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MEMOIRE DESCRIPTIF à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION .SYSTEME DE COMMANDE HYDRAULIQUE DE LA DISTRIBUTION DANS LES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE OU A EXPLOSION.
L'invention consiste à établir un dispositif dans lequel la pression d'un liquide agit, pour déplacer rapidement un organe mobile, périodiquement et alternativement dans des sens opposés et pour le maintenir dans certaines des positions qu'il peut occuper pendant un temps déterminé.
L'invention vise plus spécialement l'application du dispositif pour commander les organes contrôlant la distribution dans les moteurs à combustion interne ou à explosion.
Suivant l'invention, l'organe mobile, qui commande les déplacements de l'élément obturateur contrôlant l'admission et l'échappement, dans un moteur à combustion interne, comporte un piston à double effet dont les faces opposées constituent les parois mobiles de deux chambres à liquide, lesquelles sont
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mises alternativement en communication, au moment voulu, avec les conduits de refoulement ou d'aspiration d'une ou de pompes à débit constant, par exemple, qui, par l'intermédiaire d'un distributeur de préférence rotatif, refoulent le liquide sur une face du piston et aspirent simultanément le liquide sur l'autre face du piston et inversement,suivant le sens de déplacement de l'organe mobile.
L'invention consiste également à établir, pour le présent dispositif de commande hydraulique, un distributeur rotatif comportant des moyens pour l'écoulement du liquide refoulé par la pompe à débit constant, pendant les périodes d'immobilisation momentanée de l'élément à actionner.
Dans l'application du dispositif à un moteur Diesel pour comnan-
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der une "OU dè8a1:Y{'â:.Óbturà.tricès"prYùe8 dans le fond du cylindre et contrôlant l'ouverture et la fermeture des entrées d'air et/ou de sortie d'air et de gaz brûlés, l'invention s'étend en outre à des moyens destinés à réduire la pression du liquide sur le distributeur, résultant de l'action de l'explosion sur le dit piston obturateur.
L'invention prévoit, d'autre part, des moyens pour éviter la transmission de températures trop élevées au dispositif de commande hydraulique, lors de son application à un moteur Diesel, muni d'un piston obturateur pour contrôler la distribut ion.
A simple titre d'exemple, un mode d'exécution de l'objet de l'invention se trouve décrit ci-après avec référence aux dess ins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en section transversale du dispositif suivant l'invention, appliqué à un moteur Diesel du type à piston obturateur.
Fig. 2 est une vue en coupe partielle suivant la ligne
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brisée 2-2 de Fig. 1.
Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de Fig. 2.
Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de Fig. 2.
Fig. 5 est une vue perspective du cylindre du distributeur.
Fig. 6 est une vue en coupe montrant partiellement une variante d'exécution de la disposition représentée en Fig. 1.
Dans ces dessins, un corps creux 10 à évidement eylindrique forme le boisseau du distributeur dans lequel se déplace à rotation, avec le moins de jeu radial possible, un cylindre 11 muni de canaux.
Ce cylindre vient s'appuyer par une de ses extrémités contre la paroi 12 du corps 10, tandis qu'une butée fixée dans le boisseau et agissant sur l'autre extrémité du cylindre 11, règle le jeu longitudinal de ce dernier.
Un arbre 14, solidaire du dit cylindre, s'étend axialement dans un alésage pratiqué au travers de la dite butée et est muni d'un bourrage 15 serré par un écrou 16. Le dit arbre est relié par une transmission appropriée à l'arbre vilebrequin du moteur Diesel.
Dans l'exemple monthé aux dessins, le distributeur fait corps avec la .tête 17 du moteur 4 combustion, mais il est évident qu'il peut être prévu en tout endroit convenable du dit moteur.
Dans la paroi cylindrique du boisseau 10 sont ménagées diverses lumières,parmi lesquelles la lumière 18 correspondant au conduit 19 pour l'amenée du liquide sous pression refoulé par une ou des poupes à débit constant, à engrenage, à palette ou autre (non montrées au dessin). L'aspiration de ces pompes est reliée par un oonduit 20 aux lumières 21 et 22 du dit boisseau.
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Une lumière 23 du boisseau communique avec une chambre hermétique 24 dont une paroi, mobile, est formée par une des faces d'un piston 25 à double effet, coulissant dans un cy- lindre 26 ménagé dans la tête . 17.
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Une autre lumière 27 camunique par l' internédiaire d'un conduit 28, avec des chambres 29 et 29a formées sur l'autre face du piston 25.
Ce piston 25 est fixé sur une tige 30 guidée hermétique*' ment dans un alésage axial 31, laquelle tige se termine à son extrémité inférieure par un piston 32 coulissant dans le cylindre 33,du moteur et prévu pour l'obturation et les dégagements des orifices 34 d'échappement 'ou d'admission du cylindre du moteur.
L'extrémité supérieure de la tige 30 se termine par un champignon de soupape 30a de grand diamètre, s'étendant dans la chambre 29 et s'appuyant sur un siège conique formé à la partie inférieure de cette dernière chambre, lorsque le piston 32 se trouve dans la position pour l'obturation des fenêtres 34.
Dans la tige 30 et dans le piston 32 sont ménagés des conduits 35,36 et 37, pour le passage d'un liquide de refroidissement circulant par les conduits 38 et 39 prévus dans la tête-, et débouchant dans l'alésage 31, à hauteur d'ouvertures 40 et 41 forées diamétralement dans la tige 30 du piston et communiquant avec les conduits 35 et 37.
Comme le montre la Fig. 5, le cylindre 11 du distributeur comporte à sa partie médiane un canal annulaire 42 communiquant avec un premier groupe de canaux longitudinaux 43, 44 et 45, taillés à la périphérie du dit cylindre.
D'autre part, un canal annulaire partiel 46, ménagé à l'une des extrémités de ce cylindre, communique avec un second
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groupe de canaux longitudinaux 47 et 48 taillés à la périphé rie du cylindre et isolés du premier groupe de canaux.
Les secteurs pleins 49, 50, 51, 52, 53 et 54 du cylindre 11 forment des obturateurs destinés à obturer alternativement les différentes lumières du boisseau, pour interrompre, au moment voulu, la communication des canaux du distributeur, soit avec les chambres formées de part et d'autre du piston 25, soit avec les conduits de refoulement ou d'aspiration de la panpe.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
La position des organes de distribution montrés en Fig.
1, 2,3 et 4 correspond à la fin de la période de détente dans le cylindre du moteur, le secteur 52 du cylindre 11 obture la lumière 23, tandis que le secteur 51 obture la lumière 27, le liquide contenu dans les chambres 24, 29a et 29 immobilisant momentanément le piston 25 dans le cylindre 26.
Comme l'arbre moteur, pendant sa marche, entraîne synchroniquement le cylindre 11 du distributeur dans le sens indiqué par la flèche, le secteur 52, dans son déplacement angulaire, va découvrir progressivement la lumière 23 du boisseau, mettant ainsi la chambre 24 du cylindre 26 en communication avec le liquide refoulé par la pompe, par l'untermédiaire des canaux 43 et 42 et du conduit 19.
Pendant ce temps, le secteur 51 découvre la lumière 27 pour établir la communication entre les chambres 29, 29a et le conduit 20 d'aspiration de la pompe, par l'intermédiaire des canaux 48 et 46, ce dernier débouchant devant la lumière 22 du conduit 20.
L'action du liquide refoulé dans la chambre 24 et du liquide aspiré dans les chambres 29 et 29a, a pour effet de déplacer rapidement le piston 25, lequel, dans son mouvement
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entraîne la tige 30 du piston et le piston obturateur 32 qui découvre les lumières 34 du cylindre moteur 33, permettant ainsi l'échappement des gaz brûlés ou l'introduction (Pair frais de balayage, dans le cylindre du moteur.
Les dites lumières 34 resteront dégagées jusqu'au moment où le cylindre 11 du distributeur, dans son mouvement angulaire, aura amené le canal 47 en regard de la lumière 23 qui débouche dans la chambre 24, établissant ainsi la communication de cette dernière avec l'aspiration de la pompe, par l'intermédiaire des canaux 47, 46 et du conduit 20.
A ce moment, le canal 43 de refoulement du liquide se trouve en regard de la lumière 27, de manière que le liquide sous pression pénétrant par le conduit 28 dans leschambres 29 et 29a, agit conjointement avec l'action du liquide aspiré dans la chambre 24, pour déplacer rapidement le piston 25, la tige 30 et l'obturateur 32, lequel vient reprendre sa position pour la fermeture des fenêtres 34 du cylindre du moteur.
En poursuivant son déplacement angulaire, le canal 47 du distributeur passe devant la lumière 27, mais l'aspiration de la pompe n'aura aucune action sur le liquide contenu dans les chambres 29 et 29a, la lumière 22 du conduit 20 d'aspir a- tion étant à ce moment obturée par le secteur 54.
Pendant la période de compression maximum et de début de la détente dans le eylindre du moteur Diesel, le canal 48@ du distributeur passe devant la lumière 23, ce qui a pour effet de mettre la chambre 24 en communication avec l'aspiration de la pompe par les canaux 48 et 46, ce dernier .anal étant à ce moment en communcation, par la fenêtre 22, arec le conduit d'aspiration 20. L'action de l'aspiration sur le côté du piston 25 correspondant à la chambre 24, permet d'augmenter la résistance à l'effort de pression exercé pendant
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cette période sur le piston obturateur 32.
En outre, la prévision du champignon de soupape 30a qui repose sur son siège au moment de l'explosion et forme une des parois de la chambre 29 , hermétiquement close à ce moment, permet de répartir sur une grande surface de liquide, l'effort exercé par la dite explosion sur le piston obturateur 32.
La pression sur le liquide se trouve ainsi réduite par rapport à la pression d'explosion, proportionnellement au rapport des surfaces de la soupape 30a et du piston obturateur 32.
Le débit de la pompe étant constant, il y a lieu de prévoir un circuit de retour ou "by-pass" pour le liquide, vers l'aspiration, lors de la femeture progressive des lumières 23 et 27, et pendant les périodes où le piston obturateur 32 devant rester immobile dans ses positions extrêmes, il n'y a pas de circulation de liquide dans les chambres 24, 29a et 29.
Ce circuit de retour est établi par les canaux 44 et 45 du distributeur,qui, lors de leur passage devant la lumière 21 du boisseau, permettent au liquide refoulé dans le canal annulaire 42, de s'écouler par le conduit 20 d'aspiration, pendant les périodes d'obturation des lumières 23 et 27. Par centre, lorsque la pression s'établit dans les chambres 24 ou 29 et 29a, la lumière 21 est obturée par le secteur 50 ou 49.
Dans une variante montrée en Fig. 6, le corps du distributeur rotatif de liquide est disposé de préférence dans l'axe du moteur Diesel.
La chambre à liquide 24 communique avec la lumière 23 du boisseau 10 par un conduit 24a, tandis qu'un conduit 24h relie
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la dite chambre 24 à une lumière 23a, débouchant-dans le boisseau du côté opposé à la lumière 23.
La lumière 27 communique directement arec la chambre 29 tonnée au-dessus du piston 25.
En considérant que la noix du distributeur se déplace dans le sens des aiguilles d'unemontre et que les canaux 43 et 48 passeront respectivement en regard des lumières 23 et 27, le liquide refoulé depuis la pompe par le canal 43 viendra agir à ce moment dans la chanbre 24, sur la face correspondante du piston 25, tandis que le liquide aspiré viendra agir dans la chambre 29 sur la face correspondante du dit piston 25 en produisant le déplacement de ce piston, de la tige 30 et du piston de distribution 32, avec dégagement des lumières 34 du cylindre 33.
Inversement, lorsque les dits canaux 43 et 48 passeront respectivement devant les lumières 27 et 23a, la pression s'établira dans la chambre 29 et l'aspiration dans la chambre 24 pour ramener le piston 25 dans sa position pour l'obturation des lumières 34 par l'obturateur 32.
Afin d'équilibrer, au moment de l'explosion, la pression produite par le piston 25, sur le liquide de la chambre 29 et agissant sur la surface du cylindre 11 du distributeur,se trouvant en regard de la lumière 27, l'invention prévoit un conduit 55 foré diamétralement dans le cylindre 11, entre les canaux 43 et 48, le dit conduit présentant en 56 un évidement dont la surface correspond à la section de la lumière 27.
La position du cylindre 11 est telle, au moment de l'explosion, que le conduit 55 se trouve dirigé suivant l'axe de la tige de piston 30, de manière que l'évidement 56 se trouve en regard de la paroi intérieure du boisseau 10, à la partie supérieure de la tête 17, tandis que l'extrémité du conduit
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55 opposée au dit avidement, débouche au centre de la lumière 27.
On comprendra aisément que la pression du liquide exercée sur la surface du cylindre 11, en regard de la lumière 27,. sera équilibrée par la pression développée sur le fond de l'évidement 56, par le liquide passant par le conduit 55.
Enfin, il est à remarquer que le dispositif suivant l'invention permet de supprimer totalement le bruit du moteur qui résulte du choc d'organes métalliques tels que cames ou analogues.
Le piston 25 est en effet guidé continuellement par deux coussins de liquide, lesquels déterminent à chaque instant les lois de son mouvement par le débit et les pressions des pompes.
En outre, les accélérations obtenues par la pression du liquide peuvent être portées à des valeurs beaucoup plus hautes qu'avec n'importe quelle commande mécanique.