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L'objet de la présente invention consiste à établir une machine à équilibrer les pistons, d'une construction simple, durable et peu coûteuse.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir des moyens pour usiner automatiquement des pistons de moteurs au- tomobiles, de manière à leur donner un poids déterminé d'avan- ce, de sorte que les pistons finis puissent être pris au choix pour être utilisés dans des moteurs d'automobiles. Il est bien connu que dans les moteurs multicylindr@ques avec pistons "PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX MACHINES A EQUILIBRER LES
PISTONS" @
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à mouvement alternatif, les pistons destinés à se déplacer en opposition, ont le même poids, de sorte que les forces résultantes se trouvent équilibrées.
Deux méthodes d'équilibrage des pistons sont en usage général dans l'industrie du moteur d'automobile. La plus an- cienne de ces méthodes consiste à usiner l'extérieur des pis- tons suivant des dimensions exactes, à peser ces pistons et à les diviser en catégories comportant des pistons ayant ap- proximativement le même poids. Tous les pistons d'un même mo- teur sont alors choisis dans un de ces groupes, de sorte que les pistons s'équilibrent approximativement. Dans les anciens moteurs du type à bas régime, le poids exact du piston n'avait pas d'importance aussi longtemps que tous les pistons du véhi- cule avaient approximativement le même poids. Par conséquent, ce procédé de triage par catégories est devenu d'usage courant.
Le désavantage de ce système d'équilibrage apparaît lorsque le véhicule est en réparation et qu'un piston doit être rem- placé. Un atelier de réparation peut difficilement tenir un stock complet de toutes les catégories de pistons et ne tient d'habitude que les pistons réglementaires et les pistons de la dimension au-dessus. Par conséquent, la plupart des moteurs réparés sont déséquilibrés lorsqu'un nouveau piston est monté dans un groupe d'anciens pistons.
Les pistons utilisés dans les moteurs actuels à régime élevé doivent être usinés à un poids exact et doivent non seu- lement s'équilibrer entre eux, mais aussi avoir un poids dé- terminé d'avance. L'équilibrage au vilebrequin des pièces en mouvement est actuellement d'un usage courant, de sorte que les dites parties en mouvement ou les pistons doivent être usinés
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de manière à présenter un poids déterminé, pour s'adapter à ces procédés d'équilibrage.
Les pistons employés dans les moteurs modernes sont obte- nus par coulée sous pression et sont naturellement tournés sur toute leur surface extérieure. Etant donnés les bossages pour l'axe de piston et les nervures de renforcement, il est impossi- ble de tourner l'intérieur de ces pistons, de sorte que toute modification survenue aux moules à noyau aura pour effet de modifier le poids du piston indépendamment du tournage exté- rieur. Les moules à noyau utilisés pour la fabrication des pis- tons coulés sous pression, se composent d'un certain nombre de pièces, généralement cinq, lesquelles sont assemblées d'une manière fort compliquée.
Ces moules sont sujets à une usure considérable, de sorte que les pistons coulés lorsque les moules sont à l'état neuf sont beaucoup plus lourds que ceux coulés après que les moules ont été en usage pendant quelque temps. La durée d'utilisation du moule dépend de la variation maximum admissible dans le poids des pistons.
Plusieurs machines ont déjà été prévues pour l'usinage des pistons suivant un poids déterminé d'avance. Toutefois, toutes ces machines sont soit d'un fonctionnement extrêmement lent, soit non susceptibles de donner des résultats absolument exacts.
Le procédé généralement en usage consistait à tourner l'exté- rieur du piston, à peser ce dernier, à enlever de l'intérieur de la manchette du piston une quantité de métal que l'opéra- teur juge approximativement équivalente à l'excédent de poids, à peser à nouveau le piston et à enlever une autre quantité de métal, et ainsi de suite jusqu'au moment où le piston atteint finalement le poids déterminé d'avance. Il va de soi qu'il suffit d'enlever de petites Quantités de métal après chaque
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opération de pesée. Comme on le voit, ce procédé est coûteux et son succès dépend de l'adresse de l'opérateur.
Un autre procédé de fabrication de pistons d'un poids dé- terminé d'avance consistait à mandriner le piston sur le fléau d'une balance, à enlever, par tournage, une partie de la man- chette du piston, jusqu'a ce que le fléau bascule, (ce qui a lieu à un moment déterminé) et arrête la machine. Le désavan- tage de ce procédé consiste en ce qu'il est impossible de fixer le piston à la machine d'une manière rigide, de sorte que l'outil de la machine doit couper à une très faible profondeur pour éviter le ballottement de la pièce à travailler. En outre, l'action de l'outil a tendance à affecter le fléau de la balan- ce, de sorte qu'il est presque impossible d'obtenir des résul- tats exacts avec une machine de ce type.
La machine établie suivant l'invention et décrite ci-après utilise un nouveau principe d'équilibrage de pistons, lequel consiste à peser les copeaux enlevés du piston, au lieu de peser le piston même. Le procédé suivant l'invention consiste à cou- ler tous les pistons avec un excédent de poids, à peser ces pistons sur une balance et à marquer sur chaque niston la va- leur du dit excédent de poids. Chaque piston est alors mandriné rigidement sur la machine suivant l'invention; l'opérateur met ensuite au point un contrepoids disposé sur le fléau d'une balance, en l'amenant à une position correspondant au poids marqué sur le piston, après quoi l'opérateur met la machine en marche. Un couteau enlève de l'intérieur du piston des parties sous forme de copeaux, lesquels sont recueillis dans un plateau de balance.
Lorsque le poids de ces copeaux atteint une valeur correspondant à l'excédent de poids primitif du piston, les fléaux de la balance basculent et arrêtent la ma- chine. Les pistons sont fixés rigidement sur la machine, de sorte qu'il est possible de couper à grande profondeur, ce qui @
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permet d'équilibrer le piston en quelques secondes seulement.
La construction exacte de la machine perfectionnée sui- vant l'invention, et son fonctionnement détaillé se trouvent décrits ci-après, en référence aux dessins annexés, dans les- quels :
Fig. 1 est une vue d'élévation frontale de la machine perfectionnée à équilibrer les pistons, suivant l'invention.
Fig. 2 est une vue d'élévation latérale de la machine montrée en Fig. 1.
Fig. 3 est une vue schématique montrant en perspective les différents organes rotatifs de la machine.
Fig. 4 est une vue en coupe du dispositif de fixation du piston, ainsi que de l'arbre porte-outil, et
Fig. 5 est une vue en coupe du mécanisme de débrayage du porte-outil.
Dans ces dessins, 10 désigne le boîtier de la machine suivant l'invention. Ce boîtier consiste en une pièce de fonte ayant la forme d'une boite rectangulaire. Le mécanisme d'en- traînement comportant le moteur électrique est logé à l'inté- rieur de ce boîtier, des portes appropriées 11 étant prévues pour permettre l'accès aux dits organes rotatifs. Une balance 12 pourvue d'un fléau 13, sur lequel est monté à coulissement un contrepoids 14, se trouve fixée au sommet du boîtier 10, dans une position facilement accessible à l'opérateur.
La Fig. 3 montre, d'une manière schématique , les divers organes à mouvement rotatif ou longitudinal. Il va de soi que les extrémités des différents arbres montrés dans ce dessin sont montées dans des paliers prévus dans le boîtier, cette Figure n'ayant d'autre but que de mieux représenter le fonc- tionnement des organes.
Un moteur électrique 15 logé dans la partie inférieure du boîtier entraîne un arbre transversal 16, au moyen d'une cour-
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roie appropriée 17. Un pignon cônique 18, prévu sur l'extrémité opposée de l'arbre 16, engrène avec un pignon analogue 19 réuni positivement à un arbre porte-outil 20. Une vis sans fin 21 calée sur l'arbre 16, entre le pignon 18 et l'extrémité d'en- traînement de cet arbre, engrène avec un pignon à vis sans fin 22 calé sur l'extrémité inférieure d'un arbre vertical 23.
L'extrémité supérieure de ce dernier arbre est pourvue d'une vis sans fin 24, laquelle est constamment en prise avec une roue à vis sans fin 25. Cette dernière est fixée à une ex- trémité d'un manchon 26 monté à rotation sur la partie médiane d'un arbre transversal 27.
Lorsque le moteur 15 est en marche, il entraîne, par l'intermédiaire de la courroie 17, l'arbre 16, lequel, à son tour, entraîne l'arbre 23 et le manchon 27, respectivement, par l'intermédiaire de la vis sans fin 21,avec le pignon à vis sans fin 22, et de la vis sans fin 24 avec le pignon à vis sans fin 25. Ces iris sans fin et ces pignons à vis sans fin présentent un rapport de démultiplication approprié, de sorte que malgré que l'arbre 16 tourne à une vitesse relativement élevée, le manchon 26 tournera très lentement. Etant donné que l'arbre porte-outil 20 est entraîné directement par l'ar- bre 16, au moyen des pignons coniques 18 et 19, il tournera approximativement à la même vitesse que ce dernier.
La Fig. 4 montre le système de montage de l'arbre porte- outil et le système de fixation du piston dans la machine. Le boîtier 10 est pourvu d'un palier 28 disposé angulairement, dans lequel un manchon 29 est monté à déplacement longitudinal 'dans les deux sens. Le manchon 29 est pourvu d'un certain nom- bre de dents transversales 30 pratiquées dans ce manchon de manière à former une crémaillère avec laquelle engrène un pi- gnon cylindrique 31. Ce dernier est solidaire de l'arbre 27, de
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sorte que lorsque le dit arbre oscille, le manchon 29 se dépla- ce dans les deux sens par rapport au palier 28.
L'arbre porte-outil 20 est monté à rotation dans le man- chon 29 au moyen de deux paliers à billes 32 et 33. Ces pa- liers sont fixés à l'arbre porte-outil entre un épaulement 34 prévu sur cet arbre et deux écrous ploqueurs 36 vissés sur l'extrémité inférieure du dit arbre. Un tube d'espacement, disposé autour de l'arbre 20, sert à espacer les dits paliers.
Il va de soi que lorsque le manchon 29 coulisse dans les deux sens longitudinaux dans le palier 28, l'arbre 20 se déplace avec lui a mouvements solidaires.
L'extrémité inférieure de l'arbre 20 présente des rainures 37 prévues pour coopérer avec des rainures similaires pratiquées dans un moyeu 38 s'avançant en saillie vers le haut depuis le pignon conique 19. Le moyeu 38 est monté à rotation dans deux paliers 39 et 40 fixés au boîtier 10 de la machine. Lorsque le pignon 18 tourne, il entraîne le pignon 19, lequel, à, son tour, entraîne l'arbre 20 au moyen des rainures 37, de sorte que l'arbre 20 peut se déplacer librement, dans le sens longitudi- nal, avec le manchon 29, tout en étant entraîné en rotation par le pignon 19.
Une console 41 fixée à la partie supérieure du boîtier 10 est pourvue d'un forage 42, en alignement avec le palier 28 prévu dans le boîtier. Le piston 47 devant être équilibré est fixé dans une pièce intercalaire appropriée 43, disposée dans l'extrémité supérieure du forage 42, de sorte que l'arbre 20 peut pénétrer dans l'intérieur de la manchette du piston.
Un balancier 44 monté à pivotement sur un pivot 45 prévu dans la console 41, présente un bras 46 s'étendant de manière à serrer le piston contre la pièce intercalaire 43. Un contre- poids 48 est prévu sur l'extrémité extérieure du balancier 44,
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de sorte que ce dernier se trouvera normalement dans sa posi- tion inactive, laquelle permet l'enlèvement du piston de la machine.
Un arbre transversal 49 monté à rotation dans la console 41, est pourvu d'une came 50 disposée de manière à coopérer avec le balancier 44, de sorte que lorsque l'arbre 49 tourne, le balancier sera soulevé de manière à serrer le piston. Une manivelle de manoeuvre 51 fixée à l'extrémité extérieure de l'arbre 49 permet de commander le dispositif de serrage.
Un couteau tournant 52 est fixé, de la manière habituelle, à l'extrémité supérieure de l'arbre 20, de sorte que l'inté- rieur du piston 47 peut être travaillé par le dit couteau lors- que l'arbre 20 se déplace dans les deux sens dans la manchette du piston. Un collecteur 53 en forme d'entonnoir est fixé au- dessous de la console 41. Une plaque déflectrice 54 est fixée à cette console et disposée de manière à diriger les copeaux, découpés du piston 47 par l'outil tournant 52, dans une trémie de balance 55, disposée en-dessous de l'extrémité inférieure de l'entonnoir 53. La trémie 55 est fixée sur l'extrémité ex- térieure d'un bras 56 monté en 57 de manière à pivoter sur le boîtier 10.
Une tige 69 réunie à pivotement au bras 56, se dirige vers le haut pour être réunie à un prolongement 70 du fléau 13.
L'extrémité inférieure de la trémie 55 est pourvue d'une ouverture 58 par laquelle les copeaux peuvent être évacués de la dite trémie. Une soupape 59 est disposée dans cette trémie de manière à obturer normalement l'orifice 58. Cette soupape est fixée à la partie supérieure d'une tige de soupape 60 montée à déplacement longitudinal alternatif dans une console 61 fixée à la face antérieure du boîtier 10. Une auge inclinée 62 est disposée en-dessous de l'orifice 58, de sorte que les
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copeaux évacués par ce dernier peuvent tomber sur la dite auge inclinée, pour être dirigés vers un récipient à copeaux ap- proprié.
L'extrémité inférieure de la tige de soupape 60 est pour- vue d'un talon 63 disposé de manière à coopérer avec l'extrémi- té extérieure d'un bras 64 fixé à un arbre 65 monté à rotation dans la console 61. Un deuxième bras 66 s'étendant depuis l'ex- trémité opposée de l'arbre 65, coopère avec une tige 67 montée dans une position verticale et à déplacement longitudinal al- ternatif, sur la face avant du boîtier 10. La dite tige 67 s'étend vers le haut jusqu'à proximité de l'arbre de serrage 49.
Une came 68 fixée à l'arbre 49 agit sur l'extrémité supé- rieure de la tige 67 , de façon que lorsque la manivelle 51 est renversée dans la position dans laquelle le piston 47 peut être enlevé de la machine, la came 68 pousse la tige 67 vers le bas, de manière à soulever la tige de soupape 60, de sorte que tous les copeaux contenus dans la trémie 55 seront évacués vers l'auge 62.
A mesure que le couteau-enlevé les copeaux de l'intérieur de la manchette du piston, ceux-ci descendent par le forage 42 sur la plaque 54, et de là dans l'entonnoir collecteur 53. Les copeaux sont alors recueillis dans la trémie 55, au-dessus de la soupape 59, jusqu'au moment où leur poids contrebalance celui qui a été déterminé sur la balance 14. Le fléau 13 se soulève alors, après quoi, des moyens qui seront décrits dans la suite, interviennent de manière à arrêter l'avancement de l'arbre porte-outil 20 et à permettre le retour de ce dernier dans sa position inactive.
La manivelle 51 est alors renversée par l'opérateur, en vue de dégager le piston de la machine, cette manoeuvre ayant pour effet d'ouvrir la soupape 59 au moyen de la tige 67 et de la came 68, de sorte que les copeaux
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contenus dans la. trémie 55 tombent dans l'auge 62: Après que les copeaux ont été évacués de la trémie, celle-ci retourne à sa position initiale, de sorte que le fléau de la balance s'abais- se sous l'action du contre-poids 14.
Un nouveau piston est alors inséré dans la machine et la manivelle 51 est de nouveau renversée pour serrer ce piston.
La soupape 59 peut alors retourner sur le fond de la trémie 55, de sorte que les copeaux enlevés du nouveau piston peuvent être collectés dans cette dernière. Il va de soi que l'opéra- teur doit mettre au point le poids 14 pour chaque piston, de manière que ce poids corresponde à l'excédent de poids du dit piston et qu'il soit possible d'enlever de ce piston une quan- tité de copeaux d'un poids exactement déterminé.
Le mécanisme de débrayage est représenté dans la Fig. 5, dans laquelle le manchon 26 est montré comme étant pourvu sur une extrémité, des rainures 71. Un manchon d'embrayage 72 est monté à coulissement sur ces rainures, de manière à être cons% tamment entraîné par le manchon 26. Une rainure circulaire 73 formée sur le manchon 72, coopère avec l'extrémité fourchue d'un levier d'embrayage 74 monté dans le boîtier 10, à pivote ment sur un arbre 80.
Un bras 75 s'étendant horizontalement depuis le levier d'embrayage 74 est articulé par son extrémité extérieure à l'armature 76 d'un solénoide. Un solénoïde constitué par un boîtier 76 contenant une bobine 78, est boulonné au sommet du boîtier 10 et est pourvu d'un noyau fixe 79 fixé à la par- tje supérieure de ce solénoïde. L'arbre 80 s'étend jusqu'à l'extérieur du boîtier 10 et est pourvu d'un levier de comman- de 81, de sorte que l'opérateur peut déplacer à la main le manchon d'embrayage 72 dans un sens longitudinal par rapport
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au manchon 26.
Une griffe d'embrayage 82 fixée à l'extrémité extérieure de l'arbre 27 à proximité du manchon d'embrayage 72 est pourvue de dents d'embrayage 83, lesquelles coopèrent avec des dents d'embrayage similaires 84 formées sur le manchon d'embrayage 72, de sorte que lorsque le levier 81 est actionné, les dents du manchon d'embrayage 72 s'engagent dans les dents de la griffe 82, et que l'arbre 27 soit entraîné par le manchon 20.
Un ressort à boudin 85 agit de manière à maintenir les éléments 72 et 82 écartés, de sorte que, n'était l'armature mobile du solénoide 76, l'opérateur aurait été obligé de main- tenir l'embrayage en prise, au moyen du levier 81. Toutefois, lorsque le solénoide 77 reçoit du courant, l'armature 76 est maintenue dans sa position élevée, de manière à maintenir l'em- brayage en prise, malgré l'action du ressort 85.
Une rainure annulaire 86 prévue dans l'extrémité arrière de la griffe d'embrayage 82 sert à recevoir une extrémité d'un câble 87. Ce dernier s'enroule autour de la dite rainure et est pourvu, à son extrémité libre, d'un contrepoids 88. Le contrepoids 88 a tendance à entraîner en rotation l'arbre 27, de sorte que le manchon 29 et l'arbre porte-outil 20 seront ramenés dans leurs positions abaissées chaque fois que le manchon d'embrayage 72 sera désaccouplé d'avec la griffe d'em- brayage 82. Un doigt 97 fixé à l'extrémité extérieure de l'ar- bre 27 coopère avec une butée réglable 98 fixée au boîtier 10, de sorte que la position inférieure du porte-outil 20 peut être déterminée à volonté.
Deux éléments 89 en forme de cuvettes sont montés à isolement sur la base de la balance 12. Ces cuvettes sont rem- plies de mercure et se trouvent disposées au-dessous du fléau 13 de la balance. Un fil de contact 90, en forme de "U" est
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fixé à ce fléau, de sorte que lorsque le fléau se trouve dans sa position abaissée, le dit fil de contact réunira les deux masses de mercure contenues dans les deux cuvettes.
Un fil 91 réuni à l'une des cuvettes 89 est connecté d'autre part à une source de courant prévue pour la commande de la machine. Un fil 92 réuni à l'autre cuvette s'étend jusqu'à l'une des bornes du solénoide 77. L'autre borne de ce solénoïde se trouve réunie à un fil 94 allant jusqu'à un in- terrupteur 95 disposé à proximité du levier de commande 81, tandis qu'un fil 96, partant de l'autre borne du dit interrup- teur, ferme le circuit.
La;-machine fonctionne comme suit :
Le piston 47 est d'abord fixé dans.la machine et le contre- poids 14 est déplacé le long du fléau 13, d'une distance égale à 1 ''excédent de poids du piston. Le fléau retourne alors dans sa position inférieure, de sorte que le fil 90 en "U" ferme le circuit entre les fils 91 et 92. L'opérateur renverse alors le levier 81, lequel accouple le manchon d'embrayage 72 avec la griffe d'embrayage 82, ce qui a pour effet d'entraîner l'arbre 27 en rotation lente. Le levier 81 actionne également l'inter- rupteur 95, de sorte que le solénoïde 77 se trouve sous courant.
L'armature mobile 76 du solénoïde se trouve ainsi retenue dans celui-ci, de sorte que l'opérateur peut lâcher le levier 81 sans que la griffe d'embrayage quitte sa position dé prise.
Pendant que l'arbre 27 continue son mouvement de rotation lente, la pignon cylindrique 31 fait monter le manchon 29, de manière que l'outil 52 puisse enlever une partie de l'intérieur de la manchette du piston. Les copeaux produits lors de cette opération tombent dans la trémie 55 jusqu'au moment où leur poids suffit pour contrebalancer le contrepoids 14 disposé sur le fléau 13. Dès que ceci a lieu, le contrepoids 14 soulève le
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fil 90 en forme de "U" et coupe le circuit entre les fils 91 et 92, mettant ainsi hors circuit le solénoide 77. Le ressort 85 agit alors de manière à débrayer la griffe 72 d'avec la griffe 86, de sorte que cette dernière cesse d'être entraînée et que le contre-poids 88 ramène le manchon 29 et l'arbre porte-outil 20 dans leur position inférieure.
Le levier 81 est déplacé par le ressort 82, de manière que l'interrupteur 95 se trouve mis hors courant. Le circuit reste coupé même après le retour du fléau 13 à sa position normale, vu l'ouverture de l'interrupteur 95. L'opérateur actionne alors la manivelle 51, en vue de dégager le piston 47 et, en ce faisant, soulève la soupape 59 disposée dans la trémie 55, de sorte que les copeaux contenus dans cette derniè- re tombent dans l'auge 62. Un autre piston est alors inséré dans la machine et la manivelle 51 est ramenée dans sa.posi- tion de serrage, ce qui permet la fermeture de la soupape 59.
Le contre-poids 14 est alors déplacé le long du fléau 13 jus- qu'à un point déterminé par la quantité de métal devant être enlevée du nouveau piston, après quoi l'embrayage est de nou- veau mis en prise au moyen du levier 81. Cette opération se répète pour chaque piston.
L'application du dispositif suivant l'invention permet d'obtenir plusieurs avantages dont il serait utile de mentionner celui qui consiste en ce que les pistons sont fixés rigidement dans la machine, de sorte que l'outil 52 peut couper à une gsande profondeur, ce qui pennet d'équilibrer le piston dans un espace de temps minimum. En outre, la machine suivant l'in- vention est entièrement automatique, de sorte que l'opérateur charge simplement les pistons dans celle-ci et met au point le contre-poids disposé sur le fléau, suivant la quantité indiquée sur chaque piston, la machine s'arrêtant automatiquement dès
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que le piston a atteint le poids voulu.
En outre, le dispo- sitif suivant l'invention ne dépend pas du réglage exact de l'outil, de sorte que la durée d'utilisation de ce dernier peut être très longue.
Certaines modifications peuvent être apportées à la dis- position, à la construction et à la combinaison des divers organes du dispositif perfectionné suivant l'invention, sans se départir de l'esprit de cette dernière, et les revendica- tions qui suivent sont censées couvrir toutes les modifications pouvant être raisonnablement comprises dans leur domaine.
REVENDICATIONS.
1 - Le procédé pour produire des objets d'un poids vou- lu, ce procédé consistant à peser les dits objets, à enlever une partie de chacun de ces objets, l'opération de dépouille- ment étant régie par le poids de la dite partie enlevée.
2 Le procédé pour produire des objets d'un poids voulu, ce procédé consistant à peser les dits objets, et à enlever ensuite une partie de chaque objet, le fonctionnement de la ma- chine étant régi par le poids des copeaux enlevés par celle-ci.
3 - Le procédé pour ramener un piston à un poids voulu, à peser le dit piston, à enlever une quantité de copeaux d'un poids égal à l'excédent de poids du piston, le fonctionnement de la machine étant régi par le poids des copeaux.
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