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perfectionnements apportés aux soupapes en champignons et clapets anaiogues destines en particulier aux moteurs a combustion interne.
L'invention se rapporte à un mécanisme de commande de soupapes et, en particulier, aux soupapes en champignons et d'autres types pour moteurs à combustion interna
Le premier objet de l'invention est la oréation de moyens perfectionnés pour solliciter élastiquement les soupapes à déclic et antres soupapes, ces moyens étant d'une construction relativement simple et s'avérant capables de fonctionner efficacement même anx grandes vitesses. L'inven- tion se rapporte en outre à un mécanisme de commande de son- papas relativement compact qui permet à plusieurs soupapes d'être maintenues fermées par un ressort du. type de la barre de torsion..
On a déjà proposé un mécanisme à ressort pour solliciter une paire de soupapes à déclic vers leur position formée, ce mécanisme comprend un ressort enroulé en héliae, établi pour fonctionner par torsion autour de son axe d'en- roulement, les extrémités opposées du ressort étant reliées respectivement arx soupapes, de telle sorte que le mouvement d'ouverture de l'une quelconque des deux soupapes augmente l'effort de torsion dans le ressort et, par conséquent, l'ef- fort de fermeture exercé sur l'autre soupape.
Dans un mécanisme de soupapes comportant en combinaison avec une paire de soupapes, des moyens pour ouvrir cas dernières et des organes élastiques pour les maintenir fermées, conformément à la présente invention, ces organes élastiques sont constituée par une barre de torsion pratique- ment rectiligne, soumise à une ontrainta de torsion et dont les extrémités sont reliées impérativement à la paire de son- ,papes, une extrémité à chaque soupape* de telle manière qu'une
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augmentation de la contrainte de torsion dans la barre, ré- sultant du mouvement d'ouverture de l'une des soupapes, accroît l'effort de fermeture que la barre exerce sur l'autre soupape.
En outre, on a prévu selon l'invention, un méca- nisme de soupapes comprenant, associés aveo une paire de saupapes, des moyens pour ouvrir ces soupapes et des organes élastiques destinés à maintenir normalement lesdites soupa- pes fermées, les organes élastiques étant constitués par une paire de barres de torsion sensiblement droites, chacune .ayant l'une de ses extrémités reliée oinématiquement à la soupape correspondante de la paire, grâce à quoi la torsion de la barre commande cette soupape vers sa position fermée;
le mécanisme comprenant encore une liaison flottante entre les autres extrémités des deux barres de torsion afin de les soumettre toutes deux à une sollicitation de torsion tendent à fermer les soupapes, de telle manière que 1'.accroissement de cette sollicitation dans l'une des barres, résultant du mouvement d'ouverture de la soupape correspondante, est transmis à l'autre barre et y provoque un accroissement de l'effort de fermeture exercé sur l'autre 'soupape de la paire.
Il résulte de cette disposition que le mouvement d'ouverture de l'une quelconque des soupapes a pour effet d'augmenter la contrainte de torsion dans les deux barres de torsion et dans le cas où une seule des soupapes doit être sensible- ment ouverte à n'importe quel instant donné, la disposition d'ensemble selon l'invention permet de prévoir des barres de torsion plus courtes et/ou plus robustes que cela ne serait possible avec les dispositions antérieures dans lesquelles une seule barre de torsion fixée par une extrémité sert à fermer individuellement chaque soupape.
De préférence-, la liaison flottante oomporte une paire de bras manivelles à savoir un sur chaque barre de tor- sion et ces bras sont reliés par une bielle de longueur réglable, les extrémités des barres contiguës aux bras mani- velles étant supportées dans des paliers de pivotement. Il est convenable que chaque barre de torsion s'aligne à l'in- térieur d'un tube transmettant le couple à partir d'une ex- trémité de ladite barre et le tube est monté dans un palier fixe permettant les oscillations. La bielle de liaison ré- glable fournit un moyen d'obtenir des contraintes de torsion initiales dans les barres conformément aux exigences d'ordre dynamique et pour d'autres considérations.
Présentée sous un autre aspect, l'invention concerne encore un mécanisme à soupapes dans lequel les organes de commande affectés à une paire de soupapes du type champignons se composent pour chaque soupape, d'un levier culbuteur ac- tionné par came ou moyen équivalent pour ouvrir la soupape et d'une barre de torsion reliée par l'une de ses extrémités au levier culbuteur, l'autre extrémité étant couplée, par une connexion flottante, à la partie terminale correspondante de la barre de torsion appartenant à l'autre soupape. Les deux barres de torsion sont maintenues dans un état de solli- citation à la torsion par la liaison flottante et toutes deux sont agencées de telle manière qu'elles contribuent à maintenir chaque soupape en position fermée.
De préférence, chaque barre de torsion et l'axe de pivotement du culbuteur correspondant sont coaxiaux et chaque levier culbuteur peut comporter un tube dans lequel passe la barre de torsion ce tube étant muni de bras manivelles espacés axialement, coo- pérant avec la soupape et avec la came on un mécanisme équi- valent.
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La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les parti- cularités qui ressortent tant des dessins que du texte fai- sant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 est une élévation, avec coupe partielle par 1-1 de la fig. 2, représentant la culasse d'un cylindre de moteur à combustion interne. @
La fig. 2 est une coupe horizontale du mécanisme de commande des soupapes, par 2-2 de la fig, 1.
La fig. 3 représente en plan, la disposition d'ensemble d'une variante de l'invention.
La fig. 4 est une élévation avec coupe partielle, re- présentant une forme modifiée d'un mécanisme à soupapes.
La fige 5 est une vue en plan d'une autre disposition conforme à l'invention.
En se reportant premièrement aux fig. 1 et 2, on voit que la culasse, désignée par la référence 10, est du type usuel dit " à soupape en tête" et comporte une tubulure avec orifioe dadmission 11 et une tubulure avec orifice d'échap- pement 12, Les soupapes d'admission et d'échappement, figu- rées respectivement en 13 et 14, sont du type en champignons bien connu, .chacune possédant une tige d'une pièce avec une tête ou plateau 16.
D'autre part; près de son extrémité extérieure au cylindre, chaque tige 15 est pourvue d'un col- lier ou d'une bride 17 établi de manière à être en prise avec l'extrémité bifurquée on la chape du bras correspondant d'une paire de bras-manivelles 18 et 19, de sorte qu'une force montante exercée par le bras 18 ou 19 a la direction nécessaire pour maintenir la soupape 13 (ou 14) en position fermée. Les bras 18 et 19 sont aussi établis pour ouvrir les soupapes 13 et 14 et* à cet effet,, chaque tige 15 est pour- vue d'une seconde bride on.d'un collier 20 les deux colliers ou brides sur chaque tige étant suffisamment espacés le long de celle-ci pour permettra à l'extrémité bifurquée du bras 18 on 19 de s'engager commodément entre eux.
Une paire de paliers 21 et 22 sont fixés à la culasse 10 ou venus de fabrication avec elle ; ils supportent deux élé- ments tubulaires rotatifs 23 et 24 sur lesquels les bras respectifs 18 et 19 sont formés ou fixés à proximité immédia- te des extrémités correspondantes des paliers 21 et 22. A son extrémité opposée, l'élément tubulaire 23 est également pourvu d'un second bras 25 venu de fabrication ou rapporté, cependant qu'un bras semblable 26 est prévu en ce qui con- cerne l'élément tubulaire 24. Les extrémités des bras 25 et 26 sont en forme de coupelles retournées 27, disposées de manière à coopérer avec les poussoirs 28 du mécanisme usuel de commande des soupapes.
A coté du bras 25, l'élément tubulaire 23 a un diamètre intérieur réduit et présente des cannelures internes pour faire prise.avec la partie cannelée 29 d'une barre de torsion droite 30 disposée coaxialement à l'intérieur de l'élément tabulaire 23 et dont la partie terminale opposée est pourvue de cannelures comme cela est figuré en 31. Un chapeau 33 garni d'un coussinet cylindrique 34;est monté et peut tourner sur l'extrémité 35 de l'élément tubulaire 23. Ce chapeau est venu de fabrication avec un bras asservi 36, possédant à son extré- mité inférieure une portée d'appui 37 sensiblement hémisphéri- que.
La paroi terminale ,du chapeau 33 comporte une ouverture
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dentelée s'engageant sur l'extrémité cannelée correspondante 31 de la barre de torsion 30 N'Une seconde barre droite de torsion 32, disposée à l'intérieur de l'organe tubulaire 24 est semblablement façonnée avec des extrémités cannelées 29 et 31, la première devant être solidaire en rotation de l'extrémité de l'élément tubulaire 24 contigu du bras 26, tandis que l'autre extrémité cannelée fait prise avec un cha- peau 38 semblable au chapeau 33; le chapeau 38 est venu de fabrication avec un bras asservi 39 possédant une portée d'appui 40 qui fait face à la portée d'appui 37.
Un organe de butée ou de poussée 41 sert de bielle ou de liaison flottante entre les points d'appui 37 et 40 ; se compose de deux parties vissées ensemble et pourvues d'un écrou de blocage 42 afin de permettre un réglage de sa longueur utile.
Lorsque le mécanisme à soupapes est assemblé, les barres de torsion 30 et 32 sont soumises à des contraintes de torsion dirigées de telle sorte que les deux barres agissent sur les bras 18 et 19 pour solliciter les soupapes 13 et 14 vers leurs positions de fermeture. Ainsi l'action de la barre de torsion 30 sur le chapeau 33 tend à faire tourner ce dernier en sens contraire des aiguilles de montre comme on le voit sur la fig.l, tandis que le chapeau 38 tend à tourner dans le sens des aiguilles de montre sous l'action de la barre de torsion 32.
La présence de l'organe de poussée 41 permet à ces réactions de s'opposer l'une à l'autre et offre l'avantage que les deux barres de torsion 30 et 32 agissent de concert pour maintenir chacune des soupapes 13 et 14 à sa position de ferme- ture, ce qui permet de construire chaque barre de torsion 30 et 32 sous une forme courte et relativement ramassée. L'effort de fermeture normalement exercé par les barres de torsion 30 et 32 peut être réglé par modification de la longueur efficace de l'organe de poussée 41.
On remarquera évidemment que dans un moteur à combustion interne, il y a, en général, par cylindre une seule soupape ouverte d'une quantité considérable à n'importe quel instant, et dans l'étude du fonctionnement du mécanisme à sou- papes perfectionné, il suffira donc de supposer que l'une des soupapes 13 et 14 reste fermée alors que l'autre s'ouvre puis se referme. Dans les moteurs à combustion normaux à quatre temps, la période de recouvrement pendant laquelle les soupapes d'admission et d'échappement sont toutes deux partiellement ouvertes ou soulevées en même temps un très court instant, n'al- tère pas la marche du mécanisme.
Ainsi pendant l'ouverture de la soupape d'admission 13, le bras 25 est soulevé par le pous- soir approprié 28 et fait tourner l'élément tubulaLre 23 de telle sorte que le bras 18 s'abaisse et ouvre la soupape. Pen- dant ce mouvement angulaire de l'élément tubulaire 23, l'effort de torsion dans la barre de torsion 30 augmente et, en consé- quenoe, la réaction sur le chapeau 33 devient plus forte que la réaction opposée qui est produite sur le chapeau 38 par la barre de torsion 32. Il en résulte que l'organe de poussée 41 se déplace vers la droite, tendant ainsi à tordre le chapeau 38 et soumettant la barre de torsion 32 à un supplément de oontrainte.
Accessoirement, cette action augmente la force diri- gée de bas en haut sur le bras 19 et, par suite, maintient la soupape 14 plus fortement dans sa position fermée mais naturel- lement, l'avantage pratique de ce dispositif perfectionné, réside en ce que les deux barres de torsion 30 et 32 reçoivent un sup- plément de sollicitation par le mouvement d'ouverture de l'une quelconque des soupapes, de sorte que chacune d'elles n'a besoin de surmonter que la moitié de la déviation angulaire du bras 25 on du bras 26 puisque la déviation (angulaire) de l'un quelcon- que de ceux-là est prise en charge à peu près également par les @
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deux barres de torsion 30 et 32.
On se rendra compte évidemment que les bras 25 et 18, d'un bloc avec l'élément tubulaire 23 qui les relie, agissent comme un simple culbuteur pour comman- der la soupape 13 et qu'en même temps l'élément tabulaire 23 sert de carter pour la barre de torsion 30 en la protégeant contre les détériorations. Cette remarque s'applique aussi, sans doute, aux bras 26 et 19 formant un ensemble avec l'élément tabulaire 24 et la barre de torsion 32.
Dans la variante représentée en plan de façon schématique sur la fig. 3, les barres de torsion 30 et 32 ont leurs extrémités supportées dans des paliers 43 avec possibilité de tourner. Un bras asservi 36 avec portée d'appui 37, est fixé à une extrémité de la barre de torsion 30, cependant qu'un cul- buteur 44 est, de même, fixé solidairement à l'autre extrémité de la barre de torsion 30, ledit culbuteur ayant une extrémité bifurquée 45 pour venit en prise aveo la tige de la soupape 13, avantageusement par l'intermédiaire de brides 17 et 20, comme on le voit fige 1. L'autre extrémité du culbuteur 44 est munie d'un galet suiveur 46 qui est en contact avec une came 47 mon- tée sur un arbre à cames 48 tournant sur lui-même.
La came 47 a un profil convenable pour commander également la soupape d'échappement 14 à laquelle elle est reliée cinématiquement par un culbuteur 49 pourvu d'un galet d'application 50. Le culbuteur 49 est fixé à une extrémité de la barre de torsion 32 dont l'autre extrémité porte un bras asservi 39 se terminant par une portée d'appui 40. Comme dans l'exemple précédent, les portées d'appui 37 et 40 sont reliées par un organe de poussée réglable 41 adapté pour produire., égaliser et régler les réactions des barres de torsion 30 et 32, en ce sens que ces deux barres reçoivent un supplément de contrainte pendant le mouvement d'ouverture de l'une quelconque des soupapes 13 et 14.
De cette manière, dans la disposition représentée sur la fig. 3, la réaction de chacune des barres de tordion 30,32 est transmise à l'autre barre et, par conséquent, toutes deux absorbent un supplément de contrainte pendant l'ouverture de l'une ou l'autre des soupapes 13 et 14. Afin de rendre le fonc- tionnement parfaitement clair, les flèches de la fig.3 indi- quent les directions des couples de torsion exercés par les extrémités respectives des barres de torsion 30 et 32,.
Dans la construction représentée à l'aide de la fig. 4, la soupape 13 est commandée, de la manière usuelle, par un culbuteur 44 qui peut osciller autour d'un axe 51 et possède un galet 46 en contact avec une came correspondante 52 sur un,arbre à cames 48. Une seconde came 53 commande un culbuteur 49 oscillant autour d'un axe 54 de manière à ouvrir la soupape 14. Le système élastique sollicitant la soupape 13 vers sa position de fermeture comporte une barre de torsion 30 qui peut tourner dans des paliers (non.représentés) et sur une extrémité de laquelle est calé un bras 18 agencé pour entrat- ner une bride 17 sur la soupape 13 de manière à solliciter cette soupape vers sa position fermée grâce à l'effort de tor- sion que la barre 30 exerce sur le bras 18 dans le sens de la flèche 55.
A son autre extrémité-, en avant, la barre' de torsion 30 porte un bras asservi 36 représenté en traits interrompus, et qui est relié par son extrémité inférieure, à la partie terminale ou tête d'une bielle de tension 56, dont la longueur est réglable..Une disposition similaire est utilisée en com- binaison avec la soupape 14, une barre de torsion 32 étant reliée d'une part, à cette soupape par un bras 19 et, diantre part, 1 l'extrémité adjacente de la bielle 56 par un bras so- lidaire 39.
Pendant le montage on règle la longueur de la bielle
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56 afin de produire la contrainte initiale de torsion désirée dans les barres de torsion 30 et 32 et lorsque l'une on l'autre des soupapes 13 ou 14 s'ouvre, l'accroissement de sollicitation à la torsion qui en résulte est encaissé à peu près également par les deux barres de torsion 30 et 32. Les directions suivant lesquelles les barres de torsion 30 et 32 sollicitent respecti- vement les bras 36 et 37 sont indiquées par les flèches 57.
Si on le désire, l'invention peut être mise en oeuvre d'une manière relativement simple en utilisant une seule barre de torsion pour solliciter une paire de soupapes vers leurs positions de fermeture, grâce à la disposition d'ensemble indiquée sur la fig. 5. Une barre de torsion 58 pouvant tour- ner dans des paliers 43, porte des bras 18 et 19 fixés soli- dairement sur ses extrémités et se bifurquant pour entourer les tiges des deux soupapes 13 et 14. Lors de l'assemblage du mécanisme, on soumet la barre 58 à une contrainte de torsion, de sorte que ses extrémités tendent à se détordre relativement suivant le sens indiqué par les flèches, ce qui sollicite les bras 18 et 19 tous deux vers le haut afin de maintenir les sou- papes à leur position fermée.
On constate que si l'aune ou l'au- tre des soupapes 13 et 14 s'ouvre, un supplément de torsion se répartit sur toute la longueur de la barre 58.
Les soupapes 13 et 14 représentées dans une forme de réalisation quelconque, peuvent appartenir à un seul cylindre, mais en variante, elles peuvent être associées à des cylindres différents d'un moteur polycylindrique, lesdites soupapes, toutefois, étant de préférence établies de telle manière qu'une seule soit en majeure partie ouverte à un instant quelconque du cycle du moteur.
Bien que l'on ait décrit l'invention comme se rappor- tant à des moteurs à combustion interne, il est entendu qu'elle sapplique à une commande de soupapes destinée à des fins di- verses; elle est particulièrement utile lorsque l'on désire un fonctionnement à grande vitesse. L'invention est encore appli- cable à des cas où plusieurs soupapes doivent être commandées en synchronisme, lorsque, par exemple, des moteurs à combustion interne comportent pour chaque cylindre une paire de soupapes d'admission et une paire de soupapes d'échappement. Les soupapes proprement dites peuvent avoir toute forme constructive dans laquelle un organe élastique les maintient à leur position normale.
Les organes élastiques perfectionnés qui ont été décrits sont d'une construction extrêmement simple et sont faciles à mettre en place car la force élastique requise peut être impartie à la barre de torsion après que tout le mécanisme à soupapes a été assemblé. De plus, la partie principale du ressort est placée à une bonne distance de la culasse chaude du cylindre et peut, pour cette raison, être refroidie effica- cement, alors que son fonctionnement n'est pas gêné par la saleté ou par un =---- corps étranger qui certainement ferait gripper un ressort de compression à plusieurs spires.
Etant donné que le mouvement réel d'un ressort est négligeable, les effets d'inertie sont infimes, de sorte que son utilisation est tout à fait indiquée dans les moteurs, pompes et autres machines analogues à grande vitesse ainsi que dans des condi- tions qui, jusqu'à, présent, avaient entraîné des perturbations dues aux effets de résonance.
Il va de soi que l'on peut apporter certaines mo- difications aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites et prévoir, notamment la substitution d'équivalents techniques sans sortir pour cela du cadre de l'invention.