FR2786245A1 - Soupape a mouvement rectiligne alternatif commandee hydrauliquement - Google Patents
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Abstract
Une soupape à mouvement rectiligne alternatif possède, sur sa tige, un piston auquel un moyen élastique hydraulique, raccordable à une source de pression, peut appliquer une pression, et qui est déplaçable d'une première en direction d'une seconde position finale.Des moyens de contrôle de pression (19, 22 à 25) maintiennent constante la pression du moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) sur le piston de tige (5) pendant son mouvement de la première en direction de la seconde position finale par le raccordement du moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) à la source de pression sur une partie variable déterminable de la course de la soupape (1). Applicable comme soupape d'admission ou d'échappement d'un moteur à combustion interne alternatif.
Description
L'invention concerne une soupape à mouvement rectiligne alternatif
commandée hydrauliquement, en particulier une soupape de renouvellement des gaz d'un moteur à combustion interne, possédant un piston de tige, auquel une pression est applicable par un moyen élastique hydraulique raccordable à une source de pression, et qui est déplaçable d'une première position
finale en direction d'une seconde position finale.
Par le brevet DE 38 36 725 C1, on connait un dispositif de positionnement hydraulique pour une soupape à mouvement rectiligne alternatif dans un moteur à combustion interne, dispositif qui comprend un piston, guidé dans une chambre de travail cylindrique et relié à la tige de la soupape, qui est chargé élastiquement, des deux côtés, de manière qu'il soit forcé, à l'état de repos, à une position médiane dans laquelle la soupape est partiellement ouverte. Pour déplacer la soupape à une position ouverte ou une position fermée, une pression hydraulique fournie par une source de pression est applicable alternativement sur l'un et l'autre côté du piston. Dans ce but, on a prévu une pompe refoulante servant de source de pression et un distributeur pouvant être amené à
différentes positions.
Par le brevet DE 195 01 495 Cl, on connaît une commande hydraulique pour une soupape à mouvement rectiligne alternatif dans un moteur à combustion interne, qui comprend un ressort hélicoïdal de compression, lequel charge la soupape dans le sens de sa fermeture, ainsi que des moyens élastiques hydrauliques, raccordables alternativement à une source de pression et un dissipateur de pression par un distributeur pouvant être amené à plusieurs positions, qui sont capables de déplacer la soupape dans le sens de son ouverture par l'intermédiaire d'un piston de
tige déplaçable conjointement avec la soupape.
Par les brevets DE 196 21 951 Cl et DE 196 21 719 Cl, on connait des dispositifs de commande hydraulique pour une soupape à mouvement rectiligne alternatif, sous la forme d'une soupape de renouvellement des gaz dans un moteur à combustion interne, dans lesquels on a coordonné à la soupape des premiers moyens élastiques chargeant la soupape dans le sens de sa fermeture et des seconds moyens élastiques chargeant la soupape, par l'intermédiaire d'un piston de tige, dans le sens de son ouverture et comprenant un montage en série d'un ressort mécanique et d'un ressort hydraulique. Les seconds moyens élastiques constituent un montage de ressorts ayant une caractéristique de ressort totale progressive avec, en fonction du travail de levée de la soupape, une précontrainte du ressort hydraulique allant au-delà de la force maximale du ressort hélicoïdal. Une pression d'alimentation suffisamment élevée pour le dispositif de commande est prévue à cet effet. Par le brevet DE 197 16 042 Cl, on connaît un dispositif de commande hydraulique pour une soupape à mouvement rectiligne alternatif dans un moteur à combustion interne, auquel sont coordonnés des premiers moyens élastiques pour solliciter la soupape dans le sens de sa fermeture, et des seconds moyens élastiques, réglables hydrauliquement, pour solliciter la soupape dans le sens de son ouverture. Les seconds moyens élastiques, réglables hydrauliquement, peuvent cycliquement être sollicités par une pression et détendus de nouveau et il leur est coordonné un élément de commande auxiliaire qui, en cas de dysfonctionnement de la soupape, peut supprimer la pression sur les seconds moyens élastiques. L'élément de commande auxiliaire présente, de préférence, une fonction de distributeur à deux voies et deux positions et est raccordé à travers des conduits de commande à une canalisation d'alimentation en pression ainsi qu'une canalisation de détente raccordables par un actionneur central possédant une soupape de manoeuvre. L'élément de commande auxiliaire est maintenu en outre à sa position de repos fermée par un ressort de rappel mécanique.
Ainsi qu'il découle également de ce qui pré-
cède, les soupapes de renouvellement des gaz de moteurs à combustion interne posent le problème que l'énergie d'actionnement, par exemple l'énergie de levée d'une soupape d'échappement, fluctue avec la pression régnant dans la chambre de combustion et par suite avec la charge du moteur. Conventionnellement, il en est tenu compte par le réglage de forces d'ouverture d'ampleurs différentes, comme celles pouvant être obtenues par un moyen élastique du type mentionné précédemment et composé d'un montage en série d'un ressort mécanique et d'un ressort hydraulique. Cependant, une difficulté liée à cette disposition est que, dès que le mouvement de levée du piston sur la tige de soupape commence, --le volume de la chambre de travail du ressort hydraulique est augmenté en conséquence, de sorte que la pression hydraulique établie dans cette chambre chute rapidement. De plus, dans le but de générer chaque fois une force d'ouverture optimale pour la levée de la
soupape, il faut veiller à ce que la pression hy-
draulique du ressort hydraulique soit réglée en adapta-
tion au régime du moteur.
Le but de l'invention est de procurer une soupape, du type mentionné au début, qui soit déplaçable par une énergie d'actionnement fournie par les moyens élastiques hydrauliques et pouvant être ajustée de façon variable, sans qu'il soit nécessaire de disposer à cet effet de pressions d'alimentation
variables pour le moyen élastique hydraulique.
Conformément à l'invention, on obtient ce ré-
sultat par la prévision de moyens de contrôle de pression qui maintiennent constante la pression du moyen élastique hydraulique sur le piston de tige pendant le mouvement de celui-ci de la première en direction de la seconde position finale par le raccordement du moyen élastique hydraulique à la source de pression sur une partie variable déterminable de la course de la soupape. De cette manière, pendant que la pression hydraulique des moyens élastiques reste constante, l'énergie appliquée au piston de tige pendant la course de la soupape, peut être variée en choisissant plus ou moins longue ou courte la partie de
la course de soupape dans laquelle les moyens élas-
tiques hydrauliques appliquent la pression de travail de la source de pression au piston de tige. Ainsi, l'énergie d'actionnement de la soupape peut être variée sans changer la pression de travail de la source de pression. Selon un développement de l'invention, les moyens de contrôle de pression pour raccorder le moyen
élastique hydraulique à la source de pression compren-
nent, dans un corps de soupape entourant le piston de tige, un premier espace annulaire raccordable à la source de pression et un autre espace annulaire raccordable à travers un conduit de pression au moyen élastique hydraulique et relié, pendant la partie variable déterminable de la course de soupape, au premier espace annulaire à travers une gorge de contrôle de pression du piston de tige. De ce fait, le moyen élastique hydraulique est relié automatiquement à la source de pression pendant le mouvement du piston de tige de la première en direction de la seconde position finale, dans la mesure o le premier espace annulaire est relié à la source de pression. De plus, le moyen
élastique hydraulique est également coupé automati-
quement de la source de pression dès que la gorge de contrôle de pression ne relie plus les deux espaces annulaires l'un à l'autre. Tant que ces deux espaces sont reliés entre eux à travers la gorge de contrôle, l'application de la pression d'alimentation de la source de pression au moyen élastique hydraulique peut être commandée par l'ouverture et la fermeture de la liaison entre le premier espace annulaire et la source
de pression.
Selon un autre développement de l'invention, les moyens de contrôle de pression pour raccorder le moyen élastique hydraulique à la source de pression, comprennent un premier espace annulaire raccordable à la source de pression et ménagé dans un corps de soupape entourant le piston de tige, et une gorge de contrôle de pression ménagée dans le piston de tige et raccordable au moyen élastique hydraulique à travers un conduit de pression s'étendant dans le piston de tige, la gorge de contrôle de pression étant reliée à l'espace annulaire pendant la partie variable déterminable de la course de soupape. Ainsi, le moyen élastique hydraulique est automatiquement relié à la source de pression pendant le mouvement du piston de tige de la première en direction de la seconde position finale, dans la mesure o le premier espace annulaire est relié à la source de pression. Avec cette solution, le conduit de pression menant au moyen élastique hydraulique, est agencé de manière particulièrement simple et peu encombrante à l'intérieur du piston de
tige. Dès que la gorge de contrôle de pression ne com-
munique plus avec le premier espace annulaire, le moyen élastique hydraulique est coupé de la source de pression. Tant que la gorge de contrôle communique avec le premier espace annulaire, l'application de la pression d'alimentation de la source de pression au moyen élastique hydraulique, peut être commandée par l'ouverture et la fermeture de la liaison entre le
premier espace annulaire et la source de pression.
Un autre développement de l'invention prévoit la disposition dans le conduit de pression d'une soupape antiretour qui empêche une réduction de pression dans le moyen élastique hydraulique à travers ce conduit. Quand ledit conduit est relié à la source de pression, la soupape antiretour s'ouvre lorsque la pression dans le moyen élastique hydraulique est descendue, par suite d'un mouvement du piston de tige, au-dessous de la pression d'alimentation de la source
de pression.
Selon un autre développement de l'invention, le premier espace annulaire est raccordable à la source de pression par un actionneur hydraulique qui déclenche en même temps le mouvement du piston de tige de la première position finale en direction de la seconde position finale. On peut se dispenser ainsi d'un actionneur particulier pour les moyens de contrôle de pression. Le début de la partie variable déterminable de la course de soupape est fixé par l'établissement 'de la liaison entre la gorge de contrôle de pression du piston de tige et le premier espace annulaire. La fin de la partie variable déterminable de la course de soupape est fixée, soit par la coupure de la gorge de contrôle du premier espace annulaire, soit par une
manoeuvre de l'actionneur hydraulique.
Un autre développement prévoit que les moyens de contrôle de pression pour raccorder le moyen élastique hydraulique à la source de pression, comprennent un organe d'arrêt pour fermer et ouvrir le conduit de pression, organe qui, sur un premier côté, est raccordable hydrauliquement, à travers un conduit de contrôle de pression, alternativement à la source de pression et à un dissipateur de pression, et est maintenu ouvert pendant la partie variable déterminable de la course de soupape. L'organe d'arrêt peut ainsi être piloté, hydrauliquement, indépendamment de la pression dans le conduit de pression. L'emploi de l'organe d'arrêt supprime la nécessité de faire passer le fluide hydraulique s'écoulant vers le moyen élastique hydraulique à travers une soupape-de commande
ayant une section de passage suffisamment grande.
Un autre développement de l'invention prévoit la coordination à l'organe d'arrêt d'un ressort de rappel agissant dans le sens de la fermeture de l'organe d'arrêt, lequel organe est relié au moyen élastique hydraulique, lequel est capable d'appliquer une pression à cet organe en vue de l'ouverture du conduit de pression à l'encontre de la force du ressort de rappel. L'organe d'arrêt peut ainsi être ouvert et fermé en fonction de la différence entre la pression dans le moyen élastique hydraulique et la pression dans
le conduit de contrôle.
Selon un autre développement de l'invention, le conduit de contrôle de pression est raccordable à -la source de pression et au dissipateur de pression par un actionneur hydraulique qui déclenche en même temps le
mouvement du piston de tige de la première position fi-
nale en direction de la seconde position finale. L'ac-
tionneur hydraulique pilote ainsi à la fois le piston de tige et l'organe d'arrêt. Selon une variante de réalisation de l'invention, le conduit de contrôle est relié à travers un étranglement à la source de pression et à travers une soupape de commande au dissipateur de pression. Le conduit de contrôle est de préférence couplé à la source de pression et à ce dissipateur, de manière que l'organe d'arrêt soit également ouvert lorsque le piston de tige est déplacé de sa première position finale, dans laquelle la soupape occupe sa position fermée, dans le sens de l'ouverture de la soupape. nir i Encore un autre développement de l'invention prévoit que les moyens de contrôle de pression déterminent, de façon variable, la partie de la course de soupape sur laquelle ils maintiennent la pression du moyen élastique hydraulique constante, en fonction d'une contrepression agissant sur la soupape, dans le cas d'une soupape de renouvellement des gaz d'un moteur à combustion interne, en particulier en fonction de la pression dans la chambre de combustion et, partant, de
la charge du moteur.
On décrira ci-après des modes de réalisation
avantageux de l'invention en référence aux dessins an-
nexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un premier mode de réalisation d'une soupape à commande hydraulique d'un moteur à combustion interne, comprenant un piston de tige auquel une pression peut être appliquée, ainsi que des moyens de contrôle de pression pouvant être raccordés à travers une gorge de contrôle de pression ménagée dans -le piston de tige à une source de pression; - la figure 2 est une vue correspondant à celle de la figure 1, mais d'un deuxième mode de réalisation de la soupape à commande hydraulique, avec des moyens de contrôle de pression intégrés complètement dans le piston de tige; - la figure 3 est une vue correspondant à celle de la figure 1, mais d'un troisième mode de réalisation de la soupape à commande hydraulique, avec des moyens de contrôle de pression réalisés comme un organe d'arrêt pour un conduit de pression pouvant être fermé; et - la figure 4 est une vue correspondant à celle de la figure 1, mais d'un quatrième mode de réalisation de la soupape à commande hydraulique, avec un actionneur hydraulique et un étranglement en tant
que moyens de contrôle de pression.
Un moteur à combustion interne, en particulier à pistons alternatifs pour un véhicule automobile, comporte, de façon connue, plusieurs cylindres, dont les chambres de combustion sont chacune pourvues d'au moins une soupape 1 à mouvement rectiligne alternatif pour l'amenée d'air de combustion (soupape d'admission) ou pour l'évacuation des gaz brûlés (soupape d'échappement). En vue de la commande de chaque soupape 1, on a prévu un dispositif de commande hydraulique 30, 40, 50 ou 60 selon l'un des modes de réalisation montrés par les figures 1 à 4. Les dispositifs de commande hydraulique 30, 40, 50 ou 60 des soupapes 1 de tous les cylindres du moteur sont de préférence pilotables par une électronique moteur réalisée comme une unité de commande centrale. Dans toutes les figures 1 à 4, la soupape est représentée à
sa position fermée.
Indépendamment du mode de réalisation du dispositif de commande hydraulique, la soupape 1 comporte une tige de soupape 2 et un appui de ressort 3 relié rigidement à elle. La tige 2 peut être sollicitée, par l'intermédiaire de l'appui de ressort 3, par un ressort hélicoïdal de compression 4 dont la
force agit dans le sens de la fermeture de la soupape.
La tige de soupape 2 est montée linéairement coulissante, ensemble avec un piston de tige 5, dans le dispositif de commande hydraulique 30, 40, 50 ou 60 concerné, le piston de tige 5 étant guidé dans un guidage cylindrique 6a d'un corps de soupape 6. A un endroit, le guidage 6a est élargi en une chambre de travail 7, laquelle est traversée par le piston de tige 5. Dans la chambre de travail 7 est reçu un piston de commande 8 réalisé d'un seul tenant avec le piston de tige 5. Le piston de commande 8 comprend un piston plongeur supérieur 8a et un piston plongeur inférieur 8b, pénétrant dans des chambres de pression 7a et 7b correspondantes de la chambre de travail 7. Les chambres de pression 7a et 7b sont réalisées de manière que dans les positions finales du piston de tige 5, elles soient séparées hydrauliquement, respectivement par les pistons plongeurs 8a et 8b, du volume restant
de la chambre de travail 7.
En référence à la figure 1, on décrira ci-
après un premier mode de réalisation de la soupape selon l'invention avec le dispositif de commande hydraulique 30. Dans le cas de ce dispositif 30, une chambre de travail 9 est prévue dans le corps de soupape 6 du côté éloigné du ressort de compression 4 du piston de tige 5, chambre dans laquelle le piston de tige 5 plonge par une extrémité. Ensemble avec un cylindre de pression 10, auquel elle est reliée par un conduit 11, la chambre de travail 9 forme un moyen élastique hydraulique qui est monté en série avec un moyen élastique mécanique sous la forme d'un ressort de compression 12. De telles dispositions de ressorts sont déjà connues par les brevets DE 196 21 951 Cl et DE 197 16 042 Cl cités précédemment, dans lesquels elles sont
décrites en détail.
A la première position finale représentée (position de repos) du piston de tige 5, la chambre de travail 9 communique par un conduit 13 et une gorge 14 du piston 5, ainsi que par un espace annulaire 15 ménagé dans le corps de soupape, avec une canalisation d'alimentation 16. A cette canalisation est appliquée la pression de travail du dispositif de commande hydraulique 30, produite par une source de pression non représentée, et le fluide hydraulique peut s'écouler à travers cette canalisation dans le dispositif de commande 30. A la position de repos du -piston de tige , la pression de travail maximale règne donc dans' le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11, de sorte qu'une force de pression maximale dans le sens de l'ouverture de la soupape 1 est exercée sur la face extrême supérieure 5a du piston de tige 5. La chambre de pression supérieure 7a est en même temps reliée à travers une gorge 18 du piston de tige 5 et un espace annulaire 19 du corps de soupape à une canalisation de
commande 20, laquelle est détendue à travers une sou-
pape de commande 31 amenée à la position adéquate. La chambre de travail 7 est reliée en permanence à la source de pression à travers une canalisation d'alimentation 17, de sorte qu'une force dans le sens de la fermeture de la soupape est exercée sur le piston de commande 8, à cette position du piston de tige 5, force qui suffit, ensemble avec la force du ressort hélicoïdal de compression 4, pour maintenir le piston de tige 5 et la soupape 1 à la position de repos à l'encontre de la force du moyen élastique hydraulique
9, 10, 11 précontraint.
Un mouvement du piston de tige 5 à partir de sa position de repos, est déclenché par le renversement -de la soupape de commande 31, ce qui relie la canalisation de commande 20 à la canalisation d'alimentation 21, de sorte que la chambre de pression supérieure 7a est mise sous pression de travail. Les forces de pression agissant sur l'extrémité 5a du piston de tige et sur le piston plongueur supérieur 8a, prédominent sur les forces de pression agissant sur le piston plongeur inférieur 8b, ainsi que les forces du ressort hélicoïdal de compression 4, de sorte que le piston de tige 5 se déplace, conjointement avec la soupape 1, à partir de la position de repos représentée
en direction de la position ouverte de la soupape.
Lors du mouvement d'extension ou de levée du piston de tige 5, la gorge 14 quitte l'espace annulaire , de sorte que cette liaison entre le moyen élastique Ur r --f hydraulique 9, 10, 11 et la canalisation d'alimentation 16 est coupée. A mesure que se poursuit l'extension du piston de tige 5, la pression dans le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 risque donc de baisser, ce qui ferait diminuer la force exercée par elle sur le piston de tige 5. Afin d'éviter cette perte de pression, on a prévu, dans le corps de soupape 6, des moyens de contrôle de pression 22 à 25 pour relier de façon variable le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 à la source de pression. Les moyens de contrôle de pression 22 à 25 comprennent un conduit de pression 22, pouvant être coupé par une soupape antiretour 23 et s'étendant entre la chambre de travail 9 et un espace annulaire 24. Dans le piston de tige 5 est usinée en plus, au tour, une gorge de contrôle de pression 25 qui, lorsque ce piston est positionné en conséquence, relie l'espace annulaire 24 à l'espace annulaire 19 et par suite à la
canalisation de commande 20.
Donc, lorsque le piston de tige 5 quitte sa première position finale (position de repos), -la liaison entre la gorge 14 et l'espace annulaire 15 est coupée d'abord et, simultanément ou immédiatement après, une liaison entre les espaces annulaires 19 et 24 est établie à travers la gorge de contrôle de pression 25. En raison de la communication des deux espaces annulaires 19 et 24, la pression de travail régnant dans la canalisation de commande 20, se propage dans le conduit de pression 22 et provoque, à l'encontre de la force d'un ressort de la soupape antiretour 23, ainsi que de la pression dans la chambre de travail 9, l'ouverture de la soupape antiretour 23, de sorte que les moyens élastiques hydrauliques 9, 10, 11 restent sous la pression de travail. Il est mis fin à cette situation, soit par le fait que la soupape de commande 31 est ramenée à la position feprésentée sur la figure 1, ce qui provoque la détente de' la canalisation de commande 20, soit par l'interruption de la liaison entre l'espace annulaire 24 et la gorge de contrôle de pression 25 par suite du mouvement d'extension du piston de tige 5. Dans les deux cas, une éventuelle poursuite d'écoulement de fluide hydraulique dans la chambre de travail 9 est arrêtée, et la soupape antiretour 23 coupe de nouveau le conduit de pression 22. Dans la partie de la course de soupape o les deux espaces annulaires 19 et 24 communiquent à travers la gorge de contrôle 25, les moyens élastiques hydrauliques 9, 10, 11 peuvent être raccordés par la
soupape de commande 31 - selon des choix essentielle-
ment libres - à la source de pression ou à un dissipateur de pression. Une chute de pression dans le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11, occasionnée par la sortie du piston de tige 5 de la chambre de travail 9, peut ainsi être compensée ou pratiquement évitée dès
le départ.
A la fin de la course de la soupape, le piston de tige 5 arrive à sa seconde position finale, o le piston plongeur inférieur 8b pénètre dans la chambre de pression inférieure 7b et cette chambre est reliée, à travers une gorge 26 et un espace annulaire 27, à la canalisation de commande 20, détendue entretemps par suite d'un renversement effectué préalablement de la soupape de commande 31. En même temps, la gorge 14 entre en communication, dans cette seconde position finale du piston de tige 5, avec un espace annulaire 28 qui communique en permanence avec le dissipateur de pression à travers une canalisation de détente ou de décharge 29. Par conséquent, dans cette position du piston de tige 5, le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 est également détendu, ceci afin de permettre le retour de la soupape 1 et du piston de
tige 5 à la première position finale.
Le dispositif de commande hydraulique 30 selon l'invention convient de préférence à la commande des soupapes d'échappement du moteur à combustion interne mentionné au début, soupapes qui doivent être ouvertes alors que des pressions de gaz élevées règnent dans les chambres de combustion. Plus - exactement, suivant les états de charge du moteur, des pressions de gaz d'ampleurs et de durées différentes règnent dans les chambres de combustion, pressions qui exercent sur la soupape 1 des forces dans le sens de sa fermeture et rendent son ouverture plus difficile. Le dispositif de commande hydraulique 30 doit donc non seulement être capable, pour ouvrir la soupape, de vaincre les forces maximales possibles agissant dans le sens de la fermeture de la soupape, mais aussi de fournir une énergie d'actionnement suffisante pendant la durée d'ouverture de la soupape, laquelle, par ailleurs, ne doit pas devenir trop longue. Ceci est réalisé en l'occurrence, comme il vient d'être décrit, par le raccordement du moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 à la source de pression du dispositif de commande 30 pendant une partie variale déterminable de la course de la soupape. Il est à noter à cet égard que la pression de travail de la source de pression est adaptée à la force maximale à déployer, tandis que la durée ou la
longueur de la partie de course de la soupape sur la-
quelle la haute pression de travail est appliquée au moyen élastique hydraulique, peut être fixée ou déterminée en fonction du besoin d'énergie pendant l'opération d'ouverture de la soupape 1, c'est-à- dire,
en particulier, en fonction de la charge du moteur.
Dans ce mode de réalisation, le début de la partie variable déterminable de la course de soupape est fixé par l'établissement de la liaison entre les espaces annulaires 19 et 24 à travers la gorge de contrôle 25, tandis que la fin de la partie variable déterminable de Til VI la course de soupape est fixée par la détente du conduit de pression 22 par le renversement de la soupape de commande 31 à la position représentée sur la figure 1 ou alors, au plus tard, par la coupure de la liaison entre l'espace annulaire 24 et la gorge 25. Dans une variante de réalisation du dispositif de commande hydraulique 30, les moyens de contrôle de pression 22 à 25 sont remplacés par un conduit de pression prévu entre la chambre de travail 9 et la source de pression et pouvant être fermé par une soupape de commande supplémentaire, en particulier sous la forme d'un distributeur à deux voies et trois positions. D'après la figure 2, dans un deuxième mode de réalisation 40 du dispositif de commande hydraulique selon l'invention, le conduit de pression 22 de la figure 1, y compris l'espace annulaire 24 qui lui est associé dans le corps de soupape 6, est remplacé par un conduit de pression 32 s'étendant dans le piston de tige 5. Le conduit de pression 32 est couplé à travers des orifices de communication 33 avec une gorge de contrôle de pression 34 qui, pendant l'extension du piston de tige 5, passe par-dessus l'espace annulaire 19 relié à la canalisation de commande 20. Entre la gorge de contrôle de pression 34 et la gorge 14, le conduit de pression 32 contient une soupape antiretour qui correspond à la soupape antiretour 23 selon la
figure 1.
Le mode de fonctionnement du dispositif de commande hydraulique 40 selon la figure 2 correspond dans une large mesure à celui du dispositif de commande selon la figure 1. Par un renversement de la soupape de commande 31, réalisée sous la forme d'un distributeur à trois voies et deux positions, la pression de travail de la source de pression - non représentée - est appliquée à la canalisation de commande 20 et le piston de tige 5 est déplacé, par le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 qui est également sous la pression de travail, de sa première position finalereprésentée (position de repos) en direction de la seconde position finale (position ouverte). Lors de cette opération, la liaison entre la gorge 14 et l'espace annulaire 15 est interrompue, mais la liaison entre la gorge de contrôle de pression 34 et l'espace annulaire 19 est en même temps établie. Ainsi est garanti que la chambre de travail 9 continue à recevoir la pression de travail à travers le conduit de pression 32 et le conduit 13, la soupape antiretour 35 étant ouverte, tant que la canalisation de commande 20 est reliée à la source de pression et que la gorge de
contrôle 34 n'a pas dépassé l'espace annulaire 19.
La figure 3 représenté un mode de réalisation modifié par rapport à ceux montrés par les figures 1 et 2 d'une soupape 1 selon l'invention, à laquelle est coordonné dans ce cas un dispositif de commande hydraulique 50. Comme dans les autres modes de réalisation, un ressort hélicoïdal de compression 4 est associé à la soupape 1, ressort qui agit par l'intermédiaire d'un appui de ressort 3 sur la tige 2 de la soupape et exerce une force dans le sens de la fermeture de la soupape 1. Pour l'actionnement de la soupape 1, on a prévu un piston de tige 5 qui est guidé dans un guidage cylindrique 6a d'un corps de soupape 6 et auquel est coordonné un piston de commande 8 guidé dans une chambre de travail 7. Des deux côtés du piston de commande 8, on a prévu des pistons plongeurs 8a et 8b qui pénètrent dans des chambres de pression 7a et 7b, de manière que, dans les positions finales de la soupape, l'une ou l'autre de ces chambres de pression
soit séparée de la chambre de travail 7.
Un moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 peut appliquer à l'extrémité supérieure 5a du piston de tige nr I une force de pression agissant dans le sens de l'ouverture de la soupape 1 et capable de déplacer le piston de tige 5 avec la soupape 1 à l'encontre de la force du ressort hélicoïdal de compression 4 et des autres forces agissant sur la soupape 1. Le dispositif de commande hydraulique 50 est manoeuvrable par une soupape de commande 31 - réalisée sous la forme d'un distributeur à trois voies et deux positions - qui raccorde la canalisation de commande 41 sélectivement, soit à travers une canalisation d'alimentation 42 à une source de pression non représentée, soit à travers une canalisation de détente ou de décharge 43 à un
dissipateur de pression qui n'est pas non plus re-
présenté. La canalisation de commande 41 débouche dans la chambre de travail 7, à laquelle est raccordé un conduit de contrôle de pression 44. Ce dernier permet le pilotage hydraulique d'un organe d'arrêt 46 d'un conduit de pression 48. Celui-ci relie la chambre de travail 9 à travers l'espace annulaire 14 et la canalisation d'alimentation 42 à la source de pression et peut être fermé par l'organe d'arrêt 46. Cet organe 46 est réalisé comme un tiroir pressé par un ressort de compression 45 et par la pression régnant dans le conduit de contrôle dans un siège conique de fermeture étanche 47. Le tiroir d'arrêt 46 peut être chargé dans le sens de l'ouverture par la pression régnant dans la
chambre de travail 9.
Le fonctionnement du dispositif de commande hydraulique 50 peut être décrit comme suit. A la première position finale (position de repos) représentée sur la figure 3 de la soupape 1, la pression de travail maximale est appliquée à la fois à la chambre de travail 7 et au moyen élastique hydraulique 9, 10, 11. Comme la chambre de pression supérieure 7a est détendue, la somme: de la force exercée sur le piston de commande 8 et de la force- du
ressort hélicoïdal de compression 4, suffit pour main-
tenir la soupape 1 à la position de repos représentée, à l'encontre de la force de pression du moyen élastique hydraulique 9, 10, 11. Par le renversement de la soupape de commande 31, la canalisation de commande 41 peut être raccordée à la canalisation de décharge 43,
de sorte que la chambre de travail 7 est détendue.
Cette détente déclenche le mouvement du piston de tige à partir de la position finale représentée en direction de la seconde position finale, correspondant à la position ouverte de la soupape 1. Le renversement de la soupape de commande 31 provoque aussi, simultanément, la détente du conduit de contrôle de
pression 44, de sorte que le tiroir d'arrêt 46 est dé-
placé, à l'encontre du ressort de compression 45, par la pression régnant dans la chambre de travail 9 et que le conduit de pression 48 est ouvert. A travers ce conduit de pression 48 ouvert, le moyen élastique hydraulique est maintenant relié à la canalisation
d'alimentation 42 et par suite à la source de pression.
En raison du mouvement du piston de tige 5 en direction de la seconde position finale, la gorge 14 est coupée de l'espace annulaire 15, mais la communication entre la chambre de travail 9 et la source de pression est maintenue à travers le conduit de pression 48 et l'espace annulaire 15. Dès que le piston plongeur 8a est sorti de la chambre de pression 7a coordonnée et que l'espace annulaire 19 ne communique plus avec la gorge 18, la position de la soupape de commande 31 n'influence plus le mouvement du piston de tige 5 puisque les forces agissant sur le piston de commande 8 s'annulent mutuellement. De ce fait, la soupape 31 peut être ramenée à la position illustrée à un moment désiré quelconque pendant le mouvement du piston de tige de la première à la seconde position finale, ou alors que la soupape 1 occupe -une
Fil -
position quelconque entre sa position de repos fermée et sa position ouverte. Il s'ensuit que la chambre de travail 7 et la canalisation de commande 44 sont de nouveau mises sous pression, si bien que le tiroir d'arrêt 46 est repoussé dans son siège de fermeture étanche 47, ce qui interrompt la liaison entre le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 et la source de pression.
Le mouvement consécutif de poursuite de l'ex-
tension du piston de tige 5 entraîne alors une perte de pression correspondant à l'augmentation de volume du moyen élastique hydraulique 9, 10, 11. A la seconde position finale du piston de tige 5, la gorge 14 entre en liaison avec l'espace annulaire 19, de sorte que le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 est complètement détendu. Préalablement à cette détente, la soupape de commande 31 doit être ramenée à la position montrée sur la figure 3 afin que la pression de travail régnant dans la chambre 7 et agissant d'en haut sur le piston de commande 8, puisse maintenir le piston de tige 5 -à l'encontre de la force du ressort hélicoïdal de compression 4 à la seconde position finale pendant la détente simultanée de la chambre de pression 7b coupée
par le piston plongeur inférieur 8b.
Le mouvement de retour à la première position finale représentée, est déclenché par un nouveau renversement de la soupape de commande 31 et une détente correspondante de la chambre de travail 7, laquelle n'a cependant pas d'influence sur le tiroir d'arrêt 46 du fait que la chambre de travail 9 est détendue. Ce tiroir est en outre maintenu à sa position
fermée par le ressort de compression 45.
Dans le cas du dispositif de commande hydrau-
lique 50 selon la figure 3, en raison du principe de fonctionnement qui vient d'être décrit, la pression dans le moyen élastique hydraulique 9, 10, 11 peut être maintenue à la pression de travail maximale du dispositif de commande pendant une partie temporelle ou spatiale variable et pouvant être fixée - ou déterminable - de la course de la soupape. Cette partie variable déterminable de la course de soupape commence par le déclenchement du mouvement du piston de tige 5 par suite du renversement de la soupape de commande 31 et elle peut être terminée par le rappel, pouvant être choisi librement, de cette soupape à sa position
initiale.
Le tiroir d'arrêt 46 remplit en plus une fonction de sécurité en cas de défaillance de la source de pression et d'un abaissement - lié à une telle défaillance - de la pression de travail dans le dispositif de commande 50. Si, dans ce cas, les moyens élastiques hydrauliques ne sont pas complètement détendus, le tiroir 46 s'ouvre automatiquement sous l'effet de la différence de pression entre la chambre de travail 9 et le conduit de pression 48, ce qui entraîne l'abaissement de la pression dans la chambfe 9. Cependant, comme la force du ressort de compression empêche l'abaissement complet de la pression dans la chambre de travail 9 au niveau de la pression de travail résiduelle, une soupape antiretour supplémentaire peut être prévue dans le conduit 13 entre l'espace annulaire 15 et la chambre 9, soupape qui facilite l'écoulement de fluide hydraulique de cette chambre 9 dans l'espace annulaire 15, mais
empêche l'arrivée de fluide.
La figure 4 montre un quatrième mode de réalisation de la soupape selon l'invention avec un dispositif de commande hydraulique 60 coordonné. Ce dispositif de commande hydraulique 60 correspond pour l'essentiel au dispositif de commande 50 représenté sur la figure 3, sauf que le distributeur 3L- à trois voies et deux positions, servant de soupape de commande, 'est remplacé dans ce cas par un distributeur 51 à deux voies et deux positions ensemble avec un étranglement 52 dans un conduit de dérivation 53. Ce dernier relie la canalisation de commande 41 à la canalisation d'alimentation 42. Le mouvement du piston de tige 5 à partir de la première position finale représentée en direction de la seconde position finale, est déclenché par le renversement du distributeur 51, servant de soupape de commande, ce qui entraîne la détente rapide de la chambre de travail 7 à travers la canalisation de décharge 43. Avant même que des quantités appréciables de fluide hydraulique ne puissent parvenir depuis la canalisation d'alimentation 42 et à travers l'étranglement 52 dans la canalisation de commande 41, le piston plongeur supérieur 8a sort de la chambre de pression 7a, et la soupape de commande 51 peut immédiatement après être ramenée à la position initiale représentée. Comme dans le cas du dispositif de commande selon la figure 3, le tiroir d'arrêt 46 est ouvert par la pression régnant dans la chambre de travail 9, le conduit de contrôle de pression 44 étant détendu, et la chambre de travail 9 est reliée à travers le conduit 48 à la source de pression. La pression de travail, se rétablissant avec du retard dans la chambre de travail 7 et par suite aussi dans le conduit de contrôle 44, produit, pendant la course de la soupape, la fermeture progressive du tiroir d'arrêt 46. Lors de cette opération, le comportement du tiroir 46 est influencé de manière essentielle par le dimensionnement de l'étranglement 52, raison pour laquelle l'utilisation d'un étranglement 52 de type réglable permet de varier la vitesse de fermeture du tiroir 46, par exemple en fonction du régime d'un moteur à combustion interne
équipé de soupapes selon l'invention.
La disposition proposée permet, pendant une partie variable déterminable de la course de la soupape, d'appliquer la pression de travail de façon réglable, par sa durée, au moyen élastique hydraulique 9, 10, 11, si bien que l'énergie d'ouverture exercée sur la soupape 1 peut être ajustée de manière variable correspondante. L'organe d'arrêt 46 est avantageusement agencé pour qu'il soit déplaçable par une petite quantité de fluide hydraulique, tout en étant capable d'ouvrir ou de fermer un conduit de pression ayant une section d'écoulement relativement grande. Un conduit de pression ayant une grande section d'écoulement, permet d'obtenir une grande puissance d'ouverture du
dispositif de commande.
Il va de soi qu'un organe d'arrêt 46 comme celui prévu dans les dispositifs de commande 50 et 60 selon les figures 3 et 4, est pilotable aussi d'une autre manière. En particulier, on peut prévoir, dans le conduit de contrôle de pression 44, un élément pour l'inversion de la pression dans ce conduit, de sorte t que le tiroir 46 est ouvert lorsque la pression de travail est appliquée au conduit 44 et qu'il est fermé
lorsque ce conduit 44 est détendu.
nir -T
Claims (10)
1. Soupape à mouvement rectiligne alternatif (1) commandée hydrauliquement, en particulier soupape de renouvellement des gaz d'un moteur à combustion interne, possédant un piston de tige (5),_ auquel une pression est applicable par un moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) raccordable à une source de pression, et qui est déplaçable d'une première position finale en direction d'une seconde position finale, caractérisée par des moyens de contrôle de pression (19, 22 à 25, 32 à 35, 44 à 48) qui maintiennent constante la pression du moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) sur le piston de tige (5) pendant le mouvement de celui-ci de la première en direction de la seconde position finale par le raccordement du moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) à la source de pression sur une partie variable déterminable de la
course de la soupape.
2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de contrôle de pression (19, 22 à 25) pour raccorder le moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) à la source de pression comprennent, dans un corps de soupape (6) entourant le piston de tige (5), un premier espace annulaire (19) raccordable à la source de pression et un autre espace annulaire (24) raccordable à travers un conduit de pression (22) au moyen élastique hydraulique et relié, pendant la partie variable déterminable de la course de soupape, au premier espace annulaire (19) à travers une gorge de contrôle de pression (25) du
piston de tige (5).
3. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de contrôle de pression (19, 32 à 35) pour raccorder le moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) à la source' de pression, comprennent un premier espace annulaire (19) raccordable à la source de pression et ménagé dans un corps de soupape (6) entourant le piston de tige (5), et une gorge de contrôle de pression (34) ménagée dans le piston de tige (5) et raccordable au moyen élastique hydraulique à travers un conduit de pression (13, 32) s'étendant dans le piston de tige, la gorge de contrôle de pression (34) étant reliée à l'espace annulaire (19) pendant la partie variable déterminable de la course de
soupape.
4. Soupape selon la revendication 2 ou 3, ca-
ractérisée par la disposition dans le conduit de pression (22, 32) d'une soupape antiretour (23, 35) qui empêche une réduction de pression dans le moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) à travers le conduit
de pression (22, 32).
5. Soupape selon une des revendications 2 à
4, caractérisée en ce que le premier espace annulaire (19) est raccordable à la source de pression par un actionneur hydraulique (31) qui déclenche en même temps le mouvement du piston de tige (5) de la première position finale en direction de la seconde position finale.
6. Soupape selon la revendication 2 ou 3, ca-
ractérisée en ce que les moyens de contrôle de pression (44 à 48) pour raccorder le moyen élastique hydraulique
(9, 10, 11) à la source de pression, comprennent un or-
gane d'arrêt (46) pour fermer et ouvrir le conduit de pression (48), organe qui, sur un premier côté, est raccordable hydrauliquement, à travers un conduit de contrôle de pression (44), alternativement à la source de pression et à un dissipateur de pression, et est maintenu ouvert pendant la partie variable déterminable
de la course de soupape.
7. Soupape selon la revendication 6, caractérisée par la coordination à l'organe d'arrêt (46) d'un ressort de rappel (45) agissant dans le sens de la fermeture de l'organe d'arrêt (46), lequel organe est relié au moyen élastique hydraulique (9, 10, 11), lequel est capable d'appliquer une pression à cet organe en vue de l'ouverture du conduit de pression
(48) à l'encontre de la force du ressort de -rappel.
8. Soupape selon la revendication 6 ou 7, ca-
ractérisée en ce que le conduit de contrôle de pression (44) est raccordable à la source de pression et au dissipateur de pression par un actionneur hydraulique (31, 51) qui déclenche en même temps le mouvement du piston de tige (5) de la première position finale en
direction de la seconde position finale.
9. Soupape selon la revendication 8, caractérisée en ce que le conduit de contrôle de pression (44) est relié à travers un étranglement (52) à la source de pression et à travers une soupape de
commande (51) au dissipateur de pression.
10. Soupape selon une des revendications 1 à
9, caractérisée en ce que les moyens de contrôle de pression déterminent, de façon variable, la partie de la course de soupape sur laquelle ils maintiennent la pression du moyen élastique hydraulique (9, 10, 11) constante, en fonction d'une contre-pression agissant
sur la soupape.
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