FR2494766A3 - Poussoir hydraulique auto-compresse pour moteur a combustion interne, en particulier moteur a soupapes commandees par culbuteurs - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN POUSSOIR HYDRAULIQUE AUTO-COMPENSE POUR UN MOTEUR A SOUPAPES EN TETE OU LATERALES. LE POUSSOIR COMPREND UN CORPS EN FORME DE COUPE 12 DONT LA PAROI EXTREME 13 EST EN CONTACT AVEC UNE CAME 7 DE L'ARBRE A CAMES 1 ET QUI COULISSE DANS UN TROU 15 MENAGE DANS LE BLOC-CYLINDRES ET UN CORPS INTERIEUR 16 POUVANT COULISSER DANS LE CORPS 12 ET DELIMITANT AVEC LUI UNE CHAMBRE 17 QUI PEUT ETRE REMPLIE D'UN FLUIDE SOUS PRESSION, NOTAMMENT L'HUILE DU MOTEUR, PAR L'INTERMEDIAIRE DE PASSAGES 19, 20, 20A MENAGES DANS LES DEUX CORPS 12, 16. LES PASSAGES 19 DU CORPS INTERIEUR 16 COMPRENNENT CHACUN UN CLAPET CONSTITUE PAR UNE BILLE LOGEE DANS UN SIEGE CONIQUE 22 FORME A L'ENTREE DU PASSAGE 19 DEBOUCHANT DANS LA CHAMBRE 17 ET RETENUE PAR UNE BUTEE FIXEE SUR LE CORPS INTERIEUR 16; CE CLAPET EST FERME QUAND LA PRESSION REGNANT DANS LA CHAMBRE 17 DEPASSE UNE VALEUR PREDETERMINEE.

Description

La présente invention concerne un poussoir hydrauli-

que auto-compensé destiné à être utilisé dans un moteur à combustion interne, en particulier un moteur du type dans lequel les soupapes sont commandées par un arbre à cames et par une transmission comportant des culbuteurs. Dans cet agencement, comme cela est bien connu, la transmission du mouvement entre chaque came et la soupape associée est assurée à l'aide d'une transmission comprenant

une tige qui est actionnée par cette came ainsi qu'un culbu-

teur pivotant lui-même actionné par la tige. Dans une telle structure, le poussoir est habituellement disposé entre la came et l'extrémité inférieure de la tige. Comme cela est

bien connu, les éléments qui assurent la commande de l'ouver-

ture et de la fermeture des soupapes sont soumis à une usure puisqu'ils glissent sous pression l'un contre l'autre, en particulier l'élément du poussoir qui est en contact avec la came, et qui est plus facilement usé qu'une came,est soumis à une forte usure en cours de fonctionnement, ce qui crée des

jeux empêchant l'ouverture complète de la soupape. En consé-

quence, il est nécessaire d'effectuer périodiquement un réglage; en outre, les conditions de jeu entre une came et

une soupape varient en fonction de fluctuations des condi-

tions de marche du moteur, ce jeu étant fonction de la dilatation thermique des éléments intervenant dans la chaîne cinématique qui est interposée entre une came et la soupape associée. Cependant il existe des mécanismes, habituellement placés sur le poussoir, qui règlent le ieu d'une manière continue et automatique aussitôt qu'il se manifeste. Il existe des poussoirs connus qui sont destinés à être utilisés dans des mécanismes du type décrit ci-dessus et dans lesquels

l'arbre à cames est placé d'un côté des cylindres, la compen-

sation du jeu étant effectuée hydrauliquement. Ces mécanismes comprennent essentiellement un corps en forme de coupe qui est pourvu d'une paroi extrême venant buter sur la came associée et une paroi latérale pouvant coulisser dans un carter correspondant du bloc cylindres, ainsi qu'un élément mobile, pouvant coulisser dans le corps en forme de coupe et contre lequel vient buter la tige de poussoir; cet élément mobile définit, avec le corps en forme de coupe, une chambre communiquant par l'intermédiaire de plusieurs conduits avec une source de liquide sous pression. Chacun desdits conduits débouche dans ladite chambre sur une surface plane de l'élément mobile, contre laquelle vient porter une plaque élastiquement déformable, poussée par un ressort, de façon à constituer une valve pour le conduit proprement dit. Lorsque le moteur fonctionne, du liquide sous pression est fourni par la source et il peut atteindre, par l'intermédiaire du conduit mentionné ci-dessus, la chambre par déformation élastique de la plaque, jusqu'à ce que la chambre soit remplie. Quand la force exercée par la came agit sur le poussoir, la pression de l'huile contenue dans la chambre augmente en appliquant la plaque contre ladite surface plane et en

fermant le passage en direction du conduit.

De tels poussoirs présentent différents inconvénients.

Essentiellement, le joint d'étanchéité à l'huile qui est obtenu avec la plaque élastique n'est pas très efficace et en conséquence il permet à une certaine quantité d'huile de s'échapper de la chambre; il en résulte que celle-ci ne reste pas complètement remplie lorsque la force exercée par la came associée agit sur le poussoir; en conséquence le jeu entre la came et la soupape n'est pas entièrement éliminé

et on n'évite pas le cliquetis caractéristique qui est impu-

table à l'existence d'un tel jeu. En outre. la structure du poussoir est complexe et il est par conséquent coûteux et pas

très fiable.

En fait l'ensemble constitué par la plaque et le ressort agissant de façon à maintenir la plaque dans la position correcte de travail comprend deux éléments élastiques

qui doivent avoir des formes et des dimensions très rigoureu-

sement définies et qui doivent être positionnés d'une manière très précise entre le corps en forme de cuvette et ledit élément mobile. En outre la surface, formée sur l'élément

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mobile et contre laquelle s'appuie ladite plaque, ainsi que la plaque proprement dite, doivent avoir un très bon fini superficiel et des tolérances serrées en ce qui concerne la forme et les dimensions pour pouvoir coopérer correctement l'une avec l'autre; en conséquence, ces pièces doivent être rectifiées. Enfin le ressort et la plaque, qui sont soumis à une déformation cyclique sont sollicités par des contraintes

de fatigue qui peuvent provoquer leur rupture.

L'invention a pour but de fournir un poussoir hydrau-

lique du type défini ci-dessus, présentant une structure très simple et un fonctionnement sûr et qui permet par conséquent

de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus.

Conformément à la présente invention, il est prévu un poussoir hydraulique auto-compensé servant à commander une soupape dans un moteur à combustion interne dans lequel ladite soupape est actionnée par un arbre à cames ainsi que par un mécanisme de transmission comportant une tige qui est en contact avec ledit poussoir, ledit arbre à cames et ladite tige étant placés d'un côté du cylindre du moteur qui est pourvu de ladite soupape, ledit poussoir comprenant un corps en forme de coupe qui est pourvu d'une paroi extrême venant buter contre ladite came et d'une paroi latérale qui peut

coulisser dans un siège correspondant ménagé dans le bloc-

cylindres du moteur, ainsi qu'un élément mobile pouvant coulisser à l'intérieur du corps en forme de coupe et contre lequel vient buter ladite tige, ledit élément définissant avec le corps en forme de cuvette une première chambre qui est en communication, par l'intermédiaire d'un conduit, avec une source de fluide sous pression, des éléments d'interception dudit fluide étant interposés le long dudit conduit, poussoir

qui présente la particularité que lesdits éléments d'intercep-

tion comprennent au moins une bille destinée à coopérer avec un siège correspondant formé dans ledit conduit de manière à obturer ce dernier, ledit siège étant formé dans l'élément mobile dans la zone o ledit conduit débouche dans ladite

première chambre.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention

seront mis en évidence dans la suite de la description,

donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la fig. 1 est une vue schématique du mécanisme de commande de soupapes d'un moteur à combustion interne dont le poussoir selon l'invention fait partie - la fig. 2 est une coupe axiale du poussoir conforme à la présente invention; - les fig. 3 et 4 sont des coupes axiales de poussoirs selon l'invention, qui ont une structure légèrement différente de celui de la fig.- 2, et - la fig. 5 est une vue en plan d'une bague d'arrêt

qui peut faire partie-du poussoir selon l'invention.

Le mécanisme de commande de soupape avec lequel le poussoir selon l'invention-peut être utilisé est du type comprenant un culbuteur et dans lequel l'arbre à cames 1 est

disposé d'un côté de l'axe longitudinal des cylindres 2.

Lorsqu'on adopte un tel agencement structural, chaque soupape 3 qui peut être une soupape placée en tête comme indiqué sur la fig. 1, ou bien une soupape latérale, est actionnée par une

transmission comprenant un poussoir-6 qui vient buter direc-

tement contre une came 7, une tige de poussée 8 dont une extrémité vient buter contre le poussoir tandis que l'autre est en contact avec un bras d'un culbuteur 9; la soupape 3 est normalement maintenue dans la position de fermeture par

un ressort hélicoïdal 10.

Le poussoir selon l'invention comprend un corps 12 en forme de coupe (fig. 3) qui comporte une paroi extrême 13 venant buter contre une came 7 et une paroi latérale 14 pouvant coulisser dans un siège correspondant 15 ménagé dans le bloc-cylindres du moteur, ainsi qu'un élément 16 mobile axialement à l'intérieur du corps 12 et délimitant, avec les

parois latérale et extrême de celui-ci, une chambre 17.

L'élément mobile 16 a une forme essentiellement cylindrique et délimite une cavité annulaire 18 qui est en communication, par l'intermédiaire d'une série de trous 19, avec la chambre 17; ces trous sont répartis de façon

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appropriée sur la partie périphérique extérieure de l'élément 16, comme le montrent clairement les figures 2, 3 et 4. La

cavité annulaire 18 est en outre en communication, par l'inter-

médiaire d'au moins un trou 20a et d'une gorge 20 ménagée dans la paroi latérale 14 du corps en forme de cuvette, avec un trou 21 par l'intermédiaire duquel de l'huile sous

pression peut arriver en provenance d'une source appropriée.

L'extrémité de chaque trou 19 qui est dirigée vers la chambre 17 est pourvue d'un siège 22 pour une bille 23 qui peut constituer un élément d'interception de l'écoulement d'huile le long du trou proprement dit. Le siège de cette

valve peut avoir toute forme appropriée permettant une coopé-

ration appropriée avec la bille associée en vue d'empêcher le passage de l'huile: avantageusement ce siège comprend une surface conique dont les génératrices sont orientées d'un

angle prédéterminé par rapport à l'axe de la surface propre-

ment dite; cet angle, qui est avantageusement pris entre 10 et 200,ne doit pas être trop petit pour éviter un coincement

de la bille 23 à l'intérieur du siège.

Des butées pour les billes 23 sont reliées rigidement

à l'élément mobile 16 afin de permettre un déplacement prédé-

terminé desdites billes et de les empêcher de tomber hors de la chambre 17. Lesdites butées peuvent être constituées par un élément de forme annulaire 25, visible sur les fig. 2 et 5 et comprenant deux bagues 26 et 27 (fig. 5) qui sont reliées par des rayons 28. Cet élément est formé d'un matériau élastiquement déformable, par exemple une matière plastique,

et il peut être fixé sur une partie 29, faisant saillie axia-

lement, de l'élément mobile 16; dans ce but, il est prévu

dans l'élément une gorge dans laquelle peut s'emboîter brus-

quement la bague 26 dudit élément. En variante, les butées pour les billes 23 peuvent être constituées par des tétons

qui viennent chacun s'engager dans un trou radial corres-

pondant ménagé dans la partie dépassante 29 de l'élément mobile 16, en dessous d'une bille correspondante, comme le

montre la fig. 3.

La tige de poussée 8 (figures 1, 2 et 3) du mécanisme de commande de soupapes comporte une extrémité inférieure sphérique qui peut venir buter contre une surface

sphérique correspondante 32 de l'élément mobile 16. Avantageu-

sement, la longueur axiale de la partie dépassante 29 de l'élément mobile 16 est choisie de façon que sa surface extrême 29a vienne buter contre la surface correspondante de la paroi extrême 13 quand cet élément se trouve dans sa position de fin de course inférieure, ce qui se produit quand l'huile se trouvant à l'intérieur de la chambre 17 n'est pas en pression. Une bague élastique 33, insérée dans une gorge correspondante prévue dans la paroi latérale 14 du corps en forme de cuvette 12, constitue la butée de fin de course supérieure pour le mouvement relatif de l'élément

mobile 16 par rapport au corps en forme de cuvette 12.

Avantageusement, dans un but qui sera précisé dans la suite, l'extrémité inférieure de la partie 29, faisant saillie axialement, de l'élément mobile 16 peut être logée dans une-cavité 34 (fig. 4) qui est ménagée dans la paroi

extrême 13 du corps en forme de cuvette 12.

Le poussoir décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. Quand le poussoir se trouve dans la condition de

repos, il n'y a pas de fluide dans la chambre 17 (c'est-à-

dire que celle-ci est à la pression atmosphérique) et en conséquence l'élément mobile 16 se trouve dans sa position de fin de course inférieure, o la surface 29a de cet élément est en contact avec la paroi extrême 13 du corps en forme de coupe 12. Aussitôt que le moteur est mis en route, de l'huile sous pression arrive par le trou 21 du bloccylindres du moteur et s'écoule à partir de là, par l'intermédiaire de la gorge 20, du trou 20a et de la cavité annulaire 18, pour passer sur les sièges 22 desquels les billes 23 sont écartées sous l'effet de leur poids ces billes reposant sur l'élément annulaire 25 (fig. 2 et 4) ou bien sur les têtons 30 (fig. 3), l'huile pénétrant ensuite dans la chambre 17. La quantité d'huile qui pénètre dans cette chambre est celle qui est nécessaire pour écarter

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axialement l'élément mobile 16 du corps en forme de coupe 12 d'une distance suffisante pour éliminer tout jeu dans la

transmission entre la came 7 et le culbuteur 9 (fig. 1).

Pendant l'ouverture de la soupape, sous l'effet de la force exercée par la came 7 sur le poussoir, la pression de l'huile se trouvant dans la chambre 17 augmente et il en résulte que les billes 23 sont appliquées contre les sièges associés 22 en empêchant l'huile de s'échapper de la chambre en conséquence dans cette phase, l'huile contenue dans la chambre agit comme un palier hydraulique pour maintenir les deux corps 12 et 16 dans leurs positions axiales relatives correctes. On a trouvé que, avec le poussoir décrit ci-dessus, il était possible, en cours de fonctionnement du moteur, d'éliminer complètement le jeu dans la transmission existant entre la came et la soupape et de supprimer intégralement le

cliquetis résultant de l'existence éventuelle de ce jeu.

Le temps nécessaire pour absorber ce jeu est très court, et bien inférieur à celui nécessaire pour obtenir le même effet avec des poussoirs de types connus; en outre, on assure un remplissage complet de ladite chambre, même pour de très faibles pressions d'huile telles que celles pouvant exister quand le moteur fonctionne lentement, et qui ne seraient pas suffisantes pour remplir la chambre des poussoirs de types connus. Ce comportement favorable est

probablement imputable à l'amélioration de l'action d'étan-

chéité qui est obtenue dans toutes les conditions d'utilisa-

tion par l'élément d'interception mis au point pour le

poussoir selon l'invention, par l'absence de ressorts néces-

sitant une force considérable pour l'ouverture desdits éléments, et par la faible influence exercée par l'inertie

desdits éléments.

En conséquence, on voit que la structure de poussoir décrite ci-dessus est très simple et permet de se passer complètement d'éléments élastiques; en outre la fabrication

des pièces du poussoir ne crée pas de difficultés technolo-

giques, les zones desdites pièces qui doivent être usinées

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avec une grande précision ayant une très faible étendue, en particulier, la zone la plus délicate à ce point de vue, qui est constituée par les sièges 22 des billes 23, a une très faible étendue, elle est aisément accessible et elle a une forme géométrique simple et bien définie. Du fait de sa structure très simple, le poussoir fonctionne correctement pendant de longues périodes de service du fait qu'il n'y a aucun élément qui se déforme élastiquement en cours de marche et qui pourrait par conséquent donner lieu à des ruptures

sous l'influence de la fatigue.

Le mode de réalisation de la fig. 4, o l'extrémité inférieure de la partie dépassante 29 de l'élément mobile est toujours logée à l'intérieur de la cavité 34, peut être avantageux à chaque fois qu'il est nécessaire que, dans n'importe quelle condition de marche et en particulier lors du démarrage du moteur à très basses températures, la force que l'huile contenue dans la chambre 17 exerce sur l'élément mobile 16 ne soit pas très élevée, et inférieure à une valeur prédéterminée. Comme cela est bien connu, l'huile se trouvant dans le moteur peut atteindre des pressions anormales et même très élevées quand le moteur est mis en route dans des conditions de très basses températures ambiantes; avec l'agencement indiqué sur la fig. 4, la zone sur laquelle cette pression anormale est exercée est très petite (cette zone correspond à celle occupée par la bague annulaire dont les diamètres extérieur et intérieur sont égaux respectivement à ceux de la chambre 17 et de la partie dépassante 29 et en conséquence la force qui est transmise à la tige de poussée 8 est très petite).Cette force, si elle était excessivement élevée, pourrait vaincre celle exercée par le ressort 10 (fig. 1) et provoquer l'ouverture de la soupape 3. En fait pendant la période de démarrage initial (pendant laquelle les pressions supérieures à la normale peuvent être produites), du fait de la difficulté de fuite de fluide entre les surfaces correspondantes de la partie dépassante 29 et de la cavité 34, la pression régnant dans cette dernière est sensiblement égale, pendant la période précitée, à la pression qui existe

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quand le moteur est immobile, c'est-à-dire la pression atmosphérique. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du

cadre de l'invention.

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Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Poussoir hydraulique auto-compensé servant à commander une soupape (3) dans un moteur à combustion interne dans lequel ladite soupape est actionnée par un arbre à cames (1) ainsi que par un mécanisme de transmission comportant une tige (8) qui est en contact avec le poussoir, l'arbre à cames et ladite tige étant placés du côté du cylindre (2) du

moteur qui est pourvu de ladite soupape, ledit poussoir compre-

nant un corps en forme de cuvette (12) qui comporte une paroi extrême (13) venant buter.contre la came (7) et une paroi latérale (14) qui peut coulisser dans un siège correspondant ménagé dans le bloc-cylindres du moteur, ainsi qu'un élément mobile (16) pouvant coulisser à l'intérieur du corps en forme de cuvette (12) et contre lequel vient buter ladite tige (8), ledit élément définissant avec le corps en forme de cuvette une première chambre (17) qui est en communication, par l'intermédiaire d'un conduit (19) avec une source de fluide sous pression, des éléments d'interception dudit fluide étant interposés le long dudit conduit, poussoir caractérisé en ce que lesdits éléments d'interception comprennent au moins

une bille (23) destinée à coopérer avec un siège (22) corres-

pondant formé dans ledit conduit (19) de manière à obturer ce dernier, ledit siège étant formé dans l'élément mobile (16) dans la zone ou ledit conduit (19) débouche dans ladite

première chambre (17).

2. Poussoir selon la revendication 1, dans lequel ledit élément mobile comporte une cavité annulaire définissant, avec la paroi latérale dudit corps en forme de cuvette, une seconde chambre (18) de forme annulaire faisant partie dudit conduit, et au moins un trou orienté essentiellement axialement et qui place la seconde chambre (18) en communication avec ladite première chambre (17), caractérisé en ce que ledit siège (22) est formé dans la zone o ledit trou (19) débouche

dans la première chambre (17).

3. Poussoir selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'arrêt (26, 27) pour lesdites billes (23), agissant de façon à limiter le déplacement desdites billes par rapport aux sièges associés (22) à une valeur prédéterminée, lesdits moyens d'arrêt (26, 27) comprenant au moins une butée (27) qui est fixée

sur une saillie axiale (29) dudit élément mobile (16).

4. Poussoir selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite saillie axia-

le (29) dudit élément mobile (16) a une longueur prédétermi-

née de façon à constituer une butée arrêtant le mouvement du-

dit élément mobile (16) en direction de la paroi extrême (13)

dudit corps en forme de cuvette(12).

5. Poussoir selon la revendication 4, caracté-

risé en ce que ladite paroi extrême (13) du corps en forme de cuvette (12) est pourvue d'une cavité (34) pouvant recevoir

l'extrémité de ladite saillie axiale (29).

il