FR2764940A1 - Dispositif d'obturation de conduits d'admission d'un moteur a explosion - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'obturation (10) de conduits d'admission d'un moteur à explosion, ce dispositif étant de conception simple, réalisable à moindre coût, dont le montage est rapide, simplifié et qui permet de rattraper les tolérances de fabrication. Il est caractérisé en ce que chaque boisseau (14) est couplé à sa biellette (30) par un organe de liaison rapporté (32) après le montage des boisseaux (14) dans le corps d'obturateur (11) et après le positionnement précis de chaque biellette par rapport à son boisseau, chaque biellette étant montée à l'extrémité libre (14d) de chaque boisseau par une liaison rotative. L'organe rapporté (32) est monté coaxialement au boisseau (14) et est agencé pour s'emboîter simultanément dans la biellette (30) et dans l'extrémité libre du boisseau (14) par des formes d'emboîtement complémentaires. La biellette (30) et le boisseau (14) sont réalisés en matières synthétiques ayant un point de fusion sensiblement égal pour être thermosoudés à l'organe rapporté (32) métallique, après ajustement. Applications : Tout moteur à explosion.

Description

DISPOSrUIF D'OBTURATION DE CONDUITS D'ADMISSION D'UN
MOTEUR A EXPLOSION
La présente invention concerne un dispositif d'obturation de conduits d'admission d'un moteur à explosion comportant plusieurs pistons mobiles dans des chambres, chaque chambre étant en communication avec deux conduits d'admission, ce dispositif comportant un corps d'obturateur pourvu pour chaque chambre d'un conduit d'entrée lié à un premier conduit d'admission et un conduit traversant lié à un second conduit d'admission, chaque conduit d'entrée étant associé à un conduit d'évacuation et à un boisseau monté pivotant dans le corps de l'obturateur autour d'un axe de rotation, le boisseau étant pourvu d'un canal traversant, I'axe de ce canal étant sensiblement confondu avec l'axe passant par les conduits d'entrée et d'évacuation quand le boisseau est en position ouverte et sensiblement perpendiculaire à cet axe quand le boisseau est en position fermée, les boisseaux étant entraînés simultanément par un actionneur relié par des moyens de transmission à des biellettes montées à l'extrémité libre de chaque boisseau.

Dans les moteurs à explosion multi-soupapes, l'obturation du conduit d'admission peut être utilisée pour créer un effet de tourbillon dans l'axe ou perpendiculairement à taxe du piston, ce qui permet d'optimiser le balayage et le remplissage des chambres de combustion. Ceci donne une meilleure stabilité aux faibles charges et permet d'améliorer le fonctionnement en mélange pauvre. L'acoustique d'admission à bas régime est modifiée ce qui améliore également le couple à bas régime.

L'obturation peut être également utilisée pour créer un apport d'air supplémentaire lors des charges moteurs partielles, par l'ouverture d'un conduit d'air d'admission en parallèle du conduit principaL ll n'est pas recherché pour cette fonction d'effets spéciaux de circulation d'air pour améliorer le balayage et le remplissage de la chambre, mais d'optimiser le rendement volumétrique sur la totalité de la plage du régime moteur.

La fonction d'obturation est généralement réalisée par des dispositifs tels que des obturateurs à guillotine, des vannes papillons ou des obturateurs à boisseau.

Dans les dispositifs utilisant une vanne papillon, l'axe autour duquel tourne la vanne est toujours disposé dans le passage du conduit. Ceci perturbe le flux d'air et modifie le fonctionnement du moteur.

Un dispositif utilisant une vanne à boisseau est décrit dans le brevet américain publié sous le numéro US-A-4 751 900. Ce dispositif comporte une vanne cylindrique logée dans un corps d'obturateur de façon à relier l'ensemble des conduits. Cette vanne comporte des ouvertures transversales dont les axes sont perpendiculaires deux à deux de façon qu'un conduit d'admission sur deux est ouvert pendant que les autres conduits sont fermés.

Dans ce type de dispositi, de même que dans le dispositif à guillotine, un élément traverse l'ensemble du corps d'obturateur de sorte qu'une étanchéité parfaite entre les conduits ne peut jamais être garantie.

La publication allemande DE-A-195 03 771 décrit une solution permettant de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif d'obturation prévoyant un boisseau pour chaque chambre de piston, les boisseaux étant commandés simultanément par un actionneur de type connu (moteur électrique, vérin, poumon à membrane) par l'intermédiaire d'un système de biellettes, rotules et réglette d'actionnement prévu à l'extérieur du corps de l'obturateur. Néanmoins, cette réalisation impose des tolérances de fabrication très sévères compte tenu de l'assemblage de la réglette aux biellettes pour obtenir un déplacement synchrone et égal sur chaque boisseau. S'il existe un défaut d'alignement même minime par exemple de 1/10e, le décalage angulaire obtenu s'additionne d'un boisseau à l'autre. La conséquence est l'ouverture incomplète des boisseaux entraînant une insuffisance du débit d'air et une perturbation du fhuc d'air (pertes de charge). Pour essayer de remédier à cet inconvénient, ce dispositifprévoit le montage de l'axe du boisseau sur des paliers flottants. Néanmoins, cette technique ne résout pas le problème de manière satisfaisante et nécessite de nombreuses pièces à assembler.

La présente invention a pour objectif de résoudre ce problème par une solution efficace qui propose un dispositif d'obturation de conception simple, réalisable à moindre coût, dont les tolérances de fabrication n'ont que peu d'importance, dont le montage est rapide, simplifié et qui permet de rattraper les jeux et garantir un positionnement angulaire identique d'une biellette à l'autre par rapport aux boisseaux et à la réglette d'actionnement.

Ce but est atteint par un dispositif tel que défini en préambule et caractérisé en ce que chaque boisseau est couplé à sa biellette par un organe de liaison rapporté après le montage des boisseaux dans le corps de l'obturateur et après le positionnement précis de chaque biellette par rapport à son boisseau et aux moyens de transmission.

Dans une forme de réalisation préférée, chaque biellette est montée à l'extrémité libre de chaque boisseau par une liaison rotative.

D'une manière avantageuse, l'organe rapporté présente une symétrie axiale, est monté coaxialement au boisseau et est agencé pour s'emboîter simultanément dans la biellette et dans l'extrémité libre du boisseau par des formes d'emboîtement complémentaires.

L'organe rapporté peut comporter deux portions cylindriques coaxiales de diamètres différents séparées par un épaulement, la portion de plus petit diamètre étant logée dans un trou ménagé dans le boisseau et la portion de plus grand diamètre étant logée dans un alésage correspondant ménagé dans la biellette.

Pour obtenir une bonne adhérence de l'organe rapporté, les diamètres des portions cylindriques peuvent etre sensiblement égaux ou légèrement supérieurs à ceux des trou et alésage correspondants.

Le trou ménagé dans le boisseau peut avoir une profondeur sensiblement inférieure ou égale à la hauteur de la portion de plus petit diamètre et la hauteur totale de l'organe rapporté peut être sensiblement égale ou supérieure à celle de la biellette. La biellette peut être montée autour de l'extrémité libre du boisseau sur une profondeur sensiblement égale à la moitié de la hauteur de la biellette.

De préférence, la biellette et le boisseau sont réalisés en matières synthétiques ayant un point de fusion sensiblement égal et l'organe rapporté est métallique, la biellette et le boisseau étant thermosoudés à l'organe rapporté après assemblage.

Dans la forme de réalisation préférée, le boisseau est monté dans le corps de l'obturateur par au moins un flasque de guidage disposé entre le canal traversant et la biellette.

Ce flasque de guidage peut être monté dans le corps de l'obturateur de façon démontable par vissage, emboîtement, enclenchement ou de faucon indémontable par soudure, bouterollage, rivetage.

Selon la forme de réalisation préférée, le flasque de guidage est monté par enclenchement, le bord extérieur du flasque comportant au moins deux pattes de retenue diamétralement opposées pourvues chacune d'un orifice et le corps de l'obturateur comportant, en correspondance de ces pattes, deux languettes élastiques agencées pour s'engager dans lesdits orifices, ces languettes étant terminées par un crochet de verrouillage.

Le flasque de guidage comporte avantageusement au moins un joint torique à sa périphérie extérieure en contact avec le corps de l'obturateur et au moins un joint à lèvre à sa périphérie intérieure en contact avec le boisseau.

De préférence, la matière synthétique utilisée pour fabriquer au moins les boisseaux et les biellettes comporte au moins un polyamide chargé ou non en fibres ou billes de verre. Néanmoins, cette matière synthétique peut être aussi un polyacétal, selon les conditions de température de fonctionnement.

La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation non exhaustif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue du dessus du dispositif selon la présente invention, - la figure 2 est une vue de face du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne m-m de la figure 1, et - la figure 4 est une vue du détail A de la figure 2.

En référence aux figures, le dispositif d'obturation 10 est destiné à être monté sur un moteur à explosion comportant plusieurs pistons mobiles dans des chambres. Chaque chambre est en communication avec deux conduits d'admission. Ce dispositif 10 comporte un corps d'obturateur 11 pourvu, pour chaque chambre, d'un conduit d'entrée 12 lié à un premier conduit d'admission et associé à un conduit d'évacuation 13 coaxial au conduit d'entrée 12 et d'un conduit traversant 12' lié à un second conduit d'admission. Le dispositif comporte en outre un boisseau 14 disposé entre chaque conduit d'entrée 12 et le conduit d'évacuation 13 qui y est associé, et des moyens de transmission 15 des boisseaux.

Le corps d'obturateur 1 1 est pourvu d'un logement 16 pour chaque boisseau, ces logements étant totalement séparés les uns des autres et peut être avantageusement réalisé en matière synthétique par exemple en polyamide chargé ou non de fibres ou de billes de verre, ces dernières permettant d'obtenir un retrait homogène.

Chaque boisseau 14 est sensiblement cylindrique de faucon à pouvoir pivoter dans le logement 16 du corps 1 1 et comporte un canal traversant 17 ayant un diamètre sensiblement égal à celui des conduits d'entrée 12 et d'évacuation 13. n peut pivoter autour d'un axe 18 longitudinal de faucon qu'il puisse prendre une position dite ouverte dans laquelle il relie le conduit d'entrée 12 au conduit d'évacuation 13, de manière à ouvnr le conduit d'admission correspondant, et une autre position dite position fermée dans laquelle il obture le passage entre ces deux conduits, de manière à fermer ledit conduit d'admission. En position ouverte, l'axe du canal traversant 17 est sensiblement confondu avec l'axe passant par les conduits d'entrée 12 et d'évacuation 13 et en position fermée, cet axe est perpendiculaire à l'axe desdits conduits.

Chaque boisseau 14, réalisé également dans une matière synthétique comme par exemple celle du corps d'obturateur, présente une partie centrale 14a d'un diamètre sensiblement égal au diamètre du logement 16, prolongée par deux parties d'extrémité 14b, 14c de plus petit diamètre définissant l'axe de rotation 18. La partie d'extrémité 14b est logée et guidée en rotation dans un trou borgne 19 prévu dans le corps d'obturateur 1 1 sans flasque intermédiaire étant donné que le contact s'établit entre deux pièces synthétiques et qu'il n'y a pratiquement pas d'usure. Bien entendu, il est aussi possible de prévoir un flasque intermédiaire dans certains cas. La partie d'extrémité 14c reçoit un flasque de guidage 20 monté dans le logement 16. Cette partie d'extrémité 14c se prolonge à l'extérieur du corps d'obturateur 1 1 par une extrémité libre 14d appelée aussi zone d'actionnement. Le flasque de guidage 20 présente une forme annulaire dont le diamètre extérieur correspond au diamètre du logement 16 et le diamètre intérieur correspond au diamètre de la partie d'extrémité 14c. Un joint torique 21 monté dans une gorge 22 prévue à la périphérie extérieure assure l'étanchéité entre le flasque 20 et le corps d'obturateur 11. Un joint à lèvre 23 monté dans un logement 24 prévu à la périphérie intérieure assure l'étanchéité entre le flasque 20 et le boisseau 14. Le flasque 20 prend appui axialement sur un épaulement 14e prévu sur le boisseau 14. Ce flasque 20 est monté par enclenchement sur le corps d'obturateur 1 1 de manière à pouvoir etre facilement démonté. A cet effet, il comporte sur son bord extérieur au moins deux pattes de retenue 25 diamétralement opposées et pourvues chacune d'un orifice 26. Le corps d'obturateur 1 1 comporte, en correspondance de ces pattes, deux languettes élastiques 27 agencées pour s'engager dans les orifices 26, ces languettes étant terminées par un crochet de verrouillage 28 pour verrouiller remboîtement. Le détail de cet assemblage est illustré par la figure 4.

ll est évident que le flasque 20 peut être monté dans le corps d'obturateur 1 1 par d'autres moyens de fixation, par exemple par vissage ou emboîtement pour rester démontable ou par soudure, rivetage, bouterollage pour devenir indémontable. Dans le cas d'un assemblage par soudure, le joint torique 21 devient superflu et peut être supprimé étant donné que le cordon de soudure assure l'étanchéité. Le flasque 20 est également avantageusement réalisé dans une matière synthétique telle que celle déjà citée.

Les boisseaux 14 comportent chacun une zone d'actionnement prévue à leur extrémité libre 14d et disposée de façon à dépasser du corps d'obturateur 11. La zone d'actionnement comporte une biellette 30 pourvue d'un logement 31 pour une rotule excentrée par rapport à l'axe de rotation 18 du boisseau. La biellette 30 est montée sur l'extrémité libre 14d du boisseau par une liaison rotative sur une profondeur sensiblement égale à la moitié de la hauteur de la biellette, cette profondeur étant délimitée par un épaulement 14, ceci pour assurer à la fois un bon maintien et un bon guidage en rotation de la biellette sur le boisseau. La biellette 30 est assemblée solidairement au boisseau 14 par un organe de liaison rapporté 32 présentant une symétrie axiale ou non, monté coaxialement au boisseau et agencé pour s'emboîter simultanément dans la biellette 30 et dans le boisseau 14 par des formes d'emboîtement complémentaires. L'organe rapporté 32 comporte deux portions cylindriques 32a, 32b coaxiales de diamètres différents séparées par un épaulement 32c, la portion de plus petit diamètre 32a étant logée dans un trou 33 ménagé dans le boisseau 14 et la portion de plus grand diamètre 32b étant logée dans un alésage 34 correspondant ménagé dans la biellette 30. Les diamètres des portions cylindriques 32a, 32b sont sensiblement égaux ou légèrement supérieurs à ceux du trou 33 et de l'alésage 34 correspondants de manière à assurer un maintien ferme dudit organe de liaison rapporté 32. Le trou 33 ménagé dans le boisseau 14 a une profondeur sensiblement inférieure ou égale à la hauteur de la portion de plus petit diamètre 32a pour éviter les doubles portées. La hauteur totale de l'organe rapporté 32 est sensiblement égale ou supérieure à celle de la biellette 30. La biellette 30 est aussi réalisée de préférence en matière synthétique, par exemple à base de polyamide chargé ou non de fibres ou de billes de verre, et ayant un pomt de fusion sensiblement égal à celui du boisseau 14. L'organe de liaison rapporté 32 est quant à lui réalisé en métal, par exemple en aluminium, en alliage d'aluminium, en inox, en laiton ou autre. Après emboîtement de cet organe rapporté 32 dans la biellette 30 et le boisseau 14, le tout est chauffé pour provoquer une thermosoudure du boisseau 14 et de la biellette 30 sur l'organe rapporté 32 le fixant défmitivement. Bien entendu, l'organe rapporté 32 peut avoir d'autres formes que celles décrites, l'essentiel étant qu'il s'emboîte simultanément dans le boisseau 14 et dans la biellette 30 pour les solidariser.

Les moyens de transmission 15 comportent une réglette d'actionnement 35 liée à chaque biellette 30 par des rotules 37 de façon à pouvoir pivoter. Cette réglette 35 est actionnée selon un mouvement de va-et-vient par un dispositif d'actionnement 36 comportant, dans l'exemple représenté, un poumon à membrane, de fanon que lorsque la réglette 35 est dans une première position, les boisseaux 14 liés à un conduit d'admission de chacune des chambres obturent lesdits conduits 12 et 13. L'autre conduit d'admission de chaque chambre reste ouvert grâce au conduit traversant 12'.

Lorsque la réglette 35 est déplacée dans une deuxième position, elle entraine la rotation des boisseaux 14 par l'intermédiaire des rotules 37 logées dans le logement 31 des biellettes 30, qui passent de la position fermée à la position ouverte. Ces moyens de transmission 15 peuvent être réalisés différeiment. Par exemple, la réglette d'actionnement 35 et les rotules 37 peuvent être remplacées par un filin métallique tordu qui relie les biellettes 30 au dispositif d'actionnement 36.

Le mode de réalisation décrit ci-dessus est particulièrement avantageux par le fait qu'il est possible de positionner de manière précise et identique les quatre biellettes 30 par rapport aux quatre boisseaux 14 et à la réglette d'actionnement 35 grâce à la liberté de rotation des biellettes autour des boisseaux. Après avoir effectué ce réglage, le positionnement de chaque biellette par rapport à son boisseau 14 est figé par la mise en place de l'organe rapporté 32, emboîté puis thermosoudé. Ainsi, l'organe rapporté 32 permet de rattraper les différences de jeux et les décalages angulaires quelles que soient les tolérances de fabrication des différents éléments composant ce dispositif d'obturation 10. On obtient, pour chaque boisseau 14, un déplacement synchrone et identique permettant d'assurer un angle d'ouverture équivalent d'un boisseau à l'autre donc un débit d'air égal sur l'ensemble de l'obturateur. De plus, en position ouverte, les boisseaux 14 ne présentent aucun obstacle, ce qui permet de ne pas perturber le flux d'air.

Ce mode de réalisation permet une fabrication simple par le fait que les pièces sont peu nombreuses, ont des formes conventionnelles et qu'un grand nombre d'entre elles est identique. Le montage de ces pièces ainsi que la maintenance sont également facilités.

La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidente pour l'homme du métier. En particulier, les moyens de transmission 15 des boisseaux pourraient être indépendants mécaniquement. Chaque boisseau pourrait être commandé par un dispositif indépendant, ces dispositifs étant alors synchronisés par une commande électrique ou électronique.

D'autre part, si le trou réalisé dans le boisseau a un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du boisseau, chaque rotation du boisseau de 180C le place dans une position identique. Ainsi il est possible de faire tourner les boisseaux selon un mouvement rotatif continu, ce qui évite un mouvement de va-et-vient. Ce mouvement rotatif peut par exemple être généré par une courroie crantée reliant une roue dentée liée à chacun des boisseaux.

Par ailleurs, le choix de la matière synthétique dépend des conditions de fonctionnement. Par exemple, si la température de fonctionnement est inférieure à 90"C, le polyamide peut être remplacé par un polyacétal qui présente également de bonnes caractéristiques mécaniques et de frottement.

Claims (15)

Revendications

1. Dispositif d'obturation (10) de conduits d'admission d'un moteur à explosion comportant plusieurs pistons mobiles dans des chambres, chaque chambre étant en communication avec deux conduits d'admission, ce dispositif comportant un corps d'obturateur (11) pourvu pour chaque chambre d'un conduit d'entrée (12) lié à un premier conduit d'admission et un conduit traversant (12') lié à un second conduit d'admission, chaque conduit d'entrée (12) étant associé à un conduit d'évacuation (13) et à un boisseau (14) monté pivotant dans le corps de l'obturateur autour d'un axe de rotation (18), le boisseau étant pourvu d'un canal traversant (17), l'axe de ce canal étant sensiblement confondu avec l'axe passant par les conduits d'entrée et d'évacuation quand le boisseau est en position ouverte et sensiblement perpendiculaire à cet axe quand le boisseau est en position fermée, les boisseaux (14) étant entraînés simultanément par un dispositif d'actionnement (36) relié par des moyens de transmission (15) à des biellettes (30) montées à l'extrémité libre (14d) de chaque boisseau, caractérisé en ce que chaque boisseau (14) est couplé à sa biellette (30) par un organe de liaison (32) rapporté après le montage des boisseaux (14) dans le corps d'obturateur (11) et après le positionnement précis de chaque biellette (30) par rapport à son boisseau (14) et aux moyens de transmission (15).

2. Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque biellette (30) est montée à l'extrémité libre (14d) de chaque boisseau (14) par une liaison rotative.

3. Dispositif d'obturation selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe rapporté (32) est monté coaxialement au boisseau (14) et est agencé pour s'emboîter simultanément dans la biellette (30) et dans ledit boisseau (14) par des formes d'emboîtement complémentaires.

4. Dispositif d'obturation selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe rapporté (32) comporte deux portions cylindriques (32a, 32b) coaxiales de diamètres différents séparées par un épaulement (32c), la portion de plus petit diamètre (32a) étant logée dans un trou (33) ménagé dans le boisseau (14) et la portion de plus grand diamètre (32b) étant logée dans un alésage (34) correspondant ménagé dans la biellette (30).

5. Dispositif d'obturation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les diamètres des portions cylindriques (32a, 32b) sont sensiblement égaux ou légèrement supérieurs à ceux du trou (33) et de l'alésage (34) correspondants.

6. Dispositif d'obturation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le trou (33) ménagé dans le boisseau (14) a une profondeur sensiblement inférieure ou égale à la hauteur de la portion de plus petit diamètre (32a).

7. Dispositif d'obturation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la hauteur totale de l'organe rapporté (32) est sensiblement égale ou supérieure à celle de la biellette (30).

8. Dispositif d'obturation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la biellette (30) est montée autour de l'extrémité libre (14d) du boisseau sur une profondeur sensiblement égale à la moitié de la hauteur de la biellette.

9. Dispositif d'obturation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la biellette (30) et le boisseau (14) sont réalisés en matières synthétiques ayant un pomt de fusion sensiblement égal et l'organe rapporté (32) est métallique, la biellette (14) et le boisseau (14) étant thermosoudés à l'organe rapporté (32) après assemblage.

10. Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boisseau (14) est monté dans le corps d'obturateur (11) par au moins un flasque de guidage (20) disposé entre le canal traversant (17) et la biellette (30).

11. Dispositif d'obturation selon la revendication 10, caractérisé en ce que le flasque de guidage (20) est monté dans le corps d'obturateur (11) de façon démontable par vissage, emboîtement ou enclenchement.

12. Dispositif d'obturation selon la revendication 10, caractérisé en ce que le flasque de guidage (20) est monté dans le corps d'obturateur (11) de façon indémontable par soudure, bouterollage ou rivetage.

13. Dispositif d'obturation selon la revendication 11, caractérisé en ce que le flasque de guidage (20) est monté par enclenchement, le bord extérieur du flasque comportant au moins deux pattes de retenue (25) diamétralement opposées pourvues chacune d'un orifice (26) et le corps d'obturateur (11) comportant, en correspondance de ces pattes, deux languettes élastiques (27) agencées pour s'engager dans lesdits orifices (26), ces languettes étant terminées par un crochet de verrouillage (28).

14. Dispositif d'obturation selon la revendication 10, caractérisé en ce que le flasque de guidage (20) comporte au moins un joint torique (21) à sa périphérie extérieure en contact avec le corps d'obturateur (11) et au moins un joint à lèvre (23) à sa périphérie intérieure en contact avec le boisseau (14).

15. Dispositif d'obturation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière synthétique comporte au moins un polyamide chargé ou non en fibres ou billes de verre.