FR2682173A1

FR2682173A1 - Soupape assemblee au moyen d'un rivet a tige creuse.

Info

Publication number: FR2682173A1
Application number: FR9211664A
Authority: FR
Inventors: Fink Gunter; Hammerschmidt Walter
Original assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1993-04-09
Anticipated expiration: 2012-10-02
Also published as: GB2261050A; FR2682173B1; GB2261050B; DE4233993A1; GB9219991D0; US5287883A

Abstract

La soupape selon l'invention comporte un rivet à tige creuse (6) qui sert à relier les éléments (3, 4, 5, 10, 11) de la soupape. Ce rivet à tige creuse (6) traverse les éléments de soupape (3, 4, 5, 10, 11) et est muni d'au moins une rainure radiale (16, 22) qui prend naissance dans sa paroi externe ou interne (17, 18) en réduisant l'épaisseur de la paroi du rivet (6) dans ce domaine. Par écrasement du rivet (6) à l'aide d'une force axiale, ce rivet (6) est déformé radialement vers l'extérieur ou vers l'intérieur en forme de bourrelet de sorte qu'il est fixé par serrage avec les éléments de soupape voisins. Lorsqu'il est prévu un évidement (19, 23) en face de chaque rainure (16, 22), cet évidement est rempli par la matière déformée du rivet (6), ce qui produit une liaison résistante et sans jeu. La soupape selon l'invention peut équiper notamment un compresseur.

Description

i La présente invention concerne une soupape, utilisable notamment dans un

compresseur, qui peut être fixée sur ou dans un carter, par exemple une tête de cylindre, par serrage contre une surface d'appui du carter à l'aide d'au moins une vis de tension, et qui est constituée par un siège de soupape muni de canaux de passage, par au moins un clapet monté de manière mobile au-dessus du siège, par un butoir pour le clapet et par au moins une pièce d'écartement située entre le siège

de soupape et le butoir.

Dans le domaine de la construction des soupapes, on sait qu'il est

nécessaire de relier entre eux les éléments de soupape On y parvient habituelle-

ment par vissage ou à l'aide de rivets déformables qui peuvent également être chauffés pour faciliter la déformation Ces deux types de liaison sont relativement coûteux et comportent d'autres inconvénients Les liaisons par vissage nécessitent des boulons filetés et des écrous usinés qui sont encombrants, tandis que les liaisons par rivets plus simples nécessitent pour leur fabrication l'application de forces d'écrasement souvent importantes, de sorte que les éléments de soupape qui en sont voisins peuvent être endommagés Lorsque les rivets sont utilisés à l'état chaud, les pièces qui viennent en contact avec eux peuvent être détériorées par

chauffage, notamment en ce qui concerne la dureté des matériaux.

Par le document AT-A 242281, on connaît une soupape munie d'une vis centrale pour relier entre eux les éléments de la soupape La partie de la vis centrale qui fait saillie au-dessus du butoir ou du siège de la soupape et l'écrou correspondant exigent un supplément de place dans la tête de cylindre La forme connue par le document US-A 3 082 512, dans laquelle on utilise à la place de la vis centrale un rivet creux chauffé au rouge par des électrodes puis riveté par des forces axiales, est un peu moins encombrante Les éléments de la soupape peuvent être détériorés sous l'effet de la chaleur Enfin, dans la soupape connue par le document DE-A-1450 479, il n'est prévu aucune liaison particulière pour les éléments de la soupape Les éléments de la soupape sont pressés contre la tête de cylindre du compresseur par une vis de tension qui les traverse Cette forme de réalisation exige que les éléments de la soupape soient livrés démontés pour n'être assemblés sur le compresseur qu'au cours du montage Il peut alors se produire des erreurs Par exemple, des éléments de la soupape peuvent être coincés lors du

serrage entre d'autres éléments de la soupape.

Dans le cas de la présente invention, il s'agit de faire en sorte que les différents éléments de la soupape soient reliés entre eux et incorporés dans le compresseur dans la position de montage correcte On sait que les fabricants de compresseurs se fournissent en soupapes auprès des fabricants spécialisés, pour incorporer ensuite ces soupapes dans leurs compresseurs, par exemple en fixant les soupapes sur la tête de cylindre à l'aide de vis de tension Dans les formes de réalisation courantes, ceci suppose que le fabricant de compresseurs doit assembler les soupapes lors du montage sur le compresseur Il peut alors se produire que les éléments de la soupape soient assemblés de manière incorrecte, ce qui peut entraîner des détériorations Un autre inconvénient de la livraison des soupapes sous forme de pièces détachées est qu'il n'est pas possible pour le fabricant de

soupapes de soumettre les soupapes non assemblées à un examen de leur fonction-

nement avant leur livraison.

Ainsi, la présente invention a pour but de relier entre eux les éléments

de soupape de manière simple dès avant leur incorporation dans un compresseur.

Selon l'invention, ce but est atteint en ce que les éléments de soupape sont maintenus avant le montage de la soupape dans ou sur le carter du compresseur par au moins un rivet à tige creuse au niveau du siège de soupape ou au niveau du butoir, qui sert d'élément de protection pour le transport et d'aide au montage et qui s'ajoute à ou qui remplace les vis de tension, ce rivet comportant au moins une rainure qui prend naissance sur sa surface interne ou externe et qui s'étend sur sa périphérie, de sorte que le rivet à tige creuse est déformable vers l'extérieur ou vers l'intérieur dans le domaine des nervures sous l'action d'une force exercée sur lui en direction axiale, et en ce que le rivet à tige creuse est relié par serrage aux éléments de soupape situés à l'extérieur, en particulier au siège de soupape et au butoir, les autres éléments de soupape, y compris une pièce d'écartement éventuellement présente, étant enfilés sur le rivet à tige creuse dans la position de montage correcte et le rivet à tige creuse se terminant à l'intérieur des

éléments de soupape ou affleurant au plus au niveau de leur surface externe.

Ainsi, le rivet à tige creuse selon l'invention est simplement une aide

au montage et un élément de protection pour le transport qui est situé intégrale-

ment à l'intérieur des éléments de soupape et qui, de ce fait, ne détériore absolu-

ment par la fixation finale de la soupape sur son site d'utilisation, fixation qui est assurée par des vis de tension qui traversent le rivet à tige creuse Le montage préalable de la soupape chez le fabricant, qui est prévu par l'invention, permet tout d'abord un examen simple de son fonctionnement avant sa livraison et permet en outre de garantir que les éléments de soupape ne soient pas assemblés de manière incorrecte par l'utilisateur de la soupape qui réalise son montage sur le site d'utilisation. Selon un développement de l'invention, il peut être prévu dans l'élément de soupape voisin du rivet à tige creuse un évidement dans le domaine d'au moins une rainure et situé en face de la rainure Au cours de la déformation du rivet à tige creuse par suite de l'application d'une force axiale, la matière déformée en forme de bourrelets dans le domaine des nervures pénètre dans l'évidement correspondant en le remplissant et en réalisant ainsi une liaison dépourvue de jeu entre le rivet à tige creuse et les éléments de soupape, liaison qui est également résistante à la traction en direction axiale Cependant, en présence de faibles sollicitations, il suffit pour obtenir une liaison solide de prévoir des parois lisses pour les éléments de soupape qui doivent être reliés entre eux, sans évidements, en particulier lorsque les parois qui coopèrent avec le rivet à tige creuse sont

rugueuses, par exemple par suite du matriçage.

Selon une autre caractéristique de l'invention, il peut être prévu dans le domaine d'une extrémité du rivet à tige creuse une rainure qui prend naissance dans la surface interne de celui-ci, tandis qu'à l'autre extrémité du rivet à tige creuse l'élément de soupape situé à l'extérieur de celui-ci est élargi en forme d'entonnoir La force axiale destinée à déformer le rivet à tige creuse est alors appliquée à l'extrémité du rivet à tige creuse qui est située dans l'élément de soupape élargi en forme d'entonnoir Ceci permet d'obtenir tout d'abord dans le domaine de la rainure une déformation avec formation d'un renflement vers l'extérieur et donc une liaison exempte de jeu avec l'élément de soupape voisin, après quoi l'extrémité du rivet à tige creuse située dans l'élément de soupape élargi en forme d'entonnoir est élargie radialement dans l'élargissement en forme d'entonnoir par maintien de la force axiale On obtient ainsi une liaison sans jeu, sensiblement indépendante des tolérances, entre les éléments de soupape ainsi qu'un centrage et une consolidation supplémentaires du fait de l'élargissement radial. Selon une autre variante de l'invention, il peut être prévu des rainures dans le domaine des deux extrémités du rivet à tige creuse La liaison avec les éléments de soupape voisins est alors réalisée aux deux extrémités du rivet à tige creuse par élargissement en forme de renflement du rivet à tige creuse, ce qui permet d'obtenir de même dans cette forme de réalisation une liaison définie exactement et dépourvue de jeu, par serrage seul ou par le fait que les saillies en forme de renflement remplissent les évidements éventuellement prévus dans les éléments de soupape voisins Par suite du raccourcissement produit au cours de l'écrasement du rivet à tige creuse, les éléments de soupape reliés entre eux sont pressés les uns contre les autres, de sorte que l'on obtient une liaison solide en

direction axiale également.

Dans le cadre de l'invention, le rivet à tige creuse peut comporter aussi plusieurs rainures, auquel cas plusieurs éléments de soupape peuvent être reliés entre eux au moyen d'un rivet à tige creuse Dans le cas d'un rivet à tige creuse muni de plusieurs rainures, il est avantageux que les rainures présentent des profondeurs et/ou des largeurs inégales Il est possible par ce moyen de faire en sorte que, lors de l'application de la force axiale sur le rivet à tige creuse pour réaliser la liaison, les différents domaines munis de rainures ne soient pas déformés simultanément, mais les uns après les autres étant donné que la paroi restante du rivet à tige creuse est moins résistante dans le cas d'une rainure plus profonde ou plus large et se déforme donc plus tôt, sous l'action d'une force axiale relativement faible, que la paroi située dans le domaine d'une rainure moins profonde ou moins large. Selon l'invention, il est préférable que la profondeur ou la largeur des rainures soit la plus faible à l'extrémité du rivet à tige creuse sur laquelle est appliquée la force axiale pour la déformation et qu'elle augmente par degrés en direction de l'autre extrémité du rivet à tige creuse Il est possible par ce moyen de déterminer au préalable la succession des déformations des domaines munis de rainures du rivet à tige creuse Le domaine rainuré qui est le plus éloigné du point d'application de la force axiale est déformé le premier, ce qui permet de garantir l'obtention dans tous les domaines déformés d'une liaison fiable, sans jeu et

résistante également en direction axiale.

Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins l'un des rivets à tige creuse peut être traversé par une vis de tension ancrée dans la tête de cylindre d'un compresseur et destinée à la fixation de la soupape Dans ce cas, il est avantageux que la vis de tension qui traverse le rivet à tige creuse soit vissée dans

un filetage prévu dans un alésage étagé qui reçoit également le rivet à tige creuse.

Etant donné qu'il suffit d'appliquer des forces relativement faibles pour déformer le rivet à tige creuse, il n'y a pas de risque que le filetage soit détérioré lors de la réalisation de la liaison par rivet ou lors de la déformation du rivet à tige creuse par

application des forces axiales.

Les rivets à tige creuse selon l'invention consistent en un matériau déformable qui est choisi en fonction des différentes utilisations, par exemple en fonction des forces appliquées Ils peuvent être constitués par exemple par de l'acier, un métal léger, du laiton ou par un autre alliage métallique, éventuellement

également par une matière plastique déformable.

D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de

la description suivante de modes de réalisation donnés uniquement à titre

d'exemple qui sont représentés dans les dessins, dans lesquels: la figure 1 représente en coupe axiale une soupape de compresseur montée dans la tête de cylindre d'un compresseur à l'aide d'un rivet à tige creuse selon l'invention; la figure 2 montre en coupe axiale partielle la même soupape à plus grande échelle; la figure 3 montre un détail agrandi encore; et la figure 4 montre schématiquement et de manière agrandie une

variante du rivet à tige creuse selon l'invention.

La soupape 2 montée dans la tête de cylindre 1 d'un compresseur, qui est représentée sur la figure 1, est une soupape de compression qui consiste en un siège de soupape 3, en une pièce d'écartement 4 sous forme de bague de guidage et en une plaque d'amortissement constituant le butoir S entre lesquels sont disposés les autres éléments de soupape Les éléments de soupape sont maintenus ensemble par un rivet à tige creuse 6 qui est fixé à une extrémité dans le siège de soupape 3, qui traverse la pièce d'écartement 4 et les éléments de soupape disposés autour de celle-ci et qui est ancré dans le butoir 5 par son autre extrémité Le rivet à tige creuse 6 est traversé par une vis de tension 7 qui est vissée dans un filetage 8 situé dans le siège de soupape 3, et cette vis serre la soupape 2 contre une surface d'appui 9 d'un évidement de la tête de cylindre 1 dans lequel la soupape 2 est

insérée ou pressée.

La figure 2 montre en coupe partielle la soupape 2 retirée de la tête de soupape Entre le siège de soupape 3 et le butoir 5, il est prévu un clapet annulaire et des ressorts 11, constitués par deux rondelles- ressorts, qui sont guidés à coulissement sur des prolongements radiaux 12 de la pièce d'écartement 4 Le siège de soupape 3 est muni de canaux de passage 13 qui sont recouverts par le clapet 10 Le butoir 5 comporte des fentes de passage 14 L'alésage fileté 8 prévu dans le siège de soupape 3 s'élargit dans la partie supérieure du siège de soupape 3 en formant un épaulement 15 Le rivet à tige creuse 6 est fixé dans cette partie

élargie de l'alésage fileté 8.

La figure 3 représente de manière agrandie le rivet à tige creuse 6 ainsi que les éléments de soupape qui l'entourent La moitié droite de la figure 3 montre le rivet à tige creuse 6 avant le rivetage, tandis que la moitié gauche de la figure représente la liaison par rivetage achevée Le rivet à tige creuse 6 est inséré dans

l'alésage fileté 8 élargi et s'appuie par son extrémité inférieure sur l'épaulement 15.

Dans le domaine de son extrémité, il est muni d'une rainure 16 qui prend naissance dans la surface interne 17 du rivet à tige creuse 6 et qui s'étend radialement vers l'extérieur La surface externe 18 du rivet à tige creuse 6 est située le long d'une paroi cylindrique du siège de soupape 3 A l'extrémité supérieure du rivet à tige creuse 6, l'alésage fileté 8 étagé est muni d'un élargissement en forme d'entonnoir 20. Lorsqu'une force axiale est appliquée sur le rivet à tige creuse 6 dans la direction de la flèche 21 représentée sur la moitié gauche de la figure 3, il en résulte un écrasement du rivet à tige creuse 6 La rainure 16 est aplatie, comme le montre la moitié gauche de la figure 3, ce qui a pour conséquence que la paroi externe du rivet à tige creuse 6 s'élargit radialement vers l'extérieur dans le domaine de la rainure 16, appuie sur la paroi de l'alésage étagé 8 du siège de

soupape 3 en serrant ainsi le rivet à tige creuse 6 dans le siège de soupape 3.

Lorsque la force axiale est maintenue, l'extrémité supérieure du rivet à tige creuse 6 s'élargit et se déforme radialement vers l'extérieur dans l'élargissement en forme d'entonnoir 20 A la place de l'élargissement du butoir 5, il pourrait être prévu simplement un alésage lisse au niveau de l'extrémité supérieure du rivet à tige

creuse 6.

Du fait du serrage et de l'écrasement axial du rivet à tige creuse 6, il se produit une liaison définie exactement, résistante et exempte de jeu entre les différents éléments de la soupape, liaison qui est sensiblement indépendante des tolérances L'élargissement radial au niveau du diamètre externe du rivet à tige creuse 6 permet d'obtenir un centrage et une consolidation supplémentaires Etant donné que la force d'écrasement nécessaire est relativement faible, il ne se produit aucune déformation ou détérioration du filetage de l'alésage fileté 8 De ce fait, à l'aide du rivet à tige creuse 6, la soupape peut être montée au préalable chez le fabricant et être protégée pour le stockage et le transport Il suffit au fabricant de compresseurs d'insérer dans la tête de cylindre la soupape déjà montée et de la

fixer selon la figure 1 par une ou plusieurs vis de tension 7.

La figure 4 représente une variante du rivet à tige creuse 6 représenté sur la figure 3 Là encore, le rivet à tige creuse 6 repose par son extrémité inférieure sur l'épaulement 15 de l'alésage fileté 8 élargi et est relié au siège de soupape 3 grâce à la déformation provoquée à l'aide d'une rainure 16 Cependant, contrairement à la forme de réalisation selon la figure 3, selon la figure 4, il est prévu dans le domaine de la rainure 16 un évidement 19 dans la paroi du siège de soupape 3 qui est situé en face de la rainure 16 Il est prévu en outre à proximité de l'extrémité supérieure du rivet à tige creuse 6 une autre rainure 22 en face de laquelle se trouve au niveau de la surface externe 18 un évidement 23 dans le

butoir 5.

La moitié droite de la figure 4 fait apparaître que la rainure 22 est plus étroite et moins profonde que la rainure 16 située à l'autre extrémité du rivet à tige creuse 6 Ceci a pour conséquence que l'épaisseur restante de la paroi du rivet à tige creuse 6 est plus faible dans le domaine de la rainure 16 que dans le domaine de la rainure 22 Lors de l'application de la force d'écrasement nécessaire pour le rivetage en direction de la flèche 21, le rivet à tige creuse 6 est donc tout d'abord déformé dans le domaine de la rainure 16 jusqu'à ce que le renflement ainsi formé remplisse l'évidement 19 du siège de soupape 3 Ce n'est qu'ensuite que le rivet à tige creuse 6 se déforme également dans le domaine de la rainure 22 sous l'action maintenue de la force d'écrasement, de sorte que l'évidement 23 du butoir 5 est rempli Lorsque la liaison entre le butoir 5 et le rivet à tige creuse 6 est destinée à être faiblement sollicitée en direction axiale, il est possible de renoncer à

l'évidement 23 et à créer la liaison uniquement par serrage.

Dans cette forme de réalisation également, on obtient une liaison résistante, sans jeu et fiable entre les éléments de soupape, par simple application d'une force axiale sur le rivet à tige creuse 6 L'exemple de réalisation selon la figure 4 laisse apparaître qu'il est possible de prévoir plus de deux rainures dans le rivet à tige creuse 6 C'est ainsi qu'il est possible de prévoir dans le domaine de la pièce d'écartement 4 une autre rainure ainsi qu'un évidement correspondant dans la pièce d'écartement 4, de sorte que la pièce d'écartement 4 peut être reliée

immédiatement au rivet à tige creuse 6 par écrasement de celui-ci.

Grâce au choix de la largeur et de la profondeur des différentes rainures, il est possible de choisir, en fonction des différentes exigences, la succession des déformations des domaines du rivet à tige creuse 6 munis de rainures qui se produisent au cours du processus d'écrasement Etant donné que, dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, le rivet à tige creuse 6 se déforme vers l'extérieur avec formation de renflements, il ne se produit pratiquement aucun rétrécissement du diamètre interne du rivet à tige creuse 6, de sorte qu'un mandrin de centrage éventuellement utilisé lors du processsus d'écrasement peut être extrait sans difficulté et par une force relativement faible après la déformation du rivet à

tige creuse.

Les exemples de mise en oeuvre montrent qu'il est possible, par simple application d'une force axiale sans outil particulier, de déformer le rivet à tige creuse 6 au choix vers l'extérieur ou vers l'intérieur selon que les rainures prévues dans le rivet à tige creuse prennent naissance dans sa paroi interne ou dans sa paroi externe Dans le cas o il est prévu plusieurs rainures dans le même rivet à tige creuse, la succession des déformations qui se produisent peut en outre être

déterminée au choix par la profondeur et la largeur des rainures.

Claims

REVENDICATIONS

1 Soupape utilisable notamment dans un compresseur, qui peut être fixée sur ou dans un carter, par exemple une tête de cylindre, par serrage contre une surface d'appui du carter à l'aide d'au moins une vis de tension, et qui est constituée par un siège de soupape muni de canaux de passage, par au moins un clapet monté de manière mobile au-dessus du siège, par un butoir pour le clapet et par au moins une pièce d'écartement située entre le siège de soupape et le butoir, caractérisée en ce que les éléments de soupape ( 3, 4, 5) sont maintenus avant le montage de la soupape dans ou sur le carter du compresseur par au moins un rivet à tige creuse ( 6) au niveau du siège de soupape ( 3) ou au niveau du butoir ( 5), qui sert d'élément de protection pour le transport et d'aide au montage et qui s'ajoute à ou qui remplace les vis de tension ( 7), ce rivet ( 6) comportant au moins une rainure ( 16, 22) qui prend naissance sur sa surface interne ou externe et qui s'étend sur sa périphérie, de sorte que le rivet à tige creuse ( 6) est déformable vers l'extérieur ou vers l'intérieur dans le domaine des nervures ( 16, 22) sous l'action d'une force exercée sur lui en direction axiale, et en ce que le rivet à tige creuse ( 6) est relié par serrage aux éléments de soupape situés à l'extérieur, en particulier au siège de soupape ( 3) et au butoir ( 5), les autres éléments de soupape ( 3, 4, 5), y compris une pièce d'écartement ( 4) éventuellement présente, étant enfilés sur le rivet à tige creuse ( 6) dans la position de montage correcte et le rivet à tige creuse ( 6) se terminant à l'intérieur des éléments de soupape ( 3, 4, 5) ou affleurant au plus au

niveau de leur surface externe.

2 Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu, dans l'élément de soupape ( 3, 5) voisin du rivet à tige creuse ( 6) un évidement ( 19, 23) dans le domaine d'au moins une rainure ( 16, 22) et situé en face de la rainure

( 16,22).

3 Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'il est prévu dans le domaine d'une extrémité du rivet à tige creuse ( 6) une rainure ( 16) qui prend naissance dans la surface interne ( 17) de celui-ci et en ce qu'à l'autre extrémité du rivet à tige creuse ( 6) l'élément de soupape ( 5) voisin du rivet à tige

creuse ( 6) est élargi en forme d'entonnoir.

4 Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'il est prévu des rainures ( 16, 22) dans le domaine des deux extrémités du rivet à tige

creuse ( 6).

Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté-

risée en ce que, dans le cas d'un rivet à tige creuse ( 6) comportant plus d'une

rainure, les rainures ( 16, 22) sont de profondeur et/ou de largeur inégales.

6 Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que la profondeur ou la largeur des rainures ( 22) à l'extrémité du rivet à tige creuse ( 6) sur laquelle est appliquée la force axiale destinée à la déformation est la plus faible et

augmente par degrés en direction de l'autre extrémité du rivet à tige creuse ( 6).

7 Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté-

risée en ce qu'au moins l'un des rivets à tige creuse ( 6) est traversé par une vis de tension ( 7) destinée à la fixation de la soupape ( 2) et ancrée dans un carter, tel que

la tête de cylindre ( 1) d'un compresseur.