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" Mécanisme combiné de guidage et d'ancrage pour le plateau oscillant d'une commande à plateau oscillant ".
La présente invention est relative à un mécanisme combiné de guidage et d'ancrage pour l'organe oscillant d'une commande oscillante, en vue de transformer un mouve- ment de va-et-vient ou alternatif en un mouvement de rota- tion autour de l'axe d'un moteur ou système, sensiblement parallèle au trajet du mouvement de vat-et vient ou vice- versa.
Comme on le sait, il est d'importance fondamentale, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant du système, d'empêcher que l'élément oscillant, le plateau oscillant ou la couronne du plateau oscillant, ainsi qu'on les dénomme, participe à la rotation de l'arbre du moteur ou du système
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par rapport au carter du moteur ou du système, tandis que tous les rayons du plan du plateau oscillant subissent lorsqu'on considère le phénomène dans le sens longitudinal de l'arbre du moteur, des oscillations angulaires déphasées l'une par rapport à l'autre, mais par ailleurs de même amplitude , autour de l'arbre du moteur,
étant toutefois entendu que tous les points situés dans le plan du pla- teau oscillant se déplaceront en réalité suivant des cour- bes en forme de @@@@ lemniscate dans une surface sphéri- que.
Ainsi dans les moteurs à pistons basés sur le principe du plateau oscillant, pour la transformatiçns des mouvements rectilignes des pistons en un mouvement de rotation autour d'un arbre de moteur coaxial aux parcours des pistons ou vice-versa, il est indispensable d'assurer que tous les joints de connexion pour les mouvements des pistons se meuvent suivant des trajets ou parcours de leminscate à trois dimensions mutuellement congruents, pour qu'il soit possible d'effectuer un équilibrage dynamique des forces de masse engendrées pendant le fonctionnement du sys- tème.
Ce n'est que si cette exigence théorique fondamenta- le est satisfaite, que les conditions d'accélération de toutes les masses subissant un mouvement alternatif (pis- tons, etc..) deviendront mutuellement similaires ou respec- tivement équivalentes à celles se produisant dans un mouvement planaire habituel de manivelle à bielle de longueur indéfinie.
Les solutions et agencements proposés jusqu'à présent pour obtenir ce mouvement de lemniscate, relativement com- pliqué,dar,s un trajet ou parcours défini étaient trop compliqués ou ne permettaient pas de résister aux charges et efforts se produisant pendant le fonctionnement du sys- tème, ou encore empêchaient l'adoption d'une forme et de
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dimensions appropriées pour d'autres éléments vitaux du système. Dans la plupart des cas, on ne prêtait pas attention aux déformations se produisant dans chaque ma- chine pendant son fonctionnement. En conséquence, il n'a pas été possible en pratique d'utiliser jusqu'à présent les grandes possibilités et les grands avantages, qui peuvent être obtenus à l'aide du principe du plateau oscillant dans une forme correcte et appropriée de système .
La présente invention constitue une solution très simple de ce problème fondamental dans l'agencement des machines à commande oscillante, laquelle solution satisfait également à toutes les exigences pratiques de la technique des machines.
L'invention est essentiellement caractérisée en ce qu'une bielle d'ancrage résistant aux efforts de tension et de compression et s'étendant sensiblement tangentielle- ses ment au plateau oscillant, est connectée, à une de./ extré- mités, à un point du plateau oscillant situé dans le plan de ce plateau et, à son autre extrémité, à un point d'ancra- ge situé sur une partie mobile du moteur, qui est positive- ment commandée depuis l'arbre du moteur, cette partie mobile du moteur obligeant le point d'ancrage précité à se dépla- cer, par rapport au carter du moteur, suivant un mouvement composite tel qu'un plan méridien, qui passe par l'axe géo- métrique de l'arbre du système ou du moteur et également par le point précité du plateau oscillant, soit amené à subir, pour chaque révolution complète de l'arbre du moteur,
deux oscillations complètes sensiblement harmoniques autour de l'axe susdit, avec un angle de déviation de + ss compté à partir d'une position moyenne, sin ss étant autant que possible égal à l'cos [alpha] , [alpha] étant l'angle d'inclinaison
1 + cos [alpha] entre l'axe géométrique du plateau oscillant et la ligne de centre de l'arbre du système.
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Sur le dessin ci-annexé, on a représenté une vue en perspective, qui illustre schématiquement une des multiples réalisations possibles de l'idée inventive Il est à noter qu'il n'a pas été nécessaire, dans cette illustration, pour obtenir une claire et comprésensible représentation des particularités spécifiques et du mode de fonctionnement spécifique du mécanisme , d'une part, d'exagérer ou de déranger la plupart des proportions par rapport aux valeurs normales, l'angle d'inclinaison du vilebrequin incliné de l'arbre du moteur ou du système étant seulement exagéré, et, d'autre part, d'agencer et de dimensionner les éléments individuels du mécanisme d'une manière pouvant être désavan- tageuse au point de vue d'un agencement pratique de ce mécanisme.
Sur le dessin annexé au présent mémoire, l'arbre 1 du système ou du moteur a, dans ce cas, la forme d'un Z, en ce sens que le vilebrequin est incliné par rapport à l'axe de rotation de l'arbre. Les lignes centrales ou axes du vilebrequin 2 et de l'arbre 1 du moteur se coupent suivant un anglec en un point 0 appelé le centre du pla- teau oscillant. Le plan s'étendant par le point 0 perpendicu- lairement au vilebrequin 2 est appelé le plan du plateau oscillant. Pour qu'il soit possible d'illustrer plus claire- ment les particularités essentielles de l'invention,tous les détails, qui n'ont pas de rapport immédiat avec l'in- vention ou ne présentent aucune importance pour celle-ci, ont été passés sous silence .
Ainsi en a-t-il été de l'en- tièreté du mécanisme de déplacement des pistons y compris ses éléments de connexion, tels que les joints à billes, les pivots, etc.. qui, dans une machine complète, sont dispo- sés dans le plan du plateau oscillant à des distances radiales égales à partir du centre 0 du plateau oscillant.
Ces mécanismes à pistons sont connus par eux-mêmes et peuvent
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être examinés, par exemple, dans le brevet U.S.A. n 2.398.486. Sur le dessin annexé, il a simplement été indi- qué que le point 4 du plan du plateau oscillant doit être ancré fixement ou par articulation au point 5 du mécanisme mobile au moyen de la bielle d'ancrage pivotable 45, capa- ble de résister à des efforts de tension et de compression.
Le mécanisme est obligé de se déplacer sur un parcours pré- à cet déterminé et @@@@@ effet,,comme montré à la gauche du des- sin, il est supporté, de manière à pouvoir pivoter, par une partie immobile quelconque du moteur, le plus avantageu- sement par le côté intérieur du carter du moteur, par l'inter- médiaire d'un arbre intermédiaire 8, qui s'étend parallè- lement à l'arbre 1 du système, de telle sorte que le point d'ancrage mobile 5 dudit mécanisme puisse accomplir son dé- placement composite caractéristique dans un plan qui-s'étend perpendiculairement à l'arbre 1 et passe, de préférence, par le centre 0 du plateau oscillant.
Si le point d'ancrage 5 n'était pas mobile mais bien connecté fixement, par exemple, au carter du moteur, le point 4, situé @@ sur un rayon dans le plan du plateau oscillant, décrirait une partie d'une ligne d'intersection entre deux surfaces sphériques, le centre d'une desdites surfaces sphériques étant le point 0 et celui de l'autre le point 5, la surface sphérique mentionnée en premier lieu ayant un rayon correspondant à la distance R entre les points 0 et 4, tandis que l'autre surface sphérique a un rayon égal à la longueur L de la bielle d'ancrage, c'est-à-dire égal à la distance entre les points 5 et 4.
Toutefois, ainsi qu'il a été signalé dans les premiers para- graphes du présent mémoire, il est essentiel pour l'emploi pratique d'une commande à plateau oscillant que le point 4 décrive une courbe en forme de lemniscate à trois dimen- sions d'une certaine-forme et d'une certaine grandeur,étant
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donné que dans ce cas. seulement tous les autres points du plan du plateau. oscillant, qui sont équidistants du centre 0 du plateau oscillant, se déplaceront selon des trajets mutuellement congruents.
Sur le dessin ci-annexé, le trajet de ce déplacement est indiqué par la courbe en traits mixtes 40. En raison de la représentation en perspective, la courbe paraît assymétrique, mais en réalité elle est parfaitement symétrique et comporte deux moitiés de même grandeur. Si la courbe à trois dimensions est considérée dans la direction parallèle
1 à l'arbre du système, le parcours 40 du point 4 apparaît sous forme d'une circonférence 40', qui est tracée deux fois pour chaque révolution complète du moteur dans le même sens de rotation, tel que celui de l'arbre 1 du moteur.
Ainsi, lorsque l'arbre 1 du moteur accomplit une révolution dans la non.3 do la fièche, la point 4 no so déplace pas le long de la ligne courbe en traits interrompis 44 entre les centres morts 4' et 4", mais il trace l'entièreté de la ligne courbe en traits mixtes 40 dans le sens indiqué par les petites têtes de flèche prévues le long de la courbe.
Il résulte de ce qui précède que le point 4 se déplacera à la fois sur une surface sphérique de rayon R et de centre 0 et sur une surface cylindrique, dont l'axe est parallèle à l'arbre 1 du système, le diamètre [alpha] de cette surface cylin- drique étant égal à R (1-cos ). Si deux plans méridiens sont tracés par la ligne de centre ou axe de l'arbre 1 du système de manière à former des tangentes à cette surface cylindrique de deux côtés opposés de celle-ci, ces plans méridiens forment l'un avec l'autre un angle de 2 ss, cet angle étant défini par l'équation sin /3 = 1 - cos [alpha].
Il résul- 1 + cos [alpha] te de ceci qu'une plan méridien passant par le point 4 subit deux oscillations harmoniques complètes autour de l'arbre 1 avec des amplitudes angulaires + /3 , lorsque l'arbre 1 accomplit une révolution complète.
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Ainsi, le point d'ancrage 5 doit subir une oscilla- tion harmonique dans une direction sensiblement tangen- tielle au plateau oscillant et à une fréquence correspon- à dante, c'est-à-dire/une fréquence correspondant. à deux fois le nombre de révolutions de l'arbre du moteur, l'oscilla- tion précitée étant, en outre, d'une amplitude telle que le rayon, qui passe par le point 4, subira les déviations angulaires maxima + considéré dans la direction de l'ar- bre du moteur.
Dans la forme de réalisation de l'inven- tion représentée sur le dessin, cette composante du mouve- ment total du point d'ancrage 5 est provoquée en plaçant le point d'ancrage 5 pur un manchon 6 tourillonnant sur le maneton ou vilebrequin d'un petit arbre de manivelle 7, qui s'étend parallèlement à l'arbre 1 du système et dérive de ce @ dernier un mouvement de rotation égal à deux fois le nombre de révolutions du moteur, mais de sens, de préférence, identique à celui du moteur.
La transmission du mouvement est représentée sur le dessin par les transmis- sions par chaînes 9-98- 82 et 81-78-71. Il est évident que tout autre type de transmission peut être employé, aussi longtemps que l'arbre de manivelle 7 arrive à tourner à une vitesse deux fois égale au nombre de révolutions de l'arbre 1 et dans le même sens que ce dernier et que l'arbre de manivelle 7 et l'arbre intermédiaire 8 tournent dans le même sens et à la même vitesse .
Si le point 5 n'accomplissait que le déplacement qui vient d'être décrit, il s'ensuivrait que le point 4 ne se déplacerait pas le long de la surface d'un cylindre droit, mais bien, en raison de la longueur limitée L de la bielle d'ancrage 45, le long d'une surface annulaire sphérique de section transversale sensiblement circulaire.
Pour compenser le fait de la longueur non-indéfinie de la bielle d'ancrage 45, on oblige le point 5 à subir, ainsi qu'il a été signalé, un mouvement oscillant harmoni-
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que supplémentaire dans une direction sensiblement tangen- tielle au mécanisme à plateau oscillant, ce mouvement os- cillatoire superposé possédant une fréquence, qui corres- pond à deux fois le nombre de révolutions de l'arbre du mo- teur, mais étant déphasé de 90 environ par rapport au mouvement oscillatoire mentionné en premier'.lieu de point 5, le mouvement oscillatoire superposé s'effectuant sur une distance correspondant àL( 1 - cos f ),
où L représente la longueur de la bielle d'àncrage 45 et [gamma] l'angle maximum de déviation de la bielle d'ancrage 45 vers chaque côté dans une direction parallèle à l'arbre 1 du système, lorsque la déviation angulaire de la bielle d'ancrage est vue perpendiculairement à l'arbre du système. Si la longueur L de la bielle d'ancrage 45 est déterminée de telle façon que la déviation angulaire dans chaque sens devienne inférieure à 30 environ, un tel agencement est pratiquement équivalant à un guide droit, en sorte que le trajet de déplacement du point 4 viendra se placer sur la surface d'un cylindre droit, suivant les exigences théori- ques requises en pratique pour. une commande à plateau os- cillant.
Dans la forme de réalisation de l'invention illustrée sur le dessin ci-annexé, la composante de mouvement oscil- latoire harmonique mentionné en dernier lieu du point 5, qui est superposée au mouvement oscillatoire décrit en premier lieu avec un déphasage d'environ 90 , est obtenue de la manière suivante:
Le petit arbre de manivelle ou vilebrequin 7 ne tourillonne pas directement dans le carter du moteur ou dans une autre partie fixe du moteur, màis bien à l'extrémité libre d'un cadre oscillant 10, susceptible de se mouvoir suivant un mouvement pendulaire autour d'un arbre intermé- diaire 8. L'arbre intermédiaire 8 tourillonne à son tour
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dans le carter du moteur ou dans une autre partie immobile de la machine.
Comme le montre clairement le dessin,l'arbre intermédiaire 8 sert en même temps d'organe de transmission pour transmettre force et mouvement de l'arbre 1 du système au petit arbre de manivelle 7 et il a de préférence le même sens de rotation que l'arbre 1, mais tourne à une vitesse deux fois égale à celle de ce dernier. L'arbre intermédiaire 8 et le vilebrequin 7 doivent avoir même sens de rotation et même vitesse, afin d'éviter les influences perturbatrices dans les cinématiques du mécanisme mobile, lorsque le cadre oscillant 10 oscille autour de l'arbre intermédiaire 8.
Dans la forme de réalisation représentée, le mouvement oscillatoire superposé mentionné en dernier lieu du point
5 est obtenu simplement en prévoyant sur le petit vilebre- quin 7 un bouton de manivelle 72, qui est décalé de 90 par rapport au bouton de manivelle supportant le manchon 6 portant le point 5 et en agençant ce bouton 72 de telle façon qu'il puisse coulisser dans un guide 73, qui est stationnaire par rapport au carter du moteur et à d'autres parties fixes de la machine . Le guide précité doit, de préférence, s'étendre longitudinalement dans la direction de l'arbre intermédiaire 8, qui en même temps constitue l'axe autour duquel le cadre oscillant 10 accomplit son mouvement oscillant dans une direction, de préférence, tangentielle au mépanisme à plateau oscillant.
Le mouve- ment oscillatoire du cadre oscillant 10 peut évidemment s'effectuer aussi par d'autres moyens, notamment grâce à une bielle, dont une extrémité est reliée à pivotement au bouton 72 et dont l'autre extrémité est reliée à une partie fixe de la machine.
Comme on l'a déjà signalé, au début du présent mémoi- re, certaines dimensions et proportions ont été considéra- blement exagérées sur le dessin, afin de permettre une
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compréhension nette de l'invention. Dans une réalisation pratique, les amplitudes nécessaires des mouvements oscilla- toires. deviennent tellement petites qu'il serait presque impossible d'illustrer les fonctions du mécanisme mobile à l'échelle réduite requise sur un dessin de brevet. En raison des amplitudes relativement faibles requises, il serait, en pratique, également plus avantageux d'employer des arbres excentriques, au lieu de vilebrequin pour le guide du point 5.
De même, à d'autres points de vue, le mécanisme combiné de guidage et d'ancrage pour un plateau oscillant peut subir de nombreuses modifications, sans que l'on s'écarte de l'esprit de la présente invention. Ainsi, les deux mouve- ments oscillatoires superposés et déphasés l'un par rapport à l'autre du point 5 peuvent être obtenus au moyen de deux vilebrequins ou arbres excentriques séparés, au lieu d'un arbre 7 commun, ainsi que montré sur le dessin ci-annexé.
La particularité la plus caractéristique de l'invention est la combinaison d'une bielle d'ancrage pivotable 45 avec un point d'ancrage mobile 5, auquel un mécanisme mobile commandé positivement par le moteur communque un mouvement tel que le rayon du plateau oscillant connecté fixement audit mécanisme accomplit le mouvement oscillatoire harmoni- que théoriquement nécessaire, autour de l'arbre 1 du système, avec un angle de déviation égal à + /3, sin ss étant autant que possible égal à 1 - cos [alpha] , le mouvement oscillatoire
1 + cos [alpha] précité se produisant à deux reprises pour chaque révolution de l'arbre du moteur et, dès lors, à une fréquence égale à deux fois le nombre de révolution du moteur.
Il est encore à noter qu'en principe rien ne s'oppose à ce qu'on prévoie¯ plus d'un mécanisme de guidage pour chaque plateau oscillant, mais ceci est inutile et donne lieu à un certain nombre d'inconvénients pratiques,étant donné que tout le système serait alors cinématiquement superdéfini, tout en étant plus coûteux au point de vue fabrication,en
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sorte qu'il n'est pas recommandable d'employer plusieurs desdits mécanismes pour l'ancrage et le guidage du même pla- teau oscillant.
REVENDICATIONS --------------
1. Appareil pour guider le déplacement d'un organe oscillant, comprenant un support, un arbre rotatif monté sur ce support, un dispositif de fixation du plateau oscillant audit arbre de telle façon que ce plateau forme un certain angle avec l'axe de cet arbre, une bielle d'ancrage dont une extrémité est connectée fixement à l'organe oscillant -dans le plan oscillant de ce dernier sensiblement à angle droit par rapport à un rayon dudit organe, un mécanisme de déplacement porté par le support précité et commandé positi- vement par l'arbre précité , ledit mécanisme servant à communiquer deux oscillations superposées et décalées l'une par rapport à l'autre audit support dans une direction sensi- blement tangentielle à l'organe oscillant,dans une direction, parallèle à l'arbre précité,
les oscillations susdites ayant une fréquence deux fois égale à celle de l'arbre et l'autre extrémité de la bielle précitée étant reliée fixement audit mécanisme , de telle sorte que ces oscillations sont communi- quées à la bielle.