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" PERFECTIONNEMENTS AUX SOUPAPES ROTATIVES POUR MOTEURS A FLUIDE SOUS PRESSION".
La présente invention est relative aux soupapes rotatives pour moteurs à fluide sous pression, du type comportant un dis- que tournant garni d'une ouverture et agencé dans le dôme ou fond du cylindre, pour coopérer avec des ouvertures ou lumières d'ad" mission et d'échappement prévues dans ce dernier.
L'objet principal de l'invention consiste en un dispositif perfectionné de graissage des surfaces en travail, tout en évitant
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les troubles d'allumage dûs aux excès d'huile, et à monter la sou- pape de façon à ce qu'aucun ressort ou autre dispositif de poussée ne soit nécessaire pour la maintenir d'une manière étanche sur son siège.
Qans les dessins annexés, lesquels montrent différentes méthodes de réalisation de l'invention,
Fig. 1 est,.une vue en coupe axiale d'une partie d'un cylin- dre de moteur à culasse détachable portant une soupape, montée coazialement, et son mécanisme d'entraînement.
Fig. 2 est une vue en plan de fig.l, le mécanisme d'entraî- nement et le carter qui l'entoure étant enlevés.
Fig. 3 est une vue en plan de la soupape, montrant la face de travail de celle-ci et une forme de canal de distribution.
Fig. 4 est une vue similaire à la Fig. 3 montrant une for- me modifiée de canal de distribution.
Fig. 5 est une vue en coupe axiale d'une partie d'un cylin- dre à culasse détachable contenant une soupape dont l'axe est in- cliné par rapport à celui du cylindre.
Fig. 6 est une vue en coupe similaire d'un cylindre dont la tête forme partie intégrante avec ce dernier et contient une sou- pape montée coaxialement.
Figs. 7 & 8 sont des vues respectivement en coupe et en plan d'an dessous, d'un cylindre à culasse détachable dans laquelle sont montées quatre soupapes rotatives.
Fig. 9 est une vue en plan de la face extérieure d'une sou- pape équilibrée dynamiquement, et
Fig. 10 est une vue en coupe axiale d'une soupape dont la tige est combinée avec une bougie d'allumage.
Les mêmes nombres de référence désignent les mêmes parties dans les dessins.
Dans la forme de réalisation montrée aux Figs. 1-3, la soupape 2, destinée à être utilisée dans un moteur à combustion
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interne, est de forme conique, l'angle de sommet du côneétant suf- fisamment grand pour éviter tout risque de coincement. Le meil- leur angle sera compris entre 180 et 160 degrés.
Dans cette construction, la soupape est disposée coaxiale- ment au cylindre 3 dans une culasse détachable 4 qui pénètre dans le cylindre en 5.
Le bord de la soupape se trouve à une certaine distance des parois de l'évidement dans lequel pénètre la osasse et le plus grand diamètre de la soupape est plus grand que l'alésage du cy- lindre de sorte que la soupape ne peut pas tomber dans celui-ci.
Ceci permet de donner à la soupape un certain jeu axial, par exemple un dixième de millimètre (quatre millièmes de pouce) en- viron, pour éviter tout risque de serrage de la soupape sous l'ef- fet de la dilatation, tandis que la pression intérieure maintien- dra la soupape sur son siège.
Toutefois, ce jeu n'est pas suffisant pour provoquer un manque d'é- tanchéité de la soupape, par suite du graissage efficace qui fait l'objet de la présente invention et qui permet la suppression de ressorts ou autres dispositifs appropriés pour maintenir la soupa- pe sur son siège dans la culasse.
Le lubrifiant est amené à la tige de soupape 6 par une ouver- ture radiale 7 pratiquée dans un bossage central creux 8 prévu sur la culasse 4 pour recevoir la tige, le long de laquelle il accède à la face de la soupape. De préférence, toutefois, une rainure hélicoïdale 9, qui peut avoir la section d'une gorge de filet, est pratiquée dans la tige de soupape et agit comme une pompe à vis pour faire circuler le lubrifiant depuis le trou radial 7, jusqu'à la jonction de latige avec la tête de la soupape.
La face de cette dernière est pourvue d'un canal 10 (voir Figs. 2 & 3) destiné à amener le lubrifiant, descendant le longue la tige, vers le bord extérieur de la soupape et en même temps à le distribuer sur la face de celle-ci lorsqu'elle tourneet éventuellement à le conduire
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vers une gorge circonférentielle 11 pratiquée dans la face de la soupape à proximité du bord de celle-ci, de façon à se trouver dans la partie 12 au delà du bord extérieur de l'ouverture 13, en forme de secteur, ménagée dans la soupape. En circulant depuis le bord intérieur vers le bord extérieur de la soupape, le lu- brifiant est répandu efficacement sur les faces en'travail de façon à ce qu'il n'y ait aucun risque de grippage, tandis que la friction est considérablement réduite.
Comme la force centrifuge aide à dirperser le lubrifiant radialement vers 'l'extérieur l peut être avantageux d'incliner le canal 10 tangentiellement à la tige, ou en spire en travers de la soupape comme montré en Fig. 4, de façon à ce que le grais- sage puisse être réglé en rapport avec le diamètre de la soupape et sa vitesse normale de rotation et éviter ainsi toute perte de lubrifiant. Le sens d'inclinaison tangentielle ou spirale du ca- nal par rapport au sens de rotation peut être prévu de façon à réduire considérablement l'effet centrifuge.
Comme autre forme de réalisation du canal dans la soupape, lorsque cette dernière est de dimensions relativement grandes on tourne à une grande vitesse périphérique, le canal pourra suivre un chemin en zig-zag.
La soupape est entraînée par une roue dentée 14 montée sur la tige 6 et engrenant avec une roue dentée 15 sur un arbre verti- cal 16 entraîné depuis l'arbre du moteur par l'intermédiaire de pignons d'angles ou hélicoïdaux. Les roues dentées peuvent être renfermées dans un carter 17 présentant une douille ou support dépendant 18 adapté pour être engagé par le bossage creux 8 dans lequel est montée la tige de soupape, ce support pouvant être fi- xé angulairement au .moyen d'une clavette 19 ou d'une vis de ser- rage.
Un roulement à billes 20 peut également être agencé en des- sous de la roue dentée 14 et le chemin extérieur de roulement de ce dernier peut être monté complètement dans la douille 18, ou bien il peut être retenu seulement partiellement dans celle-ci et partiellement dans le bossage 8 qui supporte la tige de soupape.
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Dans l'une des formes de construction des lumières d'admis- sion et d'échappement 21 et 22 ménagées dans le siège de la sou- pape, la lumière d'échappement est comprise dans un secteur de 70 , la lumière d'admission dans un secteur de 46 et le pont, formé entre ceux-ci, dans un secteur de 50 . La lumière 13 formée dans la soupape sera de préférence comprise dans un secteur de 55 .
Cette disposition permet une certaine coïncidence dans l'ouvertu- re et la fermeture des deux lumières, qui convient pour les grandes vitesses, tandis que pour les vitesses moins grandes la largeur angulaire du secteur de pont peut être augmentée. Les proportions données ci-dessus assurent un certain temps de repos entre l'aspiration et l'échappement.
Dans la variante préférée montrée en Fig. 2, les angles des lumières fixes et mobiles sont égaux, par exemple soixante de- grés, mais on a prévu la possibilité de produire la coïncidence si on le désire.
On verra d'après ce qui précède que le graissage actif de la soupape s'arrête en même temps quele moteur et recommence lorsque ce dernier démarre, et en fait la soupape constitue son propre dispositif de graissage. Ce système de graissage permet d'éviter les grandes difficultés généralement éprouvées avec les soupapes rotatives, et assure pendant et après un travail inten- sif prolongé ,.une température relativement basse de la soupape et donne à la face de travail de celle-ci un poli très uni qui dimi- nue la friction.
Les extrémités extérieures 23 et 24 des lumières d'admission et d'échappement 21 et 23 peuvent être circulaires et s'étendent dans des bossages à surfaces plates 25 contre lesquelles vien- nent s'appliquer les collets des conduits d'alimentation et d'échappement. Lorsqu'il s'agit d'un moteur polycylindrique, les extrémités extérieures des lumières d'admission et d'échap-
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pement peuvent s'étendre dans le même sens généralement horizontal ou bien, en prenant les cylindres par paires, les lumières respectif ves d'admission et d'échappement peuvent être réunies l'une à l'au- tre avant d'être connectées au collecteur.
Lorsque le canal 10 de la face de la soupape s'étend comme montré en Fig. 3 substantiellement radialement depuis la tige de soupape jusqu'au canal circonférentiel 11, il est de préférence logé de façon à ce que, dans le sens de rotation indiqué par la flèche, il suive derrière la lumière 13 dans la soupape.
Plutôt que de former les passages de lubrifiant dans la sou pape elle-même, ceux-ci pourront se trouver dans la surface sta- tionnaire coopérant avec la soupape, ou partiellement dans chacune d'elles.
Ainsi par exemple, la rainure hélicoïdale parlaquelle le lubri fiant est amené le long de la tige de soupape, peut être formée -*dans la paroi du bossage centra]/8 ou dans un autre trou de guidage ou douille destinée à recevoir la tige coma, montré en Fig. 5, et le canal radial 10 de distribution rejoignant la gorge hélicoïdale peut s'étendre en travers du siège de la soupape soit dans le siè- ge lui-même ou dans la soupape, tandis que le canal circonférentiel
11 peut se trouver dans le siège comme en Fig. 6.
Si on le désire, le tête de la soupape et la tige peuvent être formées séparément et établies en matières différentes pour satis- faire aux conditions auxquelles elles sont soumises.
Bien que dans de nombreux cas il soit préférable d'établir uneculasse de cylindre séparée comme montré aux Figs. 1, 2 et 5 et dans ces conditions de pratiquer un alésage supplémentaire tel que 5 dans le cylindre, dont l'épaulement sert à limiter le jeu axial de la soupape et constitue également une lèvre ou bord desécuirtié empêchant la soupape de tomber dans l'alésage du cylindre il peut être désirable dans certains cas de former la culasse inté- gralement avec le cylindre comme en Fig. 6. Dans ces conditions
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il est nécessaire d'introduire la soupape par l'embouchure du cylindre et par conséquent son diamètre doit être légèrement moindre que l'alésage du cylindre afin de pouvoir la mettre en place.
Un dispositif (Combiné de limitation de jeu et de bord de sé cutité peut alors être prévu en pratiquant d'abord une gorge cir- conférentielle 26 autour de l'intérieur de la tête du cylindre, entre la soupape et le piston lorsque ce dernier se'trouve dans sa position la plus élevée et en engageant alors dans ladite rainure un segment élastique fendu 27 s'ouvrant extérieurement et engageai fermement la rainure et dépassant suffisamment hors de celle-ci pour former le rebord de sécurité. Le segment élas- . tique peut être constitué par unugment de piston.ordinaire.
Le dispositif de limitation de jeu peut être prévu à l'extrémité supérieure de la tige de soupape en ménageant un espace convenable entre la roue dentée 14 et le chemin intérieure du roulement à billes et être ainsi séparé du bord de sécuirté
Bien qu'il peut être préférable, dans des moteurs de dimen- sions relativement petites, d'agencer la soupape avec son axe rotatif en coincidence avec l'axe du cylindre comme montré' en Fig. s 1 et 2, ceci n'est pas toujours essentiel et dans certains cas il sera plus avantageux d'agencer la soupape avec son axe incliné par rapport à celui du cylindre, comme montré en Fig. 5 ou même davantage et de la loger sur le cylindre à l'avant ou à l'arrière du cylindre ou sur l'un de ses côtés.
Dans des moteurs de dimensions comparativement glandes il peut également être désirable de faire usage de deux ou plusieurs soupapes et de les espacer autour du cylindre avec leur axe in- cliné par rapport à l'axe du cylindre ou parallèle à eelui-ci comme montré aux Figs. 7 & 8. Toutefois, dans chacune de ces dispositions il est préférable de prévoir un dispositif de limi- tation de jeu et également un bord desécurité ou analogue adapté
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pour empêcher la tête de soupape de tomber dans le cylindre au cas où celle-ci viendrait à se séparer de sa tige.
Dans le cas de plusieurs soupapes réparties autour du centre du cylindre, l'épaulement de l'alésage 5 pratiqué dans ce cylindre ne peut retenir qu'un côté de la tête de soupape au cas où elle viendrait à tomber ou à se détacher, et pour cette raison un bouchon 28 est vissé au centre du cylindre dans la culasse, le dit bouchon présentant un épaulement destiné à coopérer avec le rebord sur la paroi du cylindre pour soutenir l'une ou toutes les soupapes en cas de brisure.
Pour éviter les vibrations aux grandes vitesses de rotation de la soupape cette dernière peut être équilibrée dynamiquement en ajoutant du métal dans la partie entourant la lumière dans la soupape, ou en diminuant la quantité de métal dans la partie opposée de la soupape, comme par exemple? en l'évidant en 29 (Fig. 9) sur sa face extérieure. la bougie d'allumage peut être montée sur le côté du cylin- dre ou dans la couronne de la chambre de combustion en un point où la lumière dans la soupape la découvre à la période appropriée du cycle.
Avec cette disposition l'emplacement du canal 10 à l'endroit spécifié plus haut offre en outre l'avantage d'empêcher que l'hui- le ne soit projetée sur la bougie comme il en serait autrement, au moment où l'allumage se produit à travers la lumière dans la soupape.
Dans certains cas et particulièrement dans le cas de la pré- sente invention où les surfacea de la soupape sont exceptionnelle- ment bien lubrifiées, il' est particulièrement désirable que l'é- tincelle d'allumage se produise au centre dans la couronne du cy- lindre, d'abord pour des raisons d'efficacité ensuite pour que la bougie soit éloignée du lubrifiant. Pour atteindre ce résultat, lorsque la soupape est montée au centre du cylindre, la bougie ordi- naire découverte par la lumière, ou logée sur le côté du cylindre
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pourrait être supprimée et la tige de soupape pourrait être d'un diamètre suffisamment fort peur être creusée et recevoir une électrode isolée 30 (voir Fig. 10).
L'extrémité intérieure 31 decette électrode pourrait coopérer avec le métal de la soupape pour former la zône d'étincelle, et l'extrémité extérieure 32 pur rait être connectée au circuit électrique au moyen d'une lame deressort (non montrée) ou analogue appuyant contre elle.