<Desc/Clms Page number 1>
Dispositif de commande pour tiroir de distribution pour moteurs à combustion interne.
La présente invention concerne un dispositif de commande pour des tiroirs à mouvement de va-et-vient ou d'oscillation de moteurs à combustion interne, dispositif dans lequel'le mou- vement de rotation d'un arbre à manivelles ou à excentriques est transformé en un mouvement de va-et-vient ou d'oscillation.
De semblables dispositifs dans lesquels la bielle entoure à une extrémité un bouton d'excentrique ou de manivelle rotatif appartenant à un arbre de distribution et transforme le mou- vement de rotation à l'autre extrémité, par une liaison à pi- vot ou à articulation sphérique, en un mouvement de. va-et-vient
<Desc/Clms Page number 2>
ou d'oscillation, sont connus et s'appellent des mécanismes à manivelle.
La nouveauté consiste en ce que dans des dispositifs de commande pour tiroirs de distribution à mouvement de va et vient au d'oscillation de meneurs à combustion interne, le mou- vement de va-et-vient ou d'oscillation est produit par un mé- canisme à manivelle, caractérisé en ce que le bouton de mani- velle ou la surface de palier d'excentrique est entourée par la surface de cylindre circulaire qui prend naissance par le fait qu'une droite parallèle à l'axe de l'excentrique ou du bouton de manivelle est déplacée parallèlement à. elle-même sur un cercle d'équateur de la surface de glissement de palier directe, cylindrique ou sphérique du centre à mouvement de va- et-vient ou d'oscillation.
Le mouvement de va et vient ou d'oscillation est emprun- té dans le premier cas au chariot de distribution se mouvant en va-et-vient dans un châssis de glissement fixe, et dans le- quel le centre à mouvement de va et vient est logé par sa sur- face de palier cylindrique ou sphérique, et dans le dernier cas il est emprunté à une branche d'un levier coudé oscillant autour d'un centre fixe et dans l'autre branche duquel le cen- tre de commande oscillant est placé cylindriquement ou sphéri- quement.
L'idée de l'invention poursuit le but suivant :
1 ) En cas de nombre de tours donné de l'arbre à manivelles ou à excentrique et de déplacement donné ou de course donnée 'du mouvement oscillant ou de va-et-vient, de pouvoir influencer son accélération par le rapport de la distance du centre rotatif, du centre à mouvement de va-et-vient ou d'oscillation au rayon de manivelle.
Par cette possibilité, l'accélération maxima peu-); dans le cas où les conditions constructives le permettent, être choisie à volonté pratiquement dans de très larges limites, ce qui est d'une importance décisive pour la commande de dis- tribution de moteurs à combustion interne à deux temps à mar-
<Desc/Clms Page number 3>
che rapide extrêmement légers à distribution par tiroi'rs, c'est à dire qu'on permet pour la première fois un semblable genre de moteur car avec une commande normale à manivelle, on ne peut jamais produire une section de temps suffisante.
2 ) D'obtenir en particulier par des pièces simples, soumises aux plus minimes déformations et pouvant être fabriquées de la façon la plus précise par la technique de l'atelier, une sécu- rité absolue de fonctionnement, même à la vitesse la plus éle- vée et pour la plus grande pression superficielle spécifique, ainsi qu'une absence de bruit du mécanisme.
Les fig. 1 à 10 représentent trois fermes de réalisa- tion différentes de l'idée de l'invention dans lesquelles d'une part l'accélération maxima et l'amplitude du mouvement de va- et-vient et d'autre part le nombre de tours de l'arbre de dis- tribution étaient donnés, candis qu'en même temps l'organe produisant ce mouvement remplit complètement les conditions constructives et techniques de fonctionnement indiquées ci- dessus.
La fig. 1 représente le principe cinématique d'une for- me de réalisation particulière. Autour du centre fixe ,4 oscille un levier coudé ayant deux branches 1 et 2. Le levier coudé 1-2 est mis en mouvement d'oscillation par la bielle 3 du bouton de manivelle C qui, sur le bras de manivelle , tourne autour du centre D de l'arbre à manivelles ou à excentrique . Ce mou- vement d' oscillation est pris à la branche 1 du levier coudé,, au bouton E, par la bielle 5 et peut être pris dans le châssis de glissement fixe 6 ou bouton F de la bielle 5, comme un pur mouyement de va-et-vient. Non seulement le rapport des longueurs des deux branches 1 et 2 mais aussi l'angle qu'ellesfont entre elles peuvent être choisis à volonté suivant l'espace disponi- ble et d'autres conditions constructives.
Le centre D de l'ar- bre de distribution peut également être écarté à volonté par rapport à la branche 1 et au pivot b et tout le systèmepeut
<Desc/Clms Page number 4>
être écarté par rapport au châssis de glissement fixe 6 pour tenir compte des conditions cinématiques et constructives.
Les fig. 2, 3 et 4 représentent une forme de réalisation constructive de cette commande en vue de c8té, en coupe ho- rizontale et en coupe verticale.
Toute la commande comprend quatre pièces coopérantes fi- xes, savoir l'arbre d'excentrique D' avec le centre D et le plateau d'excentrique C-C' avec le centre C et la surface de glissement C', le plateau de transmission 3, le logement 1, 2 et la bielle 5.
Le levier coudé 1-2 de la fig. 1 avec ses deux branches oscillantes 1 et 2 et le centre de rotation A est représenté aux fig. 3,et 3 et 4 par le logement extérieur 1-2 et les deux pivots A' . A la bielle 3 avec son extrémité B oscillant autour du centre A et l'extrémité C tournant au- tour du centre D à la fig. 1 correspond sur les fig. 2, 3 et 4 le plateau de transmission 3 avec le centre B oscillant au- tour du centre A avec sa surface de palier B' et le centre C tournant auteur du centre D avec sa surface de palier C'.
L'arbre à excentrique ou à manivelle représenté schématique- ment à la fig. 1 avec le centre d'arbre D et le centre dt ex- centrique ou de manivelle C est représenté aux fig. 2, 3 et 4 par l'arbre D' avec le centre D et le plateau d'excentrique C-C' avec le centre C et la surface de glissement C'. Par la bielle 5, aux fig. 2, 3 et 4, le mouvement d'oscillation du pivot E' dans le logement 1-2 est transformé en un mouvement de va et vient du pivot de bielle Ft. Lt excentrique C-C' de la commande possède alors la caractéristique que sa surface de glissement C' est à l'intérieur de la surface de glissement D' du centre oscillant B du plateau de transmission 3.
Par suite de cette caractéristique remarquable, on parvient avec la plus petite distance dds centres B-C et pour des forces données, à rendre aussi grandes que l'on veut en diamètre les surfaces de palier B' et C' sans qu'ellesse coupent ou deviennent cons-
<Desc/Clms Page number 5>
tructivement impossibles. Le logement 1-2 aux fig. 2,3 et 4 est formé avantageusement de deux moitiés de coquille qui sont maintenues ensemble le long du bord par les boulons G et les pivots ' à centre E. ues moitiés de coquille sont forgées en acier de qualité supérieure complètement usinées et sur les surfaces de frottement, elles sont trempées en coquille ou nitrées et polies.
La surface de glissement B' qui représente la surface de palier du centre B peut avoir une forme cylindrique ou de préférence sphérique ; suivant la constitution constructive de l'arbre de distribution comme arbre à manivelle ou à excentrique à bouton de mani- velle en porte-à-faux ou à manivelle supportée des deux cotés et divisible, le plateau de transmission 3 peut être divisé ou non divisé. En cas d'emploi d'un arbre de distri- bution à excentrique et d'un plateau de transmission non divisé qui en vue du montage peut être enfilé sur tout l'ar- bre, les différentes commandes sont un peu plus grandes de diamètre qu'en cas d'emploi d'un arbre à manivelle et d'un plateau de transmission divisé.
La première forme de réalisation permet toutefois, avec relativement peu de peine, par suite de la simplicité des différentes pièces, et de leur petit nombre par commande, la plus grande préci- sion et la meilleure qualité dans la fabrication mécanique et le traitement thermique et donne par conséquent en fonc- tionnement la sécurité la plus élevée, l'absence de bruit et l'usure la plus minime. Les surfaces de palier B( et C' peuvent avantageusement être réalisées comme paliers à ai- guilles, à rouleaux, paliers oscillarts à billes ou paliers sphériques en tonneaux.
En cas de réalisation comme palier à frottement, le plateau de transmission 3 est fabriqué avantageusement en bronze de forge de qualité supérieure ou en un alliage de métal léger forgé, Cette dernière solution présente outre l'avantage de propriétés remarquables de
<Desc/Clms Page number 6>
glissement et une élimination extrêmement rapide de la chaleur l'avantage des forces d'inertie les plus minimes. une très bonne solution consiste également en ce que le pla- teau de transmission 3 est fabriqué en acier forgé tandis que les surfaces de glissement B' et C' sont recouvertes d'une mince couche de métal blanc.
Les fig. 5 à 10 représentent deux formes de réalisation en partie en coupe et en partie en vue, dans lesquelles le mouvement de va-et-vient est produit sans intercalation d'un levier coudé ou d'une bielle, de façon tout à fait simple telle que le plateau de transmission 3 est monté directement par sa surface de palier B' dans un chariot F' à mouvement de va-et-vient. ue chariot F' est relié rigidement ou par des organes mobiles appropriés au tiroir à commander. Le chariot lui-même est guidé dans un châssis de glissement correspondant fixe supportant les efforts latéraux, Dans les exemples de réalisation 2 à 10 le plan médian du plateau d'excentrique ou du 'bouton de manivelle et le plan médian du plateau de transmission coin- cident. Cette condition ne doit pas 'être remplie nécessai- rement.
L'idée de l'invention est également caractérisée de façon claire par le fait que le bouton de manivelle ou la surface depalier de l'excentrique est entouré par la surface de cylindre circulaire qui prend naissance par le fait qu'une droite parallèle . l'axe de l'excentrique ou du bouton de manivelle est déplacée parallèlement à elle- même sur un cercle d'équateur de la surface de glissement de palier directe, cylindrique ou sphérique, du centre à mouvement de va-et-vient ou d'oscillation.
Dans les trois formes de réalisation de la commande représentées aux fig. 1 à 10, la surface de palier B' est exécutée de forme sphérique ; ce dernier fait entraine trois avantages importants :
<Desc/Clms Page number 7>
1 ) Le plateau de transmission est lui-même immobilisé contre le déplacement axial ; 2 ) Les défauts de précision angulaires provenant de la fa- brication ou du montage, entre l'axe de palier D, l'arbre de distribution et l'axe de palier du pivot A' ou par rap- port au plan de mouvement du chariot F' à mouvement de va- et-vient ne jouant aucun rôle car par suite de la mise en position automatique du plateau de transmission, il ne peut se produire de coincement. La pression superficielle sur la surface de palier spherique B' est toujours répartie uniformément.
3 ) La surface de palier B' dans le levier coudé 1-2 ou dans le chariot F' ne doit pas absolument être divisée pour le montage du plateau de transmission 3, comme le re- présentent les fig. 2 à 7. La surface de palier B' peut dans beaucoup de cas *être découpée avec avantage dans le levier coudé non divisé 1-2 ou le chariot F' directement, ou dans un coussinet de palier correspondant introduit à la presse ou vissé. Pour le montage du plateau de trans- mission 3, la surface de glissement B' du levier coudé 1-2 ou du chariot F' ou du coussinet de palier correspondant doit seulement 'être pourvue d'échancrures fraisées Z dia- métralement opposées (fig. 8-10) qui doivent avoir au moins la largeur du plateau de transmission . fig.
Les/8 -10 représentent une semblable forme de réalisa- tion en vue, en coupe horizontale et en coupe verticale.
Elle convient particulièrement pour les moteurs d'avions à deux temps de qualité supérieure, à refroidissement par air et à cylindres disposés en forme d'étoile. Le tiroir de distribution et le chariot de distribution forment une pièce forgée. Le cylindre et le châssis de glissement repré-
<Desc/Clms Page number 8>
sentent une autre pièce forgée. chaque cylindre a son propre arbre de distribution parallèle à l'arbre à manivelles. Les différents arbres de distribution sont en même temps employés avantageusement comme arbres de commande des pompes à injec- tion de combustible. Tout ce système peut être actionné par une série de roues droites ou un mécanisme à manivelles pa.- rallèle au moyen de l'arbre à manivelle.
La dernière solu- tion est, en cas de réalisation constructive soignée, par- ticulièrement peu coûteuse, légère et donnant peu de bruit et cependant absolument sure de fonctionnement. comme dans les moteurs en étoile, les bielles sont articulées excen- triquement à une pièce principale, les diagrammes de temps et de chemin des différents pistons de travail s'écartent fortement l'un de l'autre. c'est par conséquent un avantage extraordinaire que par l'emploi d'un arbre de distribution pour chaque cylindre dans les moteurs en étoile, la commande desorganes d'échappement et d'admission ou de balayage ainsi que des pompes à injection de combustible peut 'être mise au point individuellement pour chaque cylindre de travail.
La forme de réalisation des fig. 5-7 convient particulièrement pour les moteurs à une ou plusieurs ran- gées; pour ces derniers les tiroirs de distribution de deux rangées peuvent chaque fois être actionnés par un arbre parallèle à l'arbre à manivelles ; en outre la commande de chaque cylindre peut être décalée hors du plan médian du cylindre et pour deux cylindres d'une rangée elleest disposée des deux c&tés d'un palier I d'arbre de distribu- tion (fig.11). Dans la direction des arbres de distribution se suivent par conséquent alternativement les commandes de deux cylindres d'une rangée et ensuite de deux cylindres de l'autre rangée (fig.
11). On peut également choisir l'or- dre de succession des commandes de telle manière qu'alterna- tivement à. un cylindre d'une rangée fait suite un cylindre
<Desc/Clms Page number 9>
de l'autre rangée tandis que les commandes sont de nouveau décalées hors du plan médian du cylindre et disposées des deux côtés d'un palier d'arbre de distribution (fig. 12). On peut aussi faire se produire la commande de chaque tiroir directement par le haut par le fait qu'au-dessus de chaque rangée de cylindres on dispose dans leur plan médian ou sur le côté de celui-ci un arbre de distribution (fig.l3 et 14).
Cet arbre peut en même temps être utilisé pour actionner les pompes à injection de combustible Y disposées directe- ment au-dessus des culasses des cylindres ; des deux côtés d'un palier d'arbre de distribution de deux cylindres de travail peuvent se suivre dans le sens de l'arbre de dis- tribution alternativement les commandes du tiroir de dis- tribution de deux cylindres de travail et ensuite lescom- fig. mandes de deux pompes Y à injection de combustible (13) ou bien on dispose des deux côtés d'un palier d'arbre de dis- tribution une commande de tiroir de distribution et une commande Y de pompe à combustible d'un cylindre de travail (fig. 14). Dans toutes ces dispositions les paliers 1 des arbres de distribution (fig. 11-14) sont placés dans les paroistransversales H qui portent également les paliers d'arbre de manivelles.
La forme de réalisation de la commande un peu plus conteuse et plus compliquée représentée aux fig. 1 à 4 convient particulièrement pour les moteurs d'avions Diesel à deux temps très perfectionnés, de construction à refroi- dissement par eau par l'air en rangée ou en étoile, d'au moins 1000 CV par unité, dans lesquels une ouverture et une fer- !nature des fentes d'échappement et de balayage endore plus rapide et désirable que celle pouvant être obtenue avec les formes de réalisation relativement simples des fig. 5 à 10.
Concernant la disposition générale en rangée et la position par rapport à l'arbre à manivelles des arbres de distribu-
<Desc/Clms Page number 10>
tion et de commande pour moteurs en étoile ou en rangée, on peut dire la mme chose pour les formes de réalisation 1 à 4 en général que pour les formes de réalisation 5 à 10 sauf que pour les moteurs en plusieurs rangées chaque rangée doit avoir son arbre de distribution particulier. La commande de plusieurs arbres de distribution parallèles à l'arbre à ma- nivelles peut se faire par un mécanisme à roues droites ou par un mécanisme à manivelles parallèle, à partir de l'arbre à manivelles.
Si dans les machines en rangée ou les machines en étoile on emploie avec un arbre de distribution supporté des deux cotés de la commande un arbre à manivelles de dis- tribution qui est divisé de telle manière, dans le coude de la manivelle, que le plateau de transmissionnon divisé peut être glissé avec un logement 1-2 non divisé ou un cha- riot de distribution F' sur le bouton de manivelle, on ob- tient une variante particulièrement simple et condensée de la commande.
Dans les moteurs en une ou deux rangées avec un seul arbre à manivelles, il est même possible sur la base de l'idée de la présente invention, de construire ce moteur sans arbre de distribution vu que la commande de distribu- tion par exemple suivant les fig. 1 à 4 ou 5 à 10 peut être montre directement sur l'arbre à manivelles pour deux cy- lindres de travail des deux c6tés d'un palier de l'arbre à manivelles. On doit alors simplement se représenter, dans les différentes formes de réalisation les arbres de distribution avec l'axe D remplacés directement par les ar- bres à manivelles de travail.
Cette dernière solution n'est toutefois techniquement possible qu'en cas d'emploi de l'idée de la présente invention car une commande ordinaire à excen- trique avec la longue barre dtexcentrique impliquée par l'arbre à manivelle de travail relativement épais, ne don- nerait jamais une accélération suffisante et une vitesse
<Desc/Clms Page number 11>
suffisante des organes de commande.
La caractéristique de l'idée de l'invention favorise la combinaison de l'arbre de distribution et de l'arbre à manivelles de travail en ce sens que les grands diamètres d'excentrique et de plateau de transmission permettent de rendre la commande extrême- ment étroite, de sorte que les distances des cylindres d'un moteur de ce genre doivent être agrandies de façon négli- geable, tandis que d'autre part la construction d'ensemble, par exemple pour un moteur à deux temps en trois rangées, à tiroirs tubulaires, avec un arbre à manivelles , devient extrêmement élégante.
La possibilité de charge d'un moteur à combustion interne à deux temps dans lequel la distribution pour les canaux d'admission et d'échappement se fait au moyen de ti- roirs à mouvement de va-et-vient ou à mouvement de va-et-vient et d'oscillation et le nombre de tours maximum, c' est à dire la puissance maxima au litre d'un tel moteur dépendent en premier lieu de la capacité de charge du mécanisme action- nant les organes de transmission car de la grandeur de l'accélération et de la vitesse résultanteque ce mécanisme imprime aux organes de distribution pendant l'ouverture et la fermeture des canaux d'échappement et d'admission dépend la grandeur de la section libérée dans le court temps donné,
et par conséquent aussi la question de savoir si la chambre de travail peut ou non se décharger des anciens gaz de com- bustion et se charger d'air frais. Comme dans les moteurs à deux temps l'ouverture et la fermeture des organes d'échap- pement et d'admission doivent se faire une fois pour chaque tour du vilebrequin et non tous les deux tours une fois, comme dans les moteurs à quatre temps, l'arbre de distri- bution doit, dans les moteursdeux temps, tourner avec la même vitesse de rotation que le vilebrequin c'est à dire deux fois aussi vite que dans un moteur à quatre temps.
<Desc/Clms Page number 12>
L'accélération du mécanisme de distribution augmente toute- fois avec le carré du nombre de tours de l'arbre de distri- bution et vaut donc dans le cas présent quatre foiscelle d'un moteur à quatre temps. D'autre part, les sections d'ad- mission et d'échappement plusieurs fois plus grandes que dans le moteur à quatre temps, exigent des organes d'obtu- ration d'autant plus grands et plus lourds. Par les forces d'inertie qui en résultent et que le mécanisme de commande doit supporter et par sa capacité de charge se trouvent déterminés toutefois le nombre de tours maximum et par con- séquent la puissance au litre.
.Dans beaucoup de machines, en particulier dans celles dont les canaux d'échappement et d'admission sont commandés par de petits pistons à mouvement de va-et-vient, le méca- nisme de commande de ces pistons de distribution doit sup- porter totalement ou partiellement les pressions de combus- tion.
Toutes ces difficultés mentionnées sont tellement sé- rieuses qu'il n'y a actuellement, en dehors du moteur à contre - pistons Junkers, aucun moteur à deux temps à grande puissan- ce qui, au point de vue de la puissance au litre, se rappro- che même approximativement d'un moteur à quatre temps à gran- de puissance, et ceci provient uniquement des faits mention- nés ci-dessus.
Conformément aux dispositions montrées fig. 15 à 20 dans les moteurs de ce genre pour la commande des organes d'échappement et d'admission, on utilise un mécanisme de transformation du mouvement rotatif d'un arbre en un mouve- ment de va-et-vient -qui donne comme mécanisme de commande des organes d'admission et d'échappement de moteurs à com- bustion interne à deux temps à grande puissance, dans la réalisation et la combinaison suivant ces figures, de nou- veaux avantages particuliers pour ces moteurs.
Ces avanta-
<Desc/Clms Page number 13>
ges sont en résumé d'une part de nature mécanique en ce sens qu'en particulier en cas d'emploi de surfaces de paliere os- cillantes, ils permet cent dans le mécanisme de commande des charges de commande maxima par les pressions des masses et des pressions de combustion et par les moments, sans qu'il puisse se produire des attaques ou des ruptures ou des vi- brations rotatives dangereuses dans l'arbre de distribution, en second lieu de nature cinématique, en ce sens que le mé- canisme de commande, combiné d'une manière appropriée au mou- vement du piston de travail vers le point mort inférieur de celui-ci donne des vitesses d'ouverture et de fermeture ma- xima et de section maxima pour le déchargement et le charge- ment de la chambre de travail,
et vers le point mort supé- rieur du piston de travail des vitesses minfma et de recou- vrement maxima des surfaces d'étanchéité placées sous la pression la plus élevée de combustion, et des organes d'ob- turation, et en troisième lieu de nature constructive, en ce sens que la commande pour une amplitude de mouvement ma- xima donnée et pour une charge maxima donnée exige un espace minimum. Tous ces trois facteurs déterminant le succès de la machine apparaissent toutefois seulement en cas de réalisa- tion suivant les données ci-après et d'application du nouveau mécanisme de mouvement pour la commande des organes d'échap- pement et d'admission.
Sur la base de capacité de charge élevée de la distribution décrite ci-après d'une part, et de la combinaison suivant les fig. 15 à 20 à des moteurs à combustion interne à deux temps et à haute puissance, d'au- tre part, le nouvel effet consiste en ce qu'on peut construi- re avec succès des moteurs à combustion interne à deux temps et à haute puissance qui pour un même nombre de tours peu- vent 'être chargés du même poids de combustible et d'air par course de travail que des moteurs a quatre temps à grande puissance et par conséquent ces nouveaux moteurs à deux temps
<Desc/Clms Page number 14>
atteignent partiquement complètement l'augmentation de puis- sance de 75 0/0 fondée théoriquement, en comparaison du mo- teur à quatre temps.
Pour la commande des organes d'échappement et d'ad- mission connus en eux-mêmes à mouvement de va-et-vient ou d'oscillation, de moteurs à deux temps et à grande puissance on empiète un mécanisme de manivelle spécialement constitué dont la caractéristique en comparaison de la construction suivant les fig.
1 à 19, consiste en ce que le bouton de manivelle ou la surface d'appui d'excentrique B' est enve- loppé par les secteurs C' et C" au C'3 et C"3 de surfaces d'appui cylindriques ou sphériques, concentriques, placés diamétralement l'un par rapport à l'autre et différents dans leurs rayqns de courbure, ainsi que par leurs lignes de liaison y'-x* et y"-x' du centre C à mouvement de va et vient ou d'oscillation ou par la projection parallèle par rapport à l'axe d'excentrique ou de bouton de manivelle des secteurs de surfaces d'appui ci-dessus et de leurs lignes de liaison, tandis que de préférence ce mouvement de va-et-vient actionnant l'organe d'échappement ou d'admission, ou les deux ensemble,
est synchronisé encore de telle façon avec le mouvement de va-et-vient du piston de travail que la po si- tion de point mort de la plus grande pression de travail et de combustion du piston de travail correspond à la position de point mort de l'allure la plus plaie de la vitesse des or- ganes d'échappement et d'admission.
De la caractéristique constructive suivant les fig.
15 à 20 et de la caractéristique cinématique du mécanisme de mouvement, d'une part, et de sa combinaison avec les or- ganes d'admission et d'échappement de moteurs à combustion interne à deux temps fortement sollcités et d'une synchro- nisation appropriée en concordance du mouvement des organes
<Desc/Clms Page number 15>
d'échappement et d'admission avec le mouvement du piston de travail, d'autre part, résultent pour l'espèce de motéurs à combustion interne mentionnée tous les avantages mentionnés servant de base aux résultats en pratique.
Les fig. 15 à 20 représentent deux distributions complètes (distribution à tiroir tubulaire et distribution à tiroir cylindrique) avec l'organe de distribution, les ca- naux d'admission et d'échappement et le mécanisme de commande de l'organe de distribution ainsi que lediagramme chemin- temps du piston de travail et de 1.'organe de distribution pendant une rotation complète de l'arbre de manivelles .
Comme on le voit, aux fig. 15,16, 17, 19 et 20, une semblable commande exige seulement environ les deux tiers de la hauteur de construction et la moitié du poids de la commande suivant les fig. 1 à 19 tandis que la nouvel- le commande implique non seulement les nouveaux avantages mais encore tous les avantages de la commande suivant les figures 1 à 19.
L'ensemble de la distribution comprend quatre pièces fixes coopérant, savoir l'arbre d'excentrique ou de manivelle 11 avec le centre A et la surface d'appui A' et le plateau d'excentrique ou le bouton de manivelle B-B' avec le centre B et la surface de glissement B', le plateau de transmission 12 avec le centre C en mouvement de va-et-vient et les surfaces de glissement correspondantes C' et C" qui sont engagées directement dans les surfaces de palier C'3 et C"3 du chariot de distribution 13 à mouvement de va-et- vdent. Le chariot de distribution 13 forme avantageusement une pièce forgée avec l'organe de distribution E ou est vissé à celui-ci rigidement ou par des organes mobiles appropriés.
Le chariot 13 est guidé dans le châssis de glissement 14 correspondant, supportant les efforts latéraux. Ce châssis forme, comme le chariot de distribution et l'organe de dis- tribution, de préférence une pièce forgée avec l'enveloppe F /
<Desc/Clms Page number 16>
du cylindre qui est fixe, baigné directement par le fluide de refroidissement et contient les camux d'admission et d'é- chappement.
Le chariot de distribution à mouvement de va et vient peut avantageusement être remplacé aussi par un loge- ment de distribution oscillant autour d'un pivot fixe et em- brassant le plateau de transmission 12, et dont l'extrémité libre oscillante est reliée par une bielle au tiroir de dis- tribution à mettre en mouvement.
Les surfaces de glissement concentriques C'3 et C"3 rodées sur le chariot 3 ou le levier coudé ont la pro- priété caractéristique qu'elles ont la forme de secteurs à rayons de courbure différentes l'un de l'autre , le secteur et 3 effectif de surface de palier commençant en x' et cessant en y' tandis que le secteur C"3 de surface de palier commen- ce de manière continue dans le même sens en x" et cesse en y".
Le secteur x'-y' de surface depalier coupé et représenté en pointillé est remplacé dans sa fonction par le secteur de surface de palier C"3 tandis que le secteur x"-y" de surface de palier, coupé et représenté en pointillé est remplacé par le secteur de surface de glissement C"3 -
Cette construction a la propriété caractéristique que pour une très petite distance B-C et pour des forces don- nées, les surfaces de palier B' C' et C" ou C"3 et C"3 peuvent être choisies à volonté, pour ce qui concerne leurs grandeurs et leurs rayons de courbure, sans devenir impossibles cons- tructivement.
C'est un avantage notable en particulier aue suivant l'idée de la. présente invention, le, palier du plateau de transmission 2 n'est plus obligé d'avoir une surface de palier fermée dont le diamètre minimum est donné par le dia- mètre du bouton de manivelle et sa distance par rapport au centre à mouvement de va et vient (voir l'arc de complément y'-xl en pointillé à la fig. 15) mais que cette surface d'appui peut être composée de deux secteurs dont l'un peut
<Desc/Clms Page number 17>
être choisi aussi petit qu'on le désire pour son rayon de courbure et que par conséquent toute la commande devient extrêmement condensée et légère.
Les deux secteurs de surface de glissement polis du plateau de transmission qui sont déterminés, pour ce qui concerne leur longueur, parles angles enfermés [alpha] et ss sont de préférence choisis de telle façon, pour ce qui concerne leurs longueurs, que les angles enfermés [alpha] et. ne sont pas plus petits que la déviation angulaire maxima de la ligne médiane du plateau de transmission pendant une rotation de l'arbre à manivelle.
Les angles enfermés [alpha] et ss peuvent toutefois également être agrandis fortement par une constitution en forme de sabot du plateau de transmission, dans le cas où c'est désiré, uette mesure exige toutefois des fraisages correspondants dans le couvercle du chariot de distribution qui peut toutefois être conformé de façon appropriée sans difficulté, sans que ni le poids ni l'espace nécessaire pour la commande soient agrandis. La constitution du plateau de transmission en forme de sabot ainsi que les fraisages correspondants dans le couvercle du chariot de dis- tribution sont représentés à la fig. 20 par les contours M et N en traits de chaînette.
Dans toutes les formes de réalisation de la com- mande, les surfaces de paliers U' et C" ou C'3 et C"3 sont exécutées de forme sphérique. Ce fait présente trois avanta- ges impo rtant s : 1 ) Le plateau de transmission est par lui-même maintenu contre tout déplacement axial ; 2 ) Des défauts de précision angulaires provenant de la fa- brication ou du montage entre l'axe du palier A et l'arbre de distribution 11 et l'axe de tourillon B de la manivelle ou ou du palier/par rapport au plan de mouvement du chariot 3 à mouvement de va-et-vient ne jodlent aucun rôle vu que par
<Desc/Clms Page number 18>
suite de la mise en position automatique du plateau de trans- mission, il ne peut se produire aucun coincement.
La pression superficielle sur les surfaces d'appui sphériques C' et C" ou C'3 et C"3 est toujours répartie uniformément et peut par con- séquent aussi atteindre des valeurs maxima en fonctionnement permanent : 3 ) Si en cas de chariot de distribution ou de levier coudé divisé, la subdivision est effectuée dans uh plan méridien passant par le centre C de la surface sphérique et si l'em- boitement conjugué L (fig. 15,16,19 et 20) est encore exécu- té avec un axe passant par le centre C et placé perpendicu- lairement au plan de division et si, dans la.
réalisation en chariot, les deux voies de glissement K du chariot sont en même temps faites cylindriquement et avec le même axe de cy- lindres, toute la pièce avec ses surfaces sphériques, son plan de division et les surfaces d'emboîtement cylindriques conjuguées à celui-ci et les voies de glissement cylindriques du chariot peut être faite avec une précision mathématique sur la machine-outil et toutes les surfaces de glissement des deux chariots ou pièces de levier coudé sont centrées avec une précision mathématique.
Les fig. 19 et 20 représentent une commande à tiroir cylindrique qui réunit toutes ces caractéristiques : 4 ) Dans beaucoup de cas, les surfaces de palier C'3 et C"3 dans le chariot 13 ou dans le levier coudé ne doivent même pas être utilisées pour le montage du plateau de transmission 12. Le plateau de transmission peut être introduit par le dans la position retirée par rotatien du plan de fonc- tionnement et être monté ensuite dans la position de fonc- tionnement par une rotation en sens inverse.
Toutes les surfaces de glissement du chariot de dis- tribution sont trempées en coquille ou nitrées et meulées, frottées au drap et polies de façon brillante. Il en est de /
<Desc/Clms Page number 19>
mêmedes surfaces de glissement des plateaux de transmission.
.Dans le cas de plateaux de transmission en acier non trempé et de paliers à frottement, les surfaces de glissement peuvent être recouvertes d'une couche de 0,25 à 0,5 mm. d'épaisseur de métal blanc ou d'alliage plomb-cuivre. Le plateau de transmission divisé ou non divisé est avantageusement fabri- qué en bronze forgé ou en duralumin forgé ou en électron.
Aussi bien dans les cas décrits aux fig. 15 à 20 que dans le cas des figures 1 à 14, on peut, pour éviter les pressions latérales sur le guidage du chariot, incorporer dans le chariot deux petites commandes ou trois commandes montées sur deux arbres et qui tournent en sens opposé l'une de l'autre. En conséquence, le rapport des tiges au rayon de manivelle de la commande peut encore être choisi plus petit et par conséquent la vitesse d'ouverture et de ferme- ture dela commande de distribution peut encore être notable- ment plus grande, ou bien on peut actionner deux ou plusieurs pistons distributeurs marchant en parallèle au moyen de deux arbres marchant en sens inverse.
Le diagramme chemin-temps de la fig. 18 est ob- tenu par le fait qu'on a porté horizontalement le temps d'un tour complet du vilebrequin et verticalement les positions; correspondant à chaque point de temps, de l'arête supétieure du piston de travail et de l'arête de commande du tiroir tubulaire. On peut voir que toutes les conditions cinématiques imposées sont remplies complètement par la commande.
Au point a à l'extrémité inférieure de l'espace de travail, après qne le piston de travail 15 a parcouru deux tiers de toute sa course.Sk, son arête supérieure glisse avec la vitesse maxi- ma sur l'arête supérieure de la fente d'échappement H' du tiroir de distribution tubulaire E, qui a d'abord parcouru 1/5 de toute sa course Ss et dont les fentes d'échappement H' glissent simultanément par-dessus l'arête supérieure de la
<Desc/Clms Page number 20>
fente d'échappement H dans l'enveloppe fixe F du cylindre.
On voit clairement que pendant toute la période de haute pression et pendant presque toute la période de détente , le tiroir de distribution s'est à peineécarté de sa position de point mort. Au point ±,un peu plus tard, lorsque la, pleine hauteur ha de la fente d'échappement H'est libérée, l'arête inférieure de la, fente d'admission G' du tiroir de distribu- tion tubulaire E glisse à l'extrémité supérieure de l'espace de travail, avec la vitesse de tiroir maxi&a, sur l'arête supérieure de la fente d'admission G de la paroi fixe F du cylindre. La fermeture de l'échappement se fait par glisse- ment de l'arête supérieure du piston de travail par-dessus l'arête supérieure de la fente d'admission H' dans le ti- roir de distribution tubulaire E, au point c.
A ce moment, les fentes d'admission G' ont à peine dépassé leur ouverture maxima Hs. Au point d , un peu plus tard, les fentes de balayage G' du tiroir de distribution tubulaire sont fermées par glissement de leur arête inférieure, avec la vitesse ma- xima dû tiroir, par-dessus l'arête supérieure de la fente de balayage G dans l'enveloppe fixe F du cylindre . Aussi bien l'ouverture d'échappement que 1''ouverture et la ferme- ture de l'admission se font donc avec la vitesse maxima et la fermeture de l'échappement se fait en un instant vu que l'admission a à peine dépassé sa pleine ouverture. il en résulte une charge irréprochable de la cham- bre de travail jusqu'à la pression de balayage.
Si 1on veut, pour des raisons constructives , dis- poser l'échappement à l'extrémité supérieure du cylindre et l'admission à l'extrémité inférieure du cylindre, on cb it choisir le sens de rotation de la machine dans l'autre sens ou bien le tiroir de distribution tubulaire doit être en avan- ce sur le piston de travail du même angle que celui dont il
<Desc/Clms Page number 21>
est actuellement en retard. S'il faut pouvoir renverser la distribution, l'arbre de distribution doit pouvoir être tourné par rapport à l'arbre coudé de travail seulement de 1'angle double d'avance ou de retard.
De semblables machines peuvent donc être incorporées sans mécanisme de changement de marche dans n'importe quel véhicule pour le mouvement en avant et en arrière .On voit donc clairement aux fig. 15 à 20 de quelle manière élégante dans la combinaison, suivant la présente invention, des organes de distribution connus et du mécanisme de mouvement suivant l'invention, d'autre part, pour la distribution de moteur a deux temps et à haute puissance, toutes les particularités mécaniques et cinéma- tiques n'existant dans aucune autre solution constructive pour les organes mentionnés se réunissent avec avantage et pour rendre possible le moteur à deux temps à haute puissance mentionné.
Par la caractéristique constructive du mécanisme de commande des organes de distribution, consistant en ce que les surfaces de glissement de palier u' et C" ou C'3 et U" ainsi que leurs lignes de liaison du centre u en mouve-
3 ment de va et vient du plateau de transmission entourent la surface de palier B du bouton de manivelle B-B', le cons- tructeur a la possibilité de pousser le rapport A - B. du
C - B rayon de manivelle A-B et la distance u-B du centre rotatif celui à mouvement de va et vient du plateau de transmission à une valeur aussi grande que possible, à peu près à la va- leur 1, valeur qui se trouve de préférence entre 0,6 et 0,9.
Ceci a toutefois pour conséquence que 1'allure de la vitesse comme à la fig. 18 le point d'inversion du mouvement de va et vient des organes de commande des deux cotés d'un point mort passent très rapidement d'une valeur maxima 0 au point mort, tandis que la vitesse des deux c6tés de l'autre point mort se rapproche en rampant très lentement
<Desc/Clms Page number 22>
de sa valeur zéro vu qu'elle a pris déjà longtemps avant ce point mort une valeur très basse. uette allure de la vitesse est très clairement visible sur le diagramme.
Si l'on syn- chronise encore ce mouvement des organes de commande avec le mouvement du piston de travail de telle façon, et ceci est une condition fondamentale pour le résultat technique de la distribution, que le point mort à variation de vitesse la plus rampante des organes de distribution coïncide avec la pério- de de plus grande pression de combustion dans la chanbre de travail, deux conditions principales cinématiques de distri- butionpour la possibilité d'un moteur à deux temps à grande puissance et à grande vitesse sont remplies, car il en résul- te non seulement les vitesses les plus petites, et les plus grands recouvrements des surfaces d'étanchéité des organes de distribution et les plus petites vitesses et les plus petits momehts de rotation dans le mécanisme de commande,
loin au-delà de la durée de la pression maxima dans la cham- bre de travail, mais on obtient automatiquement pour les mo- ments de l'ouverture des canaux d'échappement et d'admission dans la chambre de travail les vitesses maxima désirées d'ou- verture et de fermeture des organes de distribution et par conséquent aussi des sections maxima dans un temps donné en- tre l'ouverture et la fermeture. @ela est visible également au diagramme de distribution de la fig. 18.
Une des hypothèses ies plus importantes pour le résultat technique est toutefoisce qui a été dit concernant le grand recouvrement de longue durée et la petitevitesse des surfaces d'étanchéité des organes de distribution, en par- ticulier pour les moteurs Diesel à marche rapide. Dans ceux- ci, l'étanchéité- de la pression de combustion, élevée, de 50 à 80 atm. est tellement difficile et l'application des seg- ments d'étanchéité contre la surface de glissement se fait tellement durement sous l'augmentation élevée et brusque de
<Desc/Clms Page number 23>
pression dans la chambre de travail que l'usure des segments détanchéité, le danger de rupture et la détérioration des rainures de serments sont très grands et que de très petites vitesses des organes d'obturation pendant la période de haute pression sont désirées.
rendant la durée de la com- bustion jusqu'à une chute de pression à 35 atm, dans la cham- bre de travail, il doit y avoir au moins trois segments en recouvr'ement car autrement il se produit inévitablement un soufflage et une destruction rapide des organes d'obtu- ration et une panne de la machine.
On pourrait faire remarquer ici qu'il serait possible de prolonger le recouvrement des organes d'obut- ration par l'agrandissement de leur course. vans les machi- nes à tiroir de distribution tubulaire, ceci est impossible et dans les machines à distribution par tiroir cylindrique, suivant les fig. 19 et 20, ceci est très peu désiré pour des raisons de poids et d'espace. Des études approfondies montrent qu'un moteur à deux temps à marche rapide avec soufflerie de balaie travaille le mieux lorsque les sec- tions maxima d'admission et d'échappement ont à peu près la même grandeur.
On voitsur le diagramme de distribution d'un moteur à tiroir tubulaire à la fig. 18 qu'en cas d'a- grandissement de la course du tiroir tubulaire le recouvre- ment est plus grand, il est vrai , à l'extrémité supérieure du tiroir pour une même section maxima de passage mais que la section de passage maxima à l'extrémité inférieure de la chambre de travail devient plus petite exactement de la même quantité . il y a donc au point de vue du mécanisme de commande, du volume de remplissage et du recouvrement une course du tiroir de distribution tubulaire la plus fa- vorable qui existe lorsque d'une part sa grandeur oscille entre 1/4 et 1/3 de la course du piston de travail et d'au- tre part le rapport de distance A - B dans la commande U - B oscille entre 0,7 et 0,9.
Pour ces hypothèses également ,
<Desc/Clms Page number 24>
on obtient les conditions constructives les plus favorables pour le mécanisme de commande et les orga.nes d'ouverture et de fermeture.
On voit encore à la fig. 15 (en traits de chatnette) de quelle façon simple et élégante dans le cas de moteurs à -tiroir tubulaire en V en deux séries, on peut faire la dis- tribution de tous les cylindres avec un seul fort arbre de distribution. il en résulte également de façon claire que dans un semblable moteur à 2 X 6-2 X 8 cylindres, l'arbre de distribution doit avoir la plus grande rigidité de ro- tation et par conséquent aussi le plus grand diamètre pos- sible.
Ceci est Trai en particulier aussi dans une mesure élevée pour les tiroirs de distribution tubulaires dont l'étanchéité s'obtient de telle façon que les pressions de combustion agissent da.ns le sens axial sur ceux-ci ou pour un moteur en série suivant les fig. 19 et 20 car dans ce cas l'arbre de distribution doit supporter non seulement les efforts d'inertie et les moments de rotation mais aussi les forces de combustion et les mouvements de rotation.
De ce qui précède, et d'après les fig. 15 à 20, on voit toutefois également que le rapport des distances A - B
C - B s'approchant de la valeur limite 1 et se trouvant avantagea- sement entre 0,7 et 0,9 pour le mécanisme de commande est d'une part absolument nécessaire, mais est d'autre part, dans un mécanisme de manivelle de constitution normale, tout à fait impossible dans ce sens que même pour un arbre de distribution beaucoup trop mince pour un pivot beaucoup trop mince de la traverse, ces pièces tombent l'une dans l'autre et se rendent réciproquement impossibles tandis que sur la base de la construction et de la combinaison, suivant la présente invention, d'organes connus en eux-mêmes d'ad- mission et d'échappement avec le
<Desc/Clms Page number 25>
nouveau mécanisme de mouvement,
on obtient une nouvelle distribution pour moteurs à combustion interne à deux temps à grande puissance, dont le plus grand diamètre d'arbre de distribution et le plus petit diamètre de plateau de trans- mission ne sontpas limités par des rapports cinématiques donnes, mais qui consiste en des pièces individuelles peu nom- breuses, simples, petites et légères, soumises aux plus pe- tites déformations et pouvant être fabriquées de la façon la plus précise, pièces qui assurent aux nombres de tours les plus élevés et pour les plus grandes pressions de surface une absence de bruit,
une sécurité de fonctionnement et une usure minina et dont la coopération suivant la présente in- vention produit une réunion presque idéale de toutes les con- ditions cinématiques et mécaniques d'une d.istribution pour moteurs à combustion interne à deux temps, à grande puis sance et à marche rapide.
Outre l'économie notable de poids et d'encombrement et la liberté de construction correspondante, résultant de la réalisation en forme de secteurs de l'insertion du plateau de transmission dans le chariot de distribution ou le levier coudé, tous les avantages qui précèdent, les possibilités et les propriétés caractéristiques de la distribution sont tou- tefois rendus possibles déjà par la commande suivant les fig. 1 à, 14 et sa combinaison suivant les fig. 15 à 20.