par Remundo » 04/10/09, 18:46
1. Etat de l’art des techniques de soupapes
1.a) La technologie la plus ancienne de valves est le tiroir coulissant, utilisé dans les machines à vapeur. Mais à la fin du XIXème siècle, le perfectionnement des machines à vapeur et les premiers moteurs à explosion génèrent des pressions plus importantes : la friction s’accroît et compromet l’étanchéité et la longévité des tiroirs coulissants. Ceci va conduire à la soupape « moderne ».
1.b) Les valves à tige/tulipe (‘poppet valves’) apparaissent à la fin du XIXème siècle pour des machines à vapeur perfectionnées (par exemple US339809 en 1886), puis leurs évolutions améliorent la respiration des moteurs à combustion pour l’admission et l’échappement. Elles résolvent les problèmes de friction et d’étanchéité par l’assemblage métallique solidaire d’une tige et d’une « tulipe », laquelle appuie sur une portée (le siège de soupape), grâce à un ressort de rappel et/ou à la pression des gaz dans la chambre de combustion. La tige est guidée axialement en translation par la culasse du moteur et ouverte par une poussée intermittente en partie haute par divers moyens mécaniques (arbre à cames, embiellages, basculeurs, galets…) animés par la machine(MAC).
Avant même le XXème siècle, des motoristes proposent déjà des implantations spécifiques de la culasse avec des soupapes ‘poppet’, comme dans GB189519735A datant de 1895 émanant de DE DION & BOUTON. Ces soupapes induisent des progrès importants dans le rendement des moteurs à combustion interne, lesquels permettent dès 1900 jusqu’à nos jours le plein essor des engins motorisés, notamment les automobiles.
Ce rappel historique n’est pas dénué d’intérêt car les valves ‘poppet’ ont géométriquement peu évolué. Elles sont presque universellement utilisées pour les moteurs.
1.c) Durant le XXème siècle, de nombreux ingénieurs et inventeurs souhaitent explorer une autre voie : les soupapes rotatives. Il paraît en effet mécaniquement peu judicieux de convertir le mouvement de rotation du moteur (en général à pistons, bielles et vilebrequin) en un mouvement de translation, de surcroît éloigné car placé en partie haute du moteur alors que le vilebrequin est en partie basse.
Ainsi les soupapes rotatives se développent et sont expérimentées selon deux voies différentes :
- Les soupapes à arbres rotatifs, d’axe parallèle à l’arbre moteur, typiquement bien décrites par les brevets de Roland Claude CROSS (1923 à 1963, par exemple CA370900A), mais avec des variantes nombreuses, notamment antérieures telles que celles de la valve MINERVA BOURNONVILLE(années 1920), ou de FRAYER & HOWARD(1909), ou bien celle de BUTLER(1904). On peut citer comme autres travaux relatifs : MUELLER (1914), FRANCIS(1921), FREYLER(1927), MELLORS(1944), valves rotatives NORTON (années 1960), LOTUS 2 temps à valve rotative (années 1990), valves rotatives sphériques de Georges J.COATES (années 1990, par exemple US4944261A, encore en développement).
- Les soupapes à arbres rotatifs, d’axe orthogonal à l’arbre moteur, et bien décrites par les brevets de Franck ASPIN(1935 à 1975, par exemple FR931056A), avec de nombreuses autres variantes ultérieures comme celle de Walter FROEDE (années 1950), mais aussi antérieures comme celle de Léonard VALLILEE(1911) ou Fernand FOREST(1881). On peut citer comme autres travaux relatifs : Marcel ECHARD(1920), DENNISSON(1921), Frank W. OFELDT(1924), CRAWFORD(1925), PEACY(1926), Walter F. ISLEY(1942), TJAARDA pour BRIGGS(1942 à 1943), GERNANDT pour BRIGGS(1944) , et une récente approche élastique WO2008129392A1 par THYSSENKRUPP METALURGICA.
0 x
le temps du retrait est venu
