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BREVET D'INVENTION Perfectionnements au mécanisme de distribution par fourreau pour moteurs à combustion interne.
Demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique en faveur de Mr. J, HALTENBERGER du 14 Février 1927. labeur
L'objet de cette invention est d'établir un moteur à combustion interne présentant une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Un fourreau commandant à la fois l'admission et l'échappement d'un cylindre est ex- posé extérieurement plutôt qu'intérieurement, aux pressions régnant dans le cylindre, les dites pressions étant sensi- blement équilibrées en tous les points de la circonférence du dit fourreau; le fourreau utilise toute ou sensiblement toute sa circonférence pour commander les communications d'admission et d'échappement avec le cylindre;
la pression du
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du cylindre agit extérieurement sur le fourreau à travers une chambre unique s'étendant autour du fourreau et communi- quant avec le cylindre, et cette chambre unique communique par des lumières du fourreau avec les conduits tant d'admis- sion que d'échappement aux moments voulus du cycle de travail du moteur ;
le mécanisme à fourreau comprend préférablement un fourreau unique commandant à la fois l'admission et l'é- chappement par la combinaison d'un mouvement de va-et-vient axial avec une oscillation circaférentielle, tous les points du fourreau décrivant ainsi une trajectoire courbe fermée, la susdite chambre unique qui entoure le fourreau reçoit une forme telle qu'elle offre le minimum de résistance à l'écou- -lament des gaz et qu'elle peut aussi servir d'espace de com- pression pour le cylindre correspondant, cette chambre en- tourant le fourreau peut servir avantageusement de chambre d'explosion pour favoriser la propagation de la flamme, ce qui tend à diminuer ou supprimer la détonation et à rendre ainsi possible l'emploi d'une compression plus grande.
Dans la fome de réalisation préférée de l'in- vention, on prévoit un moteur dans lequel le piston se meut directement au contact de la paroi du cylindre sans qutaucun fourreau soit intercalé entre ces organes bien que la distri- bution soit réalisée à l'aide d'un fourreau; la course du piston est préférablement située de telle sorte que le piston s'arrête en un point très rapproché de la cula sse; on prévoit un mécanisme à fourreau, de préférence un fourreau unique, indépendant du cylindre et du piston et disposé pour comman- der à la fois l'admission et l'échappement du cylindre;
dans la forme de réalisation préférée de l'invention, ce fourreau est situé' dans la culasse et son axe est perpendiculaire à l'axe
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l'axe du cylindre, mais ces détails ne sont pas essentiels en ce qui concerne les caractéristiques les plus générales de l'invention: on prévoit au tour du fourreau une chambre commu- niquant avec le cylindre et servant de conduit à la fois pour les communications d'admission et les communications d'échap- pement du cylindre; on munit le fourreau d'un noyau présen- tant des conduits, tant d'admission que d'échappement, qui peuvent être mis en communication par des lumières convenables du noyau et du fourreau avec la chambre, et par l'entremise de celle-ci, avec le cylindre, aux points voulus du cycle du moteur;
un mécanisne de commande convenable est prévu pour communiquer au fourreau un mouvement combiné de va-et-vient et d'oscillation circonférentielle pour réaliser cette comman- de des communications d'admission et d'échappement entre la chambre et les lumières d'admission et d'échappement du noyau et l'on dispose préférablement une bougie d'allumage dans cette chambre, de préférence sur le côté de cette 'chambre op- posé à celui où elle communique avec le cylindre, de façon que la dite chambre constitue la chambre d'explosion du cy- lindre,
Cette invention est applicable à des moteurs comportant un nombre quelconque de cylindres, mais comme le mécanisme peut simplement être reproduit identiquanent pour divers cylindres du moteur, on a représenté l'application de l'invention à un cylindre de moteur unique.
Les dessins annexés représentent l'invention :
Fig.l est une coupe verticale, faite par un plan transversal au vilebrequin, d'un moteur établi sui- vant une forme de réalisation préférée, Fig.2 est une coupe horizontale fragmentaire suivant
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suivant 2-2(fig.l), cette figure montrant une manivelle os cillante montée sur l'arbre de distribution de fig,l,
Fig.3 est une coupe horizontale suivant 3-3 (figs.l et 4), Fig.4 est une coupe verticale fragmentaire suivant 4-4(figs.1 et 3),
Fig.5 est une coupe généralement analogue à fig,l mais montrant une disposition différente de la com- mande du fourreau, des lumières du fourreau et des con- duits du noyau.
Le moteur peut comporter un nombre quelcon- que de cylindres 10 contenant chacunun piston 11 relié par une bielle 12 à un maneton du vilebrequin 13. Le cylindre et diverses autres pièces du moteur peuvent être maintenus froids de toute manière désirée, comme par exemple en pré- voyant des enveloppes dé refroidissement par l'eau 14 aux endroits convenables. Tou.tes ces pièces du moteur peuvent être de tout type approprié, leurs détails n'étant pas es- sentiels pour l'invention.
Toutefois, dans le moteur suivant l'invention, le piston 11 se rapproche davantage du sommet du cylindre moteur que ce n'est ordinairement le cas dans les moteurs à distribution par fourreau et, de préférence, le dit piston se meut sensiblement jusqu'au, sommet, à l'- exception d'un espace suffisant pour le jeu, étant donné que la chambre de compression est prévue ailleurs que dans le cylindre lui-même.
Dans la forme de réalisation préférée, cet- te chambre de compression est constituée par une chambre 20 de la culasse 21 du cylindre. Cet emplacement de la cham- bre de campression est avantageux, quoique l'invention ne lui soit pas limitée. La culasse, qui est préférablement montée
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montée de façon détachable sur le cylindre proprement dit,pré- sente une cavité cylindrique transversale dans laquelle est maté un fourreau distributeur 22, et la chambre 20 entoure une partie intermédiaire du dit fourreau.
Le fourreau et la cavité cylindrique dans laquelle il est monté ont leur axe commun disposé transversalement par rapport à l'axe du cylin- dre dans la fome de réalisation préférée de l'invention, et le fourreau 22 présente des lumières convenables 23 qui comman- dent les conduits d'admission et d'échappement reliés à la chambre 20, et par conséquent au cylindre s'y rapportant, pen- dant le mouvement du dit fourreau, Ainsi,le mélange combusti- ble est admis par les lumières du fourreau 22 à la chambre 20 d'où il passe au cylindre 10 pendant que le piston 11 descend dans sa course d'aspiration; et les gaz brûlés s'échappant du cylindre 10, dans la course d'échappement du dit cylindre, pas- sent par cette même chambre 20, puis par les lumières 23 du fourreau 22, dans les conduits d'échappement.
Les conduits d'- admission et d'échappement dont la communication avec la cham- bre 20 est régi e par le fourreau 22 seront décrits plus loin d'une façon plus détaillée.
La chambre 20 possède avantageusement la for- me représentée dans la fig.4. Elle entoure de préférence com- plètement le fourreau 22 ; elle communique de préférence avec le cylindre correspondant 10 par le diamètre entier du dit cy- lindre suivant un plan perp endiculaire à l'axe du fourreau (comme il ressort de fig.4), elle est beaucoup plus étroite que le diamètre du cylindre dans sa dimension parallèle à 1'- axe du fourreau(figs.l, 3 et 5), de façon à diminuer sa conte- nance et par suite, la contenance de l'espace de compression prévu pour le cylindre, mais elle est avantageusement située dans
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dans la partie médiane de ce diamètre du cylindre, et elle possède avantageusement, dans une direction allant vers l'- extérieur à partir de l'extérieur du fourreau,
une dimension radiale qui est presque aussi grande que sa dimension axiale, pour constituer un conduit offrant le minimum de résistance de paroi à l'écoulement du gaz, mai s qui est avantageusement plus petite que cette dimension axiale, de sorte que, pour une contenance donnée, la longueur axiale de cette chambre peut recevoir une valeur plus grande pour permettre d'obtenir une longueur axiale plus grande pour les lumières 23 du four- reau.. En d'autres ternes, la longueur axiale de la chambre 20 détermine la dimension axiale des lumières 23 du fourreau et influence dans la mesure correspondante la section de ces lu- mières, de sorte que la chambre 20 reçoit avantageusement une longueur axiale aussi grande que cela est possible sans que sa dimension radiale vers l'extérieur du fourreau,
soit nota- blement inférieure à la dimension axiale qui offrirait le minimum théorique de résistance de paroi à l'écoulement des gaz dans la chambre 20. Si cette dimension radiale est trop petite, l'écoulement des gaz gêné par la résistance de paroi, mais un compromis avantageux peut être obtenu en diminuant légèrement cette dimension radiale au lieu de la faire égale à la dimension axiale, afin que la dimension axiale puisse être augmentée de façon correspondante pour omettre d'aug- menter la longueur axiale des lumières 23.
Les lumières 23 du fourreau 22 règlent les communications de a chambre 20 avec les lumières de conduits d'admission et d'échappement prévues dans un noyau fixe 25 disposé à l'intérieur du fourreau 22. Ce noyau 25 est direc- tament centré à l'une de ses extrémités par une portée 26 par laquelle
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laquelle il s'adapte à l'intérieur d'une des extrémités de la cavité prévue dans la culasse pour le fourreau 22, et ce noyau est centré à l'autre extrémité par un anneau 27 qui s'adapte sur cette extrémité du noyau et à l'intérieur de la cavité de la culasse ou d'un élargissement de cette cavi- té. Le noyau 25 est ainsi maintenu concentriquement par rapport à la cavité de la culasse, et le fourreau 22 coulis- se dans cette cavi té et sur le noyau.
Les conduits d'admission et d'échappenent du noyau 25 peuvent être di sposés de façons diverses. Deux dispositions sont représentées dans les figs.1 et 5.
Dans la disposition de fig.l, le condui t d'- admission 30 et le conduit d'échappement 31 du noyau sont tous deux des conduits axiaux, une enveloppe de refroidis- sement par l'eau 32 entourant le conduit d'échappement. Le conduit d'admission 30 déboute, à l'extrémitéde droite du noyau(fig.1) dans un collecteur d'admission 33, et le con- duit d'échappement 31 du noyau débouche, à l'extrémité de gauche du noyau, dans un collecteur d'échappement 34. Ces conduits 30 et 31 sont tous deux fourchus au droit de la chambre 20, le conduit d'admission étant fourchu verticale- ment pour constituer des lumières d'admission 35 et 36 di- rigées respectivement vers le haut et vers le bas, tandis que le conduit d'échappement est fourchu horizontalement pour être alimenté par des lumières d'échappement latérales 37 et 38.
Les quatre lumières 35,36,37 et 38 sont avantageu- se,ment disposées dans un même plan perpendiculaire à l'axe du fourreau, de sorte qu'elles sont toutes dans le plan de la chambre 20, et ces lumières s'étendent avantageusement à peu près sur toute la largeur axial e de la dite chambre.
Conjointement
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Conjointement avec cette disposition des lumières 35,36,37 et 38, il existe avantageusement dans le fourreau deux lu- mières 23 qui jouent un double rôle, ces lumières coopérant à. un point du cycle avec les deuxlemières d'admission 35 ét 36 et à un autre point du cycle avec les deux lumières d'échappement 37 et 38.
Les diverses lumières sont convenable- ment conformées, comme indi qué, en vue d'assurer une ouver- ture et une fermeture rapides pendant le mouvement du four- reau 22, et ce fo urreau reçoit un mouvement combiné de va-et- vient et d'oscillation angulaire, de sorte que chaque lumiè- re 23 décrit un chemin courbe fermé qui comprend des points où. elle coincide avec les lumières d'échappement et d'admis- sion correspondantes du noyau aux m.oments voulus du cycle.
Le dessin représente les pièces dans les positions qu'elles occupent sensiblement au point d'explosion avec le piston à l'extrémité de sa course de compression ascendante.
Dans la disposition de fig.5, le conduit d'- admission soi et le conduit d'échappement 31', ne sont pas des conduits axiaux, mais sont disposés l'un au-dessus de l'autre comme on le voit à l'extraite de gauche du noyau de fig.5. Ces conduits débouchent tous deux à l'extrémité de gauche du noyau, le conduit d'admission 30' débouchant dans le collecteur d'admission 33' et le conduit d'échappe- ment 31' débouchant dans le collecteur d'échappement 34'. Le conduit d'échappement 31' peut être muni d'enveloppes réfri- gérantes 32'. Ce conduit:est fourchu, horizontalement au droit de la chambre 20 pour constituer, de part et d'autre du noyau deux lumières d'échappement dont l'une est représentée en 37' dans la fig.5.
Toutefois, ces deux lumières ne sont pas disposées à 180 . l'une par rapport à l'autre comme l'étaient les
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les lumières dtéchappement de la disposition de fig.1, mais sont si tuées toutes deux légèrement au-dessous de l'horizontale comme représenté pour la lumière 37'dans la fig.5. Le con- duit d'admission 30' communique avec un conduit d'admission 36' dirigé vers le bas et débouchant à la partie inférieure entre les deux lumières d'échappement, et ce conduit connu- nique avec une ou plusieurs lumières d'admission 35' situées au-dessus de l'axe horizontal du fourreau.
Deux des lumières d'admission peuvent être conjuguées avec deux des lumières d'échappement pour être commandées par des lumières 23' à fo nction double prévues dans le fourreau correspondant 22, et s'il existe une lumière d'admission supplémentaire 35' qui ne peut pas être conjuguée avec une outre de cette façon, on peut prévoir dans le fourreau une lumière d'admission supplé- mentaire à fonction simple 39 réglant cette lumière d'admis- sion supplémentaire 35' du fourreau. Cette lumière d'admis- sion suppleméntaire offre la section de lumière d'admission supplémentaire qui est désirable pour les moteurs à grande vitesse, quoique, à beaucoup d'égards, il est préférable d'- avoir un nombre égal de lumières d'admission et d'échappement, comme dans la disposition de fig.l.
On peut communiquer au fourreau 22 ses mouve- ments d'oscillation et de va-et-vient combinés à l'aide de di vers dispositifs permettant de produire l'ouverture et la fermeture des lumières d'échappement et d'admission du noyau aux points convenables du cycle. Deux mécanismes de ce genre sont présentés dans les figg, 1 et 5, respectivement. On peut employer l'un quelconque de ces mécanismes pour actionner soit le fourreau de fig.l, soit le fourreau de fig.5, étant donné qu'il n'existe pas de dépendance directe entre l'une ou
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ou l'autre de ces dispositions de fourreau et l'une ou l'au- tre des disposi tions particulières prévues pour la commande du fourreau.
Dans le médanisme représenté dans la fig.l pour la commande du fourreau, il existe un arbre de commande ou. de distribution 45 convenablement relié au vilebrequin 13 pour tourner à la moitié de la vitesse du vilebrequin. Cet arbre 45 est muni, pour chaque cylindre, d'une manivelle os- cillante 46 dont l'axe n'est pas parallèle à l'axe de l'ar- bre 45 ni de préférence dans un même plan avec lui, disposi- tion connue en soi. Sur chaque manivelle 46 est montée une bielle 47 qui est munie à son extrémité externe d'une boite à portée sphérique 48 recevant une rotule 49 prévue à l'une des extrémités d'un levier 50 qui est supporté par un palier à rotule 51 en un point intermédiaire de sa longueur.
Ce pa- lier est constitué par un bloc fendu 52 qui, dans le présent exemple, est monté de façon fixe mais détachable dans un trou 53 prévu verticalement le long du cylindre correspon- dant 10. Le levier 50 est préférablement tubulaire dans un but de légèreté, dans son extrémité supérieure est montée de façon coulissante une broche 54 portant une rotule 55 qui coopère avec une boîte à portée sphérique 56 montée sur le fourreau 22 à l'une des extraites du dit fourreau.
Lorsque le moteur fonctionne, le vilebrequin 13 actionne l'arbre de distribution 45 de la manière usuel- le. En tournant, l'arbre 45 fait mouvoir le joint à rotule 48,49 alternativement dans un sens et en sens inverse, transversalement par rapport à l'axe de l'arbre 45 et le long de cet axe, de sorte que la rotule 49 décrit un chemin courbe femé. Par conséquent, la rotule 55 décri t une courbe fermée
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fermée correspondante et communique au fourreau 22 un mouvement généralement correspondant, de sorte que ce fourreau reçoit un mouvement de va-et-vient axial et un mouvement oscillant com- binés, ce qui a pour effet que chacune des lumières du dit fourreau décrit une courbe fermée.
Cette courbe fermée amène les lumières 23 du fourreau.. soit à des positions dans lesquel- les elles coopèrent avec les lumières du noyau au point con- venable du cycle, soit à des positions où les dites lumières sont écartées des lumières du noyau.
Dans la disposition de fig.5, l'arbre de distribu- tion 60 tourne à la vitesse du vilebrequin. Cet arbre est relié par un engrenage à vis sans fin convenable 61, placé en regard du cylindre correspondant 10, à un arbre 62 parallèle à ce cy- lindre, l'engrenage à vis sans fin étant situe à l'extrémité inférieure de cet arbre et disposé pour l'actionner à la moi- tié de la vitesse du vilebrequin.
L'arbre 62 est monté dans des paliers convenables prévus dans une enveloppe 63 qui est montée en position fixe, mais de façon démontable, dans le trou 53. son extrémité supérieure, chaque arbre 62 est ma- ni d'un goujon excentrique 64 qui porte une rotule 65 logée dans une boîte à portée sphérique 66 correspondant à la boîte 56 de fig.l et montée d'une façon analogue sur le fourreau correspondant 22. La rotule 65 peut se mouvoir parallèlement à l'axe de l'arbre 62 ce qui s'obtient soit en faisant cou- lisser cette rotule sur le goujon excentré 64, soi t en faisant en sorte que ce goujon excentré 64 coulisse dans l'élément d'arbre qui le porte.
Cette commande produit un mouvement de va-et-vient axial et d'oscillation combiné du fourreau 22, pour fai re coïncider les diverses lumières aux points désirés du cycle.
La
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La chambre 20 sert à la fois de chambre de compres- sion et de chambre de combustion pour le cylindre correspon- dant. ± cet effet, dans la disposition préférée, on prévoit une bougie dtallumage 70 dont les pointes d'allumage sont dis- posées dans la chambre 20. De préférence, cette b ougi e pénètre dans la partie de la chambre 20 qui est opposée au cylindre 10, de sorte que le fourreau 22 et le noyau 25 sont placés en- tre l'étincelle et le cylindre, Par conséquent, l'allumage a lieu d'abord dans la partie supérieure de la chambre 20, au- dessus du fourreau 22, et les flammes se meuvent dans la cham- b. re 20 en passant'dans l'une et l'autre des deux directions autour du fourreau 22 jusqu'au cylindre 10 placé au-dessous.
Ceci faforise la propagation de la flamme et diminue ou sup- prime la détonation, ce qui permet d'augmenter la compression.
Cette disposition tend aussi à maintenir l'ensemble du piston plus froid en n'exposant qu'une partis de sa surface extrême à la première combustion des gaz.
Dans la disposition de fig.l, la lumière d'- admission 35 du noyau débite directement vers le haut contre la bougie d'allumage. Ceci présente l'avantage de maintenir les pointes de la bougie à l'état froid et propre.
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