FR3137717A1 - THERMAL ENGINE CYLINDER HEAD COMPRISING A VALVE CONTROL - Google Patents

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Mouad Maarouf
Chakib Karim Allah
Malinfa Niare
Abdelkarim Oubella
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Abstract

Culasse de moteur thermique comportant un arbre à came, des soupapes présentant chacune un linguet allongé (10) comprenant à une extrémité un pivot, à l’autre extrémité une face d’appui sur une tige de soupape (6), et un rouleau (16) présentant un axe parallèle à celui de l’arbre à cames, et comportant un bras de retenu fixe (20) présentant une extrémité de butée du linguet (26) limitant sa course lors d’une fermeture de la soupape, ce bras de retenu (20) comprenant un passage intérieur de fluide de lubrification présentant un orifice de sortie (28) tourné vers le contact entre le rouleau (16) et la came en appui sur ce rouleau. Figure 1Heat engine cylinder head comprising a camshaft, valves each having an elongated latch (10) comprising at one end a pivot, at the other end a bearing face on a valve stem (6), and a roller ( 16) having an axis parallel to that of the camshaft, and comprising a fixed retaining arm (20) having a stop end of the latch (26) limiting its stroke when the valve closes, this arm of retained (20) comprising an internal passage of lubricating fluid having an outlet orifice (28) facing the contact between the roller (16) and the cam resting on this roller. Figure 1

Description

CULASSE DE MOTEUR THERMIQUE COMPORTANT UNE COMMANDE DE SOUPAPETHERMAL ENGINE CYLINDER HEAD COMPRISING A VALVE CONTROL

La présente invention concerne une culasse de moteur thermique comportant une commande de soupape, ainsi qu’un moteur thermique équipé d’une telle culasse et un véhicule automobile comportant ce type de moteur thermique.The present invention relates to a heat engine cylinder head comprising a valve control, as well as a heat engine equipped with such a cylinder head and a motor vehicle comprising this type of heat engine.

Un type de moteur thermique connu, présenté par le document DE-A1-102014211193, comporte une culasse comprenant un arbre à cames en tête disposé au-dessus des soupapes pour les commander. Chaque soupape reçoit un linguet allongé présentant une extrémité reliée à la culasse par un pivot supporté par un axe, l’autre extrémité prenant appui sur l’extrémité de cette tige de soupape.A type of known heat engine, presented by document DE-A1-102014211193, comprises a cylinder head comprising an overhead camshaft arranged above the valves to control them. Each valve receives an elongated latch having one end connected to the cylinder head by a pivot supported by an axis, the other end bearing on the end of this valve stem.

Chaque linguet comporte dans sa partie centrale un rouleau monté sur un axe parallèle à l’arbre à cames, recevant l’appui d’une came afin de faire basculer le linguet sur son pivot pour presser sur la soupape et l’ouvrir. Un ressort de rappel entourant la tige de soupape, referme la soupape après le passage de la came sur le rouleau.Each latch has in its central part a roller mounted on an axis parallel to the camshaft, receiving the support of a cam in order to tilt the latch on its pivot to press on the valve and open it. A return spring surrounding the valve stem closes the valve after the cam passes over the roller.

Chaque soupape comporte de plus un bras de retenu, réalisé avec une tôle pliée, présentant une extrémité vissée dans la culasse, l’autre extrémité formant un crochet de butée arrière du linguet, dans l’axe de la tige de soupape, limitant le recul de ce linguet.Each valve further comprises a retaining arm, made with a folded sheet metal, having one end screwed into the cylinder head, the other end forming a rear stop hook of the latch, in the axis of the valve stem, limiting the recoil of this latch.

L’ensemble de la partie supérieure de la culasse comportant l’arbre à cames et les linguets forme un volume fermé recevant une huile de lubrification, en particulier des cames de l’arbre à cames appliquant des efforts importants sur les rouleaux pour comprimer les ressorts de rappel des soupapes avec des vitesses élevées.The entire upper part of the cylinder head comprising the camshaft and the latches forms a closed volume receiving a lubricating oil, in particular from the cams of the camshaft applying significant forces on the rollers to compress the springs valve return with high speeds.

Toutefois dans le cas d’une production en grande série, on obtient des dispersions de fabrication de la came, des rouleaux et des linguets, pouvant donner en particulier des petits écarts de géométrie, de nature des matériaux, de traitement de ces matériaux ou des états des surfaces en contact. La répartition de pression sur l’ensemble du contact linéaire entre la came et le rouleau peut ne pas être uniforme, les rouleaux et les cames présentant des largeurs différentes, avec notamment des effets de bord sur les côtés de la pièce la moins large. On peut constater dans certains cas, suivant les conditions de fonctionnement, une détérioration des surfaces des cames ou des rouleaux.However, in the case of large-scale production, manufacturing dispersions of the cam, rollers and latches are obtained, which may in particular give rise to small deviations in geometry, nature of materials, processing of these materials or states of the surfaces in contact. The pressure distribution over the entire linear contact between the cam and the roller may not be uniform, the rollers and the cams having different widths, including edge effects on the sides of the narrower part. In certain cases, depending on the operating conditions, we may notice deterioration of the surfaces of the cams or rollers.

Afin d’améliorer la lubrification des surfaces en contact de l’arbre à cames et des rouleaux, un dispositif de lubrification, présenté notamment par le document EP-A1-785340, comporte pour chaque soupape un support de pivot comprenant un passage axial qui est relié à des canaux internes dans la culasse recevant l’huile de lubrification du moteur sous pression. Ce passage débouche au-dessus du linguet, en direction du contact entre la came et le rouleau pour améliorer sa lubrification et son refroidissement.In order to improve the lubrication of the surfaces in contact with the camshaft and the rollers, a lubrication device, presented in particular by document EP-A1-785340, comprises for each valve a pivot support comprising an axial passage which is connected to internal channels in the cylinder head receiving engine lubricating oil under pressure. This passage opens above the latch, towards the contact between the cam and the roller to improve its lubrication and cooling.

Toutefois ce dispositif nécessite une arrivée d’huile au niveau du support de pivot qu’il n’est pas toujours possible de réaliser.However, this device requires an oil supply to the pivot support, which it is not always possible to achieve.

En variante on peut ajouter des canalisations fixées sur la culasse dans le volume étanche, reliées à des perçages internes de cette culasse, pour conduire le fluide sous pression en direction de la came.As a variant, it is possible to add pipes fixed to the cylinder head in the sealed volume, connected to internal holes in this cylinder head, to conduct the fluid under pressure in the direction of the cam.

Cette disposition utilise des composants supplémentaires présentant un volume et nécessitant des surfaces de fixation spécifiques sur la culasse, qui peuvent être difficile à trouver dans le volume très réduit de la culasse. De plus il faut approvisionner ces composants et les monter ce qui entraîne des coûts additionnels.This arrangement uses additional components having a volume and requiring specific mounting surfaces on the cylinder head, which can be difficult to find in the very small volume of the cylinder head. In addition, these components must be supplied and assembled, which results in additional costs.

La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur.The present invention aims in particular to avoid these problems of the prior art.

Elle propose à cet effet une culasse de moteur thermique comportant un arbre à cames, des soupapes présentant chacune un linguet allongé comprenant à une extrémité un pivot, à l’autre extrémité une face d’appui sur une tige de soupape, et un rouleau présentant un axe parallèle à celui de l’arbre à cames, et comportant un bras de retenu fixe présentant une extrémité de butée du linguet limitant sa course lors d’une fermeture de la soupape, cette culasse étant remarquable en ce que le bras de retenu comporte un passage intérieur de fluide de lubrification, présentant un orifice de sortie tourné vers le contact entre le rouleau et la came en appui sur ce rouleau.For this purpose, it proposes a heat engine cylinder head comprising a camshaft, valves each having an elongated latch comprising at one end a pivot, at the other end a bearing face on a valve stem, and a roller having an axis parallel to that of the camshaft, and comprising a fixed retaining arm having a stop end of the latch limiting its stroke when the valve closes, this cylinder head being remarkable in that the retaining arm comprises an internal lubrication fluid passage, having an outlet orifice facing the contact between the roller and the cam resting on this roller.

Un avantage de cette culasse est qu’on utilise un composant déjà existant, le bras de retenue, pour former à l’intérieur le passage permettant de recevoir un débit de fluide au niveau de sa fixation sur la culasse, pour le diriger sur le contact entre le rouleau et la came se trouvant à côté de sa butée de linguet.An advantage of this cylinder head is that an already existing component is used, the retaining arm, to form inside the passage allowing a flow of fluid to be received at the level of its attachment to the cylinder head, to direct it onto the contact between the roller and the cam located next to its latch stop.

De cette manière on délivre un jet de fluide précis sur la zone nécessaire, sans ajouter de composant ni de point de fixation sur la culasse ce qui évite de modifier des volumes sur cette culasse. De plus en gardant les mêmes types de composants à assembler on ajoute peu de coûts supplémentaires.In this way, a precise jet of fluid is delivered to the necessary area, without adding any component or fixing point on the cylinder head, which avoids modifying the volumes on this cylinder head. In addition, by keeping the same types of components to be assembled, we add few additional costs.

La culasse de moteur thermique selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.The heat engine cylinder head according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, which can be combined with each other.

Avantageusement, le bras de retenue comporte une embase plate de fixation sur la culasse.Advantageously, the retaining arm includes a flat base for fixing to the cylinder head.

Avantageusement, l’embase plate comporte un perçage du passage intérieur de fluide, qui s’ajuste sur un perçage d’alimentation d’un plan de la culasse recevant cette embase.Advantageously, the flat base includes a drilling for the internal fluid passage, which fits onto a supply drilling of a plane of the cylinder head receiving this base.

Dans ce cas, l’embase plate peut comporter deux vis de fixation, le perçage du passage intérieur de fluide étant disposé entre ces deux vis de fixation.In this case, the flat base may include two fixing screws, the drilling for the internal fluid passage being placed between these two fixing screws.

Le bras de retenue peut comporter successivement une embase plate, une première partie sensiblement droite, un coude, puis une deuxième partie sensiblement droite présentant à son extrémité la butée de linguet, l’orifice de sortie étant formé sur cette deuxième partie droite, sur le côté extérieur par rapport au coude.The retaining arm may successively comprise a flat base, a first substantially straight part, an elbow, then a second substantially straight part having at its end the latch stop, the outlet orifice being formed on this second straight part, on the outer side relative to the elbow.

Avantageusement, le bras de retenue est formé par un moulage d’un matériau métallique.Advantageously, the retaining arm is formed by a molding of a metallic material.

Dans ce cas, avantageusement le passage intérieur est formé par des perçages usinés dans le bras de retenue.In this case, advantageously the interior passage is formed by holes machined in the retaining arm.

Avantageusement, les perçages usinés comportent deux perçages formés chacun dans une partie sensiblement droite, qui se rejoignent au niveau du coude.Advantageously, the machined holes comprise two holes each formed in a substantially straight part, which meet at the elbow.

L’invention a aussi pour objet un moteur thermique de véhicule automobile équipé d’une culasse comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu’il comporte un circuit de fluide de lubrification sous pression qui est relié au passage intérieur de fluide de chaque bras de retenue de la culasse.The invention also relates to a thermal engine of a motor vehicle equipped with a cylinder head comprising any one of the preceding characteristics, remarkable in that it comprises a circuit of lubricating fluid under pressure which is connected to the internal fluid passage of each cylinder head retaining arm.

L’invention a de plus pour objet un véhicule automobile équipé d’un moteur thermique, remarquable en ce que ce moteur comporte une culasse comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes.The invention further relates to a motor vehicle equipped with a thermal engine, remarkable in that this engine comprises a cylinder head comprising any one of the preceding characteristics.

L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear more clearly on reading the description below given by way of example, with reference to the appended drawings in which:

est une vue en perspective d’une commande de soupape d’une culasse selon l’invention ; is a perspective view of a valve control of a cylinder head according to the invention;

est une vue de côté de cette commande de soupape ; is a side view of this valve control;

est une vue de dessus de cette commande de soupape ; et is a top view of this valve control; And

est une vue en perspective avec le bras de retenu détaché de la culasse. is a perspective view with the retaining arm detached from the cylinder head.

Les figures 1, 2 et 3 présentent la tige d’une soupape 6 guidée dans un guide-soupape 4 serti dans une culasse 2, entourée par un ressort hélicoïdal de rappel 8 qui tend à remonter la soupape dans sa position fermée. Un arbre à cames 18, présentant un axe principal A, est disposé parallèlement à la rangée des soupapes du moteur thermique.Figures 1, 2 and 3 show the stem of a valve 6 guided in a valve guide 4 crimped in a cylinder head 2, surrounded by a helical return spring 8 which tends to raise the valve into its closed position. A camshaft 18, having a main axis A, is arranged parallel to the row of valves of the heat engine.

Chaque soupape possède un linguet 10 allongé perpendiculairement à l’arbre à cames 18, présentant une première extrémité fixée à un pivot 12 formant une rotule disposée à l’extrémité d’un axe maintenu dans la culasse 2. La deuxième extrémité du linguet présente une face d’appui 14 sur l’extrémité de la tige de soupape 6.Each valve has a latch 10 elongated perpendicular to the camshaft 18, having a first end fixed to a pivot 12 forming a ball joint disposed at the end of an axis held in the cylinder head 2. The second end of the latch has a bearing face 14 on the end of the valve stem 6.

Un rouleau 16 présentant un axe parallèle à l’axe A de l’arbre à cames 18, est fixé au linguet 10 entre le pivot 12 et la tige de soupape 6. De cette manière lors de la rotation de l’arbre à cames 18, la came 30 roule sur le rouleau 16 en appliquant un déplacement de la face d’appui 14 pour descendre et ouvrir la soupape en comprimant le ressort de rappel 8.A roller 16 having an axis parallel to the axis A of the camshaft 18, is fixed to the latch 10 between the pivot 12 and the valve stem 6. In this way during the rotation of the camshaft 18 , the cam 30 rolls on the roller 16 by applying a movement of the support face 14 to descend and open the valve by compressing the return spring 8.

Un bras de retenu 20, formé par un moulage d’un matériau métallique, en particulier d’un alliage d’aluminium, présente une forme allongée disposée dans le plan du linguet 10 et de la tige de soupape 6, qui est symétrique par rapport à ce plan. Le bras de retenue 20 comporte une embase plate 22 comprenant deux perçages recevant des vis de fixation 24 sur un plan 40 de la culasse 2.A retaining arm 20, formed by casting a metallic material, in particular an aluminum alloy, has an elongated shape arranged in the plane of the latch 10 and the valve stem 6, which is symmetrical with respect to to this plan. The retaining arm 20 comprises a flat base 22 comprising two holes receiving fixing screws 24 on a plane 40 of the cylinder head 2.

Le bras de retenue 20 présente une première partie sensiblement parallèle à la tige soupape 6, puis après un coude 32 une deuxième partie disposée sensiblement suivant la longueur du linguet 10, qui se termine par une extrémité de butée 26 disposée au-dessus de ce linguet, dans le prolongement de la tige de soupape. De cette manière l’extrémité de butée 26 limite le basculement du linguet 10 quand la came 30 quitte le rouleau 16, en maintenant un jeu avec l’extrémité de la tige de soupape 6 pour assurer la fermeture complète de cette soupape.The retaining arm 20 has a first part substantially parallel to the valve stem 6, then after an elbow 32 a second part arranged substantially along the length of the latch 10, which ends with a stop end 26 disposed above this latch , in the extension of the valve stem. In this way the stop end 26 limits the tilting of the latch 10 when the cam 30 leaves the roller 16, maintaining a clearance with the end of the valve stem 6 to ensure complete closure of this valve.

La présente le plan de la culasse 40 comportant les deux perçages 42 de réception des vis de fixation 24, et entre les deux un perçage d’alimentation 44 relié à des canaux internes de la culasse 2 délivrant un fluide de lubrification sous pression.There presents the plan of the cylinder head 40 comprising the two bores 42 for receiving the fixing screws 24, and between the two a supply bore 44 connected to internal channels of the cylinder head 2 delivering a lubricating fluid under pressure.

L’embase 22 du bras de retenue 20 comporte un perçage s’ajustant sur le perçage d’alimentation 44, avec un joint torique interposé 46, pour alimenter un passage interne dans le bras 20 qui suit sa courbure. Le passage interne se termine par un orifice de sortie 28 disposé près de l’extrémité de butée 26, à l’extérieur de son coude 32, qui est aligné sur le point de contact entre la came 30 et le rouleau 16.The base 22 of the retaining arm 20 includes a bore fitting onto the feed bore 44, with an interposed O-ring 46, to feed an internal passage in the arm 20 which follows its curvature. The internal passage ends with an outlet orifice 28 disposed near the stop end 26, outside its elbow 32, which is aligned with the point of contact between the cam 30 and the roller 16.

De cette manière on obtient en permanence un jet d’huile continu J disposé dans le plan médian du rouleau 16, dirigé exactement sur le point de contact de ce rouleau subissant des fortes pressions ce qui assure à la fois un film de lubrifiant constant et un refroidissement permanent des surfaces subissant des efforts élevés.In this way we permanently obtain a continuous jet of oil J disposed in the median plane of the roller 16, directed exactly on the point of contact of this roller undergoing high pressures which ensures both a constant lubricant film and a permanent cooling of surfaces undergoing high stress.

Le passage interne du bras de retenu 20 peut être formé par deux perçages 34 présentés , réalisés par deux usinages lors de la finition du bras après sa fonderie, partant chacun d’une extrémité de ce bras pour se rejoindre au niveau du coude 32. En variante le passage interne peut être formé directement lors de la fonderie, par exemple avec un noyau intérieur ou un insert tubulaire intégré dans le moule.The internal passage of the retaining arm 20 can be formed by two holes 34 shown , carried out by two machining operations during the finishing of the arm after its foundry, each starting from one end of this arm to meet at the level of the elbow 32. Alternatively the internal passage can be formed directly during the foundry, for example with an inner core or tubular insert integrated into the mold.

Claims (10)

Culasse de moteur thermique comportant un arbre à cames (18), des soupapes présentant chacune un linguet allongé (10) comprenant à une extrémité un pivot (12), à l’autre extrémité une face d’appui (14) sur une tige de soupape (6), et un rouleau (16) présentant un axe parallèle à celui de l’arbre à cames (18), et comportant un bras de retenu fixe (20) présentant une extrémité de butée du linguet (26) limitant sa course lors d’une fermeture de la soupape, caractérisée en ce que le bras de retenu (20) comporte un passage intérieur de fluide de lubrification, présentant un orifice de sortie (28) tourné vers le contact entre le rouleau (16) et la came (30) en appui sur ce rouleau (16).Heat engine cylinder head comprising a camshaft (18), valves each having an elongated latch (10) comprising at one end a pivot (12), at the other end a bearing face (14) on a rod of valve (6), and a roller (16) having an axis parallel to that of the camshaft (18), and comprising a fixed retaining arm (20) having a stop end of the latch (26) limiting its stroke when the valve closes, characterized in that the retaining arm (20) has an internal lubrication fluid passage, having an outlet orifice (28) facing the contact between the roller (16) and the cam (30) resting on this roller (16). Culasse de moteur thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bras de retenue (20) comporte une embase plate (22) de fixation sur la culasse (2).Heat engine cylinder head according to claim 1, characterized in that the retaining arm (20) comprises a flat base (22) for fixing to the cylinder head (2). Culasse de moteur thermique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l’embase plate (22) comporte un perçage du passage intérieur de fluide, qui s’ajuste sur un perçage d’alimentation (44) d’un plan de la culasse (40) recevant cette embase (22).Heat engine cylinder head according to claim 2, characterized in that the flat base (22) comprises a bore for the internal fluid passage, which fits onto a supply bore (44) of a plane of the cylinder head ( 40) receiving this base (22). Culasse de moteur thermique selon la revendication 3, caractérisée en ce que l’embase plate (22) comporte deux vis de fixation (24), le perçage du passage intérieur de fluide étant disposé entre ces deux vis de fixation (24).Thermal engine cylinder head according to claim 3, characterized in that the flat base (22) comprises two fixing screws (24), the drilling of the internal fluid passage being arranged between these two fixing screws (24). Culasse de moteur thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bras de retenue (20) comporte successivement une embase plate (22), une première partie sensiblement droite, un coude (32), puis une deuxième partie sensiblement droite présentant à son extrémité la butée de linguet (26), l’orifice de sortie (28) étant formé sur cette deuxième partie droite, sur le côté extérieur par rapport au coude (32).Heat engine cylinder head according to any one of the preceding claims, characterized in that the retaining arm (20) successively comprises a flat base (22), a first substantially straight part, an elbow (32), then a second substantially straight part. straight having at its end the latch stop (26), the outlet orifice (28) being formed on this second straight part, on the exterior side relative to the elbow (32). Culasse de moteur thermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bras de retenue (20) est formé par un moulage d’un matériau métallique.Heat engine cylinder head according to any one of the preceding claims, characterized in that the retaining arm (20) is formed by a molding of a metallic material. Culasse de moteur thermique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le passage intérieur est formé par des perçages (40) usinés dans le bras de retenue (20).Heat engine cylinder head according to claim 6, characterized in that the internal passage is formed by holes (40) machined in the retaining arm (20). Culasse de moteur thermique selon les revendications 5 et 7, caractérisée en ce que les perçages usinés (40) comportent deux perçages formés chacun dans une partie sensiblement droite, qui se rejoignent au niveau du coude (32).Heat engine cylinder head according to claims 5 and 7, characterized in that the machined holes (40) comprise two holes each formed in a substantially straight part, which meet at the level of the elbow (32). Moteur thermique de véhicule automobile équipé d’une culasse (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un circuit de fluide de lubrification sous pression qui est relié au passage intérieur de fluide de chaque bras de retenue (20) de la culasse (2).Motor vehicle thermal engine equipped with a cylinder head (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a pressurized lubricating fluid circuit which is connected to the internal fluid passage of each retaining arm (20) of the cylinder head (2). Véhicule automobile équipé d’un moteur thermique, caractérisé en ce que ce moteur comporte une culasse (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.Motor vehicle equipped with a thermal engine, characterized in that this engine comprises a cylinder head (2) according to any one of claims 1 to 8.
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