EP0520856B1 - Culasse de moteur à combustion interne - Google Patents

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EP0520856B1
EP0520856B1 EP19920401658 EP92401658A EP0520856B1 EP 0520856 B1 EP0520856 B1 EP 0520856B1 EP 19920401658 EP19920401658 EP 19920401658 EP 92401658 A EP92401658 A EP 92401658A EP 0520856 B1 EP0520856 B1 EP 0520856B1
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cylinder head
housing
combustion engine
internal combustion
cavity
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EP19920401658
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Olivier Costanzo
Guy Thivin
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
Original Assignee
Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/2405—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device located between the cylinder head and rocker arm

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine cylinder head. It relates more particularly to cylinder heads in which are mounted hydraulic clearance take-up devices.
  • hydraulic play compensators also called hydraulic lifters, which can be inserted into a kinematic chain for transmitting the movement of a camshaft, of an internal combustion engine, to a valve of this engine in order to automatically regulate the play, along the chain itself.
  • Fr-2.508.543 describes a hydraulic backlash device forming the articulation of a rocker finger or latch.
  • This device consists of: a cylindrical body fixed in the cylinder head of an engine, a movable assembly mounted sliding in the cylindrical body, passages for supplying the movable assembly with lubricating oil through orifices formed in the cylindrical body, a pressure chamber arranged behind the moving element, a ball check valve provided in the pressure chamber for closing a valve orifice formed in the rear wall of the moving element in order to maintain the oil pressure in it ci, and a spring arranged in the pressure chamber to force the moving assembly outwards.
  • the free end of the mobile assembly is intended to come into contact with the end of a finger rocker or latch, a cam is in contact with the rocker in an intermediate part of the finger, and the other end of the latch is in contact with the upper end of the valve.
  • Document DE-A-2.504.707 discloses a hydraulic play take-up device supplied with oil by simple gravity. However, this device only concerns a distribution with lateral camshaft. In fact, it does not have a reservoir chamber inside the piston and the supply is made from the bottom directly into the pressure chamber. Such a device cannot therefore be applied to a cylinder head for an engine with an overhead camshaft.
  • the present invention therefore aims to remove the major part of the oil supply ducts necessary for a play take-up device fitted to a cylinder head with overhead camshaft by supplying the oil reserve by simple gravity from a tank. retention carried by the cylinder head.
  • the cylinder head according to the invention is more particularly intended for a combustion engine internal and overhead camshaft. It comprises a housing in which is mounted a hydraulic play take-up device of the type comprising a movable assembly able to slide in a blind cylindrical bore formed in a body, a first so-called hydraulic pressure chamber extending under the movable assembly and a second hydraulic chamber forming a reserve of oil formed inside the movable assembly and communicating by a valve with the first chamber and by bores with the housing.
  • a hydraulic play take-up device of the type comprising a movable assembly able to slide in a blind cylindrical bore formed in a body, a first so-called hydraulic pressure chamber extending under the movable assembly and a second hydraulic chamber forming a reserve of oil formed inside the movable assembly and communicating by a valve with the first chamber and by bores with the housing.
  • the cylinder head is characterized in that it carries an oil retention cavity communicating with said housing and intended to supply the second hydraulic chamber with oil by simple gravity, said backlash device no longer being supplied by pressurized oil but by simple gravity.
  • the backlash device is no longer supplied with pressurized oil, but by simple gravity from a reservoir carried by the cylinder head.
  • the holes passing through the cylinder head for bringing the oil under pressure are therefore eliminated.
  • said means comprise an oil retention cavity opening onto the surface of the cylinder head and intended to collect oil splashes originating from the lubrication of the distribution control members.
  • the supply of the oil reservoir carried by the cylinder head therefore takes place extremely simply from the oil projections, in particular from the cams and the bearings of the camshaft.
  • said cavity extends in the vicinity of said housing, a simple drilling ensuring the connection between the cavity and the housing.
  • the retention cavity opens directly into said housing.
  • the retention cavity is included in the housing.
  • the retention cavity is formed more precisely by the flared upper part of the housing.
  • the retention cavity is formed by a collecting groove extending over the surface of the cylinder head.
  • the distribution system shown in Figure 1 comprises a valve 25 returned to its closed position by a spring 24 which bears against a retaining plate 26 anchored on the valve stem.
  • the opening of the valve 25 is controlled by the cam 21 of the camshaft 22 via a rocker finger or latch 29.
  • the cam 21 presses on the upper central part of the lever 29 while the lower ends 30 and 28 of the latter rest respectively on the stem of the valve 25 and on the upper end of the hydraulic play take-up device 1 housed in the cylinder head.
  • the hydraulic clearance take-up device automatically adjusts the clearance of the valve control. It comprises a cylindrical body 2 mounted inside a corresponding cylindrical housing 3 of the cylinder head 40.
  • the body 2 comprises a blind cylindrical bore 4, having the same axis as the body itself, in which is slidably mounted a moving element consisting of a first cylindrical part forming a pusher 8 and a second cylindrical part forming a piston 9 extending under the pusher.
  • the realization in two parts of the movable assembly is not essential, it does however have manufacturing advantages.
  • the upper end of the pusher 8, which extends out of the bore 4, is intended to serve as a support for the end 28 of the latch 29, while the lower end of the pusher 8 rests on the upper end of the piston 9.
  • a helical spring 7 resting on the bottom of the bore 4 elastically pushes up the piston 9 at the same time as the pusher 8.
  • the piston 9 has a central recess extended by a corresponding cavity made in the pusher 8 so as to form an integrated oil reserve 5.
  • the reserve 5 communicates by a check valve to the chamber 6, called the pressure chamber, extending under the piston 9 and in which the spring 7 is housed
  • the valve is defined by a valve ball 10 capable of coming to bear on the valve seat formed by a shoulder 13 defined at the lower end of the piston 9.
  • the ball 10 is held in place by a cup-shaped cage having an annular rim and orifices allowing the passage of oil.
  • the cage is held in place by the spring 7 which bears on the edge of the cage.
  • a second spring 15 mounted in the cage tends to push the ball 10 bearing on its seat.
  • the pressure chamber 6 and the reserve 5 are normally filled with oil.
  • the supply of these chambers is operated in accordance with the invention from a cavity 12 adjacent to the housing 3 and opening onto the surface of the cylinder head.
  • This cavity defined in the cylinder head 40 is connected by a simple bore 14, forming a communication channel, to the housing 3.
  • the body 2 is provided with an external annular peripheral groove 19. This external groove communicates by a bore 17 with an internal peripheral groove 20.
  • Recesses 23 between the piston 9 and the pusher 8 put the internal groove 20 in communication with the reserve 5.
  • the hydraulic clearance take-up device described above operates in a completely conventional manner.
  • the oil present in the reserve 5 serves to compensate for the oil leaks from the pressure chamber 6.
  • the filling of the reserve 5 is entirely ensured from the cavity 12 forming the retention chamber.
  • the oil flows from this cavity, extending substantially above the reserve 5 by gravity via the communication channel 14 and the holes of the body 2.
  • the retention cavity 12 is filled with the projections of oil used for lubrication of the distribution (lubrication of the camshaft bearings, lubrication of the cam-latch pad contacts, etc.) or by oil leaks from the backlash device itself.
  • the shape and dimensions of the cavity are optimized so as to collect and keep a sufficient quantity of oil to compensate for the leak rate of the chamber 6.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the particularly simple retention cavity where the cavity opens directly into the housing of the play take-up device.
  • the cavity 31 is in fact included in the housing 32 in which the body 2 is mounted.
  • cavity is formed by the upper end widening in a truncated cone of the housing 32.
  • the peripheral groove of the body 2 no longer has any reason for being, the hole 17 opening directly into the cavity 31.
  • the retention cavity by a collecting groove extending over the surface of the cylinder head, this cavity then being able to supply one or more play take-up devices.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

  • La présente invention a pour objet une culasse de moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement les culasses dans lesquelles sont montés des dispositifs de rattrapage de jeu hydraulique.
  • On connaît des dispositifs hydrauliques compensateurs de jeu, encore appelés poussoirs hydrauliques, pouvant être insérés dans une chaîne cinématique pour la transmission du mouvement d'un arbre à cames, de moteur à combustion interne, à une soupape de ce moteur afin de régler automatiquement le jeu, le long de la chaîne elle-même.
  • La publication Fr-2.508.543 décrit un dispositif hydraulique de rattrapage de jeu formant l'articulation d'un doigt culbuteur ou linguet. Ce dispositif est constitué par : un corps cylindrique fixé dans la culasse d'un moteur, un équipage mobile monté coulissant dans le corps cylindrique, des passages pour alimenter l'équipage mobile en huile de graissage à travers des orifices formés dans le corps cylindrique, une chambre de pression disposée derrière l'équipage mobile, un clapet de retenue à bille prévu dans la chambre de pression pour fermer un orifice de soupape ménagé dans la paroi arrière de l'équipage mobile afin de maintenir la pression d'huile dans celui-ci, et un ressort disposé dans la chambre de pression pour forcer l'équipage mobile vers l'extérieur. L'extrémité libre de l'équipage mobile est destinée à venir en contact avec l'extrémité d'un doigt de culbuteur ou linguet, une came est en contact avec le culbuteur dans une partie intermédiaire du doigt, et l'autre extrémité du linguet est en contact avec l'extrémité supérieure de la soupape.
  • On connaît par le document DE-A-2.504.707 un dispositif de rattrapage de jeu hydraulique alimenté en huile par simple gravité. Ce dispositif ne concerne toutefois qu'une distribution à arbre à cames latéral. Il ne comporte en effet, pas de chambre réservoir à l'intérieur du piston et l'alimentation se fait par le bas directement dans la chambre de pression. Un tel dispositif ne peut donc être appliqué à une culasse pour moteur à arbre à cames en tête.
  • Il en résulte que les dispositifs de rattrapage de jeu hydrauliques utilisés actuellement sur les moteurs sont alimentés par de l'huile moteur sous pression, à travers un réseau de conduits d'amenée d'huile définis dans la culasse du moteur. Tous ces conduits représentent des difficultés de fabrication et compliquent le dessin de la culasse.
  • La présente invention a donc pour but de supprimer la majeure partie des conduits d'amenée d'huile nécessaires à un dispositif de rattrapage de jeu équipant une culasse à arbre à cames en tête en alimentant la réserve d'huile par simple gravité depuis un réservoir de rétention porté par la culasse.
  • La culasse selon l'invention, est plus particulièrement destinée à un moteur à combustion interne et à arbre à cames en tête. Elle comporte un logement dans lequel est monté un dispositif de rattrapage de jeu hydraulique du type comprenant un équipage mobile apte à coulisser dans un alésage cylindrique borgne ménagé dans un corps, une première chambre hydraulique dite de pression s'étendant sous l'équipage mobile et une seconde chambre hydraulique formant réserve d'huile ménagée à l'intérieur de l'équipage mobile et communiquant par un clapet avec la première chambre et par des perçages avec le logement.
  • Selon l'invention la culasse est caractérisée en ce qu'elle porte une cavité de rétention d'huile communiquant avec ledit logement et destinée à alimenter la seconde chambre hydraulique en huile par simple gravité, ledit dispositif de rattrapage de jeu n'étant plus alimenté par de l'huile sous pression mais par simple gravité.
  • Ainsi le dispositif de rattrapage de jeu n'est plus alimenté par de l'huile sous pression, mais par simple gravité depuis un réservoir porté par la culasse. Les perçages traversant la culasse pour amenée l'huile sous pression sont donc supprimés.
  • Selon une caractéristique de l'invention, lesdits moyens comprennent une cavité de rétention d'huile débouchant à la surface de la culasse et destinée à recueillir des projections d'huile provenant de la lubrification des organes de commande de la distribution.
  • L'alimentation du réservoir d'huile porté par la culasse s'opère donc extrêmement simplement à partir des projections d'huile, en provenance notamment des cames et des paliers de l'arbre à cames.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, ladite cavité s'étend au voisinage dudit logement, un simple perçage assurant la liaison entre la cavité et le logement.
  • Selon un second mode de réalisation de l'invention, la cavité de rétention débouche directement dans ledit logement.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la cavité de rétention est comprise dans le logement.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la cavité de rétention est formée plus précisément par la partie supérieure évasée du logement.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la cavité de rétention est formée par une rainure collectrice s'étendant à la surface de la culasse.
  • On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après de deux modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant au dessin annexé, dans lequel :
    • la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une culasse supportant une chaîne cinématique pour la commande de soupape d'un moteur à combustion interne équipée d'un poussoir hydraulique ;
    • la figure 2 est une vue en coupe longitudinale montrant un premier mode de réalisation d'une culasse selon l'invention ;
    • La figure 3 est une vue similaire à la figure 2 montrant un second mode de réalisation d'une culasse selon l'invention.
  • Le système de distribution représenté sur la figure 1 comprend une soupape 25 rappelée à sa position de fermeture par un ressort 24 qui s'appuie contre un plateau de retenue 26 ancré sur la queue de la soupape. L'ouverture de la soupape 25 est commandée par la came 21 de l'arbre à cames 22 par l'intermédiaire d'un doigt culbuteur ou linguet 29. La came 21 appuie sur la partie centrale supérieure du levier 29 alors que les extrémités inférieures 30 et 28 de ce dernier reposent respectivement sur la tige de la soupape 25 et sur l'extrémité supérieure du dispositif de rattrapage de jeu hydraulique 1 logé dans la culasse.
  • Le dispositif de rattrapage de jeu hydraulique 1, décrit figure 2, règle automatiquement le jeu de la commande de la soupape. Il comprend un corps cylindrique 2 monté à l'intérieur d'un logement cylindrique correspondant 3 de la culasse 40. Le corps 2 comporte un alésage cylindrique borgne 4, ayant le même axe que le corps lui-même, dans lequel est monté coulissant un équipage mobile constitué d'une première pièce cylindrique formant poussoir 8 et d'une seconde pièce cylindrique formant piston 9 s'étendant sous le poussoir. La réalisation en deux parties de l'équipage mobile n'est pas indispensable, elle présente toutefois des avantages de fabrication.
  • L'extrémité supérieure du poussoir 8, qui s'étend hors de l'alésage 4, est destinée à servir d'appui à l'extrémité 28 du linguet 29, tandis que l'extrémité inférieure du poussoir 8 repose sur l'extrémité supérieure du piston 9. Un ressort hélicoïdal 7 en appui sur le fond de l'alésage 4 repousse élastiquement vers le haut le piston 9 en même temps que le poussoir 8.
  • Le piston 9 présente un évidement central prolongé par une cavité correspondante pratiquée dans le poussoir 8 de manière à former une réserve d'huile intégrée 5. La réserve 5 communique par un clapet de retenue à la chambre 6, dite chambre de pression, s'étendant sous le piston 9 et dans laquelle est logé le ressort 7. Le clapet est défini par une bille de soupape 10 apte à venir en appui sur le siège de soupape formé par un épaulement 13 défini à l'extrémité inférieure du piston 9. La bille 10 est maintenue en place par une cage en forme de coupe présentant un rebord annulaire et des orifices permettant le passage de l'huile. La cage est maintenue en place par le ressort 7 qui prend appui sur le rebord de la cage. Un second ressort 15 monté dans la cage tend à pousser la bille 10 en appui sur son siège.
  • La chambre de pression 6 et la réserve 5 sont normalement remplis d'huile. L'alimentation de ces chambres est opérée conformément à l'invention à partir d'une cavité 12 voisine du logement 3 et débouchant à la surface de la culasse. Cette cavité définie dans la culasse 40 est reliée par un simple perçage 14, formant un canal de communication, au logement 3. Au niveau où débouche le canal 14, le corps 2 est pourvu d'une rainure périphérique annulaire externe 19. Cette rainure externe communique par un perçage 17 avec une rainure périphérique interne 20. Des décrochements 23 entre le piston 9 et le poussoir 8 mettent en communication la rainure interne 20 avec la réserve 5.
  • Le dispositif de rattrapage de jeu hydraulique précédemment décrit fonctionne de manière tout à fait classique.
  • L'huile présente dans la réserve 5 sert à compenser les fuites d'huile de la chambre de pression 6. Le remplissage de la réserve 5 est entièrement assuré depuis la cavité 12 formant chambre de rétention. L'huile s'écoule de cette cavité, s'étendant sensiblement au-dessus de la réserve 5 par gravité via le canal de communication 14 et les perçages du corps 2. La cavité de rétention 12 est remplie par les projections d'huile utilisée pour la lubrification de la distribution (graissage des paliers d'arbre(s) à cames, graissage des contacts came-patin de linguet...) ou encore par les fuites d'huile du dispositif de rattrapage de jeu lui-même. La forme et les dimensions de la cavité sont optimisées de façon à recueillir et à conserver une quantité d'huile suffisante pour compenser le débit de fuite de la chambre 6.
  • La figure 2 montre une variante de réalisation de la cavité de rétention particulièrement simple où la cavité débouche directement dans le logement du dispositif de rattrapage de jeu. La cavité 31 est en effet comprise dans le logement 32 dans lequel est monté le corps 2. Cette cavité est formée par l'extrémité supérieure s'évasant en tronc de cône du logement 32. Dans ce mode de réalisation la rainure périphérique du corps 2 n'a plus de raison d'être, le perçage 17 débouchant directement dans la cavité 31.
  • Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
  • Ainsi il est possible de réaliser la cavité de rétention par une rainure collectrice s'étendant à la surface de la culasse, cette cavité étant alors à même d'alimenter un ou plusieurs dispositifs de rattrapage de jeu.

Claims (7)

  1. Culasse pour moteur à combustion interne à arbre à cames en tête comportant un logement (3) dans lequel est monté un dispositif de rattrapage de jeu hydraulique (1) destiné à corriger automatiquement le jeu d'une soupape du type comprenant un équipage mobile (8,9) apte à coulisser dans un alésage cylindrique borgne (4) ménagé dans un corps (2), une première chambre hydraulique dite de pression (6) s'étendant sous l'équipage mobile (8,9) et une seconde chambre hydraulique formant réserve d'huile (5) ménagée à l'intérieur dudit équipage mobile (8,9) ladite seconde chambre (5) communiquant par un clapet (10) avec la première chambre et par des perçages (17,20,23) avec le logement (3,32), caractérisée en ce qu'elle porte une cavité de rétention d'huile (12,31) communiquant avec ledit logement (3, 32) et destinée à alimenter la seconde chambre hydraulique (5) en huile par simple gravité, ledit dispositif de rattrapage de jeu (1) n'étant plus alimenté par de l'huile sous pression mais par simple gravité.
  2. Culasse de moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent une cavité de rétention d'huile (12,31) débouchant à la surface de la culasse et destinée à recueillir des projections d'huile provenant de la lubrification des organes de commande de la distribution.
  3. Culasse de moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite cavité (12) s'étend au voisinage dudit logement (3), un simple perçage (14) assurant la liaison entre la cavité (12) et le logement (3).
  4. Culasse de moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la cavité de rétention est formée par une rainure collectrice s'étendant à la surface de la culasse.
  5. Culasse de moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la cavité de rétention (31) débouche directement dans ledit logement (32).
  6. Culasse de moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1,2, caractérisée en ce que la cavité de rétention (31) est comprise dans le logement (32).
  7. Culasse de moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisée en ce que la cavité de rétention (31) est formée par la partie supérieure évasée du logement (32).
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