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Perfectionnements aux mécanismes de soupapes pour moteurs à combustion interne
La présente invention concerne les mécanismes de soupapes de moteurs à combustion interne, et plus particu- lièrement les dispositifs de commande de soupapes du type dans lequel la poussée actionnant ces dernières est trans- mise par l'intermédiaire d'une colonne ou d'un tampon de liquide emprisonné dans un espace dans lequel on peut introduire une quantité de liquide supplémentaire, en vue de rattraper un jeu éventuel.
L'invention vise un mécanisme à réglage automati- que servant à actionner les soupapes de moteurs à combustion
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interne, dans lequel un organe mobile transmet la poussée opérante à un autre organe mobile par l'intermédiaire d'une colonne de liquide admise et emprisonnée, par une soupape de retenue, dans un espace délimité en partie par l'un, et en partie par l'autre de ces organes mobiles, et dans lequel la soupape de retenue est libre de se déplacer sous l'effet de la pesanteur et de l'inertie, cette soupape de retenue étant montée sur un des organes mobiles dans une orientation telle que durant l'accélération de cet organe, au commence - ment de la levée d'une soupape du moteur, l'inertie de la soupape de retenue tende à appliquer celle-ci sur son siège.
Le fait de réaliser la soupape de retenue de manière qu'elle puisse se déplacer librement sous l'effet de sa pesanteur et de son inertie, au lieu d'utiliser une soupape qu'un res- sort rappelle sur son siège, permet de réduire appréciablement la pression d'huile requise pour soulever la soupape lors- qu'elle est au repos. D'autre part, aux vitesses élevées, la force tendant à ramener la soupape sur son siège par l'effet de l'inertie est plus grande que si on utilisait un ressort de force raisonnable.
Dans les moteurs modernes à grande vitesse, l'accé- .lération initiale du poussoir peut être si importante que l'effort produit par l'inertie entre la soupape et son siège, peut atteindre deux cents ou trois cents fois le poids de la soupape même. On voit donc que si on utilisait un ressort capable de¯ fournir un effort de cette importance, il faudrait une pression d'huile très considérable pour arriver à ouvrir la soupape. Or, suivant la présente invention, on supprime entièrement le ressort et on laisse agir exclusivement la masse de la soupape. Celle-ci peut être de construction mas- sive, afin que son poids soit considérable par rapport aux )forces de frottement ou autres agissant sur elle. Elle peut,
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par exemple, être sphérique, ou avoir la forme d'une soupape à champignon, courte et épaisse.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, la poussée d'actionnement est transmise d'un organe à un autre par l'intermédiaire d'une colonne de liquide, un de ces or- ganes comportant une cavité ou cuvette cylindrique dans la- quelle s'emboîte un bouchon faisant corps avec l'autre or- gane. Le premier organe comportant la cuvette emprisonne l'hui le qui y est introduite à travers une soupape de retenue laquelle est portée par un des organes en question et peut se déplacer librement sous l'effet de sa pesanteur et de son inertie.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, le mécanisme comprend en outre un culbuteur avec lequel un des organes susmentionnés fait corps, et qui est percé d'un con- duit par lequel on alimente la colonne de liquide, à partir de l'arbre creux du culbuteur:
Afin datténuer le risque de fuites à travers la sou- pape de retenue et d'empêcher que des saletés ou autres ob- stacles ne tiennent celle-ci à l'écart de son siège, on peut rendre sensiblement linéaire le contact entre ces pièces, à l'aide d'une bille prenant appui contre un orifice à arête vive, par exemple.
De préférence, on prévoit une butée destinée à rédui- re à un très petit interstice la distance dont la soupape de retenue peut s'écarter de son siège. Cet interstice peut être de l'ordre de 0.125 m/m. dans le cas d'une bille ayant un diamètre de 4.75m/m. De cette façon, on -peut rendre exces- sivement court le temps que prend pour se fermer la soupape de retenue, ce qui constitue une caractéristique avantageuse
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du fait qu'autrement la soupape du moteur se lèverait moins fort et s'ouvrirait plus tard.
Dans un mode de réalisation pratique et peu encom- brant,on situe la soupape de retenue, ainsi que son siège, à l'intérieur de l'organe en forme de bouchon. Afin de permet- tre au moteur de démarrer et aux soupapes de fonctionner,dans le cas où la pression d'huile ferait défaut ou avant que la pression convenable ne soit atteinte, il est préférable de prévoir une butée servant à limiter la distance dont le bou- chon peut coulisser dans la cuvette, ainsi que des moyens (de minces rondelles, par exemple) pour placer cette butée dans sa position la plus efficace. Cette disposition permet aux soupapes de fonctionner, tout en laissant subsister un certain jeu jusqu'à ce que la pression d'huile voulue soit atteinte.
Il est également avantageux de prévoir unebutée pour limiter la distance dont l'organe en forme de bouchon peut coulisser hors de la cuvette, cette même butée pouvant servir à empêcher le bouchon de tourner dans la cuvette.
Sur la face extérieure d'une partie de l'organe en forme de bouchon, glissant dans la cuvette de l'autre organe, on peut former une facette ou rainure laissant échapper de l'extrémité interne de la cuvette l'air qui pourrait s'y trouver emprisonné. On peut également ménager un conduit reliant la source d'alimentation de lubrifiant à la cuvette, pour amener de l'huile aux organes à graisser, la came par exemple, et munir ce conduit d'une partie susceptible de doser l'huile débitée par lui, cette partie s'étendant entre les parois opposées d'un organe mobile. et de la cavité dans laquelle cet organe coulisse, et laissant subsister entre ces parois une rainure ou un interstice de section convenable.
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Il est à noter que grâce à cette réalisation perfectionnée, il est possible de réduire .à un volume très faible la quantité d'huile emprisonnée entre l'extrémité du bouchon et le fond de la cuvette et formant, entre ces pièces, un tampon d'épaisseur variable. De cette manière, on réduit au minimum l'effet d'amortissement que peut provoqu@ la présence de petites bulles d'air emprisonnées dans le tampon d'huile. Lorsque la soupape ce retenue se trouve dans l'organe en forme de bouchon on peut former la butée des- tinée à limiter la distance dont cette soupape se soulève de son siège, de manière que cette butée occupe une partie très appréciable de la cavité du bouchon située au delà de la soupape.
Lorsque la soupape de retenue se trouve dans la cuvette, on forme la butée de manière qu'elle occupe une grande partie de son volume, et quoiqu'il soit avantageux que le bouchon soit creux, afin den réduire le poids, on peut en fermer l'extrémité intérieure de toute manière con- venable.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en décrira maintenant quelques modes de réalisation avec réfé- rence au dessin ci-annexé, sur lequel:
Fig. 1 représente une disposition suivant l'inven- tion,plus ou moins schématiquement et partie en coupe,
Fig. 2 représente le bouchon de la Fig. 1 détaché du culbuteur,
Figs. 3 à 6 sont des vues analogues à la Fig. 1, représentant des variantes, et
Fig: 7 est une vue, à plus grande échelle et partie en coupe, de l'extrémité du culbuteur comportant le pous- soir, suivant une autre variante.
Sur la Fig. 1, une extrémité 11 d'un culbuteur 12 mont@
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sur un arbre creux 13 actionne le bout 10 d'une tige de sou- pape. Une came 14,vient en prise avec 1?autre extrémité 15 du culbuteur, par l'intermédiaire d'un poussoir ou bouchon 16.
Ce poussoir, emboîté dans une cuvette ou cavité 17 ménagée dans l'extrémité du culbuteur, comprend un corps cylindrique 18 dans-lequel est ménagé un alésage central 19 dont l'extré- mité ouverte est élargie de façon à former le siège 20 d'une soupape à levée 21, du type champignon. Le soulèvement de la soupape 21 de son siège est limité par une butée 22, consistanty en un croisillon ou disque perforé, laquelle butée ferme par- tiellement l'extrémité ouverte du bouchon et est maintenueen place par une goupille 23. De l'huile venant de l'arbre creux du culbuteur s'écoule à travers un trou latéral 24, ménagé en regard d'un conduit 25 traversant le culbuteur, et passe dans l'alésage central du bouchon à travers une lumière 26, ménagée dans la paroi de ce dernier.
En conséquence,si on maintient dans l'arbre creux du culbuteur une pression d'huile -de l'ordre de 700 grammes par cm2, cette pression chasse l'huile dans l'intérieur du bouchon 16, et dans la cuvette 17, à travers la soupape 21 chaque fois qu'il y a du jeu entre la came et le poussoir.
Mais dès que le poussoir ou bouchon commence à se soulever, dan@ son mouvement initial pour soulever la soupape du moteur, la soupape de retenue 21 se trouve appliquée sur son siège par l'effet de l'inertie, et tout reflux d'huile est empêché.
L'extrémité inférieure du bouchon comporte une tête.
Entre cette tête et la surface du culbuteur qui lui est opposée, on peut disposer autour de la partie circulaire du bouchon de minces rondelles 27, circulaires ou en forme de fer à cheval, destinées à limiter la distance dont le bouchon /peut être poussé dans la cuvette, jusqu'à ce que l'huile soit
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sous pression. On peut choisir ces rondelles de manière qu'elles laissent un jeu approprié,dans ces conditions.
Afin d'empêcher le bouchon de tourner dans la cuvette et pour maintenir la lumière 26 en regard du conduit 25, un cô- té de la tête 16 présente en 28 un méplat coopérant avec un épaulement 29 du culbuteur. Afin de limiter la distance dont le bouchon peut sortir de la cuvette, dans le cas où un ressort de soupape se casserait, par exemple, on intro- duit à travers l'extrémité du culbuteur une goupille 30, coïncidant avec une gorge 31 ménagée dans la paroi du bou- chon.
Pour permettre que de l'air éventuellement emprison- né dans la cavité s'en échappe, on ménage sur le côté du bouchon un méplat 32 (Fig. 2) alLant de la tête à l'extrémité supérieure de celui-ci.
Le mode de réalisation représenté sur la Fig. 2 est semblable dans-ses grandes lignes à celui de la Fig. 1.
Dans cette variante, toutefois,le culbuteur est actionné par une tige-poussoir 35 au lieu de l'être directement par une came, et une bille 36 remplace la soupape de retenue 21. Le bouchon 16 présente une extrémité sphérique 37, venant en prise avec l'extrémité remplaçable 38, en forme de godet,de la tige-poussoir, et comporte un conduit 39 venant de l'in- térieur du bouchon, en vue de graisser les surfaces en con- tact de ces organes.
Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig. 4, le dispositif de rattrapage de jeu est situé à l'ext@ mité opposée du culbuteur, c'est-à-dire entre celui-ci et l'extrémité de la tige de soupape. Dans ces conditions, il faut que le siège de la soupape de retenue soit au-dessus de cette dernière (si la soupape du moteur s'ouvre vers le @
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bas), afin que linertie due à l'accélération, au moment où la soupape du moteur commence à s'ouvrir, applique la soupape de retenue sur son siège. Dans cette variante, le siège 40 de la soupape de retenue 36 se trouve dans l'extrémité de la cuvette 17, le déplacement de cette soupape étant limité par un croisillon 41, maintenu dans la cuvette par une gou- pille 42.
L'organe 16 en forme de bouchon peut consister en un cylindre massif, mais pour plus de légèreté on l'a repré- senté creux, son ouverture étant fermée par un obturateur
43, en forme de godet.
Fig. 5 représente l'application de-l'invention à un poussoir droit, entre une tige-poussoir ou soupape, et une came. Le poussoir, coulissant dans un manchon 45 monté dans un bâti 46, consiste en une douille creuse 47 possédant une cavité en farine de cuvette cylindrique, dans l'extrémité supérieure de laquelle coulisse un organe 48 en forme de bouchon. Dans la partie inférieure de cette cuvette est mon- té un organe 49, en forme de godet, dont l'extrémité ouver- te, dirigée vers le haut, constitue le siège d'une bille de retenue 36. L'extrémité supérieure du godet 49 a la forme d'u ne tête ajustée étroitement entrèles parois de la cuvette et @ prenant appui contre un petit épaulement formé par un retré- cissement de l'alésage de cette cuvette.
De l'huile pénètre dans l'intérieur du godet à travers un conduit 50 traversant le manchon, et coïncidant avec une lumière 51 de la paroi de la douille 47 lorsque le poussoir se trouve dans sa position la plus basse. La lumière 51 coïncide avec une gorge annu- laire 52 entourant le godet 49, des trous 53 débouchant d'une part dans cette gorge et d'autre part dans l'intérieur du godet. Afin de doser l'apport d'huile dans la partie in- férieure de la cuvette, on laisse subsister un faible inter-
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stice entre la partie inférieure du godet et les parois de la cuvette de la douille 47. L'huile s'écoule de cet es- pace vers les surfaces coopérantes du poussoir et de la came, par un conduit 54.
Comme c'est indiqué en pointillé, la came 55 est formée de manière à permettre au poussoir de descendre en contrebas de ce qui serait normalement sa position la plus basse. Ceci, en vue- d'assurer que la soupape de retenue s'élève et se ferme vivement. D'autre part, la soupape du moteur peut accomplir une course de levée complète et se fer- mer à une vitesse modérée ou nulle.
Afin d'empêcher la douille 47 de tourner, on munit son extrémité inférieure d'une tête carrée 64, destinée à venir en prise avec un ou plusieurs guides 65 faisant sail- lie au bout inférieur du manchon-45.
Dans la forme de réalisation représentée sur la Fig. 6, les deux organes emprisonnant entre eux la colonne d'huile ne sont pas forcés l'un dans l'autre, mais coulissent tous deux dans le manchon 45. Dans cette variante, on a re- présenté la bille de retenue comme prenant appui contre un siège fourni par un élargissement de l'alésage de l'organe inférieur 56, constituant le poussoir. Une goupille transver- sale 57 limite la levée de la bille. L'huile amenée à travers la lumière 51 s'écoule directement vers l'intérieur du poussoir 56. Au conduit d'amenée d'huile 54,supprimé, est substituéeune gorge annulaire 58, entourant le poussoir et coïncidant avec une lumière 51, laquelle communique, par un petit pertuis de dosage 59, avec un conduit 60 allant aux surfaces coopérantes du poussoir et de la came.
Le pertuis 59, situé entre la surface externe du poussoir et la cuvette dans laquelle ce dernier coulisse, sert à doser l'huile s'écoulant
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vers ces surfaces.
Dans la variante représentée sur la Fig. 7, la dis- position de la bille constituant la soupape de retenue est analogue à celle que montre la Fig. 3, mais le poussoir vient directement en prise avec la came, comme c'est repré- senté sur la Fig. 1. Le graissage de la face du poussoir est différent de celui représenté sur la Fig. 3, et comprend un conduit 61 traversant la paroi du bouchon opposée à la lumière 26. Un pertuis formé par un méplat ménagé en cet endroit dans la surface externe du bouchon sert à doser la quantité d'huile s'écoulant dans un conduit 63, lequel débouche à la surface opérante du poussoir.
On voit que dans chacune des formes de réalisation décrites, le conduit d'amenée d'huile n'est ouvert que lors- que le poussoir se trouve sur la partie concentrique de la came et se ferme, grâce à la disposition des lumières (24,25 ou 50,51) dès que les organes se déplacent en vue de soulever une soupape de moteur. De l'huile supplémentaire ne peut donc pénétrer à partir du moment où le nez de la came atteint le poussoir, c'est-à-dire le moment où il y a le plus de risque que la soupape rebondisse, et la force maintenant la soupape de retenue sur son siège se trouve réduite-par l'effet retardateur du mécanisme de la soupape du moteur.
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