orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers dudit siège de soupape et permettre ainsi le passage desdites matières gazeuses entre l'intérieur du corps cylindrique et la chambre de combustion du cylindre, des moyens d'accouplement étant prévus pour relier lesdites soupapes entre elles de façon à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à
l'autre tout en permettant un déplacement longitudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre.
2. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape est solidaire du corps cylindrique de cette der-nière.
3. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape est disposée entre les extrémités du corps cylin-drique de cette dernière de façon à diviser le corps en deux segments cylindriques de longueurs différentes.
3. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouple-ment comprennent un système d'embranchement à languettes et cannelures.
5. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 1, caractérise en ce que lesdits moyens d'accouple-ment comprennent une série de languettes disposées de façon espacée l'une par rapport à l'autre le long de la périphérie interne du corps cylindrique de chaque soupape à l'une des extrémités dudit corps, lesdites languettes étant destinées à s'embrancher de façon coulissante dans des cannelures correspondantes formées à une extrémité
d'une soupape adjacente.
6. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 5, caractérisé en ce que le corps cylindrique de chaque soupape comporte à son autre extrémité une série de dites cannelures.
7. Système de soupapes rotatives selon la revendi-cation 6, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape est disposée entre les extrémités du corps cylin-drique de cette dernière de façon à diviser le corps en deux segments cylindriques dont un premier segment est plus long qu'un second, et en ce que lesdites languettes sont disposées à l'extrémité dudit premier segment et lesdites cannelures à l'extrémité dudit second segment 8. Un moteur à combustion interne comprenant une série de cylindres parallèles dont les axes longitudinaux sont disposés dans un plan commun, chaque cylindre défi-nissant une chambre de combustion et étant pourvu d'une tête munie d'orifices d'admission et d'échappement, un carter de soupape dans lequel sont montées en rotation de part et d'autre dudit plan commun une rangée de soupapes rotatives d'admission et une rangée de soupapes rotatives d'échappement associées respectivement auxdits orifices d'admission et d'échappement, les soupapes de chaque ran-gée étant alignées suivant leur axe de rotation respectif et étant chacune associées à un cylindre respectif, et des moyens d'entraînement destinés à la mise en rotation de chaque rangée de soupapes rotatives, caractérisé en ce que chaque soupape rotative comprend un corps cylindrique creux permettant le passage intérieur de matières gazeuses et comportant sur sa périphérie externe une bague conique définissant une surface angulaire s'appuyant de façon étanche contre un siège de soupape correspondant formé
dans ledit carter de soupape, ladite bague étant pourvue d'une canalisation communiquant avec l'intérieur dudit corps cylindrique et faisant orifice sur ladite surface angulaire de façon à coïncider lors du mouvement rotatoire de la soupape avec l'un desdits orifices d'admission et d'échappement s'étendant au travers d'un siège de soupape respectif et permettre ainsi le passage desdites matières gazeuses entre l'intérieur du corps cylindrique et la chambre de combustion d'un cylindre respectif, lesdites soupapes étant reliées entre elles par des moyens d'accou-plement aptes à transmettre le mouvement de rotation d'une soupape à l'autre tout en permettant un déplacement longi-tudinal des soupapes l'une par rapport à l'autre.
9. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape rotative est solidaire du corps cylindrique de cette dernière.
10. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape rotative est disposée entre les extrémités du corps cylindrique de cette dernière de façon à diviser le corps en deux segments cylindriques de longueurs différen-tes.
11. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouple-ment comprennent un système d'embranchement à languettes et cannelures.
12. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouple-ment comprennent une série de languettes disposée de façon espacée l'une par rapport à l'autre le long de la périphé-rie interne du corps cylindrique de chaque soupape rotati-ve à l'une des extrémités dudit corps, lesdites languettes s'embranchant de façon coulissante dans des cannelures correspondantes formées à une extrémité d'une soupape adjacente.
13. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 12, caractérisé en ce que le corps cylindrique de chaque soupape rotative comporte à son autre extrémité une série de dites cannelures.
14. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 13, caractérisé en ce que la bague conique de chaque soupape rotative est disposée entre les extrémités du corps cylindrique de cette dernière de façon à diviser le corps en deux segments cylindriques dont un premier seg-ment est plus long qu'un second, et en ce que lesdites languettes sont disposées à l'extrémité dudit premier segment et lesdites cannelures à l'extrémité dudit second segment.
15. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens élastiques exerçant une poussée sur la bague coni-que de chaque soupape rotative de façon à forcer la surfa-ce angulaire de la bague conique contre son siège de sou-pape respectif.
16. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 15, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués par un ressort hélicoïdal disposé autour du corps cylindrique de chaque soupape rotative et s'ap-puyant contre une butée à billes montée autour du corps entre le ressort et la bague conique.
17. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce qu'un anneau d'étanchéité exten-sible radialement est disposé dans chaque siège de soupape à l'extrémité de chacun desdits orifices d'admission et d'échappement de façon à s'étendre suivant le pourtour de chaque orifice de telle sorte qu'au moment d'une explosion dans un cylindre qui crée une contre-pression dans l'ori-fice d'admission ou d'échappement menant à la chambre de combustion dudit cylindre, ladite contre-pression provoque l'extension de l'anneau de façon à ce que ce dernier vien-ne se serrer contre la surface angulaire de la bague coni-que de la soupape associée audit orifice et ainsi sceller ledit orifice.
18. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 17, caractérisé en ce que chaque anneau d'étanchéité
est fendu radialement de façon à définir des extrémités à
recouvrement assurant une étanchéité constante durant l'extension radiale de l'anneau.
19. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 17, caractérisé en ce que chaque anneau d'étanchéité
est disposé de façon à s'étendre intérieurement de chaque orifice d'admission ou d'échappement.
20. Moteur à combustion interne selon la revendica-tion 17, caractérisé en ce que chaque anneau d'étanchéité
s'appuie contre la surface angulaire de la bague conique de chaque soupape de façon à essuyer tout excès d'huile entre cette dernière et son siège respectif.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000445132A CA1233420A (fr) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | Soupape rotative pour moteurs a combustion interne |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000445132A CA1233420A (fr) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | Soupape rotative pour moteurs a combustion interne |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1233420A true CA1233420A (fr) | 1988-03-01 |
Family
ID=4126925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000445132A Expired CA1233420A (fr) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | Soupape rotative pour moteurs a combustion interne |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1233420A (fr) |
-
1984
- 1984-01-12 CA CA000445132A patent/CA1233420A/fr not_active Expired
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |